CN106766398A - 适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构，包括筒体、挡板Ⅰ、挡板Ⅱ、挡板Ⅲ、进液管组、出气管组、布液器、换热管；进液管组和出气管组分别设置在筒体顶部；所述进液管组下端连接布液器，并与布液器相通；筒体内壁两侧分别设有折弯形的挡板Ⅰ，布液器底部两侧分别设有折弯形的挡板Ⅱ，所述布液器上方两侧分别通过折弯形多孔的挡板Ⅲ与筒体内壁连接；挡板Ⅰ、挡板Ⅱ和挡板Ⅲ均沿筒体截面中心线对称布置；所述换热管设置在布液器正下方。与现有技术相比具有结构简单、易于加工和安装、成本低、制冷设备运行过程中制冷剂气体不产生明显压降的优点。

Description

适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构。

背景技术

在制冷设备中，节流后的制冷剂气液混合物通过卧式降膜蒸发器的进液管组进入其中的布液器，经布液器均匀分配，被分离出来的制冷剂液体落在布液器下方的换热管外表面，部分制冷剂液体在换热管外表面蒸发，剩余未蒸发的制冷剂液体沿换热管外表面呈均匀膜状流下。经布液器分离出来、夹杂着一定量液滴的气态制冷剂，与换热管外表面蒸发产生、裹挟着少量制冷剂液滴的气态制冷剂一起经过气液分离后，经出气管组流出降膜蒸发器，进入压缩机。如果降膜蒸发器内制冷剂气液分离效果不好，一定数量未被分离的制冷剂液滴将随制冷剂气体一起被吸入压缩机，导致压缩机吸气带液，这对于压缩机的安全使用和稳定运行是非常不利的。据了解，工程现场出现制冷机组压缩机损坏的案例中，故障主要原因为压缩机长期带液运行的案例占比超过60%。所以为了避免蒸发器出气带液量过多导致压缩机损坏，须在降膜蒸发器内设置可靠的气液分离装置，以尽量降低蒸发器出气带液量。

现有的降膜蒸发器通常采用两种方式减少蒸发器出气带液量：一种方式是在降膜蒸发器内装设具有多层不锈钢丝网结构的除雾器，这种方法虽然气液分离效果较好，但结构复杂、造价高，且因增加压降较大而影响降膜制冷机组的冷量和能效；另一种方式是在蒸发器内设置不同形式的挡液结构，但气液分离效果大多不太理想。如专利CN201520313780“制冷空调用降膜蒸发器”所述的降膜蒸发内部挡液结构简单、气流通道比较顺畅，制冷剂气体流向未见明显变化且流动距离较短。如果蒸发器制冷剂液位过高或有较多冷冻油进入蒸发器，因为回油口靠近蒸发器底部而回油效率较低，此时由于蒸发器内制冷剂剧烈沸腾而导致向上流动的制冷剂气体中裹挟的大量制冷剂液滴很难被前述简单的挡液结构充分分离，这会导致压缩机吸气带液较多。专利CN201620264473“一种卧式降膜蒸发器的布液器”中提到的挡液结构，挡液板在布液器底部沿竖直方向设置且开有小孔，这会导致裹挟着制冷剂液滴的部分制冷剂气体从开孔区域直接旁通过去，这种结构即使蒸发器液位较低并且没有过多的冷冻油存在，也会因为从挡液板处旁通气流裹挟的液滴而导致压缩机带液运行。因此，设计一款适用于降膜蒸发器、分离效果更好、制冷剂气体压降更小且结构简单且易于加工的气液分离结构至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、易于加工和安装、成本低、制冷设备运行过程中制冷剂气体不产生明显压降的适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构，克服现有技术的不足。

本发明的适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构，包括筒体、挡板、挡板、挡板、进液管组、出气管组、布液器、换热管；进液管组和出气管组分别设置在筒体顶部；所述进液管组下端连接布液器，并与布液器相通；筒体内壁两侧分别设有折弯形的挡板，布液器底部两侧分别设有折弯形的挡板 ，所述布液器上方两侧分别通过折弯形多孔的挡板与筒体内壁连接；挡板、挡板和挡板均沿筒体截面中心线对称布置；所述换热管设置在布液器正下方。

所述的挡板的水平段与筒体内壁连接，且水平段长度至少为40mm，竖直段长度至少为20mm，挡板水平段和竖直段最长长度以保证制冷剂气体流经挡板竖直段端部与挡板倾斜段所形成的流通截面的流速低于或等于0.8m/s。

所述的挡板水平段在靠近筒体内壁的位置开孔，开孔尺寸以保证制冷剂气体流经开孔截面的流速在0.5~1.5m/s之间，且挡板的水平段在吸气口中心2倍吸气管内径的范围内不开孔，并保证此区域与筒体内壁紧密连接；挡板竖直段长度控制在10~50mm之间，且挡板的竖直段在吸气口中心2倍吸气管内径的区域内与布液器外壁紧密连接；挡板的倾斜段应向筒体内壁方向倾斜，与竖直方向的夹角控制在5~30°，长度至少为50mm，该长度应随筒体（1）直径和换热管数量的增加而增加，挡板倾斜段的最长长度以保证制冷剂气体流经该倾斜段端部与筒体内壁形成的流通截面的流速低于或等于0.8m/s。

