CN106895611A - 一种干式蒸发器及制冷剂的分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的一种干式蒸发器，包括壳体、第一导入组件、第一导出组件、分相组件、换热组件、第二导入组件、第二导出组件。所述的干式蒸发器将两相制冷剂流体分配问题转化成了单相的制冷剂液体分配问题，从而使得制冷剂能够均匀的分配到各换热管，进而解决了传统干式蒸发器中制冷剂流量分配不均匀的问题，有效的提高了蒸发器的传热性能和换热管的面积利用率。本发明所述的制冷剂的分配方法，将两相制冷剂流体分配问题转化成了单相的制冷剂液体分配问题，从而使得制冷剂能够均匀的分配到各换热管，步骤简单易实施。
Description
技术领域
本发明涉及能源技术领域，具体涉及一种干式蒸发器及制冷剂的分配方法。
背景技术
干式蒸发器是空调系统中常见的换热器，原理为：将液相制冷剂注入干式蒸发器的换热管管程内，待冷却的介质则在换热管外的壳程内流动，制冷剂液体在管内吸收热量并完全转变为气体使得待冷却的介质冷却。干式蒸发器不但制冷剂充注量少，且不存在回油等问题，应用非常广泛。
但是，现有的干式蒸发器在采用多流程时，经常出现制冷剂流量分配不均匀的问题。原因主要为：一方面，尽管多路的制冷剂体积流量大致相同，但是由于气液的比例不同，导致每个出口的制冷剂干度不同；另一方面，随着环境温度、湿度的变化，系统流量也会发生相应的变化，这同样会造成气液流量的不均匀。而由于液态制冷剂存在相变潜热，其换热能力远远大于气态制冷剂，因此，在多路相同流量的制冷剂在流经蒸发器时必然会出现换热不均匀，部分流路换热能力不足而部分流路换热能力被浪费的现象，从而整体上限制了干式蒸发器的换热能力，降低了其换热效果。
中国专利文献(CN201059826 Y)公布了一种分液结构，包括分液头本体，本体内设有进液口和均布在分液锥周围的多个出液口，制冷剂从进液口流经液体流道流向出液口实现分液。该专利的特点是通过在液体流道管壁上设置数量与出液口相等的涡旋槽，制冷剂在涡旋槽的导流和扰动作用下，实现均匀的混合和分液。中国专利文献(CN102278839 A)提出了一种空调分液装置及制冷剂分配方法，该分液装置包括进液部和分液部以及出液流道，其进液部的内壁面设有螺旋槽，其特点是利用气体和液体的密度不同，在沿螺旋槽蛇形流动时，由于离心力作用，两相的制冷剂会发生气液分离，分离后的制冷剂在出液流道内重新均匀混合后，再流入分液部实现改善制冷剂分配效果的目的。
然而，研究表明(参见：梁俊杰,田怀璋,陈林辉,高原,陈敬良.制冷剂在蒸发器中的流量分配及分液管设计.石油化工设备,2004,01:30-33.)，即使上述的两种结构的分液器能够将干式蒸发器入口处两相状态的制冷剂混合均匀，保证了气液的混合比例，但经分液管后，分配给各支路的制冷剂流量却依然并不均匀，原因在于不同的蒸发压力以及各支路工艺结构造成的流动阻力差异或者高度差异，都可能是造成各支路中两相的制冷剂流量不均匀的原因，气态和液态制冷剂的均匀混合并不能保证其分配的均匀性，这直接造成了蒸发器换热效率的降低和系统运行成本的增加。
发明内容
为此，本发明所要解决的是现有干式蒸发器中，制冷剂流量分配不均匀的问题，从而提供一种能够有效平均分配制冷剂的干式蒸发器及制冷剂的分配方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种干式蒸发器，包括
壳体；
第一导入组件，设置在所述壳体上，用于向所述干式蒸发器中导入制冷剂；
第一导出组件，设置在所述壳体上，用于导出制冷剂；
分相组件，设置在所述壳体内部，用于引导制冷剂气液两相分离；
换热组件，设置在所述壳体内部，用于引导液相制冷剂均匀分配并进行换热；
第二导入组件，设置在所述壳体上，用于向所述干式蒸发器中导入载冷剂；
