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一种内置气液两相流分流结构 Download PDF

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一种内置气液两相流分流结构，涉及一种管束式换热装置内的气液两相流体的分流结构。该结构包括外管、内管和多根换热管；内管设置在外管内，内管与外管之间形成环腔；多根换热管沿外管轴向等间距插入环腔内；在内管的管壁上沿轴向至少布置一组节流小孔；环腔和内管空腔通过节流小孔相连通。本发明可实现气液两相流以及压缩机润滑油的均匀混合，达到气液两相流体在进入多个换热管前均匀分流的目的，可应用于制冷、空调与化工等涉及采用气液两相流体实现热量交换的装置。本发明结构简单，易于加工，应用灵活，当采用制冷剂作为工质时，可解决循环系统的压缩机回油问题。

Description

一种内置气液两相流分流结构
技术领域
本发明涉及一种流体分配装置，特别涉及一种管束式换热装置内的气液两相流体的分流结构，属于制冷、空调或化工技术领域。
背景技术
在制冷、空调或化工领域中，气液两相流的对流相变换热强度在较大程度上决定了换热装置换热性能，而气液两相流的干度是影响气液两相流对流相变换热性能的重要参数。一般而言，干度大于0.3左右时相变换热的换热系数较高，而干度低于0.3左右时相变换热的换热系数较低，并且随着干度的继续降低，相变换热性能逐渐回归到单相流体管内强制对流换热。因此，为提高换热器的换热性能和有效节约设备成本，应避免气液两相流在进入换热管内因分配不均而导致的部分管路只走单相流体而成为无效换热面积的问题，因此，有必要采取措施使得气液两相流在管道入口位置实现均匀分流，实现气液两相流体中的气相和液相被均匀地分配到每根换热管内，达到提高装置换热性能的目的。
中国实用新型专利申请（申请号：201220091694.0）公开了一种“并流气液分配器”，采用挡板等紊流措施，主要解决液相均匀分散和雾化的问题，使反应物料在催化床层上均匀分布，有利于强化催化剂的催化效果，当该分配器用于制冷、空调或只发生相变过程的物理领域时，换热管束的布置较为困难，且其尺寸结构必然导致换热设备体积庞大，因此，该结构形式不适用于只发生物理过程的多根管束内相变换热的气液分流问题。
中国实用新型专利申请（申请号：00228873.7）公开了一种“气液两相分配装置”，主要采用气液混合物流经环流穴道和分流穴道，实现对两相流体掺混和分流的作用。由于环流的输出管道数量直接受装置直径或圆周的限制，无法用于管子较多的管束式换热器装置内的气液均匀分流。中国发明专利号为200910209249.2的发明专利也公开了一种气液两相流均匀分配的装置，因其临界喷嘴及其主管限制，也较难用于管束式换热装置。
中国发明专利申请（申请号：03109706.5）公开了一种“用于制冷循环热交换器入口管束内制冷剂均匀分配装置”，该分配装置采用母管内置盘绕式气液混合元件，对来流的气液混合物进行充分搅浑，实现了气液两相流制冷剂均匀流入每个带状管内，然而由于气液混合元件阻力较大，造成不同位置的带状管口压力不同，致使气液两相流在不同带状管内的流量不均，并且在重力作用下，制冷剂内掺混的油份因沉积在母管底部而无法有效返回到制冷循环的压缩机内，易因压缩机缺油而影响压缩性能以及缩短压缩机使用寿命。
中国发明专利申请（申请号：200710040463.0）公开了一种“压缩制冷降膜式蒸发器的制冷剂均匀分配器”，该分配器采用分配管、多孔板、多孔材料层、钢板网、导流丝网和毛细管等，采用气液两相流体的分离和再分配的方法实现了降膜分配的目的，不适用于非降膜时的气液均匀分配。
中国实用新型专利申请（申请号：200820166224.X）公开了一种“可均匀分流的微通道换热器”，虽然与拱形流动反射面相对应的入集流管能够实现均匀分流作用，但其分流管竖直布置且上游的分流管径较大，在重力作用下易发生气液分层现象，容易出现无效换热面积，且易因分流管内液位不稳定而影响换热器的性能。
目前，在气液两相流用换热装置的应用领域中，主要采用毛细管解决均匀分配气液两相流的问题，此类分配器具有较好的稳定性和分配的均匀性，但受到了毛细管分支数量与换热装置入口管束数量一致性条件的限制。从强化换热角度考虑，微细管或微细多通道铝带管内的换热性能明显优于常规管子的换热性能。当微细管或微细多通道铝带管应用于制冷、空调和化工领域的换热器中，由于每台换热器内部换热管的内径较小、管束的数量倍增，传统的毛细管结构及其提供的接口数量较难与换热装置入口管束数量一致，可见常规的气液两相流分流结构很难实现微细管或微细多通道铝带管内制冷剂的有效分流作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种内置气液两相流分流结构，旨在解决换热装置入口管束内气液两相流的均匀分配问题，并实现工质循环系统内压缩机所需润滑油的回油问题。
