CN108662814A - 满液式蒸发器和具有其的冷水机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种满液式蒸发器和具有其的冷水机组，满液式蒸发器包括壳体、分配器和换热管束，壳体上形成有进液口且顶部形成有出气口，分配器设在壳体内且与进液口相连，换热管束设在壳体内的下部且位于分配器的下方，换热管束包括多个换热管。从进液口进入的液态制冷剂经分配器均匀分配后流向换热管束并与多个换热管换热，蒸发后的气态制冷剂从出气口排出，未蒸发的液态制冷剂流至壳体内的底部并浸没至少一部分换热管。根据本发明的满液式蒸发器，整体传热效果良好，全面提升了满液式蒸发器的整体换热效率。

Description

满液式蒸发器和具有其的冷水机组

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，尤其是涉及一种满液式蒸发器和具有其的冷水机组。

背景技术

目前，制冷用空调冷水机组蒸发器包括三种：干式蒸发器、降膜式蒸发器和满液式蒸发器。其中，干式蒸发器中制冷剂在管程内流动、水在壳程流动，且干式换热器具有便于回油的优点，以适用于制冷剂中含油或油氟混合多的场合，其缺点是传热效率低、综合传热系数低，不利于冷水机组性能的发挥。

降膜式蒸发器中水在管程内流动、制冷剂在壳程流动，其设计、制造要求高，在设计和制造都达到较高水平时，其换热效率较高，尤其是降膜式换热器上部的换热管；然而，降膜式换热器存在因分配器分配制冷剂不均、或冷水机组安装不平等原因导致降膜式蒸发器下部的换热管制冷剂包裹不足，使得下部的换热管换热效果差，影响整个降膜式蒸发器的传热效率。

满液式蒸发器中水在管程内流动、制冷剂在壳程流动，制冷剂从满液式蒸发器的底部进入，满液式蒸发器下部的换热管全部浸泡在制冷剂中，整个满液式蒸发器的结构简单、换热效率较高；然而，相关技术中，满液式蒸发器为了避免带液，制冷剂未完全浸没整个换热管束，从而上部换热管的换热效果差，整个满液式蒸发器的传热效率低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种满液式蒸发器，所述满液式蒸发器的整体传热效果良好，全面提升了满液式蒸发器的整体换热效率。

本发明还提出一种具有上述满液式蒸发器的冷水机组。

根据本发明第一方面实施例的满液式蒸发器，包括：壳体，所述壳体上形成有进液口且顶部形成有出气口；分配器，所述分配器设在所述壳体内且与所述进液口相连；换热管束，所述换热管束设在壳体内的下部且位于所述分配器的下方，所述换热管束包括多个换热管，从所述进液口进入的液态制冷剂经所述分配器均匀分配后流向所述换热管束并与多个所述换热管换热，蒸发后的气态制冷剂从所述出气口排出，未蒸发的液态制冷剂流至所述壳体内的底部并浸没至少一部分所述换热管。

根据本发明实施例的满液式蒸发器，通过设置进液口使得从进液口流入的液态制冷剂可以向下淋至换热管束的顶部并流向换热管束的下部，从而液态制冷剂可以首先与上部换热管很好地接触以进行换热，提升了上部换热管的传热系数；同时未蒸发的液态制冷剂流至壳体内的底部并浸没至少一部分换热管，使得未蒸发的液态制冷剂可以与其浸没的换热管进行换热，保证了下部换热管的传热系数，从而增加了满液式蒸发器的蒸发面积，提高了满液式蒸发器的整体传热系数，提升了满液式蒸发器的整体传热效果，改善了满液式蒸发器的整体换热效果；通过在换热管束的上方设置分配器，从而可以将由进液口流入的液态制冷剂均匀向下淋至换热管的外壁，进一步保证了满液式蒸发器上部换热管的换热效果。

根据本发明的一些实施例，所述换热管束位于所述壳体的中心水平面以下。

根据本发明的一些实施例，所述出气口与所述分配器之间设有气液分离器。

根据本发明的一些实施例，所述气液分离器水平设置且位于所述壳体的中心水平面以上，所述气液分离器与所述壳体的中心水平面之间的距离x满足：54mm≤x≤150mm。

根据本发明的一些实施例，所述进液口处设有进液管，所述进液口通过所述进液管与所述分配器连通，所述进液管位于所述分配器与所述气液分离器之间。

根据本发明的一些实施例，所述气液分离器为挡液网。

根据本发明的一些实施例，所述挡液网形成为平板状、波浪状、V形或W形。

根据本发明的一些实施例，未蒸发的液态制冷剂的浸没高度为所述换热管束高度的1/2。

根据本发明的一些实施例，所述分配器的侧壁邻近所述壳体的内周壁设置。

根据本发明第二方面实施例的冷水机组，包括根据本发明上述第一方面实施例的满液式蒸发器。

根据本发明实施例的冷水机组，通过采用上述的满液式蒸发器，结构简单、成本低，同时适当提升了蒸发温度，从而提升了冷水机组的COP(能效比，即能源转换效率之比)，进而达到节能的目的。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的满液式蒸发器的剖面图，其中箭头表示制冷剂的流动方向。

附图标记：

满液式蒸发器100、

壳体1、中心水平面10、进液口10a、进液管11、

分配器2、换热管束3、换热管31、

气液分离器4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1描述根据本发明第一方面实施例的满液式蒸发器100。

