CN105890238A - 一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明属于高效换热器节能利用领域，提供一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器。该立式降膜蒸发器包括蒸发器上端、蒸发器主体部分和蒸发器下端。蒸发器上端走水路；蒸发器主体部分包括分层并联布置制冷剂进液笛形管、新型布液盘等，主体内部设置合适的制冷剂分配器，制冷剂可以均匀地分布到管束表面，充分与管束表面接触，主体底部设置制冷剂沉积液回液装置；蒸发器下端用于走水路和排走沉降物。本发明通过并联设置的分液管与布液盘相结合的方式，令制冷剂液体均匀分布在强化换热管表面，提高其换热性能，同时节省35％以上的制冷剂充注量，节约系统运行成本。

Description

一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器

技术领域

本发明属于高效换热器节能利用领域，特别是采用分层布液装置立式降膜蒸发器的热泵循环系统。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高以及对生活品质的要求不断提升，人们对所工作和居住建筑的个性化需求更加多样化和复杂化，从而导致建筑能耗占社会总能耗的比例不断提高，而热泵机组作为提供建筑热量和冷量的关键设备，其换热效率与能效比成为我们不断研究和开发的重点，其中作为热泵机组的组成部分，蒸发器的结构形式包含很多种，比如：板式蒸发器，壳管式蒸发器等；而壳管式蒸发器又包括满液式蒸发器、降膜式蒸发器等。制冷剂分液器常用的结构形式有三种：多孔管结构、狭缝结构以及多喷嘴结构。

降膜式蒸发器相比满液式蒸发器具有以下优点：1)具有较高的换热性能；2)蒸发器体积有所减小；3)节省了制冷剂的充注量；4)较好的回油性能。

本发明针对降膜式蒸发器，开发设计了具有新型分液盘的立式降膜蒸发器。该蒸发器以其独特的换热机理提高了机组的换热效率，同时节省了换热器体积和制冷剂充注量，降低了投资成本，对生产厂商和用户同时达到了双赢的目标。

发明内容

降膜式蒸发的关键是在蒸发器内部设置合适的制冷剂分液器，本发明的目的是设计一种新型分液装置，令制冷剂液体可以均匀地分布到强化换热管管束表面，充分与强化换热管表面接触，提高该蒸发器的换热效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器，包括蒸发器上端、蒸发器主体部分、蒸发器下端。

所述的蒸发器上端包括上封头1、法兰盘17、进水口12、出水口13和隔板14。所述的上封头1下端法兰盘17与蒸发器主体部分的管板2采用螺栓连接，上封头1上端封闭，上封头1内走水路，上封头1外壳中部的一侧有进水口12，相对应的另一侧有出水口13，上封头1内部的设有隔板14，隔板14将上封头1分为独立的两个空间，保证两侧水路互不干扰。

所述的蒸发器主体部分包括管板2、分液管3、布液盘4、回液口5、动力回液装置6、制冷剂排气口7、壳体8、强化换热管11。所述的壳体8为圆柱形，焊接在上下两个管板2之间；壳体8的一侧上部有一个制冷剂排气口7，用于完成换热后制冷剂气体排出蒸发器；壳体8下部有一个回液口5，蒸发器运行一段时间后，壳内底部会有一部分积液，可通过底部积液回液口5将积液导出，回液口5出口处安装动力回液装置6，将底部制冷剂积液重新引入制冷剂分液管3中，进行循环换热；壳体8中部从高到低依次并联分布制冷剂液体进液口，用于插入并联分布的制冷剂进液装置中的分液管3，制冷剂进液装置采用笛形管的形式布置在壳径中心位置，所述的分液管3水平方向两侧均匀分布孔洞，用于分布制冷剂液体。

所述的布液盘4外侧有凸起，布液盘4通过外侧凸起与壳体8内部通过焊接方式连接，布液盘4与壳体8内部的圆环空间用于排出制冷剂蒸汽；布液盘4位于制冷剂进液装置每个分液管3下方。所述的布液盘4上均匀分布圆柱孔，所述的圆柱孔的直径大于强化换热管11的直径，强化换热管11穿过圆柱孔与上、下管板2通过胀接方式连接，所述的制冷剂液体通过分液管3的孔洞均匀分布到下方布液盘4圆柱孔之间形成的凹槽上，凹槽内制冷剂积满后溢出圆柱孔，通过圆柱孔与强化换热管11之间的圆环缝隙，流经强化换热管11管壁，与管内流体进行蒸发换热；在布液盘4上圆柱孔之间均匀分布上宽下窄的梯形排气孔，用于蒸发换热后的制冷剂气体向上排出，梯形排气孔与圆柱孔交叉均匀分布；所述的梯形排气孔的高度大于均匀分布圆柱孔的高度，有利于蒸发换热后的气体排出。

