CN105066519A - 一种干式蒸发器及具有该干式蒸发器的制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种干式蒸发器，包括筒体、端板、端盖、折流板和换热管束，筒体的两端设有端板，端盖固定在端板上，筒体内部上下交错设有折流板，换热管束设置在筒体中并胀接在端板上，筒体靠近左端盖一侧的上部设有进水口，筒体靠近右端盖一侧的下部设有出水口，左端盖内设有隔筋将左端盖分成第一腔室和第二腔室，左端盖设有第一接管和第二接管与外部连通，第一接管连通第一腔室，第二接管连通第二腔室，隔筋将换热管束分为第一换热管束和第二换热管束，右端盖设有第三接管与外部连通。本发明还涉及具有前述干式蒸发器的制冷系统。这样的设计，作为蒸发器使用时，沿程阻力低，制冷量高，作为冷凝器使用时，流速稳定，过冷度高，换热效率高。

Description

一种干式蒸发器及具有该干式蒸发器的制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷空调领域，尤其涉及一种干式蒸发器及具有该干式蒸发器的制冷系统。
背景技术
干式蒸发器在冷水机组上应用广泛，制冷剂在换热管内流动蒸发，水在管外流动，进行换热。作为蒸发器的水侧换热器还有套管式换热器、板式换热器、满液式蒸发器、降膜式蒸发器。相对于干式蒸发器，套管式换热器的换热量小，做不大，容易冻坏。相对于板式换热器，干式蒸发器的体积大，沿程阻力上，板式换热器的流程短，阻力小，但是板式换热器的流通通道小，容易冻坏。相对于满液式蒸发器和降膜式蒸发器，干式蒸发器可以用于晃动的场合，没有回油的问题，但是蒸发温度稍低。总之，干式蒸发器有着可靠、换热系数中等、可以用过热度调节和控制简单等优点。
在换热系数上，水侧有足够的扰流，换热管外表面的换热足够，不是短板；换热管采用铜管，导热系数高，也不是短板；换热管内的换热系数低是换热短板，换热管内部现有的强化换热方案是采用内螺纹。干式换热器经常用于热泵场合，有时作为蒸发器，有时作为冷凝器，需要兼顾蒸发器的换热效果和冷凝器的换热效果。
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适用于冷凝和蒸发并且换热系数高的干式蒸发器，同时提出具有该种干式蒸发器的制冷系统。
为解决上述技术问题，本发明的干式蒸发器包括筒体、端板、端盖、折流板和换热管束，筒体的两端设有端板，端盖固定在端板上，筒体内部上下交错设有折流板，换热管束设置在筒体中并胀接在端板上，筒体靠近左端盖一侧的上部设有进水口，筒体靠近右端盖一侧的下部设有出水口，左端盖内设有隔筋将左端盖分成第一腔室和第二腔室，左端盖设有第一接管和第二接管与外部连通，第一接管连通第一腔室，第二接管连通第二腔室，隔筋将换热管束分为第一换热管束和第二换热管束，右端盖设有第三接管与外部连通。
进一步的，第一换热管束的数量为第二换热管束数量的1～3倍。优选的，第一换热管束的数量为第二换热管束数量的1.5～3倍。
进一步的，隔筋上设有单向流通装置，单向流通装置的流通方向为由第二腔室到第一腔室。
进一步的，单向流通装置为单向阀。
进一步的，单向流通装置为圆锥状塞子，圆锥状塞子的顶点指向第二腔室，圆锥状塞子的底面与隔筋平行。
作为蒸发器使用时，制冷剂从第三接管进入，同时流经第一换热管束和第二换热管束，方向自右向左，进行蒸发，水从进水口进入，在筒体内沿着折流板自左向右冲刷换热管束，最后从出水口流出，形成逆流换热，蒸发好的制冷剂分别从第一接管和第二接管流出；
作为冷凝器使用时，制冷剂从第一接管进入，流经第一换热管束，自左向右冷凝，进入右端盖，再从右端盖进入第二换热管束，自右向左冷凝及过冷，从第二接管流出，水从进水口进入，在筒体内沿着折流板自左向右冲刷换热管束，最后从出水口流出，与第二换热管束内的制冷剂形成逆流换热。
本发明还提供一种具有前述干式蒸发器的制冷系统，包括压缩机、四通换向阀、源侧换热器、膨胀阀和干式蒸发器，干式蒸发器为在隔筋上设有单向流通装置的前述干式蒸发器，四通换向阀具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口；压缩机的排气口与第一阀口连接，压缩机的吸气口与第三阀口连接；源侧换热器的一端与第四阀口连接，另一端与膨胀阀连接；干式蒸发器的第一接管与第二阀口连接；膨胀阀与干式蒸发器的第三接管通过第一单向阀连接，第一单向阀的指向是第三接管；膨胀阀与干式蒸发器的第二接管通过第二单向阀连接，第二单向阀的指向是膨胀阀。
