CN106839531B - 一种气体旁通微通道蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种气体旁通微通道蒸发器，包括一根分配管、一根集液管和若干微通道扁管，其中：集液管与分配管平行放置；微通道扁管装嵌在所述的集液管和分配管之间，而且相邻的扁管之间设置有用于散热的翅片；一个小型的气液分离管装嵌在分配管内部，进入蒸发器的两相制冷剂在分离管内气液分离：其中液相制冷剂被分配到大部分的扁管内；而分离出来的气相制冷剂则流入平行的最后一路扁管内。经过蒸发过程，两股流体在集液管里汇合后到达出口。本发明实现了蒸发器内两相流的先分离后换热，保证在分配管中只有单一的液态制冷剂被分配到扁管，改善了两相制冷剂分配不均的问题，同时降低蒸发器的压降，在结构紧凑的前提下实现蒸发器换热性能的提升。

Description

一种气体旁通微通道蒸发器

技术领域

本发明涉及的是一种空调系统技术领域的装置，具体是一种气体旁通微通道蒸发器。

背景技术

微通道技术在制冷领域应用广泛，比如家用空调、商用空调和汽车空调等。与传统的管片式蒸发器相比，具有换热系数高，体积小、重量轻，制冷剂充注量少和成本大大降低等优势。但是，微通道蒸发器存在着两相制冷剂分配均匀性问题。具体表现在：微通道扁管出口过热度分布不均，分配到各路扁管中的制冷剂的流量和干度存在着较大差异，例如一部分微通道扁管出口处制冷剂过热度偏高，相对的，一部分扁管出口处甚至还存在着未完全汽化的液态制冷剂，未能充分利用液态制冷剂的相变潜热，导致整个蒸发器的换热性能下降。

国内外学者对微通道蒸发器分液不均问题做了许多研究，但是大多数流量分配技术主要基于对扁管中制冷剂流量的均匀性调整，而非对两相制冷剂干度进行调整。于是，无论怎样对蒸发器结构和尺寸进行设计和优化，都无法避免入口干度、流量对蒸发器中制冷剂流量均匀分配的制约；并且在实际产品应用中，流量分配的控制需要进行多次的实验调整，才能使蒸发器取得较为理想的换热效果。

经过对现有技术进行检索发现以下专利都对各自制冷剂流量分配技术提出了保护：中国专利文献号CN 102141326A公开了一种微通道平行流蒸发器。上集管包括制冷剂分配管与上集管主板。上集管插孔的尺寸与扁管相匹配；分配管的底部设有贯穿冲压孔，并与扁管的一端连接。通过调节扁管所对应冲压孔的尺寸，平衡各路扁管压降已达到分液均匀的目的。缺点是未从根本上解决进入蒸发器制冷剂干度对流量分配的影响。中国专利文献号CN205481967U公开了一种基于闪气旁通过冷技术的制冷系统。压缩机排出的高温高压气体经冷凝器冷凝为高压液体，然后进入回热器利用节流后的闪发气体过冷。两相制冷剂在气液分离器中分离出气相制冷剂，通入到回热器中吸收高压液体的热量并达到过热状态。此方法使气液两相制冷剂的分配转化为液相制冷剂的分配，改善了分液不均现象并提高了蒸发器的换热效率。缺点是系统中添加了中间回热器，气液分离器和若干复杂管路，降低了蒸发压力，也无法匹配微通道蒸发器性能高效，结构紧凑的特点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种微通道蒸发器，该装置极大地改善了两相制冷剂流量分配不均的问题，同时降低了蒸发器的压降，在结构紧凑在的前提下实现蒸发器换热性能的提升。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：

一根分配管和一根集液管；节流孔板，将分配管分为第一腔室和第二腔室；若干均匀平行排列的微通道扁管装嵌在分配管和集液管之间，相邻的扁管之间设置有用于散热的翅片。大部分扁管与第一腔室相连通，最后一路扁管与第二腔室相连通；一个小型的气液分离管装嵌在分配管内部，进入蒸发器的两相制冷剂在分离管内气液分离。

