CN105928262A - 一种冷凝系统及应用其的室外机、空调器 - Google Patents

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张文天
王喜成
崔松林
杨伟
李晓群
张婧宜
杨超
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat

Abstract

本发明公开了一种冷凝系统，在冷凝器中后段增加气液分离器，把冷凝液及时从管路中分离出来，减小液膜的厚度，可以有效提升室外机换热器后半段的换热效率，以及冷凝器整体利用效率；同时，换热器效率的提高，还可缩小冷凝器的尺寸，有利于设备往小型化发展。本发明还公开了一种应用上述冷凝系统的室外机和空调器。

Description

一种冷凝系统及应用其的室外机、空调器
技术领域
本发明涉及热交换设备技术领域，特别涉及一种冷凝系统及应用其的室外机、空调器。
背景技术
冷凝器是空调器的重要组成部分，其换热效率直接影响空调器的制冷、制热能力以及能效比。
现有的冷凝器换热方式为：从入口的过热或饱和气体冷媒一直到出口的饱和或过冷液体冷媒。就单根管路而言，冷媒在管路中的流动方式为气体在管路中间，冷凝液附着在管路壁面，两相冷媒在管中的流动如图1所示。换言之，在冷凝器前半段，冷媒与外界的换热为相变换热，换热系数很高；但到了冷凝中后段，随着冷凝液的增多，液体在管路壁面附着加厚，就会逐渐成为阻碍气体与外界换热的热阻，与外界换热的方式逐渐变为液体的单相换热，利用效率下降，换热系数下降。
综上所述，目前使用的冷凝器利用效率和换热效率有待提升。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种冷凝系统，能够提高利用效率和换热效率。
本发明还提供了一种应用上述冷凝系统的室外机。
本发明还提供了一种应用上述冷凝系统的空调器。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种冷凝系统，包括冷凝器；
还包括气液分离器；
所述气液分离器的两相引出管进口连通于所述冷凝器的第一冷凝管；所述气液分离器的气体引入管出口连通于所述冷凝器的第二冷凝管，所述第二冷凝管位于所述第一冷凝管的下游；所述气液分离器的液体引入管出口连通于所述冷凝器的集液管。
优选的，所述第一冷凝管位于所述冷凝器冷凝管路的中段和/或后段。
优选的，所述第一冷凝管的管壁开设有冷媒出孔，所述两相引出管的进口端设置在所述冷媒出孔处。
优选的，所述两相引出管和所述第一冷凝管的数量均为多个，多根所述两相引出管与多段所述第一冷凝管一一对应。
优选的，所述气体引入管和所述第二冷凝管的数量均为多个，多根所述气体引入管与多段所述第二冷凝管一一对应。
优选的，所述第一冷凝管位于所述冷凝器冷凝管路的非换热段。
优选的，所述第二冷凝管位于所述冷凝器冷凝管路的非换热段。
优选的，所述冷凝管为翅片式，所述第一冷凝管、所述第二冷凝管和所述集液管为位于所述翅片式冷凝管同一侧的U型弯管。
一种室外机，包括冷凝系统，所述冷凝系统为上述的冷凝系统。
一种空调器，包括冷凝系统，所述冷凝系统为上述的冷凝系统。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的冷凝系统，通过在冷凝器上加装气液分离器，通过两相引出管将第一冷凝管中的两相冷媒引出，经过气液分离器的气液分离后，气体冷媒送回下游的第二冷凝管继续换热，液体冷媒输送到集液管进入过冷段。本方案通过把冷凝液从管路中分离出来的方法，减小液膜的厚度，提升冷凝器的利用效率和换热效率；进而有利于设备往小型化发展。本发明还提供了一种应用上述冷凝系统的室外机和空调器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为两相冷媒在冷凝管中流动的截面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的冷凝系统结构示意图。
