CN103868287B - 制冷剂分配器及其所应用的换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制冷剂分配器，包括一级分配部，该一级分配部包括具有制冷剂进口的第一分配管以及多根与第一分配管连通，且具有多个均液孔的第二分配管，多个均液孔位于第二分配管上背离换热管的管口的表面上。上述制冷剂分配器将均液孔设置于第二分配管上背离换热管的管口的表面上，当制冷剂流出第二分配管时，由于制冷剂受到重力作用，其动能将减小，且制冷剂自均液孔流至第二分配管的表面上，形成均匀的液膜，其动能将进一步降低。该制冷剂分配器使得制冷剂流经一级分配部后的动能大大降低，减少了发生溅射的制冷剂的量，有效缓解了制冷剂分配不均的问题。本发明还公开了一种具有上述制冷剂分配器的换热器。

Description

制冷剂分配器及其所应用的换热器

技术领域

本发明涉及热交换设备技术领域，尤其涉及一种制冷剂分配器。本发明还涉及一种具有上述制冷剂分配器的换热器。

背景技术

热交换设备用于将制冷剂的能量传递至工作介质，使得工作介质的温度升高或降低，以适应环境需求，目前使用的热交换设备的核心部件为换热器，该换热器分为蒸发器和冷凝器，两者的工作主要依赖于制冷剂的状态变化。随着经济的不断发展，热交换设备的能效越来越被更多人的所重视。

以蒸发器为例，目前较为常用的蒸发器主要有三种：干式蒸发器、满液式蒸发器和降膜式蒸发器，相比于干式蒸发器和满液式蒸发器，降膜式蒸发器具有制冷剂充注量较少、回油效果较高以及换热效果较好等优点，因此降膜式蒸发器得到了更广泛的应用。然而，上述蒸发器的能效与制冷剂的分配息息相关，尤其在降膜式蒸发器中，其优势的发挥与制冷剂的分配是否均匀存在较大的关系。

目前普遍使用的制冷剂分配器中，由于横向拉伸毛细管上的均液孔开设于其底部，而制冷剂从进液管流入并从均液孔中流出时，由于其仍然具有较大的动能而溅射到分配器的其他结构或换热管外表面上，导致制冷剂分配不均。上述问题在冷凝器中同样存在。

综上所述，如何缓解制冷剂分配不均的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的重大技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种制冷剂分配器，该制冷剂分配器能够有效缓解制冷剂分配不均的问题。本发明的另一目的是提供一种具有上述制冷剂分配器的换热器。

为了实现上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种制冷剂分配器，包括一级分配部，所述一级分配部包括具有制冷剂进口的第一分配管以及多根与所述第一分配管连通，且具有多个均液孔的第二分配管，多个所述均液孔位于所述第二分配管上背离换热管的管口的表面上。

优选地，在上述制冷剂分配器中，所述第一分配管包括具有所述制冷剂进口的首级分配管以及分别连接于所述首级分配管两端的第一次级分配管和第二次级分配管，所述第二分配管的两端分别与所述第一次级分配管和所述第二次级分配管连接。

优选地，在上述制冷剂分配器中，所述第一分配管包括具有所述制冷剂进口的首级分配管以及连接于所述首级分配管一端的次级分配管，所述第二分配管的一端与所述次级分配管连接。

优选地，在上述制冷剂分配器中，每根所述第二分配管上的多个所述均液孔的中点连线平行于所述第二分配管的轴线，且所述中点连线与所述轴线组成的面位于竖直面内。

优选地，在上述制冷剂分配器中，所述制冷剂进口设置于所述首级分配管的中心处。

优选地，在上述制冷剂分配器中，多个所述均液孔的直径自所述第二分配管的中部向所述第二分配管的两端依次递减。

优选地，在上述制冷剂分配器中，所述首级分配管与所述第一次级分配管和所述第二次级分配管的中部连通。

优选地，在上述制冷剂分配器中，相邻两个所述第二分配管之间的中心距离相等，且所述中心距离为相邻两个所述均液孔的中心距的0.8-1.2倍。

优选地，在上述制冷剂分配器中，所述制冷剂分配器的二级分配部为有孔材料和/或多孔板。

优选地，在上述制冷剂分配器中，所述二级分配部上的多个分液孔与所述换热管的管口一一对应。

在上述技术方案中，本发明提供的制冷剂分配器的一级分配部包括第一分配管和多根第二分配管，第一分配管上具有制冷剂进口，多根第二分配管与第一分配管连通，且该第二分配管上设置有多个均液孔，且多个均液孔位于第二分配管上背离换热管的管口的表面上。该制冷剂分配器工作时，由第一分配管的制冷剂进口流入的制冷剂进入第二分配管之后，依次流经多个均液孔，并由均液孔流出该一级分配部。

通过上述描述可知，本发明提供的制冷剂分配器将均液孔设置于第二分配管上背离换热管的管口的表面上，当制冷剂流出第二分配管时，由于制冷剂受到重力作用，其动能将有所减小，且制冷剂自均液孔流至第二分配管的表面上，形成均匀的液膜，其动能将进一步降低。可见，本发明提供的制冷剂分配器使得制冷剂流经一级分配部之后的动能大大降低，减少了发生溅射的制冷剂的量，有效缓解了制冷剂分配不均的问题。

