CN104457056B - 分相式制冷剂气液分液器及制冷系统 - Google Patents

分相式制冷剂气液分液器及制冷系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分相式制冷剂气液分液器及制冷系统，而提供一种能够保证各流路制冷剂流量相同，能够实现蒸发器等干度供液的分液器及制冷系统。该分液器由气液两相流供液管、环形封闭管路、液体联箱和多支分相支路组成，气液两相流供液管的出口与环形封闭管路的进口连接；每支分相支路中的液体管和气体管对称的与环形封闭管路连接，液体管安装于环形封闭管路的下部，气体管路安装于环形封闭管路的上部；每支分相支路的液体管下部与液体联箱的进口连接，液体联箱与分液管进口连接，分液管的出口混合器的液体进口连接，气体管的气体出口与混合器的气体进口连接，一同供给蒸发器的各个流路，提高了蒸发器的换热性能，改善了制冷系统性能。

Description

分相式制冷剂气液分液器及制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种分相式气液分液器及制冷系统。
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，而提供一种能够为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，能够实现蒸发器等干度供液的分液器。
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：
一种分相式制冷剂气液分液器，由气液两相流供液管、环形封闭管路、液体联箱和多支分相支路组成，每支所述分相支路包括液体管、气体管、分液管和混合器；所述气液两相流供液管的出口与所述环形封闭管路的进口连接；每支所述分相支路中的液体管和气体管对称的与所述环形封闭管路连接，每支所述分相支路中的液体管和气体管以连接处的所述环形封闭管路为对称轴；所述液体管安装于所述环形封闭管路的下部，所述气体管路安装于所述环形封闭管路的上部；每支所述分相支路的液体管下部与所述液体联箱的进口连接，所述液体联箱分别与每支所述分相支路的分液管进口连接，每支所述分相支路的分液管的出口所述混合器的液体进口连接，所述气体管的气体出口与所述混合器的气体进口连接。
所述气液两相流供液管与环形封闭管路通过三通连接；所述环形封闭管路与每支所述分相支路中的液体管和气体管分别采用四通连接。
一种制冷系统，包括依次连接组成封闭循环的压缩机、冷凝器、膨胀阀、分液器和蒸发器，所述分液器由气液两相流供液管、环形封闭管路、液体联箱和多支分相支路组成，每支所述分相支路包括液体管、气体管、分液管和混合器；所述气液两相流供液管的出口与所述环形封闭管路的进口连接；每支所述分相支路中的液体管和气体管对称的与所述环形封闭管路连接，每支所述分相支路中的液体管和气体管以连接处的所述环形封闭管路为对称轴；所述液体管安装于所述环形封闭管路的下部，所述气体管路安装于所述环形封闭管路的上部；每支所述分相支路的液体管下部与所述液体联箱的进口连接，所述液体联箱分别与每支所述分相支路的分液管进口连接，每支所述分相支路的分液管的出口所述混合器的液体进口连接，所述气体管的气体出口与所述混合器的气体进口连接；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气液两相流供液管的进口连接；每支所述分相支路中的所述混合器的气液混合流体出口分别与所述蒸发器的某一流路进口连接，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连接；所述分液管的数量与所述蒸发器的流路数量相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的分液器在降速和重力作用下使气液两相分离，单相的气体和液体分别通过各自的分配管均匀分配后，在蒸发器各个流路前汇合，一同供给蒸发器的各个流路，将复杂的两相流分配转化为单相流分配，避免气相对分配性能的干扰，能够为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，能够实现蒸发器等干度供液，提高了蒸发器的换热性能，进而改善了制冷系统性能。
2、本发明的分液器压降大幅减小，可以提高蒸发压力，改善制冷系统性能。
3、本发明的分液器可以根据两相流的供液管中的干度，自动调节蒸发器各流路入口的干度，实现各流路的制冷剂干度与供液总管的干度相等，在变工况时，仍有较好的分液效果。
4、本发明的制冷系统中，由于分液器能够为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，提高了蒸发器的换热性能，从而提高了制冷系统性能。
附图说明
图1所示为本发明分相式制冷剂气液分液器的结构示意图。
图2所示为本发明的制冷系统的原理图。
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。
本发明的分相式制冷剂气液分液器的示意图如图1所示，由气液两相流供液管1、环形封闭管路2、液体联箱7和多支分相支路组成。每支所述分相支路包括液体管6、气体管5、分液管8和混合器9，所述气液两相流供液管1的出口与所述环形封闭管路2的进口连接。每支所述分相支路中的液体管6和气体管5对称的与所述环形封闭管路2连接，每支所述分相支路中的液体管6和气体管5以连接处的所述环形封闭管路2为对称轴。所述液体管6安装于所述环形封闭管路2的下部，所述气体管路5安装于所述环形封闭管路2的上部。每支所述分相支路的液体管6下部与所述液体联箱7的进口连接，所述液体联箱7分别与每支所述分相支路的分液管8进口连接，每支所述分相支路的分液管8的出口所述混合器9的液体进口连接，所述气体管5的气体出口与所述混合器9的气体进口连接。
本实施例中，气液两相流供液管1与环形封闭管路2通过三通3连接，所述环形封闭管路2与每支所述分相支路中的液体管6和气体管5分别采用四通4连接。
本发明的制冷系统的示意图如图1所示，包括依次连接组成封闭循环的压缩机14、冷凝器10、膨胀阀11、分液器12和蒸发器13，所述分液器的结构如图1所示，由气液两相流供液管1、环形封闭管路2、液体联箱7和多支分相支路组成。每支所述分相支路包括液体管6、气体管5、分液管8和混合器9，所述气液两相流供液管1的出口与所述环形封闭管路2的进口连接。每支所述分相支路中的液体管6和气体管5对称的与所述环形封闭管路2连接，每支所述分相支路中的液体管6和气体管5以连接处的所述环形封闭管路2为对称轴。所述液体管6安装于所述环形封闭管路2的下部，所述气体管路5安装于所述环形封闭管路2的上部。每支所述分相支路的液体管6下部与所述液体联箱7的进口连接，所述液体联箱7分别与每支所述分相支路的分液管8进口连接，每支所述分相支路的分液管8的出口所述混合器9的液体进口连接，所述气体管5的气体出口与所述混合器9的气体进口连接。所述压缩机14的出口与所述冷凝器10的进口连接，所述冷凝器10的出口通过所述膨胀阀11与所述分液器12的气液两相流供液管1的进口连接，每支所述分相支路中的所述混合器9的气液混合流体出口分别与所述蒸发器13的某一流路进口连接，所述蒸发器13的出口与所述压缩机14的进口连接；所述分液管的数量与所述蒸发器的流路数量相同。
由压缩机14排出的高温高压的气体制冷剂进入冷凝器10放热，冷凝为高压中温的液体制冷剂，然后进入膨胀阀11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12，通过气液两相流供液管1进入环形封闭管路2中流体均匀分配到每个分相支路，每个分相支路中，在环形封闭管路2与液体管6和气体管5相交处，在降速和重力作用下气液两相分离，单相的气体进入气体管5中，单项的液体进入液体管6中，多支分相支路的液体管中液体进入液体联箱7中再经过分液管8进行液体分配。经过每支分相支路的分液管8中的液体进入混合器9中，与通过气体管5进入混合器中的气体混合，再一同供给蒸发器的各个流路，在蒸发器内蒸发制冷，然后制冷剂气体返回压缩机，完成一个制冷循环。由于两相制冷剂向蒸发器各流路的等干度供液，提高了蒸发器的换热性能，进而改善了制冷系统性能。同时，可以根据两相流的供液管中的干度，自动调节蒸发器各流路入口的干度，实现各流路的制冷剂干度与供液总管的干度相等，在变工况时，仍有较好的分液效果。
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 (3)

