CN106247693B - 蒸发器及具有其的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蒸发器及具有其的空调器。根据本发明的蒸发器，包括壳体、设置在壳体上的出气口、设置在壳体内的惯性分离部，惯性分离部设置在出气口下方，且惯性分离部包括沿蒸发器长度方向延伸的齿形结构。该蒸发器可以避免从出气口流出的气态冷媒中夹杂液滴状冷媒，从而防止压缩机吸气带液。

Description

蒸发器及具有其的空调器

技术领域

本发明涉及空气调节设备领域，具体而言，涉及一种蒸发器及具有其的空调器。

背景技术

在离心式冷水机组中吸气带液将直接导致机组寿命、可靠性、性能等降低，影响机组品质，吸气带液对机组影响主要表现在以下几个方面：

1、吸气带液出现后，压缩机吸气端不再是纯粹的气态冷媒，而是包含液滴状的液态冷媒的混合态，这将导致压缩机吸气负载变化，压缩机运行电流出现较大波动，导致机组出现假象喘振，影响机组运行可靠性。

2、吸气带液的情况下，液滴状液态冷媒经压缩机吸气口以较高流速进入叶轮，将会对叶轮叶片带来较大冲击，造成叶片易损坏，这将直接影响机组的寿命。

3、吸气带液情况致使蒸发器中的冷媒未完全进行相变换热就进入到压缩机中再次压缩，一方面直接导致机组制冷量降低，另一方面液态冷媒进入压缩机导致压缩机做工增加，同时机组制冷量降低，机组性能系数将明显降低。

基于上述情况，应尽量减少压缩机吸气带液，但是实际工作中，这一情况难以避免，尤其是在高压比等工况下，蒸发器中液面较高，机组比较容易出现吸气带液情况。

发明内容

本发明旨在提供一种能够避免吸气带液的蒸发器及具有其的空调器。

本发明提供了一种蒸发器，其包括壳体、设置在壳体上的出气口、设置在壳体内的惯性分离部，惯性分离部设置在出气口下方，且惯性分离部包括沿蒸发器长度方向延伸的齿形结构。

进一步地，齿形结构的齿的形状为弧形。

进一步地，齿形结构的齿的形状为半圆形。

进一步地，齿形结构的齿的形状为三角形。

进一步地，齿形结构的齿的形状为矩形。

进一步地，惯性分离部还包括两个安装板，两个安装板间隔设置在壳体的周壁上，且出气口位于两个安装板与壳体的周壁的接触位置之间，齿形结构固定设置在两个安装板的远离壳体的一侧。

进一步地，安装板的迎气面与出气口的轴线之间具有夹角，且沿靠近出气口的方向，两个安装板逐渐远离。

进一步地，安装板的靠近壳体的一侧设置有通气开口。

进一步地，齿形结构的齿的齿顶与齿根之间的距离h小于或等于15mm。

进一步地，当吸气流速小于或等于10m/s时，齿形结构的齿的齿顶与齿根之间的距离h小于或等于10mm；当吸气流速小于或等于20m/s并大于10m/s时，齿形结构的齿的齿顶与齿根之间的距离h小于或等于15mm且大于10mm。

进一步地，蒸发器内还设置过滤网，过滤网位于惯性分离部下方。

根据本发明的另一方面，提供一种空调器，空调器包括蒸发器和压缩机，蒸发器为上述的蒸发器。

进一步地，压缩机的进气口通过吸气管与出气口连接，吸气管内壁上设置有导流片，沿出气口到进气口的方向，导流片的螺旋延伸方向与压缩机的叶轮的旋转方向一致。

进一步地，导流片的靠近进气口的一端具有出气角α，出气角α为压缩机的叶轮的轴线与导流片在靠近进气口的一端的切线的夹角，出气角α的取值范围为小于或等于压缩机的叶轮叶片进口角β。

根据本发明的蒸发器及具有其的空调器，通过在壳体内设置惯性分离部，使得蒸发器内的含有液滴状冷媒的气态冷媒在惯性分离部上急速转向，从而由于液滴状冷媒和气态冷媒之间的惯性不同而实现气态冷媒与液滴状冷媒的分离，从而确保出气口流出的冷媒为气态冷媒，避免吸气带液情况。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的蒸发器和压缩机的立体结构示意图；

