CN106705470A - 一种满液式制冷机组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种满液式制冷机组，其包括压缩机(1)、冷凝器(2)、节流装置(3)和蒸发装置(4)，其中在所述蒸发装置(4)的出口端(4a)还连接设置有用于储存冷媒的集液器(5)，所述集液器(5)为上下方向竖直布置，所述集液器(5)的顶部设置有出气口(51)，所述出气口(51)连至所述压缩机(1)的吸气口(11)。通过本发明能够有效地对蒸发装置蒸发所得的气液混合冷媒进行收集且有效的分离作用，最终通过位于顶部的出气口将分离出的冷媒气体连通至压缩机中，从而有效地降低甚至避免了气液混合冷媒进入压缩机中、导致压缩机吸气带液现象的发生。
Description
技术领域
本发明属于制冷与空调技术领域，具体涉及一种管内蒸发满液式制冷机组。
背景技术
现有满液式制冷机组存在以下不足：1，冷媒在换热管外蒸发，系统需要灌注的冷媒量大；2，系统复杂，有的需要经济器、有的需要强制供液等，成本高。例如：专利号为CN201866977U的专利公开了一种高效节能型风冷满液式冷水机组，其采用满液壳管式(制冷剂在壳程，载冷剂在管程)蒸发器，因而系统灌注的冷媒量大，成本高，且系统复杂。
由于现有技术中的满液式制冷机组存在冷媒灌注量大、压缩机带液运行、系统复杂、需要强制供液、成本高等技术问题，因此本发明研究设计出一种满液式制冷机组。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的满液式制冷机组容易存在压缩机带液运行的缺陷，从而提供一种满液式制冷机组。
本发明提供一种满液式制冷机组，其包括压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发装置，其中在所述蒸发装置的出口端还连接设置有用于储存冷媒的集液器，所述集液器为上下方向竖直布置，所述集液器的顶部设置有出气口，所述出气口连至所述压缩机的吸气口。
优选地，所述集液器中储存有冷媒液体，且所述蒸发装置的出口端连接至所述集液器中的冷媒液体液面上方的位置处。
优选地，所述集液器的底部设置有出液口，且所述出液口连接至所述蒸发装置的进口端。
优选地，所述节流装置的出口端也连接至所述集液器中、且位于所述冷媒液面上方的位置处。
优选地，所述集液器上还设置有用于检测其内部液面高度的液位计。
优选地，所述蒸发装置包括单个蒸发器或两个以上相互并联的蒸发器，当蒸发器为两个时、分别为第一蒸发器和第二蒸发器。
优选地，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器均为上下方向竖直布置，所述第一蒸发器的进口端和所述第二蒸发器的进口端均位于底部、所述第一蒸发器的进口端和所述第二蒸发器的出口端均位于顶部。
优选地，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器均为管程流冷媒、壳程流载冷剂的满液式壳管蒸发器，且所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的换热管内均充满冷媒液。
优选地，在所述集液器的出气口与所述压缩机的吸气口之间还连接设置有气液分离器。
优选地，在所述冷凝器与所述节流装置之间还设置有储液器。
优选地，所述储液器通过所述节流装置与所述集液器连接，且所述集液器与所述储液器沿上下方向设置、集液器设置在储液器下方。
优选地，在所述储液器和所述节流装置之间还设置有供液泵。
本发明提供的一种满液式制冷机组具有如下有益效果：
1.本发明的满液式制冷机组，通过在蒸发装置的出口端连接集液器，且集液器竖直布置、顶部设置能与压缩机吸气口连通的出气口的方式，能够有效地对蒸发装置蒸发所得的气液混合冷媒进行收集且有效的分离作用，最终通过位于顶部的出气口将分离出的冷媒气体连通至压缩机中，从而有效地降低甚至避免了气液混合冷媒进入压缩机中、导致压缩机吸气带液现象的发生；
