CN104819605A - 一种满液式蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种满液式蒸发器，包括端板、筒体、蒸发管束、出气管和进液装置，端板和筒体连接构成封闭空间，蒸发管束和端板通过涨接或焊接固定，筒体内还设有第一钣金将蒸发管束分隔成第一蒸发区和第二蒸发区，出气管水平置于筒体顶部，进水侧端板挖孔，出气管由筒体内从进水侧端板的挖孔伸出并焊接固定，进液装置在筒体靠近进水侧端板的一端连通筒体内外，且进液装置在筒体内的部分在第一蒸发区上方。采用这样的设计后，第一钣金对蒸发管束进行分区，保证低换热温差下的第一蒸发区有较高的换热系数，制冷剂和水流反向进行逆流换热，让水温度场和制冷剂浓度场逆向，水温从高到低流动，油浓度从低到高流动，换热效率高，节能、经济又可靠。

Description

一种满液式蒸发器

技术领域

本发明涉及制冷空调领域，尤其涉及一种满液式蒸发器。

背景技术

满液式蒸发器中，换热管内部采用内螺纹强化流动，外表面采用蒸发强化设计，水在换热管内流动被冷却，制冷剂在筒内管外蒸发，属于池沸腾，具有几乎为零的蒸发器内压降，换热效果好，这些年大量地用于中央空调主机中。

目前市面上的满液式蒸发器，采用底部中间进液，通过底部分配器将气液两相均匀地分配到蒸发管束中，气液得到了均匀地分配到整个容器中，液体制冷剂的温度都是一致的，蒸发温度是一致的，油浓度的分布也比较均匀，机组回油效果减弱。导致蒸发器中的油浓度比较高，高达10%，一则导致压缩机失油，使压缩机出现油位过低报警；二则油进入管外强化孔隙，影响到蒸发强化的效果。在出气的设计方面，一般的做法是在出气口下方约两倍吸气管径处，放置一块宽度约为吸气管径10倍左右的挡板，防止吸气直接带走吸气口下方液体制冷剂。但是，该方案还是会导致不少的液体制冷剂飘起，因为挡板入口的气流速度仍达到了2米/秒，为了降低气流速度，只能降低挡板高度，一则导致蒸发器空间减少，二则导致挡板靠近池表面，仍容易带走液体制冷剂。

近年来，资源供求紧张，节能高效的产品是市场发展的方向，换热器的效果直接影响空调产品的能效，因此，在制冷系统中有必要对蒸发侧换热器进行优化设计，提高换热性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是设计一种回油效果佳、换热效果好的满液式蒸发器。

为解决上述技术问题，本发明的满液式蒸发器包括端板、筒体、蒸发管束、出气管和进液装置，端板和筒体连接构成封闭空间，蒸发管束和端板通过涨接或焊接固定，筒体内还设有第一钣金，第一钣金将蒸发管束分隔成第一蒸发区和第二蒸发区，出气管水平置于筒体顶部，进液装置设置在筒体靠近进水侧端板的一端连通筒体内外，且进液装置在筒体内的部分在第一蒸发区上方。

进一步的，第一钣金立式，底部与筒体相连，一端与进水侧端板相连，另一端与端板留有空隙，连通第一蒸发区和第二蒸发区。

进一步的，出气管的长度为筒体的长度的0.8～0.95，进水侧端板挖孔，出气管由筒体内从进水侧端板的挖孔处伸出并焊接固定。

进一步的，出气管设有导气孔，导气孔不均匀分布，离出气口越远导气孔数量越多，保证蒸发的制冷剂进入导气孔入口的气流速低于0.3m/s。

进一步的，导气孔的孔径为2mm～5mm，导气孔的总面积为出气管横截面积的20～40倍。

进一步的，第一蒸发区的顶排管束的高度高于第二蒸发区的顶排管束的高度。

进一步的，第一蒸发区的蒸发管束的管径和第二蒸发区的蒸发管束的管径相同，第一蒸发区的蒸发管束的数量是第二蒸发区的蒸发管束的数量的1～1.2倍。第一蒸发区的蒸发管束的管径和第二蒸发区的蒸发管束的管径也可以不同，第一蒸发区的蒸发管束的管径比第二蒸发区的蒸发管束的管径小一个规格。