为了实现上述第二个目的，本发明还提供了一种换热器，包括换热管以及与所述换热管的管口相对设置的制冷剂分配器，所述制冷剂分配器为上述任一项所述的制冷剂分配器。由于上述制冷剂分配器具有上述技术效果，具有该制冷剂分配器的换热器也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的制冷剂分配器的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图2中C部分的放大结构示意图；

图4为图1的B-B向剖视图；

图5为本发明实施例提供的多孔板的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的换热器的结构示意图。

上图1-6中：

进液管11、首级分配管12、第一次级分配管13、第二次级分配管14、第二分配管15、均液孔16、多孔板21、换热管31。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种制冷剂分配器，该制冷剂分配器能够有效缓解制冷剂分配不均的问题。本发明的另一核心是提供一种具有上述制冷剂分配器的换热器。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-4所示，本发明实施例提供的制冷剂分配器包括一级分配部和二级分配部，一级分配部包括进液管11、第一分配管和多根第二分配管15，二级分配部可由多孔材料层和多孔板21组成，多孔板21与换热管的管口相对。第一分配管上具有制冷剂进口，进液管11通过该制冷剂进口与第一分配管连通，多根第二分配管15均与第一分配管相连通，且第二分配管15上具有多个均液孔16，具体地，第一分配管横向分布，第二分配管15纵向分布。本发明实施例提供的制冷剂分配器的改进点在于，上述多个均液孔16位于第二分配管15上背离换热管的管口的表面上。

上述制冷剂分配器工作时，制冷剂流经进液管11和第一分配管后流入第二分配管15，并依次流经多个均液孔16，并由均液孔16流出该一级分配部，经过二级分配部的分配后流入对应的换热管中。

本发明实施例提供的制冷剂分配器将均液孔16设置于第二分配管15上背离换热管的管口的表面上，当制冷剂流出第二分配管15时，由于制冷剂受到重力作用，其动能将有所减小，且制冷剂自均液孔16流至第二分配管15的表面上，形成均匀的液膜，其动能将进一步降低，防止由多个均液孔中流出的多股制冷剂发生干涉。可见，本发明实施例提供的制冷剂分配器使得制冷剂流经一级分配部之后的动能大大降低，减少了发生溅射的制冷剂的量，有效缓解了制冷剂分配不均的问题。

进一步的技术方案中，上述第一分配管包括具有制冷剂进口的首级分配管12以及分别连接于首级分配管12两端的第一次级分配管13和第二次级分配管14，第二分配管15的两端分别与第一次级分配管13和第二次级分配管14连接，进液管11与首级分配管12连接。制冷剂依次流过进液管11、首级分配管12，并分散流入第一次级分配管13和第二次级分配管14，然后同时流入第二分配管15，继而流出均液孔16，进入二级分配部。该方案中的第一次级分配管13和第二次级分配管14同时向第二分配管15导入制冷剂，从而缩短了制冷剂在第二分配管15中的流程，进一步缓解了因沿程阻力而出现的制冷剂分配不均的问题。

当然，根据不同的使用场合，也可仅设置第一次级分配管13和第二次级分配管14中的任意一者，以形成次级分配管，即首级分配管12的一端与次级分配管连通，另一端封闭，第二分配管15的一端与次级分配管连通，而另一端则是封闭的，此时，第一分配管上的制冷剂进口的位置可以进行适当的调整，以实现制冷剂的均匀分配。

为了优化本发明实施例提供的技术方案，每根第二分配管15上的多个均液孔16的中点连线平行于第二分配管15的轴线，且这些均液孔16的中点连线与相应的第二分配管15的轴线组成的面位于竖直面内，即，均液孔16位于第二分配管15上距离换热管的管口最远的位置处。显然，如此设置使得制冷剂沿着重力方向流出，其动能减幅更大，因而多股制冷剂之间发生干涉的情况得到更大幅度的缓解，制冷剂发生溅射的可能性更低，继而保证制冷剂更均匀地分配至各换热管中。

上述第一次级分配管13和第二次级分配管14与首级分配管12的位置关系可根据换热管的位置调整，具体地，第一次级分配管13与首级分配管12成锐角或钝角设置，第二次级分配管14与首级分配管12也成锐角或钝角设置。而一般的换热管都是呈矩形分布的，因此为了使得制冷剂的分配更加均匀，上述第一次级分配管13和第二次级分配管14均与首级分配管12垂直，使得多根设置于第一次级分配管13和第二次级分配管14之间的第二分配管15的长度相等，流经这些第二分配管15的制冷剂的流程也就相等，有利于制冷剂均匀地分配至多根换热管中。

更进一步的技术方案中，上述制冷剂进口设置于首级分配管12的中心处，可以理解的，制冷剂进口两侧流动的制冷剂流至二级分配部的行程基本相等，有助于均匀分配制冷剂。同理地，首级分配管12与第一次级分配管13和第二次级分配管14的中部连通，使得上述效果更加明显。