挡板的水平段与筒体内壁连接，竖直段与布液器顶部连接，且在竖直段开孔，开孔尺寸以保证制冷剂气体流经开孔截面的流速低于或等于3m/s；多孔挡板的竖直段在吸气口中心2倍吸气管内径的范围内不开孔，并保证挡板水平段在此区域与筒体内壁紧密连接。

所述的开孔为圆形孔或方形孔或三角孔。

节流后的制冷剂气液混合物通过卧式降膜蒸发器的进液管组进入其中的布液器，经布液器均匀分配后，分离出来的制冷剂液体落在位于布液器下方的换热管外表面，部分制冷剂液体在换热管外表面蒸发，剩余未蒸发的制冷剂液体沿换热管外表面呈均匀膜状流下。经布液器分离出来、夹杂着一定量液滴的气态制冷剂，与换热管外表面蒸发产生、裹挟着少量制冷剂液滴的制冷剂气体汇合后，依次通过挡板、挡板和挡板与筒体内壁所形成的曲折通道流动。由于上述结构的作用，制冷剂气体流动方向不断发生偏转，导致气流中裹挟的不同粒径、密度较大的制冷剂液滴由于惯性作用被甩在挡板或筒体上，并最终落在筒体底部实现分离，分离掉绝大部分液滴的制冷剂气体经出气管组，最后进入压缩机。

本发明中通过气液分离结构，采用挡板、挡板、液板与筒体内壁共同组成的迷宫式挡液结构，使制冷剂气体在向上流动过程中流向不断发生偏转，通过惯性的作用把其中裹挟的密度较大的制冷剂液滴分离下来，使得气液分离效果较现有结构大大增强，还因结构简单、易于加工和安装而降低了降膜蒸发器的制造成本，并因制冷剂流速的合理控制而有效降低制冷剂气体压降。既可以保证压缩机长时间稳定可靠运行，并可有效提高降膜机组的整机性价比。

附图说明

图1是适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构的结构示意图；

图2为挡板、挡板开孔侧结构示意图；

图3为挡板开豁口侧结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示：本发明的适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构，包括筒体1、挡板2、挡板3、挡板4、进液管组5、出气管组6、布液器7、换热管8。

进液管组5和出气管组6分别设置在筒体1顶部。进液管组5下端连接布液器7，并与布液器相通。筒体内壁两侧分别设有L形（折弯形）挡板2，布液器7底部两侧分别设有折弯形挡板3 ，布液器7上方两侧分别通过L形（折弯形）多孔挡板4与筒体1内壁连接。挡板、挡板和挡板均沿筒体1截面中心线对称布置。换热管8设置在布液器7正下方。

L形（折弯形）挡板2的水平段与筒体1内壁连接，且水平段长度取50mm，竖直段长度取20mm。该L形挡板结构可以通过强制气流折向而将其中裹挟的部分大粒径制冷剂液滴初步分离下来，以降低上升气流中的液滴含量，为提高后续气液分离效果起到一定作用。制冷剂气体流经L形挡板2竖直段端部与挡板3倾斜段所形成的流通截面时，最高流速不高于0.8m/s，如果该流速过高，较高流速的气流将裹挟更多的制冷剂液滴向上流动，同样也会增加后续的气液分离难度，使气液分离效果变差。

挡板3水平段的气流通道结构，可采用两个方式：

一种方式如图2所示，在挡板3水平段靠近筒体1内壁的位置开孔，开孔尺寸保证制冷剂气体流速为1.25m/s，这是因为如果气流速度过高，容易导致气流中裹挟的大粒径制冷剂液滴被带上去；如果气流速度过低，则该挡板3的气液分离作用就会减小。同时，在吸气口中心2倍吸气管内径的范围内不开孔，并保证挡板3水平段在此区域与筒体内壁紧密连接。这样处理的原因是出气管组附近的制冷剂气体流速较高，如果挡板3在此附近开孔，很容易造成制冷剂气体中裹挟的大粒径制冷剂液滴无法被有效分离，这样会增加后续的气液分离难度，使气液分离效果变差。

另一种方式如图3所示，挡板3水平段在吸气口中心2倍吸气管内径的范围内与筒体1内壁紧密连接，其余部分与筒体1内壁形成长方形豁口，豁口面积以保证制冷剂气体流经该截面的流速控制在1.25m/s。

挡板3竖直段长度取30mm，为减小布液器焊接变形并节约成本。挡板3与布液器之间通常采取点焊的方式固定，如果该竖直段的长度过短，则可能因挡板3平整度不高而导致挡板与布液器之间出现较大缝隙，如果该缝隙出现在吸气口中心2倍吸气管内径的区域内，同样可能因出气管组附近的制冷剂气体流速较高而造成制冷剂气体中裹挟的大粒径制冷剂液滴无法被有效分离，这样会增加后续的气液分离难度，使气液分离效果变差。