1.一种分相式制冷剂气液分液器，其特征在于，由气液两相流供液管、环形封闭管路、液体联箱和多支分相支路组成，每支所述分相支路包括液体管、气体管、分液管和混合器；所述气液两相流供液管的出口与所述环形封闭管路的进口连接；每支所述分相支路中的液体管和气体管对称的与所述环形封闭管路连接，每支所述分相支路中的液体管和气体管以连接处的所述环形封闭管路为对称轴；所述液体管安装于所述环形封闭管路的下部，所述气体管安装于所述环形封闭管路的上部；每支所述分相支路的液体管下部与所述液体联箱的进口连接，所述液体联箱分别与每支所述分相支路的分液管进口连接，每支所述分相支路的分液管的出口与所述混合器的液体进口连接，所述气体管的气体出口与所述混合器的气体进口连接。
2.根据权利要求1所述的分相式制冷剂气液分液器，其特征在于，所述气液两相流供液管与环形封闭管路通过三通连接；所述环形封闭管路与每支所述分相支路中的液体管和气体管分别采用四通连接。
3.一种采用权利要求1所述分相式制冷剂气液分液器的制冷系统，包括依次连接组成封闭循环的压缩机、冷凝器、膨胀阀、分液器和蒸发器，其特征在于，所述分液器由气液两相流供液管、环形封闭管路、液体联箱和多支分相支路组成，每支所述分相支路包括液体管、气体管、分液管和混合器；所述气液两相流供液管的出口与所述环形封闭管路的进口连接；每支所述分相支路中的液体管和气体管对称的与所述环形封闭管路连接，每支所述分相支路中的液体管和气体管以连接处的所述环形封闭管路为对称轴；所述液体管安装于所述环形封闭管路的下部，所述气体管安装于所述环形封闭管路的上部；每支所述分相支路的液体管下部与所述液体联箱的进口连接，所述液体联箱分别与每支所述分相支路的分液管进口连接，每支所述分相支路的分液管的出口与所述混合器的液体进口连接，所述气体管的气体出口与所述混合器的气体进口连接；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气液两相流供液管的进口连接；每支所述分相支路中的所述混合器的气液混合流体出口分别与所述蒸发器的某一流路进口连接，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连接；所述分液管的数量与所述蒸发器的流路数量相同。
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