依循上述技术构思，本发明实施例还对均液孔16的尺寸进行了相关的改进，具体地，多个均液孔16的直径自第二分配管15的中部向第二分配管15的两端依次递减。即，位于第二分配管15中部的均液孔16的直径最大，此处的制冷剂的流速最小，位于第二分配管15两端的均液孔16的直径最小，此处的制冷剂的流速最大，由于这两方面的因素，制冷剂在整个第二分配管15上的流量基本相等。具体实施过程中，相邻两个均液孔16的直径差可根据第二分配管15的长度，以及制冷剂的整体流速等条件确定。进一步地，每根第二分配管15中部的均液孔的直径也可以自靠近首级分配管12的位置向远离首级分配管12的位置依次递增，以更好地弥补沿程阻力对制冷剂分配的影响。

优选的技术方案中，相邻两个第二分配管15之间的中心距离相等，由此可以很好地根据流体的运动规律保证制冷剂的均匀分配。并且，研究表明，相邻两个第二分配管15之间的中心距离为相邻两个均液孔16的中心距的0.8-1.2倍时，能够达到较好的均匀分配制冷剂的效果。

更优选的技术方案中，本发明实施例提供的二级分配部可由有孔材料或多孔板21形成，有孔材料和多孔板21上均具有多个均液孔，制冷剂从一级分配部流出后仅通过有孔材料或多孔板21的分配即可进入换热管。多孔板21的结构如图5所示，该多孔板21上的分液孔的孔径根据布液器的长度和蒸发量来确定，并且，均液孔16的数量和位置还可以与分液孔相对应，且两者的孔径可以是相等的。另外，多孔板21的长度与宽度基本上与换热管的轴向长度和横向宽度相等。鉴于本发明实施例提供的一级分配部已经能够基本满足均匀分配制冷剂的要求，因此，二级分配部仅采用有孔材料或多孔板21并不影响制冷剂的分配，反而具有简化制冷剂分配器结构的优势，使得该制冷剂分配器的制造、加工等更加方便，有力地控制了制冷剂分配器的成本。

为了更大程度地优化分配制冷剂的均匀性，上述二级分配部的分液孔与换热管的管口一一对应。

当然，以上所述的各种实施例的结构，可以在排除相互矛盾的情况下任意组合，以达到更好的效果。

如图6所示，本发明实施例提供的换热器包括换热管31以及与换热管31的管口相对设置的制冷剂分配器，该制冷剂分配器为上述任一方案所描述的制冷剂分配器。由于上述制冷剂分配器具有上述技术效果，具有该制冷剂分配器的换热器也应具有相应的技术效果，此处不再作详细介绍。

以上对本发明所提供的制冷剂分配器及其所应用的换热器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种制冷剂分配器，包括一级分配部，所述一级分配部包括具有制冷剂进口的第一分配管以及多根与所述第一分配管连通，且具有多个均液孔（16）的第二分配管（15），其特征在于，多个所述均液孔（16）位于所述第二分配管（15）上背离换热管（31）的管口的表面上。

2.按照权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述第一分配管包括具有所述制冷剂进口的首级分配管（12）以及分别连接于所述首级分配管（12）两端的第一次级分配管（13）和第二次级分配管（14），所述第二分配管（15）的两端分别与所述第一次级分配管（13）和所述第二次级分配管（14）连接。

3.按照权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述第一分配管包括具有所述制冷剂进口的首级分配管（12）以及连接于所述首级分配管（12）一端的次级分配管，所述第二分配管的一端与所述次级分配管连接。

4.按照权利要求1-3任一项所述的制冷剂分配器，其特征在于，每根所述第二分配管（15）上的多个所述均液孔（16）的中点连线平行于所述第二分配管（15）的轴线，且所述中点连线与所述轴线组成的面位于竖直面内。

5.按照权利要求2或3所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述制冷剂进口设置于所述首级分配管（12）的中心处。

6.按照权利要求2所述的制冷剂分配器，其特征在于，多个所述均液孔（16）的直径自所述第二分配管（15）的中部向所述第二分配管（15）的两端依次递减。

7.按照权利要求2所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述首级分配管（12）与所述第一次级分配管（13）和所述第二次级分配管（14）的中部连通。

8.按照权利要求1-3中任一项所述的制冷剂分配器，其特征在于，相邻两个所述第二分配管（15）之间的中心距离相等，且所述中心距离为相邻两个所述均液孔（16）的中心距的0.8-1.2倍。

9.按照权利要求1-3中任一项所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述制冷剂分配器的二级分配部为有孔材料和/或多孔板（21）。

10.按照权利要求9所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述二级分配部上的多个分液孔与所述换热管（31）的管口一一对应。

11.一种换热器，包括换热管（31）以及与所述换热管（31）的管口相对设置的制冷剂分配器，其特征在于，所述制冷剂分配器为如权利要求1-10中任一项所述的制冷剂分配器。