挡板3倾斜段应向筒体1内壁方向倾斜，且与竖直方向的夹角控制在15°，如果该夹角过小甚至倾斜段变为竖直方向，则会因从布液器出来的制冷剂气液混合物在挡板3倾斜段与布液器7底部平面所形成的区域内产生涡流，进而造成靠近挡板3倾斜段区域的部分换热管表面出现干蒸区而使蒸发器换热效果变差。

挡板3倾斜段的长度为100mm，该长度应保证制冷剂气体流经该倾斜段端部与筒体1内壁形成的流通截面的流速不高于0.8m/s。如果该倾斜段的长度过长，则可能因制冷剂气体流经该倾斜段端部与筒体内壁形成的流通截面的速度过高而导致气流中裹挟的大粒径制冷剂液滴无法被有效分离，这样会增加后续的气液分离难度，使气液分离效果变差。

L形多孔挡板4的水平段与筒体1内壁连接，竖直段与布液器顶部连接，且在竖直段开孔，选择在竖直段开孔是为了使通过该孔板的气流方向与出气管组内的气流方向的夹角尽量大，使得气流流向在进入出气管组前再经过一次较大角度的折向，通过惯性力的作用使得气流中裹挟的密度较大的制冷剂液滴尽量多的分离下来。L形多孔挡板4的开孔尺寸以保证制冷剂气体流经此截面的流速不超过3m/s。如果气流速度过高，容易导致制冷剂气体压降增加；如果气流速度过低，则该L形多孔挡板4的气液分离作用就会减小。L形多孔挡板4的竖直段在吸气口中心2倍吸气管内径的范围内不开孔，并保证L形多孔挡板4水平段在此区域与筒体内壁紧密连接，这样处理的原因是出气管组附近的制冷剂气体流速较高，如果L形多孔挡板在此附近开孔，很容易造成制冷剂气体中裹挟的液滴被直接带入出气管组而导致出气带液过多。

挡板3、挡板4的开孔形状采用圆形，以便于加工、降低生产成本。

以上已对本发明创造的较佳实施方法进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施方法，熟悉本领域的技术人员在不违背发明创造精神的前提下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形和替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构，包括筒体(1)、挡板 (2)、挡板 (3)、挡板 (4)、进液管组(5)、出气管组(6)、布液器(7)、换热管(8)；其特征在于，进液管组(5)和出气管组(6)分别设置在筒体(1)顶部；所述进液管组(5)下端连接布液器(7)，并与布液器（7）相通；筒体（1）内壁两侧分别设有折弯形的挡板 (2)，布液器（7）底部两侧分别设有折弯形的挡板 (3) ，所述布液器(7)上方两侧分别通过折弯形多孔的挡板 (4)与筒体（1）内壁连接；挡板（2）、挡板（3）和挡板（4）均沿筒体（1）截面中心线对称布置；所述换热管(8)设置在布液器（7）正下方。

2.如权利要求1所述的适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构，其特征在于：所述的挡板的水平段与筒体（1）内壁连接，且水平段长度至少为40mm，竖直段长度至少为20mm，挡板（2）水平段和竖直段最长长度以保证制冷剂气体流经挡板（2）竖直段端部与挡板（3）倾斜段所形成的流通截面的流速低于或等于0.8m/s。

3.如权利要求1所述的适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构，其特征在于：所述的挡板（3）水平段在靠近筒体内壁的位置开孔，开孔尺寸以保证制冷剂气体流经开孔截面的流速在0.5~1.5m/s之间，且挡板（3）的水平段在吸气口中心2倍吸气管内径的范围内不开孔，并保证此区域与筒体内壁紧密连接；挡板（3）竖直段长度控制在10~50mm之间，且挡板（3）的竖直段在吸气口中心2倍吸气管内径的区域内与布液器（7）外壁紧密连接；挡板（3）的倾斜段应向筒体（1）内壁方向倾斜，与竖直方向的夹角控制在5~30°，长度至少为50mm，该长度应随筒体（1）直径和换热管数量的增加而增加，挡板（3）倾斜段的最长长度以保证制冷剂气体流经该倾斜段端部与筒体内壁形成的流通截面的流速低于或等于0.8m/s。

4.如权利要求1所述的适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构，其特征在于：挡板（4）的水平段与筒体（1）内壁连接，竖直段与布液器（7）顶部连接，且在竖直段开孔，开孔尺寸以保证制冷剂气体流经开孔截面的流速低于或等于3m/s；多孔挡板（4）的竖直段在吸气口中心2倍吸气管内径的范围内不开孔，并保证挡板（4）水平段在此区域与筒体（1）内壁紧密连接。

5.如权利要求1或2或3或4所述的适用于降膜蒸发器的迷宫式挡液结构，其特征在于：所述的开孔为圆形孔或方形孔或三角孔。