本发明还提供另一种具有前述干式蒸发器的制冷系统，包括压缩机、四通换向阀、源侧换热器、膨胀阀和干式蒸发器，干式蒸发器为未在隔筋上设置单向流通装置的前述干式蒸发器，四通换向阀具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口；压缩机的排气口与第一阀口连接，压缩机的吸气口与第三阀口连接；源侧换热器的一端与第四阀口连接，另一端与膨胀阀连接；干式蒸发器的第一接管与第二阀口连接；膨胀阀与干式蒸发器的第三接管通过第一单向阀连接，第一单向阀的指向是第三接管；膨胀阀与干式蒸发器的第二接管通过第二单向阀连接，第二单向阀的指向是膨胀阀；干式蒸发器的第一接管和第二接管通过第三单向阀连接，第三单向阀的指向是第一接管。
本申请中所称的源侧换热器指的是和取得热量或者放出热量的换热器，如果源侧是空气，就是空气源换热器，常用的有盘管、微通道之类的；如果源侧是水，就是水源换热器，常用的有板式换热器、壳管换热器和干式换热器等。
本申请中所称的四通换向阀的第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口分别指的是四通换向阀的D管口、E管口、S管口和C管口，断电的时候D管口和C管口通，E管口和S管口通；上电的时候D管口和E管口通，C管口和和S管口通。
本发明的有益效果：采用这样的结构后，作为蒸发器使用的时候，沿程阻力下降75%，有利于换热，全部的换热是逆流的，提高了蒸发温度，提高制冷量约5%，提高能效比约5%。作为冷凝器使用的时候，能够保证流速，有利于换热，过冷段在进水口侧，能够提高过冷度。
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为本发明的干式蒸发器的主视图；
图2为本发明的干式蒸发器的侧视图；
图3为本发明的干式蒸发器的端板图；
图4为本发明的干式蒸发器的水流流向图；
图5为本发明的干式蒸发器的设有单向流通装置的隔筋结构示意图；
图6为本发明实施例2中的制冷系统的系统框图；
图7为本发明实施例3中的制冷系统的系统框图。
具体实施方式
实施例1
结合图1、图2、图3和图4，本发明的干式蒸发器包括筒体2、端板1、端盖、折流板8和换热管束3，筒体2的两端设有端板1，端盖固定在端板1上，筒体2内部上下交错设有折流板8，换热管束3设置在筒体2中并胀接在端板1上，筒体2靠近左端盖6一侧的上部设有进水口4，筒体2靠近右端盖7一侧的下部设有出水口5，左端盖6内设有隔筋603将左端盖6分成第一腔室604和第二腔室605，左端盖6设有第一接管601和第二接管602与外部连通，第一接管601连通第一腔室604，第二接管602连通第二腔室605，隔筋603将换热管束3分为第一换热管束301和第二换热管束302，右端盖7设有第三接管701与外部连通。
第一换热管束301的数量为第二换热管束302数量的1～3倍。优选的，第一换热管束301的数量为第二换热管束302数量的1.5～3倍。本实施例优选的，第一换热管束301的数量为第二换热管束302数量的2.5倍。
作为本实施例的一种改进，隔筋603上设有单向流通装置，单向流通装置的流通方向为由第二腔室605到第一腔室604。
单向流通装置可以是单向阀，这个单向阀最简单的方式就是一个阀片，阀片设置在隔筋603上部，隔筋603下部的第二腔室605内有制冷剂过来时，阀片就会被顶开；隔筋603上部的第一腔室604有制冷剂过时来，则过不去，需要绕路。
如图5所示，单向流通装置还可以是圆锥状塞子606，圆锥状塞子606的顶点指向第二腔室605，且圆锥状塞子的底面与隔筋603平行。当圆锥状塞子606顶点处的压力高时，制冷剂可以从第二腔室605流到第一腔室604内；当圆锥状塞子606与隔筋603平行的底面处压力高时，制冷剂无法从第一腔室604流到第二腔室605内，需要绕路。
作为蒸发器使用时，制冷剂从第三接管701进入，同时流经第一换热管束301和第二换热管束302，方向自右向左，进行蒸发，水从进水口4进入，在筒体2内沿着折流板8自左向右冲刷换热管束3，最后从出水口5流出，形成逆流换热，蒸发好的制冷剂分别从第一接管601和第二接管602流出；
作为冷凝器使用时，制冷剂从第一接管601进入，流经第一换热管束301，自左向右冷凝，进入右端盖7，再从右端盖7进入第二换热管束302，自右向左冷凝及过冷，从第二接管602流出，水从进水口4进入，在筒体2内沿着折流板8自左向右冲刷换热管束3，最后从出水口5流出，与第二换热管束302内的制冷剂形成逆流换热。
