CN106482406A - 闪发器和压缩离心式冷水机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种闪发器，包括壳体(1)，壳体(1)上设置有进液管(2)以允许气液混合态冷媒流入到壳体(1)内部，壳体(1)的底部设置有出液管(3)以允许经过气液分离的液态冷媒流出到壳体(1)外部，壳体(1)内部设置有气液分离轨道(5)，气液分离轨道(5)自进液管(2)的下方呈螺旋状朝向壳体(1)的底部延伸。本发明的另一方面还提供一种压缩离心式冷水机组，包括上述的闪发器。本发明提供的闪发器内部设置螺旋状的气液分离轨道，使气液混合态冷媒螺旋运动，延长气液分离路径，提高气液分离效率。

Description

闪发器和压缩离心式冷水机组

技术领域

本发明涉及热交换领域，尤其涉及闪发器和压缩离心式冷水机组。

背景技术

在双级及多级压缩离心式冷水机组系统中，常采用补气增焓技术以提高机组的性能，即在一级节流孔板后二级节流孔板前增设闪发器，在闪发器中，一级节流后形成的气液混合态冷媒将进行气液分离，分离出的气态冷媒进入到压缩机二级叶轮进口，降低二级叶轮进口气态冷媒过热度，减少二级叶轮做功，进而提高机组性能。

闪发器的气液分离效率常常作为评判其性能的指标，目前在离心式冷水机组上常用的闪发器为卧式闪发器。卧式闪发器主要是利用气液混合态冷媒在自由落下时，气态冷媒和液态冷媒的惯性不同，从而使气态冷媒和液态冷媒发生分离。但仅凭自由落下的惯性进行气液分离，分离效率较低；并且，卧式闪发器的占用安装空间较大。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，以解决现有技术中的闪发器气液分离效率低的问题。

本发明一方面提供了一种闪发器，包括壳体，壳体上设置有进液管以允许气液混合态冷媒流入到壳体内部，壳体的底部设置有出液管以允许经过气液分离的液态冷媒流出到壳体外部，壳体内部设置有气液分离轨道，气液分离轨道自进液管的下方呈螺旋状朝向壳体的底部延伸。

可选地，气液分离轨道包括多个分段，相邻的两个分段的衔接部位具有轴向上的高度落差。

可选地，高度落差与气液分离轨道的螺距之间的关系满足：(1/2)P≤h≤P。

可选地，相邻的两个分段的衔接部位在水平面上的投影相互交叠，交叠区域所对应的圆心角不小于10°。

可选地，壳体包括侧壁、顶盖和底座，侧壁呈圆柱面，侧壁的母线高度与侧壁的准线直径之间的关系满足：3≤H/D≤5。

可选地，气液分离轨道的螺距与侧壁的准线直径之间的关系满足：D/3≤P≤D/2。

可选地，进液管设置在侧壁上，进液管距离侧壁的底部边缘的高度与侧壁的母线高度之间的关系满足：(1/2)H≤H’≤(2/3)H。

可选地，气液分离轨道沿着侧壁的内表面设置成圆柱螺旋状，气液分离轨道包括底板和侧板，侧板连接至底板的一个侧边，底板的另一个侧边连接至侧壁的内表面。

可选地，顶盖和底座呈碗状，顶盖的碗口部位连接至侧壁的顶部周缘，底座的碗口部位连接至侧壁的底部周缘，出液管设置在底座的碗底部。

可选地，顶盖上设置有补气口以允许经过气液分离的气态冷媒流出到壳体外部，补气口设置在顶盖的碗底部。

可选地，在壳体内部进液管的上方布置有挡气板；和/或，在壳体内部补气口的下方设置有气液过滤网，气液过滤网位于挡气板上方。

可选地，挡气板有多块，多块挡气板在闪发器的轴向上间隔交错布置。

本发明又一方面提供了一种压缩离心式冷水机组，包括上述的闪发器。

本发明提供的闪发器内部设置螺旋状的气液分离轨道，使气液混合态冷媒沿着螺旋轨道运动，利用液态冷媒与气态冷媒惯性不一致的原理，延长气液分离路径，提高气液分离效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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是根据本发明的闪发器的立体图，示出闪发器的内部结构；

