CN104457046B - 整流喷嘴式等流量分液器及制冷系统 - Google Patents
整流喷嘴式等流量分液器及制冷系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种整流喷嘴式等流量分液器及制冷系统，而提供一种能够实现蒸发器各流路等量供液，提高蒸发器换热性能的分液器及制冷系统。该分液器包括两相流供液管、流体整流器和分液体，分液体内部有供液腔和圆周上的环形分配腔，环形分配腔通过隔板分隔成多个分配室，每个分配室上连通有分液管，每个分配室内安装有分流喷嘴；两相流供液管内部有旋流叶片，两相流供液管的出口与流体整流器的进口连接，流体整流器的出口与供液腔连接；分配室、分流喷嘴和分液管以环形分配腔中心线为中心呈圆形阵列布置，分配室、分流喷嘴和分液管的中心线呈一条直线。分液器能够实现各支路等流量供液，从而改善了蒸发器的换热性能及制冷系统性能。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种整流喷嘴式等流量分液器及制冷系统。
背景技术
制冷系统中，直接膨胀供液的蒸发器，通常采用多流路并联的形式，以达到最佳的换热效果，保持最佳的制冷剂流速，并把管路压力损失限制在一定的范围内。从膨胀阀出来的制冷剂气液两相流，通常为气泡流或团状流的流型，需要两相流分配设备，把气液两相制冷剂充分混合，再等量地分配到各流路中。在制冷系统中，通常把制冷剂两相流分配设备称作液体分配器或分液器。
分液器应该实现向蒸发器各流路均匀、等量的供液，但在实际运行中，经常出现气液混合和进入各流路制冷剂流量不均匀的现象。各流路供液量的不同，影响蒸发器的换热性能，进而影响整个制冷系统的工作性能。
首先，各流路中供液量的不同，会在出口产生不同的过热度。供液量不足的流路内，制冷剂快速蒸发成气体，出口前有很长一段气体换热，换热面积没有得到有效利用，产生较大过热度。在供液量过多的流路，出口过热度很小，甚至带有未蒸发的液体。供液不足流路和供液过多流路的出口制冷剂在集管汇合，总的效果是换热面积没有充分利用，出口过热度过小或带有液体，膨胀阀的温度传感器感受到过热度过小的信号后，相应的动作是关小阀门，减少供液量。流量减小后，分液器分液更加不均匀，形成恶性循环，蒸发器的有效换热面积急剧减少，制冷量下降，膨胀阀和压缩机效率降低，整个制冷系统运行性能严重恶化。
其次，在食品冷库中，在不增加加湿设备时，为减少某些被冷却物品的干耗，必须实现小温差换热。为实现小温差换热，一方面要求管内制冷剂有一定的流速，达到要求的换热系数；另一方面要求蒸发器表面均匀结霜，以保持换热系数的均匀。因此，在任何负荷情况下，分液器都应向蒸发器各流路均匀供给制冷剂，保证各流路制冷剂流量相同。分配性能好的分液器，可以使蒸发器均匀换热，维持较小的传热温差，保证食品储藏质量，分配性能较差的分液器，通常造成蒸发器不均匀结霜，换热温差增大，引起冷藏食品干耗。可见，性能好的分液器，可以在工况变化时仍保证蒸发器换热面积的有效利用，提高制冷系统性能。性能较差的分液器，不能保证均匀供液，造成蒸发器换热量减小，膨胀阀误动作，在高湿度、小温差的冷库内，还会造成不均匀结霜，影响系统性能和食品储藏质量。
传统制冷系统的分液器存在分液不均等技术问题，通常是通过降压增速来实现向蒸发器各个流路的均匀供液，增速可以实现气液的搅动，降压可以缩小蒸发器各个流路的阻力差。但在变工况或者在部分负荷工作时，系统的流量减小，分液器的阻力降低，分配性能下降甚至失去分配能力。所以必须设计和开发新型的分液器。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够实现蒸发器各流路等量供液，提高蒸发器换热性能的分液器。
本发明的另一个目的是提供一种能够提高蒸发器的换热性能，进而提高整个系统工作性能的制冷系统。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种整流喷嘴式等流量分液器，包括两相流供液管、流体整流器和分液体，所述分液体内部设置有中心的供液腔和圆周上的环形分配腔，所述环形分配腔通过隔板分隔成多个分配室，每个所述分配室上连通有分液管，每个所述分配室内安装有朝向所述分液管轴线方向喷射的分流喷嘴；所述两相流供液管内部安装有旋流叶片，所述两相流供液管的出口与所述流体整流器的进口连接，所述流体整流器的出口与所述供液腔连接；所述分配室、分流喷嘴和分液管以所述环形分配腔中心线为中心呈圆形阵列布置，且所述分配室、分流喷嘴和分液管的中心线呈一条直线。