第二导出组件，设置在所述壳体上，用于导出载冷剂。
所述分相组件包括两相腔体，以及形成在所述两相腔体上部的气相腔体，所述两相腔体和所述气相腔体之间通过分隔板隔离；
所述分隔板上还设置有贯通的通孔，且所述的通孔中设有单向阀；
所述第一导入组件直接与所述两相腔体连通；
所述第一导出组件直接与所述气相腔体连通。
所述换热组件包括若干换热管和形成在所述换热管外围的载冷剂管箱；所述载冷剂管箱直接与所述第二导入组件连通，用于装载所述载冷剂；所述载冷剂管箱与所述第二导出组件连通。
所述换热管靠近所述第一导出组件的一端设置有第一管板，所述第一管板上开设有与所述换热管开口贯通的导入孔和导出孔，所述导入孔连通所述两相腔体，所述导出孔连通所述气相腔体。
所述换热管为直管，所述直管远离所述第一管板的一端设置有第二管板；所述第二管板与所述壳体之间形成连通腔体，且所述第二管板上开设有若干贯通的连通孔，所述换热管均与所述连通腔体直接连通。
所述换热管为U型管，所述第一管板设置在管口端部。
优选地，所述的干式蒸发器，还包括若干折流板所述折流板的板面垂直于所述壳体轴心线，并沿所述壳体轴向均匀排列；沿着所述壳体轴线方向，所述换热管穿插在所述折流板中。
所述换热管靠近导入孔的一端的管内设置有节流元件。
所述第一导入组件和所述第一导出组件置于所述壳体长度方向的同侧；所述第二导入组件和所述第二导出组件分别置于所述壳体两侧。
本发明所述的一种制冷剂的分配方法包括如下步骤：
S1、对制冷剂进行气液两相分离；
S2、引导液相制冷剂平均分配；
S3、导出气相制冷剂。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、本发明实施例所述的一种干式蒸发器，包括壳体；第一导入组件，设置在所述壳体上，用于向所述干式蒸发器中导入制冷剂；第一导出组件，设置在所述壳体上，用于导出制冷剂；分相组件，设置在所述壳体内部，用于引导制冷剂气液两相分离；换热组件，设置在所述壳体内部，用于引导液相制冷剂均匀分配并进行换热；第二导入组件，设置在所述壳体上，用于向所述干式蒸发器中导入载冷剂；第二导出组件，设置在所述壳体上，用于导出载冷剂。所述的干式蒸发器将两相制冷剂流体分配问题转化成了单相的制冷剂液体分配问题，从而使得制冷剂能够均匀的分配到各换热管，进而解决了传统干式蒸发器中制冷剂流量分配不均匀的问题，有效的提高了蒸发器的传热性能和换热管的面积利用率。
2、本发明实施例所述的制冷剂的分配方法，包括如下步骤：S1、对制冷剂进行气液两相分离；S2、引导液相制冷剂平均分配；S3、导出气相制冷剂。将两相制冷剂流体分配问题转化成了单相的制冷剂液体分配问题，从而使得制冷剂能够均匀的分配到各换热管，步骤简单易实施。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例1所述的干式蒸发器的结构示意图；
图2是本发明另一实施例所述的干式蒸发器的结构示意图；
图3为本发明实施例1中所述的载冷剂管箱内部结构的立体示意图。
图4为本发明实施例1中所述的通孔内部的结构示意图。
图中附图标记表示为：1-壳体、101-第二导入组件、102-第二导出组件、103-第一导入组件、104-第一导出组件、11-第一封盖、12-第二封盖、13-第一管板、14-第二管板、2-载冷剂管箱、21-分隔板、22-两相腔体、23-气相腔体、24-通孔、25-单向阀、3-换热管、31-导入孔、32-导出孔、33-节流元件、4-折流板、5-连通腔体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大组件的尺寸和相对尺寸
实施例1
本实施例提供一种干式蒸发器，如图1所示，包括壳体1、第一导入组件103、第一导出组件104、分相组件、换热组件、第二导入组件101、第二导出组件102。