图2是根据本发明的闪发器的剖切一部分壳体的立体图，示出冷媒在闪发器中的流动路径；

图3是根据本发明的闪发器的剖切一部分壳体的立体图，示出闪发器的内部结构。

附图标记说明：

1 壳体 11 侧壁 12 顶盖

13 底座

2 进液管 3 出液管

5 气液分离轨道 51 底板 52 侧板

6 补气口 7 挡气板 8 气液过滤网

h 高度落差 P 螺距 α 圆心角

H 母线高度 D 准线直径 H’ 进液高度

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是根据本发明的闪发器的立体图，示出闪发器的内部结构；图2是根据本发明的闪发器的剖切一部分壳体的立体图，示出冷媒在闪发器中的流动路径；图3是根据本发明的闪发器的剖切一部分壳体的立体图，示出闪发器的内部结构。

参考图1至图3，本发明提供的闪发器包括壳体1，壳体1上设置有进液管2。气液混合态的冷媒可以从进液管2进入到壳体1中。在壳体1的底部设置有出液管3，经过气液分离的液态冷媒可以从出液管3流出到壳体1的外部。根据本发明的实施方式，壳体1内部设置有气液分离轨道5，气液分离轨道5自进液管2的下方呈螺旋状朝向壳体1的底部延伸。气液混合态的冷媒从进液管2进入到壳体1中后，沿着螺旋状的气液分离轨道5流动。气液混合态的冷媒在螺旋运动过程中，一方面由于气态冷媒和液态冷媒惯性不一致，部分气态冷媒分离出来；另一方面螺旋状的气液分离轨道5加长了气液混合态的冷媒的流动路径，也促使更多的气态冷媒分离出来。气液混合态的冷媒经过气液分离轨道5分离，最终形成较为纯净的液态冷媒，从出液管3流出到壳体1的外部。

可选地，根据本发明的实施方式，气液分离轨道5包括多个分段，相邻的两个分段的衔接部位在轴向方向上具有高度落差h。也就是说，气液分离轨道5设置成非连续状的多个分段，上一个分段的尾端和下一个分段的首端之间形成高度落差h，使得气液混合态冷媒能够做类似瀑布的阶跃式流动。这样，气液混合态的冷媒阶段性地失去气液分离轨道5的导向作用，在阶跃式的流动过程中，液态冷媒惯性较大，将沿着原有的运动方向进入到下一个分段，而气态冷媒由于惯性较小，将大量地被分离出来。

进一步地，根据本发明的实施方式，高度落差h与气液分离轨道5的螺距P之间的关系满足：(1/2)P≤h≤P。也就是说，高度落差h优选地设置成半个螺距P高度到一个螺距P高度之间的高度，这样既可以保证气液混合态冷媒能够在各段气液分离轨道5上连贯地流动而不脱离气液分离轨道5，也能够较好地利用高度落差h使更多的气态冷媒分离出来。另外，需要指出的是，机组冷量越大，高度落差h可以取值越大，以提高气液分离效率。

可选地，根据本发明的实施方式，相邻的两个分段的衔接部位在水平面上的投影相互交叠。也就是说，并非下一个分段的首端的边沿位于上一个分段的尾端的边沿的正下方，而是下一个分段的首端向上延伸一部分从而与上一个分段的尾端形成投影交叠区域。这样，可以保证大部分液态冷媒能够进入到下一分段，使冷媒能够不脱离气液分离轨道5连贯地流动。交叠区域过短，容易造成冷媒脱离气液分离轨道5，根据本发明的优选实施方式，交叠区域所对应的圆心角(α)应不小于10°。值得注意的是，在上一分段和下一分段的衔接部位少量液态冷媒散落在气液分离轨道5之外是允许的，这些冷媒脱离气液分离轨道5后自由落体到壳体1底部，也可以实现一定的气液分离效果。但散落的冷媒不宜超出允许的比例，否则会影响整个气液分离的效率。