2.本发明的满液式制冷机组，通过将蒸发装置的出口端连接至所述集液器中的冷媒液体液面上方的位置处，能够有效地避免蒸发装置出口的气液混合冷媒直接进入集液器的液态冷媒液面以下，防止增加气态冷媒的分离难度，并且由于蒸发装置排出的冷媒大多数是经过蒸发的气态冷媒，因此将其导入至集液器中液面高度上方、能够进一步有效地提高气液混合冷媒的气液分离程度，进一步有效地减小甚至避免了压缩机中吸气带液、发生液击情况的发生；
3.本发明的满液式制冷机组，通过在集液器的底部设置有出液口，并使出液口连接至所述蒸发装置的进口端的结构形式，能够将集液器气液分离出来的液态冷媒通过底部的出液口返回至蒸发装置中，使得冷媒有效地得到循环利用，减小了冷媒的灌注量；同时利用集液器液面高度差产生的静压作用对蒸发装置自然供液，无强制供液耗能，大大简化系统，降低成本，提高系统运行可靠性，节能；
4.本发明的满液式制冷机组，通过采用管程流冷媒、壳程流载冷剂的满液式壳管蒸发器，且在换热管内充满冷媒液，实现换热管内冷媒蒸发，液相与换热面换热系数大，充分利用换热管换热面积，提高换热效率；
5.本发明的满液式制冷机组，通过采用集液器与汽液分离器双重汽液分离作用，确保压缩机吸气为干饱和蒸汽，防止压缩机带液运行，提高系统运行可靠性。
附图说明
图1是本发明的满液式制冷机组的结构示意图。
图中附图标记表示为：
1—压缩机，11—吸气口，2—冷凝器，3—节流装置，4—蒸发装置，4a—出口端，4b—进口端，41—第一蒸发器，42—第二蒸发器，5—集液器，51—出气口，52—出液口，6—液位计，7—气液分离器，8—储液器，9—油分离器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明提供一种满液式制冷机组，其包括压缩机1、冷凝器2、节流装置3和蒸发装置4，其中在所述蒸发装置4的出口端4a还连接设置有用于储存冷媒的集液器5，所述集液器5为上下方向竖直布置，所述集液器5的顶部设置有出气口51，所述出气口51连至所述压缩机1的吸气口11。
通过在蒸发装置的出口端连接集液器，且集液器竖直布置、顶部设置能与压缩机吸气口连通的出气口的方式，能够有效地对蒸发装置蒸发所得的气液混合冷媒进行收集且有效的分离作用(气体往上走、液体往下走)，最终通过位于顶部的出气口将分离出的冷媒气体连通至压缩机中，从而有效地降低甚至避免了气液混合冷媒进入压缩机中、导致压缩机吸气带液现象的发生。
优选地，所述集液器5中的下部储存有冷媒液体，且所述蒸发装置4的出口端4a连接至所述集液器5中的冷媒液体液面上方的位置处。通过将蒸发装置的出口端连接至所述集液器中的冷媒液体液面上方的位置处，能够有效地避免蒸发装置出口的气液混合冷媒直接进入集液器的液态冷媒液面以下，防止增加气态冷媒的分离难度，并且由于蒸发装置排出的冷媒大多数是经过蒸发的气态冷媒，因此将其导入至集液器中液面高度上方、能够进一步有效地提高气液混合冷媒的气液分离程度，进一步有效地减小甚至避免了压缩机中吸气带液、发生液击情况的发生。
优选地，所述集液器5的底部设置有出液口52，且所述出液口52连接至所述蒸发装置4的进口端4b。通过在集液器的底部设置有出液口，并使出液口连接至所述蒸发装置的进口端的结构形式，能够将集液器气液分离出来的液态冷媒通过底部的出液口返回至蒸发装置中，使得冷媒有效地得到循环利用，减小了冷媒的灌注量；同时利用集液器液面高度差产生的静压作用对蒸发装置自然供液，无强制供液耗能，大大简化系统，降低成本，提高系统运行可靠性，节能。
实施例2