本发明的技术方案如下：
一种内置气液两相流分流结构，其特征在于：包括外管、内管和多根换热管；所述内管设置在外管内，内管与外管之间形成环腔；多根换热管沿外管轴向插入环腔内；在内管的管壁上沿轴向布置至少一排节流小孔，其中一排节流小孔沿着内管轴线的正下方等布置，环腔和内管的空腔通过节流小孔相连通。
本发明的其他特征包括：所述的内管设置在外管内的下部位置，且内管与外管的中心线位于同一竖直平面上。在内管的管壁上沿轴向布置各排节流小孔沿上沿所述竖直平面呈对称分布，且至少有1排节流小孔沿着内管轴线的正下方等布置。多根换热管沿外管轴向等间距插入环腔内。各排节流小孔均沿内管管壁轴向等间距布置。
上述技术方案中，所述的节流小孔的当量直径范围为0.1mm-6mm。所述的多根换热管的管间距范围为1mm-50mm。在内管的管壁上沿轴向布置的节流小孔为1排～8排。
本发明的技术特征还在于：所述的内管的内部可以设置至少一个隔板，该隔板将内管的空腔沿轴向隔成多段管腔。换热管类型为扁管、圆管、带状管、多通道铝带管、方管或椭圆管。
本发明具有以下优点及突出性的技术效果：本发明根据不可压流体的质量守恒原理，采用节流小孔对流体增速，将环腔内气液两相流急速掺混，实现气液两相流以及压缩机润滑油的均匀混合，并在压力作用下进入换热管，从而达到气液两相流体在进入多个换热管前的的均匀分流目的，并实现了润滑油经历闭式循环后重返回压缩机；合理选择内管、外管及节流小孔尺寸与数量，将会大幅度较少汽液两相流体的充灌量；在分流结构尺寸较长的情况下，采用在内管内部设置隔板或两段式内管的方法可以保证分流的均匀性。
附图说明
图1为一种多通道铝带型换热管和上下两排节流小孔的内置气液两相流分流结构的纵剖面。
图2为一种多通道铝带型换热管和八排节流小孔的内置气液两相流分流结构实施例的断面。
图3为一种多通道铝带型换热管和四排节流小孔的内置气液两相流分流结构实施例的断面。
图4为一种多通道铝带型换热管和三排节流小孔的内置气液两相流分流结构实施例的断面。
图5为一种多通道铝带型换热管和一排节流小孔的内置气液两相流分流结构实施例的断面。
图6为一种圆型换热管和两排节流小孔的内置气液两相流分流结构实施例的断面。
图7为流体从内管一侧的端部流入内管的方式。
图8为流体从内管两侧的端部同时流入内管的方式。
图9为流体从内管端部和侧壁同时流入内管的方式。
图10为采用一块隔板将内管分割成两个管腔。
图中：1‐换热管；2‐外管；3‐环腔；4‐内管；5‐内管空腔；6‐节流小孔；7‐隔板；8‐竖直平面。
具体实施方式
下面结合附图1-11，针对制冷领域的制冷循环系统的蒸发器对本发明的结构、原理及工作过程做进一步的说明。
图1为本发明提供的一种内分流结构的原理结构示意图，该结构包括外管2、内管4和多根换热管1；所述内管4设置在外管内部，即内管可以设置在外管内部的任意位置，但最好是将内管4设置在外管内部且靠近外管内的下部位置,且内管4与外管2的中心线位于同一竖直平面8上。内管与外管之间形成环腔3；多根换热管1沿外管2轴向等间距插入环腔3内；在内管4的管壁上沿轴向可布置至少一排节流小孔6（参见图2～图6）,节流小孔（6）的优选范围为1排～8排；在内管4的管壁上各排节流小孔6均沿轴向间距布置（参见图1）；各排节流小孔6沿竖直平面8呈对称分布，且至少一排节流小孔6位于内管4轴线的正下方（参见图2～图6）。环腔3和内管空腔5通过节流小孔6相连通。节流小孔的当量直径范围一般为0.1mm～6mm。多根换热管的管间距范围为1mm～20mm。
图4为采用多通道铝带管和三排节流小孔6沿断面呈左右成对称分布的实施例的断面图，内管4设置在靠近外管2内的下部位置，其中有一排节流小孔6布置在位于内管4轴线的正下方。图5为采用多通道铝带管和上下布置两排节流小孔实施例的断面图，内管4设置在靠近外管2内的下部位置，其中有一排节流小孔6亦布置在位于内管4轴线的正下方。
