CN104776654B - 分流器、换热器及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分流器、换热器及空调器。根据本发明的分流器，包括进气管和分流头，分流头上设置有多个分流支管，进气管和分流头密封连接并在二者内部形成混流腔，混流腔内部具有混流的螺旋混流装置。本发明通过在混流腔内部设置螺旋混流装置，气液两相混合流体在流经螺旋混流装置过程中，能够产生强烈旋转流动，使气液两相混合更均匀；同时，气相、液相流体的在离心力的作用下，能够有效减弱重力对气液两相流体的影响，提高了分流器的分流均匀性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及空调领域，具体而言，涉及一种分流器、换热器及空调器。
背景技术
分流器内气液两相流体的流动状态对分液均匀性有重要影响。由于制冷剂经过节流装置后，管内制冷剂为气液混合物，流动比单相气体或单相液体复杂；同时在重力、干度、速度等条件影响下，气液两相呈现不同的流动状态，现有分流器技术对气液两相流的分配性能较差，主要存在以下问题：
1)对气液两相制冷剂分配均匀性较差，特别是变频空调、定频变工况运行、部分负荷条件下时，导致蒸发器各管路换热效率差别较大，总体换热效率低；
2)对气液两相制冷剂分配稳定性较差，特别是变频空调、定频变工况运行、部分负荷条件下时，导致蒸发器热效率不稳定，空调能力和性能波动较大。
3)对安装角度比较敏感，即安装角度不同时，分流器的分液均匀性和稳定性有较明显差别，换热器效率和稳定性较差，空调性能波动较大。
发明内容
本发明旨在提供一种提高分流均匀性和稳定性的分流器、换热器及空调器。
本发明提供了一种分流器，包括进气管和分流头，分流头上设置有多个分流支管，进气管和分流头密封连接并在二者内部形成混流腔，混流腔内部具有混流的螺旋混流装置。
进一步地，螺旋混流装置为螺旋体，螺旋体设置在混流腔中；螺旋体的外周面上设置有螺旋混流槽，螺旋混流槽的轴线沿进气管的进气方向延伸。
进一步地，螺旋体朝向进气管的端部设置有导流结构。
进一步地，螺旋混流装置为设置在进气管和/或分流头内周面上的螺旋混流槽，螺旋混流槽的轴线沿进气管的进气方向延伸。
进一步地，螺旋混流槽为多头螺旋槽。
进一步地，螺旋混流槽的螺旋升角为α，其中10°≤α≤45°。
进一步地，螺旋体的开槽截面积为A，分流器的体积流量为Q，其中，5m/s<Q/A<15m/s。
进一步地，螺旋体的朝向分流支管的端部与分流支管的入口端之间形成分流室。
进一步地，分流室的长度为L，混流腔的直径为D，其中，1/2D<L<2D。
进一步地，螺旋体的朝向进气管的端部与进气管的出口端之间形成进气室。
本发明还提供了一种换热器，包括前述的分流器。
本发明还提供了一种空调器，包括前述的换热器。
根据本发明的分流器、换热器及空调器，通过在混流腔内部设置螺旋混流装置，气液两相混合流体在流经螺旋混流装置过程中，能够产生强烈旋转流动，使气液两相混合更均匀；同时，气相、液相流体在离心力的作用下，能够有效减弱重力对气液两相流体的影响，提高了分流器的分流均匀性和稳定性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的分流器的分解结构示意图；
图2是根据本发明的分流器的轴向剖视结构示意图；
图3是根据本发明的分流器的仰视结构示意图；
图4a是根据本发明的螺旋体的第一实施例的立体结构示意图；
图4b是根据本发明的螺旋体的第一实施例的主视结构示意图；
图5a是根据本发明的螺旋体的第二实施例的立体结构示意图；
图5b是根据本发明的螺旋体的第二实施例的主视结构示意图。
附图标记说明：