进一步的，还设有油浓缩器，包括第二钣金和油浓缩器出口，第二钣金用于限制液体制冷剂从筒体下部流入油浓缩器，第二钣金上设有开孔，可以支承部分蒸发管束，制冷剂和油从缝隙和第二钣金上部流入油浓缩器，油在油浓缩器中浓缩，经油浓缩器出口流出。

进一步的，油浓缩器在第二蒸发区靠近进水侧端板的一侧。

进一步的，油浓缩器出口在油浓缩器底部，从筒体内经筒体壁面伸出。

本发明的有益效果：通过第一钣金对蒸发管束进行了分区，保证低换热温差下的第一蒸发区有较高的换热系数，同时降低了水侧的压降，规范制冷剂在蒸发池内的流动，让制冷剂流和水流反向，逆流换热，让水温度场和制冷剂浓度场逆向，水温从高到低流动，油浓度从低到高流动，控制在0.1%到2%，换热效率提高了20%，保证油的流动性，不形成死区，设计了专门的油浓缩区，保证了回油和压缩机的安全，具有独特的出气设计，出气管上开孔面积大，保证吸气均匀，流速低，不带液，既节能、经济又可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。

图1为本发明的满液式蒸发器的侧视图；

图2为本发明的满液式蒸发器的主视图；

图3为本发明的满液式蒸发器的筒体内部俯视图；

图4为本发明的满液式蒸发器的第二钣金示意图；

图5为本发明的满液式蒸发器的水室图；

图6为右水室的侧视图。

11、进水侧端板  2、筒体  3、蒸发管束  4、第一钣金  5、油浓缩器  6、出气管

7、右水室  8、左水室  9、进液装置  301、第一蒸发区  302、第二蒸发区  501、第二钣金  502、油浓缩器出口  601、导气孔  701、进口水管  702、进口水室  703、出口水室  704、出口水管。

具体实施方式

结合图1、图2、图3、图4、图5和图6，本发明的满液式蒸发器包括端板、筒体2、蒸发管束3、出气管6和进液装置9，端板和筒体2连接构成封闭空间，蒸发管束3和端板通过涨接或焊接固定，筒体2内还设有第一钣金4，第一钣金4将蒸发管束3分隔成第一蒸发区301和第二蒸发区302，出气管6水平置于筒体2顶部，进液装置9设置在筒体2靠近进水侧端板11的一端连通筒体2内外，且进液装置9在筒体2内的部分在第一蒸发区301上方。

第一钣金4立式，底部与筒体2相连，一端与进水侧端板11相连，另一端与端板留有空隙，连通第一蒸发区301和第二蒸发区302。出气管6的长度为筒体2的长度的0.8～0.95，进水侧端板11挖孔，出气管6由筒体2内从进水侧端板11的挖孔处伸出并焊接固定，出气管6设有导气孔601，导气孔601不均匀分布，离出气口越远导气孔601数量越多，保证蒸发的制冷剂进入导气孔601入口的气流速低于0.3m/s。导气孔601的孔径为2mm～5mm，导气孔601的总面积为出气管6横截面积的20～40倍。第一蒸发区301的顶排管束的高度高于第二蒸发区302的顶排管束的高度。

第一蒸发区301的蒸发管束3的管径和第二蒸发区302的蒸发管束3的管径相同，第一蒸发区301的蒸发管束3的数量是第二蒸发区302的蒸发管束3的数量的1～1.2倍。第一蒸发区301的蒸发管束3的管径和第二蒸发区302的蒸发管束3的管径也可以不同，第一蒸发区301的蒸发管束3的管径比第二蒸发区302的蒸发管束3的管径小一个规格。