第一导入组件103，设置在壳体1上，用于向干式蒸发器中导入制冷剂；第一导出组件104，设置在壳体1上，用于导出制冷剂。
分相组件，设置在壳体1内部，用于引导制冷剂气液两相分离；作为本发明的一个实施例，本实施例中，分相组件包括两相腔体22，以及形成在两相腔体22上部的气相腔体23，两相腔体22和气相腔体23之间通过分隔板21隔离；如图3所示，分隔板21上还设置有贯通的通孔24，如图4所示，且的通孔24中设有单向阀25。第一导入组件103直接与两相腔体22连通；第一导出组件104直接连接至分隔板21与气相腔体23连通。
换热组件，设置在壳体1内部，用于引导液相制冷剂均匀分配并进行换热，若干换热管3和形成在换热管3外围的载冷剂管箱2；载冷剂管箱2直接与第二导入组件101连通，用于装载载冷剂；载冷剂管箱2与第二导出组件102连通，用于导出换热后的载冷剂。换热管3靠近第一导出组件104的一端设置有第一管板13，第一管板13上开设有与换热管3开口贯通的导入孔31和导出孔32，导入孔31连通两相腔体22，导出孔连通气相腔体23。换热管3为U型管，第一管板13设置在管口端部。作为本发明的一个实施例，本实施例中，载冷剂管箱2由第一管板13、换热管3以及壳体1围成。
换热管3之间连通导入孔31的通道中设置有节流元件33。
第二导入组件101，设置在壳体1上，用于向干式蒸发器中导入载冷剂；第二导出组件102，设置在壳体1上，用于导出载冷剂。第一导入组件103和第一导出组件104置于壳体1长度方向的同侧；第二导入组件101和第二导出组件102分别置于壳体1两侧。
所述的干式蒸发器，还包括若干折流板4，折流板4的板面垂直于壳体1轴心线，并沿壳体1轴向均匀排列；沿着壳体1轴线方向，换热管3穿插在折流板4中。作为本发明的一个实施例，本实施例中，一部分折流板4的边沿与壳体1的上侧壁相抵靠，另一部分折流板4的边沿与壳体1的下侧壁相抵靠，且两部分交错排列。所述折流板4的板面为平面，可以为弓形、圆形或环形，本实施例中为弓形。
干式蒸发器工作时，制冷剂通过第一导入组件103进入两相腔体22，两相的制冷剂由于重力作用分层，使得整个两相腔体22的下部空间是中压制冷剂液体，而上部空间是中压制冷剂气体。具体到被实施例，气相制冷剂气体通过设置在分隔板21上的通孔24和单向阀25进入形成在两相腔体22上部的气相腔体23，沉降在两相腔体22中下部的纯液态的制冷剂被均匀分配到各换热管中。由于节流后的两相制冷剂在一定干度范围内其换热效果远好于单相的液态制冷剂吸热蒸发的换热效果，因此，每根换热管3的入口处的管内设置有节流元件33。从而进一步提高了干式蒸发器的传热效率，液态的制冷剂被节流降压成气液两相的状态后在换热管3内流动吸热后成低压的制冷剂气体进入气相腔体23，并通过第一导出组件104导出干式蒸发器，完成整个吸热过程。另外，单向阀25的设置可以防止制冷剂气体的回流。
载冷剂流体通过第二导入组件101进入干式蒸发器中的载冷剂管箱2，在换热管3外部流动，换热后通过第二导出组件102流出干式蒸发器。每根换热管3呈U形，换热管3的两端被分别固定在第一管板13的上下两端。载冷剂流体经交错排列的折流板4作用，反复改变流向，一方面增加了流体的紊流程度，另一方面使得整体的换热形式更趋近于逆流，提高了整体的传热效果。
所述的干式蒸发器将两相制冷剂流体分配问题转化成了单相的制冷剂液体分配问题，从而使得制冷剂能够均匀的分配到各换热管，进而解决了传统干式蒸发器中制冷剂流量分配不均匀的问题，有效的提高了蒸发器的传热性能和换热管的面积利用率。
本实施例还提供一种制冷剂的分配方法，包括如下步骤：
S1、通过分相组件对制冷剂进行气液两相分离；
S2、通过均匀排布、等口径的换热管3引导液相制冷剂平均分配；
S3、通过第一导出组件104导出气相制冷剂。