所述的蒸发器下端包括下封头9、法兰盘17、除污口10、下封头流体为污水时设置除污挡板15和除污口阀门16。所述的下封头9走水路，下封头9上端法兰盘17与蒸发器主体下端管板2通过螺栓固定连接，下封头9上方中间设置一个挡板，下封头9内部下方设置挡板15，挡板15用于减缓水流动；除污口阀门16位于下封头9下方，用于拍走沉降物。当蒸发器应用于污水换热器时，挡板15用来沉降并回收污垢沉降物，使污水中污垢沉积在下封头9的底部，待装置运行一段时间后，启动除污口阀门16，将污垢沉降物排走。

分层布液立式降膜蒸发器作为一种新型结构的蒸发器，通过并联设置分液管3与布液盘4相结合方式，令制冷剂液体均匀分布在强化换热管11表面，提高其换热性能，同时节省35％以上的制冷剂充注量，节约系统运行成本。蒸发器壳内的制冷剂未完全蒸发的部分沉积在蒸发器底部，底部液体部分也同时与换热管进行换热，局部相当于满液式蒸发换热，在壳体侧面底部设有一回液口5，通过动力回液装置6引射回制冷剂分液总管，继续进行循环换热，提高换热效率。

本发明最大的特点：将分液管3与布液盘4相结合，使制冷剂液体可以均匀分布在强化换热管11表面，充分与强化换热管11进行换热，在提高换热效率的同时大量节约了制冷剂充注量，具体细节主要体现在以下方面：1)将立式蒸发器从高度上分为若干段，分段多少与分段比例依据换热量大小及立式蒸发器高度变化而确定；2)在每一分段区域上端同时并联设置制冷剂分液管3，分液管3采用笛形管的形式，令制冷剂均匀分布到布液盘4上，待布液盘4凹槽内积满制冷剂液体后，通过布液盘4上圆柱孔与强化换热管11之间的圆环缝隙，使得制冷剂液体沿着管束表面溢流下来，管束表面制冷剂在到达下一层区域前完成蒸发换热；3)同时在布液盘4的分液圆柱孔间均匀布置上宽下窄的梯形排气口，蒸发后的制冷剂气体向上运动，经过上宽下窄的梯形排气口和布液盘与壳体间的圆环空间排入蒸发器主体顶部，最终通过排气口7排出蒸发器；4)在蒸发器主体底部，有部分没有充分蒸发的制冷剂液体沉积，这部分液体同时与强化换热管11进行换热，在蒸发器壳体底部设有一回液口5，通过动力回液装置6将底部制冷剂液体导出，使其重新进入并联的制冷剂分液管3，充分利用制冷剂进行循环利用。

附图说明

图1为一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器正视图。

图2为一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器正视剖面图。

图3为一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器后视图。

图4为一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器左视图。

图5为一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器左视剖面图。

图6为一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器右视图。

图7为截面A1-A1、A2-A2管板剖面图。

图8为截面B1-B1、B2-B2、B3-B3分液管层剖面图。

图9为截面C1-C1、C2-C2、C3-C3布液管层剖面图。

图10为D-D剖面分液管局部详解图。

图11为E-E剖面强化换热管与布液盘上积液凹槽局部详解图。

图12为F-F剖面布液盘上排气口的局部详解图。

图13为G-G剖面布液盘剖面45°方向上布液口和排气口局部详解图。

图中：1 上封头；2 管板；3 分液管；4 布液盘；5 积液回液口；6 动力回液装置；7 排气口；8 壳体；9 下封头；10 除污口；11 换热管；12 进水口；13 出水口；14 上封头隔板；15 除污挡板；16 除污口阀门；17 法兰盘。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步说明该发明：

参照附图，一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器，主要包括上封头1、与法兰盘17连接的管板2、制冷剂并联分液管3、布液盘4、蒸发器主体底部制冷剂积液回液口5、动力回液装置6、制冷剂排气口7、蒸发器壳体8、下封头9、除污口10、强化换热管11、蒸发器进水口12、蒸发器出水口13、上封头隔板14、下封头流体为污水时设置除污挡板15以及除污口阀门16。