一种制冷系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、分液器和蒸发器，所述分液器包括两相流供液管、流体整流器和分液体，所述分液体内部设置有中心的供液腔和圆周上的环形分配腔，所述环形分配腔通过隔板分隔成多个分配室，每个所述分配室上连通有分液管，每个所述分配室内安装有朝向所述分液管轴线方向喷射的分流喷嘴；所述两相流供液管内部安装有旋流叶片，所述两相流供液管的出口与所述流体整流器的进口连接，所述流体整流器的出口与所述供液腔连接；所述分配室、分流喷嘴和分液管以所述环形分配腔中心线为中心呈圆形阵列布置，且所述分配室、分流喷嘴和分液管的中心线呈一条直线；所述压缩机的出口与所述冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口通过所述膨胀阀与所述分液器的两相流供液管的进口连接，所述分液器的分液管分别与所述蒸发器的流路连接，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连接。
在所述分流喷嘴的喉部制冷剂达到临界状态，所述流体整流器将流体转化为理想环状流。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的分液器通过旋流叶片、流体整流器将膨胀节流后的气液两相制冷剂的流型调整为理想环状流，再通过各流路前的分流喷嘴实现向蒸发器各流路均匀供液，各流路气液两相制冷剂在各分流喷嘴喉部达到当地音速的临界点，使各支路流量不受下游蒸发器各流路阻力、供液高差等不良因素的影响，实现各支路等流量供液，从而改善了蒸发器的换热性能。
2、本发明的制冷系统通过分液器的作用，在制冷系统变工况运行时，只要气液两相制冷剂在喷嘴喉部达到临界状态，就能实现等流量供液，因此，在变工况下仍有较好的分液效果和较宽的使用范围。
附图说明
图1所示为本发明整流喷嘴式等流量分液器的主视图；
图2所示为图1的左视图；
图3所示为图1的俯视图；
图4所示为图1的A-A剖视图；
图5所示为图1的B-B剖视图；
图6所示为本发明的制冷系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明整流喷嘴式等流量分液器的示意图如图1-图5所示，包括两相流供液管1、流体整流器3和分液体4，所述分液体4内部设置有中心的供液腔9和圆周上的环形分配腔，所述环形分配腔通过隔板5分隔成多个分配室6，每个所述分配室6上连通有分液管8，每个所述分配室6内安装有朝向所述分液管8轴线方向喷射的分流喷嘴7。所述两相流供液管1内部安装有旋流叶片2，所述两相流供液管1的出口与所述流体整流器3的进口连接，所述流体整流器3的出口与所述供液腔9连接。为了避免各支路流量不受下游蒸发器各流路阻力、供液高差等不良因素的影响，在所述分流喷嘴7的喉部制冷剂达到临界状态，所述流体整流器3将流体转化为理想环状流。所述分配室6、分流喷嘴7和分液管8以所述环形分配腔中心线为中心呈圆形阵列布置，且所述分配室6、分流喷嘴7和分液管8的中心线呈一条直线。
本发明的制冷系统的示意图如图6所示，包括压缩机10、冷凝器11、膨胀阀12、分液器13和蒸发器14，所述分液器14的示意图如图1-图5所示，包括两相流供液管1、流体整流器3和分液体4，所述分液体4内部设置有中心的供液腔9和圆周上的环形分配腔，所述环形分配腔通过隔板5分隔成多个分配室6，每个所述分配室6上连通有分液管8，每个所述分配室6内安装有朝向所述分液管8轴线方向喷射的分流喷嘴7。所述两相流供液管1内部安装有旋流叶片2，所述两相流供液管1的出口与所述流体整流器3的进口连接，所述流体整流器3的出口与所述供液腔9连接。为了避免各支路流量不受下游蒸发器各流路阻力、供液高差等不良因素的影响，在所述分流喷嘴7的喉部制冷剂达到临界状态，所述流体整流器3将流体转化为理想环状流。所述分配室6、分流喷嘴7和分液管8以所述环形分配腔中心线为中心呈圆形阵列布置，且所述分配室6、分流喷嘴7和分液管8的中心线呈一条直线。所述压缩机10的出口与所述冷凝器11的进口连接，所述冷凝器11的出口通过所述膨胀阀12与所述分液器13的两相流供液管1的进口连接，所述分液器13的分液管8分别与所述蒸发器14的流路连接，所述蒸发器14的出口与所述压缩机10的进口连接。所述分配室6、分流喷嘴7和分液管8的数量与所配蒸发器的流量数相等。