当如图1所示的一种内置气液两相流分流结构用于制冷循环系统蒸发器内制冷剂的蒸发过程时，其工作过程如下：经由节流阀节流后的液态制冷剂变为汽液两相流体，汽液两相流体制冷剂（包括从压缩机流出的润滑油）进入本内置结构的内管4中，在重力作用下部分润滑油会在内腔4的正下方沉积，由于节流小孔6的节流作用，内管4内外两侧之间存在一定压差，使得内管4中的流体因被节流而急速流入环腔3内，其中沉积在内管4下部的液体制冷剂和润滑油从内管4轴线的正下方等间距布置的节流小孔急速流入环腔3内，环腔3内的制冷剂和润滑油被急速的流体扰动和掺混，消除因重力作用而导致不同密度流体产生的分层现象，并在压力租用下掺混后的流体流入多通道铝带型换热管内，在换热管内制冷剂蒸发吸热，实现制冷的目的，同时制冷剂中掺混的润滑油在气流作用下经由换热器和管路流回到压缩机。
当制冷循环系统提供的制冷量较大时，内管4会很长，制冷剂可从内管4的两端分别流入，如图8所示；当制冷循环系统提供的制冷量特别大时，制冷剂也可从内管4的两端和侧壁同时流入，也可采用将内管4的内部应设置多个个隔板7，将内管4的空腔沿轴向隔成多段管腔，每段腔体分别流入制冷剂，避免因内管较长引起的压力降引起汽液两相流体在不同换热管处的分布不均现象。

Claims (8)

1.一种内置气液两相流分流结构，其特征在于：包括外管（2）、内管（4）和多根换热管（1）；所述内管（4）设置在外管（2）内，内管与外管之间形成环腔（3）；多根换热管（1）沿外管（2）轴向插入环腔（3）内；在内管（4）的管壁上沿轴向布置至少一排节流小孔（6），且其中一排节流小孔（6）沿着内管（4）轴线的正下方等布置；环腔（3）和内管（4）的空腔通过节流小孔（6）相连通。
2.根据权利要求1所述的一种内置气液两相流分流结构，其特征在于：所述的内管（4）设置在外管（2）内的下部位置，且内管（4）的中心线和外管（2）的中心线位于同一竖直平面（8）上；在内管（4）的管壁上沿轴向布置的各排节流小孔（6）沿竖直平面（8）呈对称分布。
3.根据权利要求2所述的一种内置气液两相流分流结构，其特征在于：多根换热管（1）沿外管（2）轴向等间距插入环腔（3）内；每排节流小孔（6）均沿内管（4）管壁轴向等间距布置。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种内置气液两相流分流结构，其特征在于：所述的节流小孔（6）的当量直径范围为0.1mm～6mm。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种内置气液两相流分流结构，其特征在于：所述的多根换热管（1）的管间距范围为1mm～50mm。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种内置气液两相流分流结构，其特征在于：所述的在内管（4）的管壁上沿轴向布置的节流小孔（6）为1排～8排。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种内置气液两相流分流结构，其特征在于：所述的内管（4）的内部设置至少一个隔板（7），该隔板将内管（4）的空腔沿轴向隔成多段管腔。
8.根据权利要求1、2或3所述的一种内置气液两相流分流结构，其特征在于：所述的换热管（7）类型为扁管、圆管、带状管、多通道铝带管、方管或椭圆管。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110168304A (zh) * 2016-11-30 2019-08-23 法雷奥热系统公司 在用于车辆的空调装置的热交换器的收集箱内分配制冷剂的装置
CN110234951A (zh) * 2016-11-30 2019-09-13 法雷奥热系统公司 用于将制冷剂流体分配在热交换器的收集箱内的装置
CN111692784A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 浙江三花智能控制股份有限公司 气液分离装置
CN111852783A (zh) * 2020-07-13 2020-10-30 西安交通大学 一种风力致热的两相流装置及方法
CN112013709A (zh) * 2019-05-31 2020-12-01 浙江三花智能控制股份有限公司 分配管和换热器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004278935A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Calsonic Kansei Corp 蒸発器
CN201293571Y (zh) * 2008-10-27 2009-08-19 李港 可均匀分流的微通道换热器
CN101782298A (zh) * 2009-01-19 2010-07-21 三花丹佛斯（杭州）微通道换热器有限公司 一种热交换器