图2是根据本发明的蒸发器的弧线形齿的齿形结构的示意图；

图3是根据本发明的蒸发器的三角形齿的齿形结构的示意图；

图4是根据本发明的蒸发器的矩形齿的齿形结构的示意图；

图5是根据本发明的空调器的吸气管的剖视结构示意图。

附图标记说明：

1、壳体；11、出气口；2、过滤网；31、齿形结构；311、齿；32、安装板；321、通气开口；4、吸气管；5、导流片；6、叶轮；7、压缩机。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，根据本发明的实施例，提供一种蒸发器，蒸发器包括壳体1、设置在壳体1上的出气口11、设置在壳体1内的惯性分离部，惯性分离部设置在出气口11下方，且惯性分离部包括沿蒸发器长度方向延伸的齿形结构31。

蒸发器中的液态冷媒在壳体1内的下部蒸发成气态冷媒(主要为气态可能还有一部分液滴状的液态冷媒)，并通过出气口11流出蒸发器，为确保从出气口11流出的冷媒为气态冷媒，在蒸发器内设置惯性分离部，并使之处于出气口11下方，使进入出气口11内的冷媒先通过惯性分离部的齿形结构31，在包含有液滴状液态冷媒的气态冷媒进入出气口11之前，先经过惯性分离部，在惯性分离部气态冷媒(含有液滴状的液态冷媒)急速转向，由于气态冷媒与液态冷媒的惯性不一致，液滴状冷媒运动轨迹与气态冷媒运动轨迹不同从而达到两者分离的目的，分离后的气态冷媒通过出气口11进入压缩机，由此实现了避免压缩机7吸气带液的目的，确保蒸发器的换热效率，同时保护压缩机，确保压缩机使用寿命。

在本实施例中，惯性分离部除包括齿形结构31外，还包括两个安装板32，两个安装板32用于安装齿形结构31，同时也具有一定除液功能。

如图1所示，两个安装板32间隔设置在壳体1的周壁上，且出气口11位于两个安装板32与壳体1的周壁的接触位置之间，齿形结构31固定设置在两个安装板32的远离壳体1的一侧。这样齿形结构31能够通过两个安装板32固定在壳体1上。在本实施例中，齿形结构31垂直于出气口11的轴线。由此使得进入出气口11的冷媒必须先经过惯性分离部，从而确保分离效果，放置压缩机吸气带液。

沿蒸发器壳体1的长度方向，安装板32的端部与壳体1邻近的端部之间具有间隙，使得一部分冷媒可以通过这一间隙进入两个安装板32之间的空间，进而进入出气口11。这一部分冷媒在进过安装板32和齿形结构31的边沿时也具有惯性分离效果。

此外，为了确保压缩机7的进气量，安装板32的靠近壳体1的一侧设置有通气开口321。即，如图1所示，安装板32上设置有多个凹槽，该凹槽即为安装板32的通气开口321。冷媒可以通过该通气开口321进入两个安装板32之间的空间，从而进入出气口11。当然，在其他实施例中，通气开口321可以设置在安装板32的其它位置，也可以为其它形状，只要保证能够实现气液分离，且确保进入出气口11的气量即可。

优选地，沿蒸发器壳体1的长度方向，安装板32上设置有多个通气开口321。

在本实施例中，安装板32的迎气面与出气口11的轴线之间具有夹角，且沿靠近出气口11的方向，两个安装板32逐渐远离。这样使得冷媒在迎气面上的分离效果更好。

如图2至4所示，齿形结构31包括一个基板和设置在基板上的多个齿311，基板上设置齿311的一面朝向远离出气口11的方向。

齿形结构31的齿311的形状(此齿形状是指齿311在图1中平行出气口11的轴线且垂直于蒸发器的端板)可以为弧形、三角形或矩形等。齿311的形状可以根据需要的不同而确定。多个三角形的齿311可以形成锯齿状的迎气面(如图3所示)。若齿311的形状为矩形，则两个齿311之间应具有一定间距(如图4所示)。