作为本发明的可变换实施例，如图2所示，换热管3还可以为直管，直管远离第一管板13的一端设置有第二管板14；第二管板14与壳体1之间形成连通腔体5，且第二管板14上设置有若干贯通的连通孔，与连通腔体5直接连通。液相制冷剂通过导入孔31进入换热管3后通过连通腔体5，再通过连通孔进入与导出孔32连接的换热管3，完成换热后的冷却剂进入气相腔体23，通过第一导出组件104导出干式蒸发器。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种干式蒸发器，其特征在于，包括
壳体(1)；
第一导入组件(103)，设置在所述壳体(1)上，用于向所述干式蒸发器中导入制冷剂；
第一导出组件(104)，设置在所述壳体(1)上，用于导出制冷剂；
分相组件，设置在所述壳体(1)内部，用于引导制冷剂气液两相分离；
换热组件，设置在所述壳体(1)内部，用于引导液相制冷剂均匀分配并进行换热；
第二导入组件(101)，设置在所述壳体(1)上，用于向所述干式蒸发器中导入载冷剂；
第二导出组件(102)，设置在所述壳体(1)上，用于导出载冷剂。
2.根据权利要求1所述的干式蒸发器，其特征在于，所述分相组件包括两相腔体(22)，以及形成在所述两相腔体(22)上部的气相腔体(23)，所述两相腔体(22)和所述气相腔体(23)之间通过分隔板(21)隔离；
所述分隔板(21)上还设置有贯通的通孔(24)，且所述的通孔(24)中设有单向阀(25)；
所述第一导入组件(103)直接与所述两相腔体(22)连通；
所述第一导出组件(104)直接与所述气相腔体(23)连通。
3.根据权利要求1或2所述的干式蒸发器，其特征在于，所述换热组件包括若干换热管(3)和形成在所述换热管(3)外围的载冷剂管箱(2)；所述载冷剂管箱(2)直接与所述第二导入组件(101)连通，用于装载所述载冷剂；所述载冷剂管箱(2)与所述第二导出组件(102)连通。
4.根据权利要求3所述的干式蒸发器，其特征在于，所述换热管(3)靠近所述第一导出组件(104)的一端设置有第一管板(13)，所述第一管板(13)上开设有与所述换热管(3)开口贯通的导入孔(31)和导出孔(32)，所述导入孔(31)连通所述两相腔体(22)，所述导出孔连通所述气相腔体(23)。
5.根据权利要求4所述的干式蒸发器，其特征在于，所述换热管(3)为直管，所述直管远离所述第一管板(13)的一端设置有第二管板(14)；所述第二管板(14)与所述壳体(1)之间形成连通腔体(5)，且所述第二管板(14)上开设有若干贯通的连通孔，所述换热管(3)均与所述连通腔体(5)直接连通。
6.根据权利要求4所述的干式蒸发器，其特征在于，所述换热管(3)为U型管，所述第一管板(13)设置在管口端部。
7.根据权利要求4-6任一项所述的干式蒸发器，其特征在于，还包括若干折流板(4)，所述折流板(4)的板面垂直于所述壳体(1)轴心线，并沿所述壳体(1)轴向均匀排列；沿着所述壳体(1)轴线方向，所述换热管(3)穿插在所述折流板(4)中。
8.根据权利要求4-7任一项所述的干式蒸发器，其特征在于，所述换热管(3)靠近导入孔(31)的一端的管内设置有节流元件(33)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的干式蒸发器，其特征在于，所述第一导入组件(103)和所述第一导出组件(104)置于所述壳体(1)长度方向的同侧；所述第二导入组件(101)和所述第二导出组件(102)分别置于所述壳体(1)两侧。
10.一种制冷剂的分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对制冷剂进行气液两相分离；
S2、引导液相制冷剂平均分配；
S3、导出气相制冷剂。
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