其中，1为冷凝器；2为气液分离器，21为两相引出管，22为气体引入管，23为液体引入管。
具体实施方式
本发明的核心在于公开了一种冷凝系统，能够提高利用效率和换热效率。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的冷凝系统，包括冷凝器1，即实现冷凝的本体；
其核心改进点在于，还包括气液分离器2，其结构可以参照图2所示；
气液分离器2的两相引出管21进口连通于冷凝器1的第一冷凝管，两相引出管21的出口连通于气液分离器2的进口；
气液分离器2的气体引入管22出口连通于冷凝器1的第二冷凝管，第二冷凝管位于第一冷凝管的下游，气体引入管22的进口连通于气液分离器2的气体出口；可以理解的是，这里所讲的下游方向是根据冷凝器1管路内冷媒的流动方向确定的，下面的前中后同理；
气液分离器2的液体引入管23出口连通于冷凝器1的集液管(即过冷段进口)，液体引入管23的进口连通于气液分离器2的液体出口。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的冷凝系统，通过在冷凝器1上加装气液分离器2，通过两相引出管21将第一冷凝管中的两相冷媒引出，经过气液分离器2的气液分离后，气体冷媒送回下游的第二冷凝管继续换热，液体冷媒输送到集液管进入过冷段。本方案通过把冷凝液从管路中分离出来的方法，减小液膜的厚度，提升冷凝器的利用效率和换热效率；同时，由于将作为热阻的冷凝液分离了出来，提高了冷凝器后半段的换热器效率，即可缩小凝管路的尺寸，有利于设备往小型化发展；另一方面，此种外置气液分离器2的独立结构，只有很小一部分的冷媒参与气液分离，对冷凝器1内冷媒的正常流动影响很小。
根据经验发现，冷媒在管路前段就会变成气液两相态，而处于气液两相状态的冷媒在管路中的换热效果最好，但是液体过多会使换热效率下降。因此，作为优选，第一冷凝管位于冷凝器1冷凝管路的中段和/或后段，以及时把冷凝液从管路中分离出来。以图2中的翅片式冷凝器为例，从单一流路看，冷媒经过7个U弯后汇集进入过冷段，根据经验，冷媒在第1个U弯就会变成气液两相态，第3个U弯时液体量已较多，可以选择在第3或第4个U弯上引出液体。由于不同冷凝器因流路、管径等参数不同，导致换热效果有差异，本领域技术人员可以通过测量管路各段温度来判断冷媒的状态，从而确定具体从何处引出两相冷媒和送回气态冷媒。
同样以图2中的翅片式冷凝器为例，在每个U弯上都部热电偶，可以测定出每个U弯的冷媒温度，冷凝器进口为过热气态冷媒，温度最接近压缩机排气温度(77-82℃)，进入冷凝器最初几个U弯，换热系数很高，冷媒温度会快速下降，由过热气态变为气液两相态，气液两相态冷媒在管路中温度不变，直到进入过冷段，所有冷媒变为液态，温度才会继续下降。我们可以通过热电偶测得哪一个U弯开始冷媒温度无变化，说明出现冷凝液，在下一个U弯布置引出管即可。U弯数量可根据冷凝器大小确定，在本具体实施例中约每隔2个U弯引出一次。其他类型冷凝器同理。
在本方案提供的具体实施例中，第一冷凝管的管壁开设有冷媒出孔，两相引出管21的进口端设置在冷媒出孔处，靠近管壁的地方，而非沿径向伸入管内很多，便于引出附着在管路壁面的冷凝液，使进入到气液分离器的冷媒是液体为主的气液混合物，减少气态冷媒的引出，以提高分离效率进而提高换热效率。各管之间的连接处进行相应的密封处理。
为了进一步优化上述的技术方案，两相引出管21和第一冷凝管的数量均为多个，多根两相引出管21与多段第一冷凝管一一对应，以便于在更多的位置分离冷凝液，提高冷媒气液分离效率。类似的，气体引入管22和第二冷凝管的数量均为多个，多根气体引入管22与多段第二冷凝管一一对应，以满足冷媒气液分离的需求。其结构可以参照图2所示，在本实施例中两相引出管21和气体引入管22均为两出两进冷凝器1。当然，还可以多根两相引出管21连通于同一段第一冷凝管的不同位置，多根气体引入管22连通于同一段第二冷凝管的不同位置；甚至设置多个气液分离器以提高冷媒气液分离效率。还可以将多个两相引出管21和气体引入管22与冷凝器1管路的每段管路均连接，并在每根引出管和引入管上设置截断阀，以根据实际情况进行调节。
