CN104236173A - 一种带气液分离器的风冷蒸发器 - Google Patents

一种带气液分离器的风冷蒸发器 Download PDF

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Abstract

一种带气液分离器的蒸发器，包括前蒸发器和后蒸发器，在前蒸发器和后蒸发器间设置有气液分离器，前蒸发器1出口与气液分离器的中部入口相连接，气液分离器的出口分两路，底部饱和液态制冷剂出口与后蒸发器入口相连接，顶部饱和气态制冷剂出口经由一根均压管与储液器中部入口相连接，后蒸发器的制冷剂出口与储液器底部入口相连接，储液器出口与压缩机吸气管相连接；本发明利用对蒸发器中部干度较大的制冷剂进行气液分离，将制冷剂蒸气直接引到蒸发器出口处的储液器，将制冷剂液体引到蒸发器后半部分，有效提高了制冷剂液体与蒸发器后段管壁接触的机会，提高了蒸发器后半段的传热系数，从而提升蒸发器整体的换热性能。

Description

一种带气液分离器的风冷蒸发器
技术领域
本发明属于制冷技术领域，具体涉及一种带有气液分离器的风冷蒸发器。
背景技术
风冷蒸发器是制冷技术领域中非常常见的一种换热器，下面以其在风冷电冰箱中的应用为例，阐述本发明的背景和内容；而风冷蒸发器在其他制冷装置中的应用，也可以采用本发明进行优化。
随着我国经济实力与科技水平的不断提高，人们对生活质量提出了更高的要求，从而使得电冰箱技术也在不断地朝着节能、环保和智能化方向发展。为满足人们现代化生活方式的需要，中国家用电冰箱正在向大型化、多功能、多温区、多用途的方向发展。
风冷冰箱以其自动除霜、大容量、多功能等诸多优点而越来越受消费者的青睐。风冷冰箱技术的进步与能效标准的提高也促使运用新的节能技术，提高风冷冰箱的制冷效率、降低其耗电量成为行业领域发展的重点。因此，发展风冷冰箱新型节能技术，提高风冷冰箱节能与环保水平，将会促进我国风冷冰箱产品在国际市场上的竞争力，进而产生巨大的经济和环境效益，与此同时还能带来积极的社会效益。
与传统直冷冰箱不同，风冷冰箱采用强制对流的方式进行热交换，因而其蒸发器主要采用翅片管的形式。针对翅片管换热器的研究比较多，但针对风冷冰箱特有的窄长形蒸发器研究还比较少。整个冰箱制冷系统性能的提升有赖于各个部件性能的提高，其中蒸发器是一个关键的部件。
针对翅片管式风冷蒸发器，国内外相关的研究大多集中在空气侧，原因是通常认为空气侧的对流换热热阻是翅片管式蒸发器传热过程的主要热阻。以上结论是基于以下假设：即管内侧制冷剂液体与管壁充分接触、换热良好。然而，在实际的冰箱蒸发器中，随着制冷剂液体在蒸发器管内逐渐蒸发，蒸发器后段制冷剂两相流中液体越来越少，制冷剂液体与管内壁接触的机会越来越小，传热系数显著降低(根据前人研究的结果，在干度0.9左右形成雾状流时传热系数约降低至前段平均值的1/10以下)，此时制冷剂侧的热阻变得不可忽视。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种带有气液分离器的风冷蒸发器，对蒸发器中部干度较高的制冷剂进行气液分离，将制冷剂蒸气直接引到蒸发器出口处的储液器，将制冷剂液体引到蒸发器后半部分，有效提高了制冷剂液体与蒸发器后段管壁接触的机会，从而提升蒸发器整体的换热性能。为了方便介绍本发明的机理，将蒸发器分为了前蒸发器和后蒸发器两段，但其在实际结构和功能上仍然可以看作是一个蒸发器整体。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种带气液分离器的风冷蒸发器，包括前蒸发器101和后蒸发器103，在所述前蒸发器101和后蒸发器103间设置有气液分离器102，所述前蒸发器101出口与气液分离器102的中部入口相连接，气液分离器102的出口分两路，底部饱和液态制冷剂出口与后蒸发器103入口相连接，顶部饱和气态制冷剂出口经由一根均压管104与储液器105中部入口相连接，后蒸发器103的制冷剂出口与储液器105底部入口相连接，储液器105出口与压缩机吸气管106相连接；经毛细管节流后干度较低的气液两相制冷剂进入前蒸发器101中蒸发吸热，出前蒸发器101时变为干度较高的两相制冷剂，并进入气液分离器102中进行气相和液相制冷剂的分离，一路饱和液态制冷剂从气液分离器102底部出口流入后蒸发器103中吸热蒸发，另一路饱和气态制冷剂从气液分离器102顶部出口经由均压管104进入储液器105中部入口，后蒸发器103出来的制冷剂以接近饱和的状态从底部入口进入储液器105，所述储液器105中两股来流混合后，饱和气体成分进入压缩机吸气管106，若有未蒸发的制冷剂液体则储存在储液器106底部。