进一步的，还设有油浓缩器5，包括第二钣金501和油浓缩器出口502，第二钣金501用于限制液体制冷剂从筒体2下部流入油浓缩器5，第二钣金501上设有开孔，可以支承部分蒸发管束3，制冷剂和油从缝隙和第二钣金501上部流入油浓缩器5，油在油浓缩器5中浓缩，经油浓缩器出口502流出。油浓缩器5在第二蒸发区302靠近进水侧端板11的一侧。油浓缩器出口502在油浓缩器5底部，从筒体2内经筒体2壁面伸出。

水室组包括右水室7和左水室8，冷冻水进口水管701流入进口水室702，先流经油浓缩器5的管束，然后通过第二蒸发区302的管路，在左水室8换向否进入第一蒸发区301的管束，最后从出口水室703的出口水管704中流出。

本实施例的满液式蒸发器的制冷剂管理和油管理功能是这样实现的：两相低压低温制冷剂和油的混合物通过进液装置9进入时，液体在重力作用下进入第一蒸发区301靠近进水侧端板11的一侧，气体分离出，向上移动，通过出气管6上的导气孔601进入出气管6，离开蒸发器；进入第一蒸发区301的制冷剂，进行蒸发，气体上浮，向上移动，通过出气管6上的导气孔601进入出气管6，离开蒸发器；第一蒸发区301液体进入量高于蒸发量，形成水力坡度，在重力作用下，液体制冷剂向另一侧流动，沿程蒸发，液体制冷剂带着油流动，在换热器的另一侧进入第二蒸发区302，沿程蒸发，液体制冷剂带着油流动，越过第二钣金501，出第二蒸发区302，进入油浓缩器5，和温度最高的水进行换热，油得到浓缩，最后经过油浓缩器出口502流出；过程中制冷剂不断蒸发，向上移动，通过出气管6上的导气孔601进入出气管6，离开蒸发器。

本实施例的满液式蒸发器应用在制冷量为500kW、冷冻水回水温度12℃、出水温度7℃、蒸发温度6.5℃、型号为FJE150制冷空调系统中，选择外径为500mm、长度3000mm的钢制筒体2，出气管6的外径为100mm，通过焊接置于筒体2顶部，选择外径为19.05mm的紫铜作为管蒸发管，蒸发管束3呈正三角形排列，油浓缩器5的第二钣金501与进水侧端板11的距离为200mm。第一蒸发区301的顶排管束高度比第二蒸发区302顶排管束高40mm，第一钣金4立式，其底部与筒体2底部焊接，其上部比第一蒸发区的顶排管束高40mm，第一钣金4和进水侧端板11焊接，与另一侧端板的间隙为400mm。第一蒸发区301和第二蒸发区302的蒸发管束3的管径均为19.05mm，第一蒸发区301的换热管数量为150支，第二蒸发区302的换热管数量为130支。出气管6的长度2700mm，导气孔601的孔径4mm。

冷冻水在水箱组件中的流动是：12℃的冷冻水从进口水管701进入进口水室702，先流经油浓缩器的管束，然后第二蒸发区302，温度降到8.8℃，到左水室8，从第一蒸发区301的管束中流过，温度降到7℃，流到出口水室703，从出口水管704流出。

整个流动式满液式蒸发器中制冷剂和油的流动是：制冷剂和油的气液混合物从进液装置9的出气孔喷下，气体占质量20%，液体约占80%，油浓度约0.1%，气体向上运动，液体落入第一蒸发区301，在水力坡度的作用下，向左流动，流动过程中，液体制冷剂蒸发，同时油浓度增加，到左侧后，油浓度变成0.2%，流入第二蒸发区302，在水力坡度的作用下流向右侧，沿程蒸发，油浓度增加，在1500mm处，油浓度约为0.4%，在2250mm处，油浓度约为0.8%，在2650mm处，油浓度为1.6%，到第二钣金501处，油浓度为3.2%,液体制冷剂和油通过第二钣金501上部和缝隙进入油浓缩器5，进行浓缩，达到30%的时候从油浓缩器出口502处流出去，通过液体提升装置如引射泵回到压缩机，出气管6的左端气体速度为1米/秒，到中间的时候为8米/秒，到出口地方为16米/秒，速度线性上升，出气管6的导气孔601的入口流速控制在0.3m/s。