优选地，所述节流装置3的出口端也连接至所述集液器5中、且位于所述冷媒液面上方的位置处。通过将节流装置的出口端也连接至集液器中，能够将节流装置节流出来的冷媒导入至集液器中进行气液分离，使得分离出来的液态冷媒进入至蒸发装置中，从而有效地提高蒸发装置中的蒸发换热效率，并且将节流装置后的冷媒导入集液器中使得集液器中有足够的冷媒充灌量、为冷媒的有效循环提供了保证；同时将节流装置的出口端设置位于所述冷媒液面上方的位置处，也能够进一步地提高气液两相混合冷媒的分离效果(避免节流装置出口的气液混合冷媒直接进入集液器的液态冷媒液面以下、增加气态冷媒的分离难度)。
实施例3
本实施例是在实施例1-2的基础上做出的改进，优选地，所述集液器5上还设置有用于检测其内部液面高度的液位计6。通过液位计能够有效地检测出集液器中液面的高度，从而根据节流装置出口端的高度位置和蒸发装置出口端的位置，调节节流装置(优选为膨胀阀、进一步优选为电子膨胀阀)、以调节流经其的冷媒流量，有效避免和防止冷媒液面的高度超过节流装置出口端的高度及蒸发装置出口端的高度。
实施例4
本实施例是在实施例1-3的基础上做出的改进，优选地，所述蒸发装置4包括单个蒸发器或两个以上相互并联的蒸发器，当所述蒸发器为两个时、分别为第一蒸发器41和第二蒸发器42。这是本发明的蒸发装置的具体优选的结构形式，能够使得冷媒分别通过两个蒸发器进行蒸发换热作用。
优选地，所述第一蒸发器41和所述第二蒸发器42均为上下方向竖直布置，所述第一蒸发器41的进口端和所述第二蒸发器42的进口端均位于底部、所述第一蒸发器41的进口端和所述第二蒸发器42的出口端均位于顶部。这是本发明的两个蒸发器的具体结构形式，通过将其均设置为上下方向竖直布置、且进口端均位于底部、出口端均位于顶部，能够有效地在底部进冷媒、上部出冷媒，使得蒸发前的大部分液态冷媒从底部进入、蒸发后的大部分气态冷媒从顶部排出，有效地利用了重力/密度的作用，使得气液两相很好地得到分离。
优选地，所述第一蒸发器41和所述第二蒸发器42均为管程流冷媒、壳程流载冷剂的满液式壳管蒸发器，且所述第一蒸发器41和所述第二蒸发器42的换热管内均充满冷媒液。通过采用管程流冷媒、壳程流载冷剂的满液式壳管蒸发器，且在换热管内充满冷媒液，实现换热管内冷媒蒸发，液相与换热面换热系数大，充分利用换热管换热面积，提高换热效率。
蒸发换热管内充满冷媒液，在蒸发换热管内部分冷媒液因吸收热量而蒸发，形成气泡，而未蒸发的冷媒液随气泡一起沿管内上升，从高于集液器液面的位置返回集液器，进入集液器后发生气液分离，干饱和蒸汽沿集液器容器上升，饱和液则落入液面，集液器底部冷媒液在高度差形成的静压作用下，进入蒸发器，形成一小循环，这就是冷媒自然供给方式。
实施例5
本实施例是在实施例1-4的基础上做出的改进，优选地，在所述集液器5的出气口51与所述压缩机1的吸气口11之间还连接设置有气液分离器7。通过采用集液器与汽液分离器双重汽液分离作用，确保压缩机吸气为干饱和蒸汽，防止压缩机带液运行，提高系统运行可靠性。
实施例6
本实施例是在实施例1-5的基础上做出的改进，优选地，在所述冷凝器2与所述节流装置3之间还设置有储液器8。通过在冷凝器后设置储液器的结构形式，能够对冷凝器出来的冷媒进行储液作用、并进行气液分离的作用，尽可能地保证过冷液体进入节流装置中，提高冷媒的过冷度，提高整个制冷机组的制冷效率(COP值)。
优选地，在储液器8与节流装置3之间设置供液泵，冷媒液通过供液泵后，经过节流装置节流后再进入蒸发装置；和/或，将所述集液器与所述储液器沿上下方向设置，且将集液器设置在储液器之下、二者间通过节流装置连接。这是本发明的优选替代实施方式，通过设置供液泵的方式，能够对冷媒进行强制供液，提高冷媒的循环效率；将集液器设置在储液器之下、二者间通过节流装置连接，能够通过重力的作用将储液器中的冷媒导入到集液器中，但是这样气液分离的效果不是太好。