由压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂进入冷凝器11放热，冷凝为高压中温的液体制冷剂，然后进入膨胀阀12节流降压后变为低温低压的气液两相制冷剂，气液两相制冷剂进入分液器13后，在分液器13内部旋流叶片2和流体整流器3的作用下，将两相制冷剂变为理想环状流，理想环状流再经过各分流喷嘴7进入各分配室6和各分液管8，两相制冷剂在各分流喷嘴7的喉部达到临界状态，使各支路流量不受下游阻力的影响，各分液管将制冷剂供给蒸发器14各流路，在蒸发器14内蒸发制冷，然后制冷剂气体返回压缩机10，完成一个制冷循环。由于旋流叶片和流体整流器的作用得到理想环状流，然后均匀进入各分配室的分流喷嘴，且在喉部达到临界状态，两相制冷剂向蒸发器各流路的等流量供液，提高了蒸发器的换热性能，改善了制冷系统的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种整流喷嘴式等流量分液器，其特征在于，包括两相流供液管、流体整流器和分液体，所述分液体内部设置有中心的供液腔和圆周上的环形分配腔，所述环形分配腔通过隔板分隔成多个分配室，每个所述分配室上连通有分液管，每个所述分配室内安装有朝向所述分液管轴线方向喷射的分流喷嘴；所述两相流供液管内部安装有旋流叶片，所述两相流供液管的出口与所述流体整流器的进口连接，所述流体整流器的出口与所述供液腔连接；所述分配室、分流喷嘴和分液管以所述环形分配腔中心线为中心呈圆形阵列布置，且所述分配室、分流喷嘴和分液管的中心线呈一条直线；在所述分流喷嘴的喉部制冷剂达到临界状态，所述流体整流器将流体转化为理想环状流；气液两相制冷剂进入所述分液器后，在所述分液器内部所述旋流叶片和流体整流器的作用下，将两相制冷剂变为理想环状流，理想环状流再经过各分流喷嘴进入各分配室和各分液管，两相制冷剂在各分流喷嘴的喉部达到临界状态，各分液管将制冷剂供给蒸发器各流路，在蒸发器内蒸发制冷。
2.一种使用权利要求1所述整流喷嘴式等流量分液器的制冷系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、分液器和蒸发器，其特征在于，所述分液器包括两相流供液管、流体整流器和分液体，所述分液体内部设置有中心的供液腔和圆周上的环形分配腔，所述环形分配腔通过隔板分隔成多个分配室，每个所述分配室上连通有分液管，每个所述分配室内安装有朝向所述分液管轴线方向喷射的分流喷嘴；所述两相流供液管内部安装有旋流叶片，所述两相流供液管的出口与所述流体整流器的进口连接，所述流体整流器的出口与所述供液腔连接；所述分配室、分流喷嘴和分液管以所述环形分配腔中心线为中心呈圆形阵列布置，且所述分配室、分流喷嘴和分液管的中心线呈一条直线；所述压缩机的出口与所述冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口通过所述膨胀阀与所述分液器的两相流供液管的进口连接，所述分液器的分液管分别与所述蒸发器的流路连接，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连接；在所述分流喷嘴的喉部制冷剂达到临界状态，所述流体整流器将流体转化为理想环状流；由压缩机排出的高温高压的气体制冷剂进入冷凝器放热，冷凝为高压中温的液体制冷剂，然后进入膨胀阀节流降压后变为低温低压的气液两相制冷剂，气液两相制冷剂进入分液器后，在分液器内部旋流叶片和流体整流器的作用下，将两相制冷剂变为理想环状流，理想环状流再经过各分流喷嘴进入各分配室和各分液管，两相制冷剂在各分流喷嘴的喉部达到临界状态，各分液管将制冷剂供给蒸发器各流路，在蒸发器内蒸发制冷，然后制冷剂气体返回压缩机。
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