10、进气管；11、进气室；20、螺旋体；21、螺旋混流槽；30、分流头；31、分流室；32、分流支管。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至3所示，根据本发明的分流器，包括进气管10和分流头30，分流头30上设置有多个分流支管32，进气管10和分流头30密封连接并在二者内部形成混流腔，混流腔内部具有混流的螺旋混流装置。本发明通过在混流腔内部设置螺旋混流装置，气液两相混合流体在流经螺旋混流装置过程中，能够产生强烈旋转流动，使气液两相混合更均匀；同时，气相、液相流体在离心力的作用下，能够有效减弱重力对气液两相流体的影响，提高了分流器的分流均匀性和稳定性。
结合图1至3所示，在本发明的第一实施例中，螺旋混流装置为螺旋体20，螺旋体20设置在混流腔中，并使螺旋体20朝向进气管10的一端与进气管10之间形成进气室11，螺旋体20朝向分流头30的一端与分流头30之间形成分流室31。螺旋体20的外周面上设置有螺旋混流槽21，螺旋混流槽21的轴线方向沿进气管10的进气方向。在第一实施例中，螺旋体20装配工艺简单，不需焊接，可以与进气管10和分流头30间隙配合、过盈配合、过渡配合等。
结合图2所示，螺旋体20的底部与分流支管32的入口端之间的距离为L，混流腔的直径为D，即分流室31的直径为D，长度为L。优选地，1/2D<L<2D，分流室31在竖直方向上具有足够空间，使得从螺旋混流槽21中喷出的气相、液相流体能够在分流室31中充分混合，保证混合均匀度。
根据不同的需要，螺旋混流槽21的槽形可以是矩形，也可以为弧形，当然，根据需要，还可以设置为其他形状，如楔形、梯形等。在图4a和图4b中，螺旋混流槽21的槽形为弧形，在图5a和图5b中，螺旋混流槽21的矩形。根据不同的需要，螺旋混流槽21可以为右旋螺旋槽，也可以为左旋螺旋槽。
优选地，螺旋混流槽21可以为多头螺旋槽，设置为多头螺旋槽，可以形成多个螺旋流通通道，从而更进一步提高混流效果，使气液两相流通混合更均匀，在一定的程度上，设置为多头螺旋槽，还可以增大流通面积。
结合图4a、4b和图5a、5b所示，螺旋混流槽21的螺旋升角α的角度越小，旋流效果越好，但是在一定程度上，螺旋升角α过小，会导致流速降低，压降增大。综合考虑旋流效果和流速，螺旋升角α较优选地范围为10°≤α≤45°。
结合图1至5来说明本发明的第一实施例的分流器的工作原理：
系统中的制冷剂经过节流装置后，管内制冷剂变为气液两相混合状态，气液两相混合制冷剂通过进气管10进入进气室11，再通过螺旋混流槽21，使流体产生旋转流动，为了减小流体对螺旋体20的冲击，可以在螺旋体20朝向进气管10的端部设置有导流结构，即通过导流结构将从进气管10中进入进气室11的制冷剂导入到螺旋混流槽21中。导流结构可以设置为导流锥、导流曲面、导流斜面等可以减小冲击的结构。
气液两相混合制冷剂经过螺旋混流槽21产生旋转流动，加强了气相、液相的离心力作用，减弱重力对气液两相混合制冷剂的影响，使气液两相在离心力作用下发生分离，液态制冷剂分离到外圆周。旋转气液两相混合制冷剂进入分流室31，继续在离心力作用下，液态制冷剂被均匀分离到周围壁面，从而减少气液分层现象。然后气液两相混合制冷剂经过各分流支管32进入多流路蒸发器。本发明的分流器由于加强了离心力作用，减弱了重力对气液两相流的影响，减少了气液两相混合制冷剂在分流室31底部的分层现象，从而提高了分流器的分流均匀性和稳定性。
本发明的分流器产生的强烈旋流，减弱了重力对气液两相流的影响，避免了制冷剂液滴在进入分流室31后由于流速减小而发生沉降，减少在分流室31底部壁面上液体聚集而导致分流不均匀。使得本发明的分流器解决了现有传统分流器分流不均的技术问题，达到了提高分流均匀性的效果。