采用上述实施例的干式蒸发器，作为蒸发器使用的时候，沿程阻力下降75%，有利于换热，全部的换热是逆流的，提高了蒸发温度，提高制冷量约5%，提高能效比约5%。作为冷凝器使用的时候，能够保证流速，有利于换热，过冷段在进水口侧，能够提高过冷度。
实施例2
结合图6，本实施例的制冷系统包括压缩机10、四通换向阀20、源侧换热器30、膨胀阀40和干式蒸发器50，干式蒸发器50为本发明实施例1中隔筋603上未设置单向流通装置的干式蒸发器，四通换向阀20具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口；压缩机10的排气口与第一阀口连接，压缩机10的吸气口与第三阀口连接；源侧换热器30的一端与第四阀口连接，另一端与膨胀阀40连接；干式蒸发器50的第一接管601与第二阀口连接；膨胀阀40与干式蒸发器50的第三接管701通过第一单向阀901连接，第一单向阀901的指向是第三接管701；膨胀阀40与干式蒸发器50的第二接管602通过第二单向阀902连接，第二单向阀902的指向是膨胀阀40；干式蒸发器50的第一接管601和第二接管602通过第三单向阀902连接，第三单向阀903的指向是第一接管601。
制冷的时候，压缩机10的排气经过四通换向阀20进入源侧换热器30进行冷凝，冷凝后的制冷剂经过膨胀阀40，然后通过第一单向阀901由第三接管701进入干式蒸发器50,分别同时流经第一换热管束301和第二换热管束302，方向自右向左，沿程蒸发，蒸发好的制冷剂气体分别从第一接管601和第二接管602流出，从第二接管602流出的制冷剂气体经过第三单向阀903和第一接管601流出的制冷剂气体汇合，通过四通换向阀20回到压缩机10。
制热的时候，压缩机10的排气经过四通换向阀20的切换通过第一接管601进入干式蒸发器50进行冷凝，制冷剂气体从第一接管601进入，流经第一换热管束301，自左向右冷凝，进入右端盖9，再从右端盖9进入第二换热管束302，自右向左冷凝及过冷，从第二接管602流出，经过第二单向阀902流经膨胀阀40后进入源侧换热器30进行蒸发，通过四通换向阀20回到压缩机10。
本实施例的制冷系统中，干式蒸发器50的第一换热管束301的数量为第二换热管束302的数量的1.5～3倍时技术效果好。主要原因如下：作为蒸发器使用的时候，第二换热管束302的管数少了，对应的第三单向阀903可以选用小的型号；作为冷凝器使用的时候，第一换热管束301多、第二换热管束302少，制冷剂先经过第一换热管束301后进入第二换热管束302，沿程气体量不断减少，第二换热管束302少，流通面积小，有利于保证足够的流速，换热效果好。
实施例3
结合图7，本实施例的制冷系统包括压缩机10、四通换向阀20、源侧换热器30、膨胀阀40和干式蒸发器50，干式蒸发器50为本发明实施例1中隔筋603上设有单向流通装置的干式蒸发器，四通换向阀20具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口；压缩机10的排气口与第一阀口连接，压缩机10的吸气口与第三阀口连接；源侧换热器30的一端与第四阀口连接，另一端与膨胀阀40连接；干式蒸发器50的第一接管601与第二阀口连接；膨胀阀40与干式蒸发器50的第三接管701通过第一单向阀901连接，第一单向阀901的指向是第三接管701；膨胀阀40与干式蒸发器50的第二接管602通过第二单向阀902连接，第二单向阀902的指向是膨胀阀40。
制冷的时候，压缩机10的排气经过四通换向阀20进入源侧换热器30进行冷凝，冷凝后的制冷剂经过膨胀阀40，然后通过第一单向阀901由第三接管701进入干式蒸发器50,分别同时流经第一换热管束301和第二换热管束302，方向自右向左，沿程进行蒸发，第二换热管束302中蒸发好的制冷剂气体进入第二腔室605后，通过隔筋603上的单向流通装置由第二腔室605进入第一腔室604，与第一换热管束301蒸发好的制冷剂气体汇合，通过四通换向阀20回到压缩机10。
制热的时候，压缩机10的排气经过四通换向阀20的切换通过第一接管601进入干式蒸发器50进行冷凝，制冷剂气体从第一接管601进入，流经第一换热管束301，自左向右冷凝，进入右端盖9，再从右端盖9进入第二换热管束302，自右向左冷凝及过冷，从第二接管602流出，经过第二单向阀902流经膨胀阀40后进入源侧换热器30进行蒸发，通过四通换向阀20回到压缩机10。
