CN104457057A - 一种气相分离式液态单相分液器及制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气相分离式液态单相分液器及制冷系统，本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的分液器及制冷系统。该分液器包括外壳、气液两相流供液管、分液管和气相节流元件，气液两相流供液管的出口位于外壳内部，并高于外壳内部液面，外壳的底部有多个与分液管，外壳的顶部有与气相节流元件。节流元件的出口通过调节阀与蒸发器的回气总管连接，每个分液管分别与蒸发器的各个流路入口连接。由于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，改善了制冷系统性能。可以在一定程度上降低蒸发器的传热温差，减少系统的不可逆损失，减少冷冻冷藏食品干耗。

Description

一种气相分离式液态单相分液器及制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种制冷系统蒸发器用气相分离式液态单相分液器及制冷系统。
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供液不均的技术问题，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：
一种气相分离式液态单相分液器，包括外壳、气液两相流供液管、分液管和气相节流元件，所述气液两相流供液管的出口位于所述外壳内部，并高于所述外壳内部液面，所述外壳的底部设置有多个与所述外壳内部液体连通的所述分液管，所述外壳的顶部安装有与所述外壳内部气体连通的所述气相节流元件。
一种制冷系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、分液器和蒸发器，所述分液器包括外壳、气液两相流供液管、分液管和气相节流元件，所述气液两相流供液管的出口位于所述外壳内部，并高于所述外壳内部液面，所述外壳的底部设置有多个与所述外壳内部液体连通的所述分液管，所述外壳的顶部安装有与所述外壳内部连通气体的气相节流元件；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，所述节流元件的出口通过调节阀与所述蒸发器的回气总管连接，每个所述分液管分别与所述蒸发器的某一流路入口连接，所述蒸发器的回气总管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。
所述多个分液管以所述气液两相流供液管为中心以圆形阵列布置。
所述气相节流元件为毛细管，所述毛细管的进口端位于所述外壳内部，并设置有U形弯。所述气液两相流供液管的出口设置有导液板。
所述调节阀为可调电动截止阀。
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，单相的气体经节流后直接进入压缩机，液体通过各自的分液管进入蒸发器的各个流路，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，实现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，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在一定程度上降低蒸发器的传热温差，减少系统的不可逆损失，减少冷冻冷藏食品干耗，对能源高效利用和食品储藏意义重大。
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所示为本发明气相分离式液态单相分液器的结构示意图；
图2所示为本发明制冷系统的示意图。
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。
本发明气相分离式液态单相分液器的示意图如图1所示，包括外壳1、气液两相流供液管3、分液管2和气相节流元件4，所述气液两相流供液管3的出口位于所述外壳1内部，并高于所述外壳1内部液面，所述外壳1的底部设置有多个与所述外壳1内部液体连通的所述分液管2，所述外壳1的顶部安装有与所述外壳1内部气体连通的所述气相节流元件4。
本发明制冷系统的示意图如图2所示，包括压缩机6、冷凝器7、膨胀阀8、分液器9和蒸发器10。所述分液器的示意图如图1所示，包括外壳1、气液两相流供液管3、分液管2和气相节流元件4，所述气液两相流供液管3的出口位于所述外壳1内部，并高于所述外壳1内部液面，所述外壳1的底部设置有多个与所述外壳1内部液体连通的所述分液管2，所述外壳1的顶部安装有与所述外壳1内部气体连通的所述气相节流元件4。所述压缩机6的出口与所述冷凝器7的进口连接，所述冷凝器7的出口通过所述膨胀阀8与所述分液器9的气液两相流供液管3的进口连接，所述节流元件4的出口通过调节阀11与所述蒸发器10的回气总管连接，每个所述分液管2分别与所述蒸发器10的某一流路入口连接，所述蒸发器10的回气总管与所述压缩机6的进口连接；所述分液管2的数量与所述蒸发器10的流路数量相同。
其中，所述多个分液管2以所述气液两相流供液管3为中心以圆形阵列布置。所述气液两相流供液管3的出口设置有导液板12。
本实施例中，所述气相节流元件4为毛细管，所述毛细管的进口端位于所述外壳1内部，并设置有U形弯5。所述调节阀11为可调电动截止阀。
由压缩机6排出的高温高压的气体制冷剂进入冷凝器7放热，冷凝为高压中温的液体制冷剂，然后进入膨胀阀8节流降压后变为低温低压的气液两相制冷剂，通过气液两相流供液管3进入外壳4内，在外壳4内，由于降速和重力作用使气液两相分离，液体通过分液器下部的分液管2均匀地供给蒸发器10的各个流路，在蒸发器内蒸发制冷，而气体通过分液器上部的节流元件4和调节阀11节流后，进入蒸发器的回气总管，与蒸发器出来的气体制冷剂一并返回压缩机6的吸气端，完成一个制冷循环。由于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，进而改善了制冷系统性能。同时，可以在一定程度上降低蒸发器的传热温差，减少系统的不可逆损失，减少冷冻冷藏食品干耗，对能源高效利用和食品储藏意义重大。
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 (9)

1.一种气相分离式液态单相分液器，其特征在于，包括外壳、气液两相流供液管、分液管和气相节流元件，所述气液两相流供液管的出口位于所述外壳内部，并高于所述外壳内部液面，所述外壳的底部设置有多个与所述外壳内部液体连通的所述分液管，所述外壳的顶部安装有与所述外壳内部气体连通的所述气相节流元件。
2.根据权利要求1所述的气相分离式液态单相分液器，其特征在于，所述多个分液管以所述气液两相流供液管为中心以圆形阵列布置。
3.根据权利要求1所述的气相分离式液态单相分液器，其特征在于，所述气相节流元件为毛细管，所述毛细管的进口端位于所述外壳内部，并设置有U形弯。
4.根据权利要求1所述的气相分离式液态单相分液器，其特征在于，所述气液两相流供液管的出口设置有导液板。
5.一种使用权利要求1-4中任一项所述气相分离式液态单相分液器的制冷系统，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、分液器和蒸发器，其特征在于，所述分液器包括外壳、气液两相流供液管、分液管和气相节流元件，所述气液两相流供液管的出口位于所述外壳内部，并高于所述外壳内部液面，所述外壳的底部设置有多个与所述外壳内部液体连通的所述分液管，所述外壳的顶部安装有与所述外壳内部连通气体的气相节流元件；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，所述节流元件的出口通过调节阀与所述蒸发器的回气总管连接，每个所述分液管分别与所述蒸发器的某一流路入口连接，所述蒸发器的回气总管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。
6.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述多个分液管以所述气液两相流供液管为中心以圆形阵列布置。
7.根据权利要求5或6所述的制冷系统，其特征在于，所述气相节流元件为毛细管，所述毛细管的进口端位于所述外壳内部，并设置有U形弯。
8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，所述气液两相流供液管的出口设置有导液板。
9.根据权利要求8所述的制冷系统，其特征在于，所述调节阀为可调电动截止阀。
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