所述的分离管为圆筒形，一端与分配管入口相连通，另一端与节流孔板相连通且在分离管侧壁设有若干通道以供液相制冷剂流入第一腔室。分离管中心装嵌有旋流板，两相制冷剂依靠离心力的作用进行气液分离。

所述的节流孔板中心设有贯穿孔，且孔口中心与分离管中心相对齐，其本身可以起到平衡压降的作用；贯穿孔为锥形孔，目的是阻碍液相制冷剂流入第二腔室并引导液相制冷剂流向分离管壁，以保证分离效果。

所述的一种分离气液两相制冷剂的方法，其中：

当两相制冷剂流入分分离管，其管内流态为环流。在旋流板螺旋型流道提供的离心力作用下，液相制冷剂流向分离管内壁并通过分离管侧壁的通道流入第一腔室，最终被均匀地分配到大部分扁管中；气相制冷剂则沿位于分离管中心的旋流板上升，通过贯穿孔流入到第二腔室并沿最后一路扁管流入集液管。

当制冷系统启动后，经过节流的两相制冷剂进入分配管，气液分离出的液相制冷剂被均匀地分配到大部分扁管中，在其中流动换热，以达到制冷的效果。由于进入扁管中的制冷剂为单一的液相制冷剂，避免了集管中两相流压力场分布不均引起的制冷剂分液不均现象，使得各扁管中流量分配均匀。

本发明的分配管内装嵌有分离管和节流孔板，依靠分离管使两相制冷剂气液分离，节流孔板控制气相制冷剂旁通，该设计能大大解决干度对制冷剂流量分配均匀性的影响，同时降低蒸发器的压降，在结构紧凑的前提下实现蒸发器换热性能的提升。

附图说明

图1为实施例一蒸发器的简略结构示意图。

图2为实施例一分配管内具体结构示意图

图3为旋流板上开孔结构

图4为节流孔板部位结构

具体实施方式

现在，将详细介绍本发明的实施例，在附图中示出了这些实施例的示例。然而，本发明可具体化为多个不同的形式，并且不应解释为限制于这里所提出的实施例。

实施例1，参见附图1-4：

如图1所示，本发明提供了一种蒸发器，包括：一根分配管1、一根集液管2和若干微通道扁管3，其中：所述的分配管1和集液管2竖直且相隔一定距离地平行放置，若干均匀平行排列的微通道扁管3装嵌在分配管1与集液管2之间。每根扁管3的两端分别与分配管1与集液管2相连通，且扁管内设有若干个均匀分布供制冷剂流动的微通道，微通道的水力半径为0.5mm。相邻的扁管之间设有用于散热的翅片6。

如图2所示，所述的分配管1为圆筒形，进入蒸发器的两相制冷剂在分配管中被均匀地分配到各微通道扁管3。分配管1内装嵌有节流孔板5和分离管4，其中：

所述的节流孔板5将分配管分隔为第一腔室7和第二腔室8。节流孔板5中心设有贯穿孔9，该贯穿孔直径为2-10mm，且孔口中心与分离管中心相对齐，其本身可以起到平衡气体流道和液体流道压降的作用；贯穿孔9为锥形孔，锥形孔与节流孔板5之间圆弧过渡，目的是阻碍液相制冷剂流入第二腔室8并引导液相制冷剂流向分离管侧壁10，以保证分离效果。

所述的分离管4为圆筒形，一端与分配管入口17相连通，另一端与节流孔板5相连通，且在分离管侧壁10上设有若干通道19以供液相制冷剂流入第一腔室7。分离管4中心装嵌有旋流板11，两相制冷剂依靠离心力的作用进行气液分离。