由此可见，第一钣金4对蒸发管束3进行了分区，保证低换热温差下的第一蒸发区301有较高的换热系数，同时降低了水侧的压降，规范制冷剂在蒸发池内的流动，让制冷剂流和水流反向，逆流换热，让水温度场和制冷剂浓度场逆向，水温从高到低流动，油浓度从低到高流动，提高了换热效率，保证油的流动性，不形成死区。油浓缩器5的设计保证了回油和压缩机的安全，具有独特的出气设计，出气管6上开孔面积大，保证吸气均匀，流速低，不带液，既节能、经济又可靠。

Claims (10)

1.一种满液式蒸发器，包括端板、筒体（2）、蒸发管束（3）、出气管（6）和进液装置（9），所述端板和所述筒体（2）连接构成封闭空间，所述蒸发管束（3）和所述端板通过涨接或焊接固定，其特征在于：所述筒体（2）内还设有第一钣金（4），所述第一钣金（4）将所述蒸发管束（3）分隔成第一蒸发区（301）和第二蒸发区（302），所述出气管（6）水平置于筒体（2）顶部，所述进液装置（9）设置在筒体（2）靠近进水侧端板（11）的一端连通筒体（2）内外，且进液装置（9）在筒体（2）内的部分在第一蒸发区（301）上方。

2. 根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于：所述第一钣金（4）立式，底部与筒体（2）相连，一端与进水侧端板（11）相连，另一端与端板留有空隙，连通所述第一蒸发区（301）和所述第二蒸发区（302）。

3. 根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于：所述出气管（6）的长度为所述筒体（2）的长度的0.8～0.95，所述出气管（6）由筒体（2）内从进水侧端板（11）的挖孔处伸出并焊接固定。

4. 根据权利要求1或3所述的满液式蒸发器，其特征在于：所述出气管（6）设有导气孔（601），导气孔（601）不均匀分布，离出气口越远导气孔（601）数量越多，保证蒸发的制冷剂进入导气孔（601）入口的气流速低于0.3m/s。

5. 根据权利要求4所述的满液式蒸发器，其特征在于：所述导气孔（601）的孔径为2mm～5mm，导气孔（601）的总面积为所述出气管（6）横截面积的20～40倍。

6. 根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于：所述第一蒸发区（301）的顶排管束的高度高于第二蒸发区（302）的顶排管束的高度。

7. 根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于：第一蒸发区（301）的蒸发管束（3）的管径和第二蒸发区（302）的蒸发管束（3）的管径相同，第一蒸发区（301）的蒸发管束（3）的数量是第二蒸发区（302）的蒸发管束（3）的数量的1～1.2倍。

8. 根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于：第一蒸发区（301）的蒸发管束（3）的管径和第二蒸发区（302）的蒸发管束（3）的管径不同，第一蒸发区（301）的蒸发管束（3）的管径比第二蒸发区（302）的蒸发管束（3）的管径小一个规格。

9. 根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于：还设有油浓缩器（5），包括第二钣金（501）和油浓缩器出口（502），所述第二钣金（501）上设有开孔，所述油浓缩器（5）在第二蒸发区（302）靠近进水侧端板（11）的一侧。

10. 根据权利要求9所述的满液式蒸发器，其特征在于：所述油浓缩器出口（502）在油浓缩器（5）底部，从筒体（2）内经筒体（2）壁面伸出。