本发明的满液式制冷机组由压缩机1、油分离器9、冷凝器2、储液器8、节流装置4(优选膨胀阀)、集液器5、蒸发装置4、汽液分离器7、液位计6等构成，相互位置关系见图1。其工作原理是：压缩机排气经过油分离器分离油后的高温高压气体进入冷凝器2，在冷凝器2通过冷凝换热后变成高温高压液体，该高压液体流入储液器8，其通过膨胀阀节流后经集液器5后分离成饱和液和干饱和蒸汽。液体在集液器5底部积聚，达到一定高度H，在静压差作用下，冷媒液从集液器5底部流入蒸发器。在蒸发器内部通过换热，部分冷媒液蒸发，以湿蒸汽状态离开蒸发器，返回集液器5，其中未蒸发的饱和液大部分落入集液器底部，而蒸发的干饱和气、少量饱和液与通过膨胀阀时产生的干饱和气一起汇合，流入汽液分离器7，进一步进行汽液分离，将气流中夹杂的少量冷媒液分离出来，这样离开汽液分离器的全是干饱和气，此饱和气体被压缩机吸入、完成一个循环。如此周而复始，实现制冷运行。
蒸发器不存在过热区域，压缩机吸气为干饱和气体，不存在带液运行，提高了系统运行可靠性。压缩机是整个系统的动力源。液位计(或视液镜)供观察集液器液面用。多效集液器作用是：1，收集冷媒液；2，汽液分离；3，静压供液。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种满液式制冷机组，其特征在于：包括压缩机(1)、冷凝器(2)、节流装置(3)和蒸发装置(4)，其中在所述蒸发装置(4)的出口端(4a)还连接设置有能用于储存冷媒的集液器(5)，所述集液器(5)为上下方向竖直布置，所述集液器(5)的顶部设置有出气口(51)，所述出气口(51)连至所述压缩机(1)的吸气口(11)。
2.根据权利要求1所述的满液式制冷机组，其特征在于：所述集液器(5)中储存有冷媒液体，且所述蒸发装置(4)的出口端(4a)连接至所述集液器(5)中的冷媒液体液面上方的位置处。
3.根据权利要求2所述的满液式制冷机组，其特征在于：所述集液器(5)的底部设置有出液口(52)，且所述出液口(52)连接至所述蒸发装置(4)的进口端(4b)。
4.根据权利要求2-3之一所述的满液式制冷机组，其特征在于：所述节流装置(3)的出口端也连接至所述集液器(5)中、且位于所述冷媒液面上方的位置处。
5.根据权利要求2-4所述的满液式制冷机组，其特征在于：所述集液器(5)上还设置有用于检测其内部液面高度的液位计(6)。
6.根据权利要求1-5之一所述的满液式制冷机组，其特征在于：所述蒸发装置(4)包括单个蒸发器或两个以上相互并联的蒸发器，当蒸发器为两个时、分别为第一蒸发器(41)和第二蒸发器(42)。
7.根据权利要求6所述的满液式制冷机组，其特征在于：所述第一蒸发器(41)和所述第二蒸发器(42)均为上下方向竖直布置，所述第一蒸发器(41)的进口端和所述第二蒸发器(42)的进口端均位于底部、所述第一蒸发器(41)的进口端和所述第二蒸发器(42)的出口端均位于顶部。
8.根据权利要求6-7之一所述的满液式制冷机组，其特征在于：所述第一蒸发器(41)和所述第二蒸发器(42)均为管程流冷媒、壳程流载冷剂的满液式壳管蒸发器，且所述第一蒸发器(41)和所述第二蒸发器(42)的换热管内均充满冷媒液。
9.根据权利要求1-8之一所述的满液式制冷机组，其特征在于：在所述集液器(5)的出气口(51)与所述压缩机(1)的吸气口(11)之间还连接设置有气液分离器(7)。
10.根据权利要求1-9之一所述的满液式制冷机组，其特征在于：在所述冷凝器(2)与所述节流装置(3)之间还设置有储液器(8)。
11.根据权利要求10所述的满液式制冷机组，其特征在于：所述储液器(8)通过所述节流装置(3)与所述集液器(5)连接，且所述集液器(5)与所述储液器(8)沿上下方向设置、集液器(5)设置在储液器(8)下方。
12.根据权利要求10-11之一所述的满液式制冷机组，其特征在于：在所述储液器和所述节流装置(3)之间还设置有供液泵。
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