继续参考图1至图3，根据本发明的实施例，壳体1包括侧壁11、顶盖12和底座13。顶盖12和底座13封堵在侧壁11的顶部和底部，以形成容纳冷媒的容器。根据本发明的实施方式，顶盖12和底座13呈碗状，顶盖12的碗口部位连接至侧壁11的顶部周缘，底座13的碗口部位连接至侧壁11的底部周缘。在顶盖12上设置有补气口6，经过气液分离的气态冷媒能够从补气口6流出至壳体1外部向压缩机补气。优选地，补气口6设置在顶盖12的碗底部，出液管3设置在底座13的碗底部。碗状的顶盖12具有聚拢气态冷媒的作用，并且补气口6设置在顶盖12的碗底部可以延长气态冷媒的流动路径，在气态冷媒流出壳体1外部的过程中可以进一步甩掉与之粘附的液滴，改善气液分离效果。碗状的底座13具有汇聚液态冷媒的作用，并且出液管3设置在底座13的碗底部可以使纯净的冷媒能够更顺畅地流出到壳体1的外部。

可选地，根据本发明的实施方式，侧壁11呈圆柱面，用以使壳体1具有较好的耐压性能。可选地，圆柱面的侧壁的母线高度H和准线直径D之间的关系满足3≤H/D≤5。也就是说，本发明提供的闪发器是立式闪发器，侧壁11的母线高度是准线直径D的3倍到5倍。这样，可以保证气液分离轨道5具有足够的延伸长度，以保证气液分离效果。可选地，气液分离轨道5的螺距P与侧壁11的准线直径D之间的关系满足D/3≤P≤D/2。值得注意的是，机组冷量越大，P的取值应越小，以延长气液分离轨道5的延伸长度，提高气液分离效率。

可选地，根据本发明的实施方式，进液管2设置在侧壁11上，与侧壁11相切。进液管2的末端与气液分离轨道5衔接，从进液管2进入到壳体1中的气液混合态冷媒能够落在气液分离轨道5上。根据本发明的实施方式，进液管2距离侧壁11的底部边缘的进液高度H’与侧壁11的母线高度H之间的关系满足(1/2)H≤H’≤(2/3)H。这样，可以保证气液分离轨道5具有足够的延伸长度的同时，可以保证进液管2和补气口6之间具有足够的距离，使得补气口6和冷媒液面之间具有足够的落差，以保证向压缩机补气时不会出现补气带液。

可选地，根据本发明的实施方式，气液分离轨道5沿着侧壁11的内表面设置成圆柱螺旋状。气液分离轨道5的本体可以由钣金件组焊而成，焊接好的气液分离轨道5的本体可以焊接在侧壁11的内壁上。根据本发明的优选实施方式，气液分离轨道5可以包括底板51和侧板52，底板51用来形成冷媒的主要承载结构，侧板52用来阻挡冷媒散落。底板51的一个侧边连接侧板52，另一个侧边连接到侧壁11的内表面上。主要，底板51、侧板52和侧壁11组成引导冷媒的流动轨道。当然，气液分离轨道5也可以以其他方式形成，变形的实施方式方式也在本发明的保护范围内。

仍然参考图1至图3。壳体1内部螺旋状的气液分离轨道5的中心部位形成类似于天井的中央通道。混合态冷媒在气液分离轨道5上流动时，气态冷媒从混合态冷媒中分离出来，沿着中央通道中向上汇集，流向补气口6。可选地，在壳体1内部进液管2的上方布置有挡气板7，用以改变气态冷媒的流动路径，使得带液气态冷媒在流动过程中能够进一步甩掉粘附的液滴，避免发生补气带液。优选地，挡气板7有多块，多块挡气板7在闪发器的轴向上间隔交错布置。这样，带液气态冷媒可以多次改变流动方向，从而更优地实现气液分离。可选地，根据本发明的实施方式，还可以在壳体1内部补气口6的下方设置气液过滤网8。气液过滤网8可以是重叠编织的不锈钢丝网，用以进一步实现气液分离。可选地，气液过滤网8设置在挡气板7上方。