所述气液分离器102和储液器105均位于前蒸发器101和后蒸发器103的顶部，在前蒸发器101和后蒸发器103中制冷剂都从上往下流动；空气流由前蒸发器101和后蒸发器103底部吹向顶部，在整体上与前蒸发器101和后蒸发器103形成逆流换热的形式。
所述气液分离器102位于前蒸发器101和后蒸发器103的底部，储液器105位于前蒸发器101和后蒸发器103的顶部，在前蒸发器101中制冷剂都从上往下流动，在后蒸发器103中制冷剂从下往上流动；空气流由前蒸发器101和后蒸发器103底部吹向顶部，在整体上与前蒸发器101形成逆流换热的形式，与后蒸发器103形成顺流换热的形式。
所述均压管104的作用是平衡气液分离器102输出两路流体的压降，通过适当匹配气液分离器102饱和气体输出压力，保证气液分离器102内的制冷剂液体可以流入后蒸发器103内蒸发吸热。
相比于现有的风冷冰箱蒸发器，本发明具有如下优点：
1、通过对蒸发器中部两相制冷剂液体的再分配，降低了蒸发器后半段制冷剂的平均干度，增大了制冷剂液体与蒸发器后段管壁接触的机会，提高了蒸发器后半段的传热系数。
2、通过中部气液分离，使蒸发器的换热面积得到充分利用，有助于减小蒸发器管路的总体长度，从而减小蒸发器的整体尺寸。
3、气液分离器除了具有气液分离的作用之外，还兼备储液供液的功能，可以对制冷剂液体的分配进行调节，使蒸发器更好地适应冰箱负荷的变化。
本发明是一种有效、可行的改善方案，能有效提高风冷冰箱蒸发器的传热系数，从而提高冰箱的整体性能，促进家用电冰箱产品节能技术的发展。
附图说明
图1是本发明实施例一风冷蒸发器循环流程图。
图2是本发明实施例二风冷蒸发器循环流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚简明，以下结合附图及两种实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，本实施例一种带气液分离器的风冷蒸发器，包括前蒸发器101和后蒸发器103，其特征在于：在所述前蒸发器101和后蒸发器103间设置有气液分离器102，所述前蒸发器101出口与气液分离器102的中部入口相连接，气液分离器102的出口分两路，底部饱和液态制冷剂出口与后蒸发器103入口相连接，顶部饱和气态制冷剂出口经由一根均压管104与储液器105中部入口相连接，后蒸发器103的制冷剂出口与储液器105底部入口相连接，储液器105出口与压缩机吸气管106相连接；经毛细管节流后干度较低的气液两相制冷剂进入前蒸发器101中蒸发吸热，出前蒸发器101时变为干度较高的两相制冷剂，并进入气液分离器102中进行气相和液相制冷剂的分离，一路饱和液态制冷剂从气液分离器102底部出口流入后蒸发器103中吸热蒸发，另一路饱和气态制冷剂从气液分离器102顶部出口经由均压管104进入储液器105中部入口，后蒸发器103出来的制冷剂以接近饱和的状态从底部入口进入储液器105，所述储液器105中两股来流混合后，饱和气体成分进入压缩机吸气管106，若有未蒸发的制冷剂液体则储存在储液器106底部。
在本实施例中，所述气液分离器102和储液器105都位于前蒸发器101和后蒸发器103的顶端，在前蒸发器101和后蒸发器103中制冷剂都从上往下流动；空气流由前蒸发器101和后蒸发器103底部吹向顶部，在整体上与前后两部分蒸发器都形成逆流换热的形式。
实施例二
如图2所示，本实施例和实施例一的不同之处在于：所述气液分离器102位于前蒸发器101和后蒸发器103的底部，储液器105位于前蒸发器101和后蒸发器103的顶部，在前蒸发器101中制冷剂都从上往下流动，在后蒸发器103中制冷剂从下往上流动；空气流由前蒸发器101和后蒸发器103底部吹向顶部，在整体上与前蒸发器101形成逆流换热的形式，与后蒸发器103形成顺流换热的形式。
如图1和图2中的旋转标志所示，所述前蒸发器101和后蒸发器103在实际产品中采用两层平行叠放布置，并通过两侧的固定板限定管子之间的纵向和横向间距，这一点与现有常见的风冷冰箱蒸发器保持一致，方便加工；图中未画出管子上翅片的形式及分布情况。
需要说明的是：前后两段蒸发器管长的配比即气液分离器设置的位置需要根据实际情况进行最优的设计，并不限定于1比1的比例。