优选地，如图2所示，齿形结构31的齿311的形状为半圆形。多个半圆形的齿3形成的迎气面为波浪形，波浪形的迎气面可以时冷媒在整个迎气面上进行气液分离，效果良好。根据实验及仿真分析，波浪形迎气面气液分离效率较高，带来的压降也相对较小。矩形齿形成的迎气面的气液分离效率最高，但压降也最大，最优选择为波浪形的迎气面。波浪形迎气面一般采用钣金滚筋加工而成。当然，在其他实施例中，也可以通过在平的基板上焊接半圆形长条齿311形成。

根据压缩机7吸气流速不同，波浪形的迎气面的每个齿311的波峰(齿顶)和波谷(齿根)的距离h应控制在不同的范围内，以达到最佳的气液分离效果。优选地，每个齿311的波峰(齿顶)和波谷(齿根)的距离h小于或等于15mm。

当吸气流速v小于或等于10m/s时(吸气流速v≤10m/s)，齿形结构31的齿311的齿顶与齿根之间的距离h小于或等于10mm(h≤10mm)；当吸气流速小于或等于20m/s并大于10m/s时(10m/s<v≤20m/s)，齿形结构31的齿311的齿顶与齿根之间的距离h小于或等于15mm且大于10mm(10mm<h≤15mm)。

优选地，为了提高气液分离效果，蒸发器内还设置过滤网2，过滤网2位于惯性分离部下方。过滤网2设置在蒸发器中上部，其主要用于过滤气态冷媒中含有的较大的液滴。

根据本发明的另一方面，提供一种空调器，空调器包括蒸发器和压缩机7，蒸发器为上述的蒸发器。

本实施例中，空调器为离心式冷水机组。采用上述的蒸发器，被过滤网2过滤后的冷媒通过惯性分离部，运用惯性分离原理，在结构上促使气流急速转向，从而使液滴状冷媒运动轨迹与气态冷媒运动轨迹不同而达到分离的目的，有效减少压缩机7出现吸气带液的情况。

优选地，压缩机7的进气口通过吸气管4与出气口11连接，吸气管4内壁上设置有导流片5，沿出气口11到进气口的方向，导流片5的螺旋延伸方向与压缩机7的叶轮6的旋转方向一致。通过设置在吸气管4上的导流片5，不仅能够减少离心式冷水机组吸气带液的情况，还能稳定压缩机7的吸气气流，将叶轮6的进口气流预旋，提高离心式冷水机组性能。

导流片5可以通过焊接的方式固定在吸气管4的内壁上。也可以通过开模的方式与吸气管4一体成型。导流片5的轨迹以及数量可以根据流场仿真结果确定。

优选地，导流片5的靠近进气口的一端具有出气角α，出气角α为压缩机7的叶轮6的轴线与导流片5在靠近进气口的一端的切线的夹角，出气角α的取值范围为小于或等于压缩机7的叶轮6叶片进口角β。吸气管4中的导流片5的旋转方向应与叶轮6的叶片旋转方向一致。如图5所示，导流片5的出气角α应当根据叶轮6的叶片进口角β(叶片进口角β为叶轮6的固有参数)确定，一般而言，出气角α≤叶片进口角β，叶轮6的转速越高，导流片5的出气角α越接近叶片进口角β。

运用惯性分离原理，采用波浪状的吸气挡板，同时在吸气管中设置导流片，一方面有效减少机组出现吸气带液，提高机组性能和可靠性，另一方面吸气管中导流片可以稳定吸气气流，减少紊流，将叶轮进口气流预旋，提高机组性能。