本发明另一方面还提供一种压缩离心式冷水机组，该压缩离心式冷水机组包括上述的闪发器。

以上所述仅为本发明的实施例而已，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权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种闪发器，包括壳体(1)，所述壳体(1)上设置有进液管(2)以允许气液混合态冷媒流入到所述壳体(1)内部，所述壳体(1)的底部设置有出液管(3)以允许经过气液分离的液态冷媒流出到所述壳体(1)外部，其特征在于，所述壳体(1)内部设置有气液分离轨道(5)，所述气液分离轨道(5)自所述进液管(2)的下方呈螺旋状朝向所述壳体(1)的底部延伸。

2.根据权利要求1所述的闪发器，其特征在于，所述气液分离轨道(5)包括多个分段，相邻的两个分段的衔接部位具有轴向上的高度落差(h)。

3.根据权利要求2所述的闪发器，其特征在于，所述高度落差(h)与所述气液分离轨道(5)的螺距(P)之间的关系满足：(1/2)P≤h≤P。

4.根据权利要求2或3所述的闪发器，其特征在于，相邻的两个分段的衔接部位在水平面上的投影相互交叠，交叠区域所对应的圆心角(α)不小于10°。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的闪发器，其特征在于，所述壳体(1)包括侧壁(11)、顶盖(12)和底座(13)，所述侧壁(11)呈圆柱面，所述侧壁(11)的母线高度(H)与所述侧壁(11)的准线直径(D)之间的关系满足：3≤H/D≤5。

6.根据权利要求5所述的闪发器，其特征在于，所述气液分离轨道(5)的螺距(P)与所述侧壁(11)的准线直径(D)之间的关系满足：D/3≤P≤D/2。

7.根据权利要求5或6所述的闪发器，其特征在于，所述进液管(2)设置在所述侧壁(11)上，所述进液管(2)距离所述侧壁(11)的底部边缘的进液高度(H’)与所述侧壁(11)的母线高度(H)之间的关系满足：(1/2)H≤H’≤(2/3)H。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的闪发器，其特征在于，所述气液分离轨道(5)沿着所述侧壁(11)的内表面设置成圆柱螺旋状，所述气液分离轨道(5)包括底板(51)和侧板(52)，所述侧板(52)连接至所述底板(51)的一个侧边，所述底板(51)的另一个侧边连接至所述侧壁(11)的内表面。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的闪发器，其特征在于，所述顶盖(12)和底座(13)呈碗状，所述顶盖(12)的碗口部位连接至所述侧壁(11)的顶部周缘，所述底座(13)的碗口部位连接至所述侧壁(11)的底部周缘，所述出液管(3)设置在所述底座(13)的碗底部。

10.根据权利要求9所述的闪发器，其特征在于，所述顶盖(12)上设置有补气口(6)以允许经过气液分离的气态冷媒流出到所述壳体(1)外部，所述补气口(6)设置在所述顶盖(12)的碗底部。

11.根据权利要求10所述的闪发器，其特征在于，在所述壳体(1)内部所述进液管(2)的上方布置有挡气板(7)；

和/或，在所述壳体(1)内部所述补气口(6)的下方设置有气液过滤网(8)，所述气液过滤网(8)位于所述挡气板(7)上方。

12.根据权利要求11所述的闪发器，其特征在于，所述挡气板(7)有多块，多块所述挡气板(7)在所述闪发器的轴向上间隔交错布置。

13.一种压缩离心式冷水机组，其特征在于，包括权利要求1至12中任一项所述的闪发器。