所述的集液管2为圆筒形，旁通的闪发气体和换热汽化的气相制冷剂在集液管2中汇合一并流出蒸发器。

所述的微通道扁管3的一端14插入到分配管1，大部分第一扁管12与第一腔室7相连通，最后一路第二扁管13与第二腔室8相连通。

所述的微通道扁管3的另一端15插入到集液管2，所有扁管与集液管腔室16相连通。

参见图3，旋流板11为螺旋形叶片式结构，在每个1/2P螺距范围内的叶片表面设置有多个开孔，如三个，径向内侧2个，径向外侧1个，23为旋流板11轴线，24为开孔轴线，且开孔为锥形通孔，沿制冷剂流动方向(参见图2，从下向上)，锥形孔下部大、上部小，且开孔轴线与旋流板轴线较佳地为夹角为40-45°。沿制冷剂流动方向，开孔离旋流板11轴线的径向距离逐渐变小，此配置能有效破碎、分离气泡，增益分离效果。

参见图4，旋流板11的直径K大于贯穿孔9的下部直径H，以保证气液的有效分离。分离管壁10上部具有锥形口25，锥形口25的位置位于贯穿孔9的底端之下，旋流板11的顶端之上。贯穿孔9内壁上均布有多个导流均匀叶片26，该导流均匀叶片26呈倒梯形，能有效对气相制冷剂进行导流，均匀气相制冷剂的流态分布。

制冷系统工作时，经膨胀阀节流后产生的气液两相制冷剂进入蒸发器。两相制冷剂从分配管入口17流入分离管4，其管内流态为环流。在旋流板11螺旋型流道提供的离心力作用下，液相制冷剂的旋转半径相比气相制冷剂要大很多。气相制冷剂沿位于分离管4中心的旋流板11上升；液相制冷剂则偏向分离管侧壁10并通过侧壁的通道19流入第一腔室，从而实现气液分离。通过贯穿孔5的气相制冷剂流入到第二腔室8并沿最后一路扁管13流入集液管2；液相制冷剂在第一腔室7中被均匀地分配到大部分扁管12并在其中流动换热，汽化后流入集液管2。两股气体在集液管2中汇合后从集液管出口18流出。

本发明所采用的分配管内嵌节流孔板和分离管的设计通过旁通气相制冷剂获得良好的制冷剂流量分配效果，在结构紧凑的前提下大幅度地提升了蒸发器的换热性能。在本发明的实施例中，根据需要和实际情况，可以适当调节分离管和节流孔板的位置，以保证气液分离效果。同时可调节气路扁管和液路扁管的数量，以平衡压降和制冷剂流量。

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 (5)

1.一种气体旁通微通道蒸发器，包括：分配管、集液管、扁管、翅片，分配管与集液管之间设有多个平行排列的扁管，相邻的扁管之间设置有用于散热的翅片，

其特征在于：

分配管内设有节流孔板、分离管，节流孔板将分配管分为第一腔室和第二腔室；扁管的一端插入到分配管，扁管的另一端插入集液管；

扁管内设有多个供流体流动的微通道；每根扁管由多个第一扁管和一个第二扁管构成；多个第一扁管与第一腔室相连通，一个第二扁管与第二腔室相连通；

分离管的周向设有多个通道，用于与第一腔室连通，分离管的轴向开口与节流孔板的贯穿孔连通。

2.根据权利要求1所述的一种气体旁通微通道蒸发器，其特征在于，分离管内设置有旋

流板，所述贯穿孔为锥形孔，旋流板的直径K大于贯穿孔的下部直径H；分离管壁上部具有锥形口，锥形口的位置位于贯穿孔的底端之下，旋流板的顶端之上。

3.根据权利要求1所述的一种气体旁通微通道蒸发器，其特征在于，贯穿孔内壁上均布有多个导流均匀叶片，所述导流均匀叶片呈倒梯形。

4.根据权利要求1或2所述的一种气体旁通微通道蒸发器，其特征在于，所述节流孔板中心设有贯穿孔，贯穿孔的孔口中心与分离管中心相对齐。

5.根据权利要求2所述的一种气体旁通微通道蒸发器，其特征在于，所述锥形孔与节流孔板之间圆弧过渡。

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