本实施例的离心式冷水机组通过设置惯性分离部和带有导流片5的吸气管4可以减少吸气带液的情况。

在离心式冷水机组运行过程中，其工作过程如下：

蒸发器底部液态冷媒蒸发，经过蒸发器中上部的气液过滤网2，过滤网2拦截蒸发后气态冷媒中的大部分液滴，随后气态冷媒(含有小液滴)撞向惯性分离部的迎气面，在惯性分离部的波浪状迎气面上(此处以波浪状迎气面为例说明)，气态冷媒(含有小液滴)急速转向，由于惯性不一致，液滴状冷媒运动轨迹与气态冷媒运动轨迹不同，从而分离，经过惯性分离部进行气液分离的气态冷媒通过出气口11进入到吸气管4，在该吸气管4中设置有导流片5，在该吸气管4中，气态冷媒沿着导流片5预旋(预旋方向和叶轮6旋转方向一致)，一方面利用气液分离原理，可以进一步的达到气液分离，减少吸气带液，另一方面，利用导流片5的导向作用，可以降低气态冷媒出现气流畸变、紊流等不良流动现象，预旋后的气态冷媒进入到叶轮6进口，可以有效提高离心式冷水机组的性能。

根据本发明的蒸发器及具有其的空调器具有如下技术效果：

通过设置惯性分离部使得气液分离效果良好，避免了吸气带液的情况，从而防止压缩机产生假象喘振，避免液滴对叶轮的叶片产生冲击，尤其可以避免在高压比工况下的吸气带液现象。

通过在吸气管内设置导流片使得气液分离效果进一步加强且对气态冷媒进行了预旋，提高了性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括蒸发器和压缩机(7)，所述蒸发器包括壳体(1)、设置在所述壳体(1)上的出气口(11)、设置在所述壳体(1)内的惯性分离部，所述惯性分离部设置在所述出气口(11)下方，且所述惯性分离部包括沿蒸发器长度方向延伸的齿形结构(31)，所述压缩机(7)的进气口通过吸气管(4)与所述出气口(11)连接，所述吸气管(4)内壁上设置有导流片(5)，沿所述出气口(11)到所述进气口的方向，所述导流片(5)的螺旋延伸方向与所述压缩机(7)的叶轮(6)的旋转方向一致。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述导流片(5)的靠近所述进气口的一端具有出气角α，所述出气角α为所述压缩机(7)的叶轮(6)的轴线与所述导流片(5)在靠近所述进气口的一端的切线的夹角，所述出气角α的取值范围为小于或等于所述压缩机(7)的叶轮(6)叶片进口角β。

3.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述齿形结构(31)的齿(311)的形状为弧形。

4.根据权利要求3所述的空调器，其特征在于，所述齿形结构(31)的齿(311)的形状为半圆形。

5.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述齿形结构(31)的齿(311)的形状为三角形。

6.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述齿形结构(31)的齿(311)的形状为矩形。

7.根据权利要求1、3至6中任一项所述的空调器，其特征在于，所述惯性分离部还包括两个安装板(32)，所述两个安装板(32)间隔设置在所述壳体(1)的周壁上，且所述出气口(11)位于两个安装板(32)与所述壳体(1)的周壁的接触位置之间，所述齿形结构(31)固定设置在两个所述安装板(32)的远离所述壳体(1)的一侧。

8.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于，所述安装板(32)的迎气面与所述出气口(11)的轴线之间具有夹角，且沿靠近所述出气口(11)的出气方向，两个所述安装板(32)逐渐远离。

9.根据权利要求7所述的空调器，其特征在于，所述安装板(32)的靠近所述壳体(1)的一侧设置有通气开口(321)。

10.根据权利要求1、3至6中任一项所述的空调器，其特征在于，所述齿形结构(31)的齿(311)的齿顶与齿根之间的距离h小于或等于15mm。

11.根据权利要求10所述的空调器，其特征在于，当吸气流速小于或等于10m/s时，所述齿形结构(31)的齿(311)的齿顶与齿根之间的距离h小于或等于10mm；当吸气流速小于或等于20m/s并大于10m/s时，所述齿形结构(31)的齿(311)的齿顶与齿根之间的距离h小于或等于15mm且大于10mm。

12.根据权利要求1、3至6中任一项所述的空调器，其特征在于，所述蒸发器内还设置过滤网(2)，所述过滤网(2)位于所述惯性分离部下方。