本发明的分流器产生的强烈旋流，由于离心力作用主要受圆周切向速度影响。对于本发明的分流器，根据速度大小＝体积流量/流通面积，系统体积流量越大、螺旋体20的开槽截面积越小，则速度越大；螺旋体20的螺旋升角越小，切向速度分量越大，旋流越强而离心力作用越大，受重力作用越弱。从而受分流器或换热器或空调安装角度影响越小，减弱了重力对气液两相流的影响。优选地，综合考虑螺旋体20流速、压降，螺旋体20的开槽截面积A(单位：m2)，分流器的体积流量为Q(单位：m3/s)，使Q/A满足范围5m/s<Q/A<15m/s能够有效地避免较大压降，保证流速和离心力，使得本发明的分流器解决了现有传统分流器分流不稳定的技术问题，达到了提高分流稳定性的效果。
综上所述，本发明的分流器提高了分流均匀性和稳定性，总体上提高换热器的总体换热效率；减小换热器换热效率波动较大，空调能力和性能波动较的问题。特别是变频空调、定频变工况运行、部分负荷条件下时，分流器的分配均匀性和稳定性都有较好效果；而且分流器的分配性能在安装角度变化，分配均匀性和稳定性较好。
在本发明的第二实施例中，螺旋混流装置也可以为设置在进气管10和/或分流头30内周面上的螺旋混流槽21，螺旋混流槽21的轴线方向沿进气管10的进气方向，即在进气管10和/或分流头30的内周面上直接加工螺旋混流槽21，同样能够达到使气液两相流通产生强烈旋流的效果，从而提高分流均匀性和稳定性。在第二实施例中，螺旋混流槽21的设置与第一实施例类似，不再赘述。
本发明还提供了一种换热器，包括前述的分流器，通过提高分流均匀性和稳定性，能够有效提高换热器的整体换热效率。
本发明还提供了一种空调器，包括前述的换热器，通过提高换热器的整体换热效率，能够有效提高空调器的效率。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
根据本发明的分流器、换热器及空调器，通过在混流腔内部设置螺旋混流装置，气液两相混合流体在流经螺旋混流装置过程中，能够产生强烈旋转流动，使气液两相混合更均匀；同时，气相、液相流体的在离心力的作用下，能够有效减弱重力对气液两相流体的影响，提高了分流器的分流均匀性和稳定性。提高换热器的总体换热效率；减小换热器换热效率波动较大，空调能力和性能波动较大的问题。特别是变频空调、定频变工况运行、部分负荷条件下时，分流器的分配均匀性和稳定性都有较好效果；而且分流器的分配性能在安装角度变化，分配均匀性和稳定性较好。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种分流器，包括分流头(30)，所述分流头(30)上设置有多个分流支管(32)，其特征在于，还包括 进气管(10)，所述进气管(10)和所述分流头(30)密封连接并在二者内部形成混流腔，所述混流腔内部具有混流的螺旋混流装置；
所述螺旋混流装置为螺旋体(20)，所述螺旋体(20)设置在所述混流腔中；
所述螺旋体(20)的外周面上设置有螺旋混流槽(21)，所述螺旋混流槽(21)的轴线沿所述进气管(10)的进气方向延伸；
所述螺旋体(20)的开槽截面积为A，所述分流器的体积流量为Q，其中，5m/s<Q/A<15m/s；
所述螺旋混流槽(21)的螺旋升角为α，其中10°≤α≤45°；
所述螺旋体(20)朝向所述进气管(10)的端部设置有导流结构；
所述螺旋体(20)的朝向分流支管(32)的端部与所述分流支管(32)的入口端之间形成分流室(31)；
所述分流室(31)的长度为L，所述混流腔的直径为D，其中，1/2D<L<2D。
2.根据权利要求1所述的分流器，其特征在于，
所述螺旋混流槽(21)为多头螺旋槽。
3.根据权利要求1所述的分流器，其特征在于，
所述螺旋体(20)的朝向进气管(10)的端部与所述进气管(10)的出口端之间形成进气室(11)。
4.一种换热器，包括分流器，其特征在于，所述分流器为权利要求1至3中任一项所述分流器。
5.一种空调器，包括换热器，其特征在于，所述换热器为权利要求4所述的换热器。
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