上封头1下端的法兰盘17与管板2采用螺栓连接，上封头1内走水路，设置有进水口12、出水口13以及隔板14；强化换热管11与两端管板2连接采用胀接方式，如图7所示；壳体8一侧设置并联制冷剂进液口，制冷剂液体通过并联的分液管3进入立式蒸发器，分液管3设计为笛形管形式，可以均匀分布制冷剂液体，使其均匀分布在布液盘4上，如图8所示；布液盘4上设计圆柱孔与强化换热管11截面为同心圆，圆柱孔与强化换热管11间为等距圆环缝隙，在圆柱孔之间均匀布置上宽下窄的梯形排气孔，使蒸发换热后的制冷剂气体向上排出，排气孔高度一定要大于均匀布液的圆柱孔的高度，有利于蒸发换热后的气体排出，同时，布液盘4外侧与壳体内壁间形成的圆环空间也用来蒸发换热后的制冷剂气体排出，如图13所示；布液盘4除圆柱孔与排气孔外都是凹槽设计，用于收集分液管3流出的制冷剂液体，待槽内制冷剂积满后溢出圆柱孔，通过圆环缝隙，流经强化换热管11的管壁，与管内流体进行蒸发换热；待蒸发器运行一段时间后，蒸发器壳内底部会有一部分积液，可通过底部积液回液口5将积液导出，在积液回液口5出口处设有动力回液装置6，导出的制冷剂液体重新引入制冷剂分液管3，进行循环换热；在壳体8的制冷剂进液口上端设置有制冷剂排气口7，完成换热后的制冷剂气体通过排气口7排出蒸发器；下封头9上端的法兰盘17与立式蒸发器下端管板2采用螺栓连接，当管内流体为污水时，下封头9内设置有挡板15，用于减缓污水流动，使污水中污垢沉降下来，沉积在下封头9的底部，如图5所示；待系统运行一段时间后，通过启动除污口阀门16，将污垢沉降物排走。

具有新型分液装置的立式降膜蒸发器作为一种新型结构的蒸发器，通过并联设置分液管3与布液盘4相结合的方式，令制冷剂液体均匀分布在强化换热管表面，提高其换热性能，同时节省35％以上的制冷剂充注量，可以节约系统运行成本。

Claims (2)

1.一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器，其特征在于，该立式降膜蒸发器包括蒸发器上端、蒸发器主体部分和蒸发器下端；

所述的蒸发器上端包括上封头(1)、法兰盘(17)、管板(2)、进水口(12)、出水口(13)和隔板(14)；所述的上封头(1)内走水路，上封头(1)通过下端法兰盘(17)与管板(2)固定连接，上封头(1)上端封闭，上封头(1)外壳中部一侧有进水口(12)，相对应的另一侧有出水口(13)，上封头(1)内部设有隔板(14)，将上封头(1)分为独立的两个空间；

所述的蒸发器主体部分包括分液管(3)、布液盘(4)、回液口(5)、动力回液装置(6)、制冷剂排气口(7)、壳体(8)、强化换热管(11)；所述的圆柱形壳体(8)焊接在上下两个管板(2)之间；壳体(8)上部一侧有一个制冷剂排气口(7)，用于完成换热后制冷剂气体排出蒸发器；壳体(8)中部从高到低依次并联分布制冷剂液体进液口，用于插入并联分布的制冷剂进液装置中的分液管(3)，制冷剂进液装置布置在壳径中心位置；所述的分液管(3)水平方向两侧均匀分布孔洞，用于分布制冷剂液体；壳体(8)下部有一个回液口(5)，回液口(5)出口处安装动力回液装置(6)，将底部制冷剂积液重新引入制冷剂分液管(3)中进行循环换热；

所述的布液盘(4)位于制冷剂进液装置每个分液管(3)下方，布液盘(4)上均匀分布圆柱孔；所述的圆柱孔直径大于强化换热管(11)直径，强化换热管(11)穿过圆柱孔与上、下管板(2)通过胀接方式连接，所述的制冷剂液体通过分液管(3)的孔洞均匀分布到下方布液盘(4)圆柱孔之间形成的凹槽内，凹槽内制冷剂积满后溢出圆柱孔，通过圆柱孔与强化换热管(11)之间的圆环缝隙，流经强化换热管(11)管壁，与管内流体进行蒸发换热；布液盘(4)圆柱孔之间均匀分布上宽下窄的梯形排气孔，用于蒸发换热后的制冷剂气体向上排出，梯形排气孔与圆柱孔交叉均匀分布；所述的梯形排气孔的高度大于均匀分布圆柱孔的高度，用于蒸发换热后的气体排出；

所述的蒸发器下端包括下封头(9)、法兰盘(17)、除污口(10)、除污挡板(15)和除污口阀门(16)；所述的下封头(9)走水路，下封头(9)通过上端法兰盘(17)与蒸发器下端管板(2)固定连接，下封头(9)上方中间设置一个挡板，下封头(9)内部下方设置挡板(15)；所述的除污口阀门(16)位于下封头(9)下方，用于排走沉降物。

2.根据权利要求1所述的一种具有新型分液装置的立式降膜蒸发器，其特征在于，所述的布液盘(4)外侧有凸起，通过外侧凸起与壳体(8)内部焊接连接，布液盘(4)与壳体(8)内部的空间用于排出制冷剂蒸汽。