CN102121760A (zh) * 2011-04-12 2011-07-13 广东机电职业技术学院 一种平行流冷暖空调器及其处理方法
JP2012002475A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Mitsubishi Electric Corp 冷媒分配器及びこの冷媒分配器を用いたヒートポンプ装置
CN202216453U (zh) * 2010-06-01 2012-05-09 德尔福技术有限公司 具有方向不敏感的制冷剂分配器管的热交换器装置
CN102519181A (zh) * 2011-12-09 2012-06-27 广东美的电器股份有限公司 平行流换热器
CN102564204A (zh) * 2010-12-08 2012-07-11 三花丹佛斯（杭州）微通道换热器有限公司 制冷剂分配装置和具有它的换热器
CN203132412U (zh) * 2013-03-19 2013-08-14 杭州三花微通道换热器有限公司 换热器及其分配组件
CN103256757A (zh) * 2013-03-28 2013-08-21 广东美的电器股份有限公司 换热器及空气调节装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004278935A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Calsonic Kansei Corp 蒸発器
CN201293571Y (zh) * 2008-10-27 2009-08-19 李港 可均匀分流的微通道换热器
CN101782298A (zh) * 2009-01-19 2010-07-21 三花丹佛斯（杭州）微通道换热器有限公司 一种热交换器
CN202216453U (zh) * 2010-06-01 2012-05-09 德尔福技术有限公司 具有方向不敏感的制冷剂分配器管的热交换器装置
JP2012002475A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Mitsubishi Electric Corp 冷媒分配器及びこの冷媒分配器を用いたヒートポンプ装置
CN102564204A (zh) * 2010-12-08 2012-07-11 三花丹佛斯（杭州）微通道换热器有限公司 制冷剂分配装置和具有它的换热器
CN102121760A (zh) * 2011-04-12 2011-07-13 广东机电职业技术学院 一种平行流冷暖空调器及其处理方法
CN102519181A (zh) * 2011-12-09 2012-06-27 广东美的电器股份有限公司 平行流换热器
CN203132412U (zh) * 2013-03-19 2013-08-14 杭州三花微通道换热器有限公司 换热器及其分配组件
CN103256757A (zh) * 2013-03-28 2013-08-21 广东美的电器股份有限公司 换热器及空气调节装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110168304A (zh) * 2016-11-30 2019-08-23 法雷奥热系统公司 在用于车辆的空调装置的热交换器的收集箱内分配制冷剂的装置
CN110234951A (zh) * 2016-11-30 2019-09-13 法雷奥热系统公司 用于将制冷剂流体分配在热交换器的收集箱内的装置
CN110234951B (zh) * 2016-11-30 2021-08-03 法雷奥热系统公司 用于将制冷剂流体分配在热交换器的收集箱内的装置
CN111692784A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 浙江三花智能控制股份有限公司 气液分离装置
CN111692784B (zh) * 2019-03-15 2021-05-28 浙江三花智能控制股份有限公司 气液分离装置
CN112013709A (zh) * 2019-05-31 2020-12-01 浙江三花智能控制股份有限公司 分配管和换热器
CN111852783A (zh) * 2020-07-13 2020-10-30 西安交通大学 一种风力致热的两相流装置及方法

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