Claims (3)

1.一种带气液分离器的风冷蒸发器，其特征在于：包括前蒸发器(101)和后蒸发器(103)，在所述前蒸发器(101)和后蒸发器(103)间设置有气液分离器(102)，所述前蒸发器(101)出口与气液分离器(102)的中部入口相连接，气液分离器(102)的出口分两路，底部饱和液态制冷剂出口与后蒸发器(103)入口相连接，顶部饱和气态制冷剂出口经由一根均压管(104)与储液器(105)中部入口相连接，后蒸发器(103)的制冷剂出口与储液器(105)底部入口相连接，储液器(105)出口与压缩机吸气管(106)相连接；经毛细管节流后干度较低的气液两相制冷剂进入前蒸发器(101)中蒸发吸热，出前蒸发器(101)时变为干度较高的两相制冷剂，并进入气液分离器(102)中进行气相和液相制冷剂的分离，一路饱和液态制冷剂从气液分离器(102)底部出口流入后蒸发器(103)中吸热蒸发，另一路饱和气态制冷剂从气液分离器(102)顶部出口经由均压管(104)进入储液器(105)中部入口，后蒸发器(103)出来的制冷剂以接近饱和的状态从底部入口进入储液器(105)，所述储液器(105)中两股来流混合后，饱和气体成分进入压缩机吸气管(106)，若有未蒸发的制冷剂液体则储存在储液器(106)底部。
2.根据权利要求1所述的一种带气液分离器的风冷蒸发器，其特征在于：所述气液分离器(102)和储液器(105)均位于前蒸发器(101)和后蒸发器(103)的顶部，在前蒸发器(101)和后蒸发器(103)中制冷剂都从上往下流动；空气流由前蒸发器(101)和后蒸发器(103)底部吹向顶部，在整体上与前蒸发器(101)和后蒸发器(103)形成逆流换热的形式。
3.根据权利要求1所述的一种带气液分离器的风冷蒸发器，其特征在于：所述气液分离器(102)位于前蒸发器(101)和后蒸发器(103)的底部，储液器(105)位于前蒸发器(101)和后蒸发器(103)的顶部，在前蒸发器(101)中制冷剂都从上往下流动，在后蒸发器(103)中制冷剂从下往上流动；空气流由前蒸发器(101)和后蒸发器(103)底部吹向顶部，在整体上与前蒸发器(101)形成逆流换热的形式，与后蒸发器(103)形成顺流换热的形式。
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