本实施例的制冷系统中，干式蒸发器50的第一换热管束301的数量为第二换热管束302的数量的1.5～3倍时技术效果好。主要原因如下：作为蒸发器使用的时候，第二换热管束302的管数少了，对应的单向流通装置可以选用小的型号；作为冷凝器使用的时候，第一换热管束301多、第二换热管束302少，制冷剂先经过第一换热管束301后进入第二换热管束302，沿程气体量不断减少，第二换热管束302少，流通面积小，有利于保证足够的流速，换热效果好。
本实施例的制冷系统在干式蒸发器50的隔筋603上设置了单向流通装置，与实施例2的制冷系统相比，无需在第一接管601和第二接管602间设置第三单向阀903，在保证技术效果相同的情况下，降低了成本，同时安装方便。

Claims (7)

1.一种干式蒸发器，包括筒体（2）、端板（1）、端盖、折流板（8）和换热管束（3），所述筒体（2）的两端设有端板（1），所述端盖固定在端板（1）上，所述筒体（2）内部上下交错设有折流板（8），所述换热管束（3）设置在筒体（2）中并胀接在端板（1）上，所述筒体（2）靠近左端盖（6）一侧的上部设有进水口（4），所述筒体（2）靠近右端盖（7）一侧的下部设有出水口（5），其特征在于：所述左端盖（6）内设有隔筋（603）将左端盖（6）分成第一腔室（604）和第二腔室（605），所述左端盖（6）设有第一接管（601）和第二接管（602）与外部连通，所述第一接管（601）连通第一腔室（604），所述第二接管（602）连通第二腔室（605），所述隔筋（603）将换热管束（3）分为第一换热管束（301）和第二换热管束（302），所述右端盖（7）设有第三接管（701）与外部连通。
2.根据权利要求1所述的干式蒸发器，其特征在于：所述第一换热管束（301）的数量为第二换热管束（302）数量的1～3倍。
3.根据权利要求1所述的干式蒸发器，其特征在于：所述隔筋（603）上设有单向流通装置，所述单向流通装置的流通方向为由第二腔室（605）到第一腔室（604）。
4.根据权利要求3所述的干式蒸发器，其特征在于：所述单向流通装置为单向阀。
5.根据权利要求3所述的干式蒸发器，其特征在于：所述单向流通装置为圆锥状塞子(606)，所述圆锥状塞子(606)的顶点指向第二腔室（605），圆锥状塞子(606)的底面与所述隔筋（603）平行。
6.一种制冷系统，其特征在于：包括压缩机（10）、四通换向阀（20）、源侧换热器（30）、膨胀阀（40）和干式蒸发器（50），所述干式蒸发器（50）为权利要求3-5中任一项所述的干式蒸发器，所述四通换向阀（20）具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口；压缩机（10）的排气口与所述第一阀口连接，压缩机（10）的吸气口与所述第三阀口连接；源侧换热器（30）的一端与所述第四阀口连接，另一端与膨胀阀（40）连接；所述干式蒸发器（50）的第一接管（601）与所述第二阀口连接；所述膨胀阀（40）与所述干式蒸发器（50）的第三接管（701）通过第一单向阀（901）连接，所述第一单向阀（901）的指向是第三接管（701）；所述膨胀阀（40）与所述干式蒸发器（50）的第二接管（602）通过第二单向阀（902）连接，所述第二单向阀（902）的指向是膨胀阀（40）。
7.一种制冷系统，其特征在于：包括压缩机（10）、四通换向阀（20）、源侧换热器（30）、膨胀阀（40）和干式蒸发器（50），所述干式蒸发器（50）为权利要求1-2中任一项所述的干式蒸发器，所述四通换向阀（20）具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口；压缩机（10）的排气口与所述第一阀口连接，压缩机（10）的吸气口与所述第三阀口连接；源侧换热器（30）的一端与所述第四阀口连接，另一端与膨胀阀（40）连接；所述干式蒸发器（50）的第一接管（601）与所述第二阀口连接；所述膨胀阀（40）与所述干式蒸发器（50）的第三接管（701）通过第一单向阀（901）连接，所述第一单向阀（901）的指向是第三接管（701）；所述膨胀阀（40）与所述干式蒸发器（50）的第二接管（602）通过第二单向阀（902）连接，所述第二单向阀（902）的指向是膨胀阀（40）；所述干式蒸发器（50）的第一接管（601）和第二接管（602）通过第三单向阀（902）连接，所述第三单向阀（902）的指向是第一接管（601）。
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