在冷凝器1管路的换热段引出两相冷媒或者送回气态冷媒的话，势必会影响到换热效果；以翅片式冷凝器为例，由于在换热器直线段有翅片包裹，若增加气液分离管路，在一定程度上会使翅片面积减小，影响换热量。因此，在本方案优选的实施例中，第一冷凝管位于冷凝器1冷凝管路的非换热段，如冷凝器中连接换热段的过渡段，具体可以为翅片式冷凝器侧面的U型弯管。类似的，第二冷凝管位于冷凝器1冷凝管路的非换热段。
在本方案提供的具体实施例中，冷凝管为翅片式，第一冷凝管、第一冷凝管和集液管为位于翅片式冷凝管同一侧的U型弯管，其结构可以参照图2所示，同一侧的布置方式可以减少管线的消耗，使整个冷凝系统结构紧凑。在此结构中，分离得到的气态冷媒被送回对应引出管的下一个U弯。
气液分离器2可以利用卡扣等方式与冷凝器1装配在一起，或者通过支架安装在设备(如空调器室外机)的壳体内。
本发明实施例还提供了一种室外机，包括冷凝系统，其核心改进点在于，冷凝系统为上述的冷凝系统。本方案特别适用于家用分体式房间空调器。
本发明实施例还提供了一种空调器，包括冷凝系统，其核心改进点在于，冷凝系统为上述的冷凝系统。该空调器可以为一体式或分体式，比如家用分体挂壁式空气调节器室外机。
综上所述，本发明实施例提供了一种冷凝系统，在冷凝器中后段增加气液分离器，把冷凝液及时从管路中分离出来，减小液膜的厚度，可以有效提升室外机换热器后半段的换热效率，以及冷凝器整体利用效率；同时，换热器效率的提高，还可缩小冷凝器的尺寸，有利于设备往小型化发展。本发明还提供了一种应用上述冷凝系统的室外机和空调器。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种冷凝系统，包括冷凝器(1)；
其特征在于，还包括气液分离器(2)；
所述气液分离器(2)的两相引出管(21)进口连通于所述冷凝器(1)的第一冷凝管；所述气液分离器(2)的气体引入管(22)出口连通于所述冷凝器(1)的第二冷凝管，所述第二冷凝管位于所述第一冷凝管的下游；所述气液分离器(2)的液体引入管(23)出口连通于所述冷凝器(1)的集液管。
2.根据权利要求1所述的冷凝系统，其特征在于，所述第一冷凝管位于所述冷凝器(1)冷凝管路的中段和/或后段。
3.根据权利要求1所述的冷凝系统，其特征在于，所述第一冷凝管的管壁开设有冷媒出孔，所述两相引出管(21)的进口端设置在所述冷媒出孔处。
4.根据权利要求1所述的冷凝系统，其特征在于，所述两相引出管(21)和所述第一冷凝管的数量均为多个，多根所述两相引出管(21)与多段所述第一冷凝管一一对应。
5.根据权利要求1所述的冷凝系统，其特征在于，所述气体引入管(22)和所述第二冷凝管的数量均为多个，多根所述气体引入管(22)与多段所述第二冷凝管一一对应。
6.根据权利要求1所述的冷凝系统，其特征在于，所述第一冷凝管位于所述冷凝器(1)冷凝管路的非换热段。
7.根据权利要求1所述的冷凝系统，其特征在于，所述第二冷凝管位于所述冷凝器(1)冷凝管路的非换热段。
8.根据权利要求1所述的冷凝系统，其特征在于，所述冷凝管为翅片式，所述第一冷凝管、所述第二冷凝管和所述集液管为位于所述翅片式冷凝管同一侧的U型弯管。
9.一种室外机，包括冷凝系统，其特征在于，所述冷凝系统为如权利要求1-8任意一项所述的冷凝系统。
10.一种空调器，包括冷凝系统，其特征在于，所述冷凝系统为如权利要求1-8任意一项所述的冷凝系统。
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