CN104896807A - 两相流分液器 - Google Patents

Abstract

一种压缩机领域的两相流分液器，进口管、前筒体、后筒体和分支管，其中：横截面均为圆结构的进口管、前筒体以及后筒体顺次连通且同轴设置，前筒体和后筒体的内部形成空腔室，后筒体的顶部等角度间隔均匀开有若干与空腔室连通的分液孔，各个分液孔上设分支管；本发明能够减少压降、降低噪声，简化结构。

Description

两相流分液器

技术领域

本发明涉及的是一种压缩机领域的装置，具体是一种两相流分液器。

背景技术

分配器又称分液器，作用是将来自于膨胀机构的制冷剂两相流体等量地分配到蒸发器各个换热流路中去，换热器换热面积得以充分利用。均匀分配制冷剂的分配器可以提高蒸发器的整体换热性能，进而提升整个制冷系统的工作性能。以往传统的制冷剂分配器，市场上常见是压降型和文丘里型。这两种分配器其内部装有节流孔或喷嘴增加制冷剂两相流体加速减少各个换热回路偏流的装置。然而这两种分液器均存在缺点：压降型分液器利用对流入的两相流进行节流增速，增加紊流的方法使气液两相均匀混合，从而使分液均匀，但由于该类分液器中存在一个节流环，因此压降较大而且会产生湍流噪音；文丘里型分液器通过内部渐缩渐扩结构减少紊流但增加制冷剂流速使气液两相流均匀混合，从而达到均匀分配的目的，但其内部加工精度要求高，工艺流程复杂且成本较高；同时，两种分液器在毛细管焊接到分配器的各个通道时由于通道直径较小容易焊堵，降低产品的工艺可靠性。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN10361582，公开日2014-3-5，记载了一种具有分液器的致冷系统，包括顺次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀、分液器及蒸发器，所述分液器包括筒体，所述筒体底部设有插接通孔，顶部设有若干开孔，所述插接通孔内进一步设有气液两相入口管，所述顶部开孔上进一步设有若干气液两相出口管。但该现有技术由于受到单一筒体直径的限制，出口毛细管之间的距离相近，因此，在分液器入口管弯曲的情况下，分液性能下降较大。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种两相流分液器，能够有效减少压降、降低噪声，简化结构。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：进口管、前筒体、后筒体和分支管，其中：横截面均为圆结构的进口管、前筒体以及后筒体顺次连通且同轴设置，前筒体和后筒体的内部形成空腔室，后筒体的顶部等角度间隔均匀开有若干与空腔室连通的分液孔，各个分液孔上设分支管。

所述的进口管、前筒体和后筒体的内径依次增大。

所述的前筒体的长度L1、内径D1以及后筒体的长度L2、内径D2之间的关系满足： $1.5\≤\frac{(L1+L2)}{D1}\≤30.$

所述的前筒体的长度L1与后筒体的长度L2的比例为前筒体的内径D1与后筒体的内径D2的比例为

所述的设进口管流入的制冷剂的流量为M，该流量M与前筒体的内径D1的关系满足： $2\≤\frac{M}{D1}\≤25.$

作为一种优选的方案，所述的前筒体的内部设置筒状的内置滤网，该内置滤网的截面为梯形，其底边固定于前筒体内侧开设的槽结构上。

所述的前筒体和后筒体之间设斜面过渡结构。

所述的各个分支管的中心轴与后筒体的中心轴的夹角为－15°～+15°。

所述的分液孔的数量大于等于3个。

技术效果

本发明中，进入分液器内部的制冷剂两相流在惯性作用下向上进行喷射，随着喷射高度的增加，气体携带的液体形态在重力和惯性力的作用下逐渐从不均匀混和大块液团破碎成均匀混和的细小液滴，随后进入到各个分支管出口。而多余的液滴撞击到后筒体顶部壁面形成液膜后向筒体内壁四散，液体在重力作用下沿筒体内壁向下形成回流，在前筒体形成积液，而多余气体在后筒体内形成涡流。前筒体的液体积液被随后进入的制冷剂两相流再次携带冲向后筒体，从而完成整个分液循环。整个过程中，制冷剂在分液器内部会形成类似于常见的喷泉形态，其中前筒体的入口处所形成的喷射孔的孔径大小会随着制冷剂流量以及所含的气体量自动缩放，从而控制喷射速度、高度以及液体分布形态，因此，该类分液器无需使用收缩结构，而通过制冷剂自身在其内部形成可自动调节的喷射孔来增加流速达到均匀分液的目的，同时大大减少压降，降低噪声；而通过加装过滤网，一方面可以促进细小液滴的产生，另一方面可以增加压降阻尼，减轻入口管处制冷剂所受离心力作用，改善气液两相均匀分布情况。同时还可以实现过滤器的功能；此外，该分液器结构简单，易于加工，成本相对低廉。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1的分支管分布示意图；

图3为实施例1的系统示意图；

图4为各个流路的流量比偏差Error随(L1+L2)/D1的变化关系图；

图5为各个流路的流量比偏差随流量与前筒径直径的变化关系图；

图6为实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例包括：进口管1、前筒体2、后筒体3和分支管5，其中：进口管1、前筒体2和后筒体3顺次连通设置且横截面均为圆结构，前筒体2和后筒体3的内部形成空腔室4，后筒体3的顶部31等角度间隔均匀开有若干与空腔室4连通的分液孔5，各个分液孔5上设分支管7；

