CN107975981A - 一种蒸发排管及蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蒸发排管及蒸发器，该蒸发排管包括排管管体及嵌套在排管管体中沿排管管体轴向延伸的内嵌柱体，所述排管管体的内管壁与内嵌柱体之间形成有供制冷剂流通以实现换热制冷的制冷剂流动通道。蒸发器中设置有上述的蒸发排管。本发明在保证原有制冷系统蒸发排管换热面积的情况下，有效减少排管内的制冷剂充注量，增加制冷系统安全性、可靠性及经济性。同时，制冷剂流通截面的减小可增大制冷剂流速，提高换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术，尤其涉及排管蒸发器。
背景技术
空调蒸发器的作用是利用液态低温制冷剂在低压下易蒸发，转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的。
冷却排管是用来冷却空气的一种蒸发器。广泛应用于低温冷藏库中，制冷剂在冷却排管内流动并蒸发，管外作为传热介质的被冷却空气作自然对流。冷却排管最大的优点是结构简单，便于制作，对库房内贮存的非包装食品造成的干耗较少。但排管的传热系数较低，且融霜时操作困难，不利于实现自动化。对于氨直接冷却系统用无缝钢管焊制，采用光管或绕制翅片管；对于氟利昂系统，大都采用绕片或套片式铜管翅片管组。
蛇管式顶管重力供液或氨泵供液均可；单排和双排蛇管式墙排管可用于下进上出式的氨泵供液系统及重力供液系统，对单根蛇管式排管还可用于氨泵上进下出供液系统和热力膨胀阀供液系统。
蛇管式排管的优点是结构简单，易于制作，存液量较小，适用性强。其主要缺点为排管下段产生的蒸气不能及时引出，必须经过排管的全长后才能排出，故传热系数小，汽液二相流动阻力大。
常用的U形排管由两层或四层光滑无缝钢管构成。U形顶排管优点是结霜比较均匀，制作和安装较方便，充液量小，约占其容积的50％，适用重力供液系统和氨泵下进上出氨制冷系统，在冷库中获得较广泛的应用。但其占据库房的有效空间较多，且上层排管不易除霜。
吊顶式排管作为一种蒸发器形式被广泛应用于冷库制冷系统中。作为冷库制冷系统中为库房提供冷量的主要部件，其换热性能的好坏直接影响整个系统的制冷性能和能效。
综上，目前传统的排管蒸发器具有以下问题：
1.为达到所需的换热效果，排管蒸发器需要较大的管径与较长的长度来实现换热面积以满足系统换热量需求。由此，特别对中大型冷库而言，将导致蒸发器内制冷剂充注量巨大，致使系统可靠性和安全性降低，环保性能变差且投资巨大；因为需要大管径散热，不能随意减小管径。
2.排管内制冷剂流速慢导致换热效率差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种蒸发排管及蒸发器，在不改变换热面积的情况下减少排管内制冷剂充注量，提高制冷剂流速及换热效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种蒸发排管，包括排管管体及嵌套在排管管体中沿排管管体轴向延伸的内嵌柱体，所述排管管体的内管壁与内嵌柱体之间形成有供制冷剂流通以实现换热制冷的制冷剂流动通道。
优选的，所述内嵌柱体为端口密封的内管，所述内管的两端与排管管体焊接固定。
优选的，所述内管的外管壁与排管管体的内管壁相内切且形成弦月形的制冷剂流动通道。
优选的，所述内管与排管管体同轴心线设置且内管的外管壁与排管管体的内管壁之间形成环形的制冷剂流动通道。
优选的，所述制冷剂流动通道截面积是排管管体截面积的三分之一到二分之一。
优选的，所述内管沿制冷剂流动方向设有直径变小以扩大制冷剂流动通道横截面积的变径段。
优选的，所述变径段设有一段且设于排管管体长度中点之后。
优选的，所述变径段的直径为内管前段直径的三分之一到二分之一。
优选的，所述排管管体和内管均为无缝钢管。
本发明还提供了一种蒸发器，设置有上述的蒸发排管。
本发明采用的技术方案，在原直径较大的排管内嵌套入直径较小的内管，内管两端密封，且通过焊接方式将内管两端固定在排管管体上。制冷剂进入排管后在排管管体与内管间的制冷剂流动通道内流通并换热制冷。在保证原有制冷系统蒸发排管换热面积的情况下，有效减少排管内的制冷剂充注量64％，增加制冷系统安全性、可靠性及经济性。同时，制冷剂流通截面的减小可增大制冷剂流速，提高换热效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是实施例1中蒸发排管径向视图；
图2是实施例1中蒸发排管轴向视图。
图3是实施例2中蒸发排管径向视图；
图4是实施例2中蒸发排管轴向视图。
具体实施方式
实施例1，如图1和图2所示，本发明的蒸发排管，包括排管管体1及嵌套在排管管体1中沿排管管体轴向延伸的内嵌柱体。具体到本实施例，内嵌柱体为端口密封的内管2，排管管体为与现有技术中的排管结构相同，排管管体的内管壁与内管的外管壁之间形成有供制冷剂流通以实现换热制冷的制冷剂流动通道11。
其中，所述排管管体1和内管2均采用无缝钢管，这也是目前最常用的排管材料。所述内管的两端密封且同时与排管管体焊接固定。内管两端密封后制冷剂就不会进入内管，制冷剂进入排管后在排管管体与内管间的制冷剂流动通道内流通并实现换热制冷。其相对于传统排管蒸发器，在不改变换热面积的情况下减少排管内制冷剂充注量，提高制冷剂流速及换热效率，增加制冷系统安全性、可靠性及经济性。同时，制冷剂流通截面的减小可增大制冷剂流速，提高换热效率。
以在D25*2.5mm的钢管内嵌入D16的钢管为例，较传统D25蒸发排管相比，可使排管内制冷剂充注量减少64％，并相应提高制冷剂流速和换热效率。
如图2所示，所述内管2的外壁与排管管体1的内管壁相内切且形成弦月形的制冷剂流动通道。根据液体沸腾发生的条件，制冷剂液体在尖角处容易形成气泡核心，强化沸腾换热，有助于提高换热效率，因此弦月形的制冷剂流动通道相比较与其他形状，有利于提高换热效率。
当然，制冷剂流动通道11的形状也可以做出其他变形，作为该实施例的变形，所述内管与排管管体同轴心线设置且内管的外管壁与排管管体的内管壁之间形成环形的制冷剂流动通道。
另外，所述制冷剂流动通道截面积是排管管体截面积的三分之一到二分之一。
实施例2，如图3和图4所示，与实施例1的不同在于，所述内管2沿制冷剂流动方向设有直径变小以扩大制冷剂流动通道横截面积的变径段21。变径段21可以设置一段，也可以设置多段，根据排管长度确定，在排管内，当制冷剂流速增加达到一定值时，内管管径减小，以扩大制冷剂流道横截面积，抵消制冷剂因气液两相混合物干度增大及过热造成流速增大的影响，使蒸发器排管前后制冷剂流速均衡。
其中，所述变径段设有一段且设于排管管体长度二分之一后侧。所述变径段的直径为内管前段直径的三分之一到二分之一。
以传统采用外直径25mm，壁厚2.5mm的排管蒸发器(材质为16Mn无缝钢管)为例，在钢管内嵌套插入外直径16mm的钢管，并假设沿制冷剂流动方向在排管总长70％处(实际应用时需根据制冷系统的实际配置进行计算)将嵌套钢管外直径减小至12mm，制冷剂在内管2与排管管体1间的弦月形制冷剂流动通道内流动换热。与循环倍率为2倍的桶泵系统相比，该设计可在保证原有制冷系统排管蒸发器换热面积的情况下，有效减少排管内的制冷剂充注量78％，增加制冷系统安全性、可靠性及经济性。同时提高并均衡排管内制冷剂流速，省去泵的使用，提高制冷能效。
本发明的保护范围并不限于上述实施例，如内管也可以用其他实心或者空心结构的内嵌柱体进行替换，此外，内管的形状也可以为椭圆管、方管或者其他异形管结构。
Claims (10)
1.一种蒸发排管，其特征在于：包括排管管体及嵌套在排管管体中沿排管管体轴向延伸的内嵌柱体，所述排管管体的内管壁与内嵌柱体之间形成有供制冷剂流通以实现换热制冷的制冷剂流动通道。
2.根据权利要求1所述的一种蒸发排管，其特征在于：所述内嵌柱体为端口密封的内管，所述内管的两端与排管管体焊接固定。
3.根据权利要求2所述的一种蒸发排管，其特征在于：所述内管的外管壁与排管管体的内管壁相内切且形成弦月形的制冷剂流动通道。
4.根据权利要求2所述的一种蒸发排管，其特征在于：所述内管与排管管体同轴心线设置且内管的外管壁与排管管体的内管壁之间形成环形的制冷剂流动通道。
5.根据权利要求1所述的一种蒸发排管，其特征在于：所述制冷剂流动通道截面积是排管管体截面积的三分之一到二分之一。
6.根据权利要求2至5任意一项所述的一种蒸发排管，其特征在于：所述内管沿制冷剂流动方向设有直径变小以扩大制冷剂流动通道横截面积的变径段。
7.根据权利要求6所述的一种蒸发排管，其特征在于：所述变径段设有一段且设于排管管体长度中点之后。
8.根据权利要求7所述的一种蒸发排管，其特征在于：所述变径段的直径为内管前段直径的三分之一到二分之一。
9.根据权利要求6所述的一种蒸发排管，其特征在于：所述排管管体和内管均为无缝钢管。
10.一种蒸发器，其特征在于：设置有权利要求1至9任意一项所述的蒸发排管。
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