进口管1、前筒体2和后筒体3的内径依次增大。

所述的前筒体2的长度L1、内径D1以及后筒体3的长度L2、内径D2之间的关系满足： $1.5\≤\frac{(L1+L2)}{D1}\≤30.$

在这种结构下，针对在分支管7相对于分液器主体的设置角度±15°的变化、进口制冷剂的干燥度0.15～0.4的变化或制冷剂流量25％～150％的变化，从分支管7出口向热交换器流入对应流路的液态制冷剂流量比的偏差小，且压力损失及噪音均较小。当制冷剂在分液器内由于设置角度的差异或进口管1的弯曲等引起的液态制冷剂在周向分布的不均匀性，由此从进口管1流入的制冷剂在喷出方向产生差异，则在每个分支管7发生气液分布的偏移，引起制冷剂分配不均。另一方面，当时，液态制冷剂的喷射速度降低，受到重力影响，由于设置角度的差异而使气液分布在周向上不均匀，引起制冷剂分配不均。

如图3所示，本实施例的系统包括：压缩机10、冷凝器20、膨胀阀30、蒸发器40和分液器50，其中：工质在压缩机10中经过压缩后变成高温高压的气态，然后进入冷凝器20中进行冷凝，变成过冷状态，然后经过膨胀阀30的节流作用，变成气液两相流进入分液器50。工质通过分液器后均匀地进入蒸发器40。液体进入蒸发器40，经过吸热变成过热气体，流入压缩机10，完成整个循环。

所述的前筒体2的长度L1与后筒体3的长度L2的比例为前筒体2的内径D1与后筒体3的内径D2的比例为

所述的设进口管1流入的制冷剂的流量为M，该流量M与前筒体2的内径D1的关系满足： $2\≤\frac{M}{D1}\≤25.$

如图4所示，为各个流路的流量比偏差Error相对于的变化。

所述的流量比偏差定义为：其中：N代表分支路的总数，i代表第i个分路数，X_i第i分支路的实际流量，X代表所有X₁、X₂、...、X_n的平均值。

本实施例优选将从进口管1流入的制冷剂的流量设定为M kg/hr时，在该流量M与分配器前筒体2的内径D1之间设定的关系。当制冷剂在分配器前筒体2内的上升速度变慢，并受到重力较大影响，在下部积累大量液体，导致气液界面上升，一方面引起由于设置角度的差异或分支管7插入深度的差异导致进入每个分支管7内的气液量不均匀，引起制冷剂发生偏流；另一方面积液过多会阻碍其内部制冷的喷射，增大压降。当时，制冷剂在分配器前筒体2内的上升速度过快，一方面由于设置角度的差异或进口管1的弯曲等引起的液态制冷剂在轴向分布的不均匀性，由此从进口管1流入的制冷剂在喷射方向上产生差异，导致进入每个分支管7内的气液量不均匀，引起制冷剂发生偏流；另一方面由于腔体空间太小，气液混和剧烈而产生较大的噪音。

如图5所示，各个流路的流路比偏差Error相对于M/D1的变化。

本实施例优选将L1与L2的比设定为D1与D2的比设定为当或时，分液器主体后筒体3内的喷射的液态制冷剂不能够充分在周向发散，分布不均匀，由此从进口管1流入的制冷剂在喷出方向产生差异，则在每个分支管7发生气液分布的偏移，引起制冷剂分配不均。当或时，分液器主体后筒体3内液态制冷剂的喷射速度变慢，且易受到重力作用，周向分布不均匀，由此从进口管1流入的制冷剂在喷出方向产生差异，则在每个分支管7发生气液分布的偏移，引起制冷剂分配不均。

所述的前筒体2和后筒体3之间设斜面过渡结构32。

本实施例的分液孔5的数量为4个，各个分液孔间隔90°。

实施例2

如图6所示，所述的前筒体2的内部设筒状的内置滤网，该内置滤网的截面为梯形，其底边固定于前筒体2内侧开设的槽结构上。

Claims (7)

1.一种两相流分液器，其特征在于，包括：进口管、前筒体、后筒体和分支管，其中：横截面均为圆结构的进口管、前筒体以及后筒体顺次连通且同轴设置，前筒体和后筒体的内部形成空腔室，后筒体的顶部等角度间隔均匀开有若干与空腔室连通的分液孔，各个分液孔上设分支管；进口管、前筒体和后筒体的内径依次增大；

所述的前筒体的长度L1、内径D1以及后筒体的长度L2、内径D2之间的关系满足： $1.5\≤\frac{(L1+L2)}{D1}\≤30.$

2.根据权利要求1所述的两相流分液器，其特征是，所述的前筒体的长度L1与后筒体的长度L2的比例为前筒体的内径D1与后筒体的内径D2的比例为

3.根据权利要求1或2所述的两相流分液器，其特征是，所述的设进口管流入的制冷剂的流量为M，该流量M与前筒体的内径D1的关系满足：

4.根据权利要求3所述的两相流分液器，其特征是，所述的前筒体的内部设置筒状的内置滤网，该内置滤网的截面为梯形，其底边固定于前筒体内侧开设的槽结构上。

5.根据权利要求3所述的两相流分液器，其特征是，所述的前筒体和后筒体之间设斜面过渡结构。

6.根据权利要求4或5所述的两相流分液器，其特征是，所述的各个分支管的中心轴与后筒体的中心轴的夹角为－15°～+15°。

7.根据权利要求6所述的两相流分液器，其特征是，所述的分液孔的数量大于等于3个。