如图1所示，根据本发明实施例的满液式蒸发器100，包括壳体1、分配器2和换热管束3。

壳体1上形成有进液口10a且壳体1的顶部形成有出气口(图未示出)，分配器2设在壳体1内且分配器2与进液口10a相连，换热管束3设在壳体1内的下部且换热管束3位于分配器2的下方，换热管束3包括多个换热管31。从进液口10a进入的液态制冷剂经分配器2均匀分配后流向换热管束3并与多个换热管31换热，蒸发后的气态制冷剂从出气口排出，未蒸发的液态制冷剂流至壳体1内的底部并浸没至少一部分换热管31。

例如，如图1所示，壳体1可以大致形成为圆筒结构，且壳体1的中心轴线水平布置，多个换热管31平行间隔布置且每个换热管31的中心轴线可以与壳体1的中心轴线平行；制冷剂可以通过进液口10a流入壳体1内以在满液式蒸发器100的壳程中流动，换热后的制冷剂可以通过出气口排出，而换热管束3具有进水口和出水口，水可以通过进水口流入换热管31内以在满液式蒸发器100的管程内流动，从而换热管31外的制冷剂可以与换热管31内的水进行换热。

满液式蒸发器100运行时，液态制冷剂可以通过进液口10a流入壳体1内，并在分配器2内均匀分配，以使分配后的液态制冷剂可以向下均匀地喷淋至换热管束3顶部换热管31的外壁上、而后逐渐向下流动以与换热管31进行换热，从而液态制冷剂可以首先与上部换热管31很好地接触以与上部换热管31内的水进行换热，提升了上部换热管31的传热系数；同时，由于分配器2将液态制冷剂均匀分配至上部换热管31，使得上部换热管31可以均与液态制冷剂相接触，保证了上部换热管31与液态制冷剂的换热面积，从而进一步保证了上部换热管31的换热效果。液态制冷剂与换热管31换热后完全蒸发形成为气态制冷剂，气态制冷剂在壳体1内向上流动并从出气口排出，而未完全蒸发的液态制冷剂向下流动并聚集在壳体1的底部，该部分液态制冷剂浸没至少一部分换热管31以使该部分液态制冷剂与至少下部换热管31内的水进行换热，保证了下部换热管31的传热系数。

这里，需要说明的是，“从进液口10a进入的液态制冷剂”是广义上的液态制冷剂，其相态主要以液态为主，可以仅是液态制冷剂、也可以是液态制冷剂与气态制冷剂的混合物。

根据本发明实施例的满液式蒸发器100，通过设置进液口10a使得从进液口10a流入的液态制冷剂可以向下淋至换热管束3的顶部并流向换热管束3的下部，从而液态制冷剂可以首先与上部换热管31很好地接触以进行换热，提升了上部换热管31的传热系数；同时未蒸发的液态制冷剂流至壳体1内的底部并浸没至少一部分换热管31，使得未蒸发的液态制冷剂可以与其浸没的换热管31进行换热，保证了下部换热管31的传热系数，从而增加了满液式蒸发器100的蒸发面积，提高了满液式蒸发器100的整体传热系数，提升了满液式蒸发器100的整体传热效果，改善了满液式蒸发器100的整体换热效果；通过在换热管束3的上方设置分配器2，从而可以将由进液口10a流入的液态制冷剂均匀向下淋至换热管31的外壁，进一步保证了满液式蒸发器100上部换热管31的换热效果。

在本发明的一些可选实施例中，如图1所示，换热管束3位于壳体1的中心水平面10以下，此时换热管束3的布管高度小于壳体1高度的1/2，从而在保证满液式蒸发器100整体换热效率的前提下、降低了换热管束3的布管高度，方便了换热管束3的安装，降低了成本，同时使得满液式蒸发器100的结构紧凑，减少了占用空间。例如，在图1的示例中，壳体1内限定出容纳空间，壳体1的中心水平面10可以将容纳空间分隔成上下两个子容纳空间，换热管束3位于下部的子容纳空间内，在满足布管方式、布管间距等设计要求的前提下，且换热管31可以充满下部的子容纳空间。其中，换热管31的布管方式可以为正三角形、正方形和转角三角形、转角正方形等。

可以理解的是，换热管束31的布管高度还可以根据实际应用设为壳体1高度的1/2，或者换热管束31的布管高度可以稍高于壳体1高度的1/2。

进一步地，出气口与分配器2之间设有气液分离器4，从而气态制冷剂与部分没有完全蒸发的液态制冷剂在通过气液分离器4时，可以实现气态制冷剂与液态制冷剂的分离，从而当满液式蒸发器100应用于冷水机组时，出气口可以与压缩机的吸气口连通，可以避免液态制冷剂通过出气口进入到满液式蒸发器100下游的压缩机内而引起液击或冲缸事故，保证冷水机组整个制冷循环的安全运行。

在本发明的一些具体实施例中，气液分离器4水平设置且气液分离器4位于壳体1的中心水平面10以上，气液分离器4与壳体1的中心水平面10之间的距离x满足：54mm≤x≤150mm。例如，在图1的示例中，气液分离器4的外边缘可以与壳体1的内周壁相连，在上下方向上、气液分离器4位于壳体1中心水平面10的上方，且在上下方向上、气液分离器4与壳体1中心水平面10之间的距离x满足54mm≤x≤150mm，使得液态制冷剂具有足够的沸腾空间以转换成气态制冷剂、气态制冷剂与部分没有完全蒸发的液态制冷剂具有足够的分离空间，保证换热效果及气液分离效果，进一步保证了冷水机组整个制冷循环的安全运行。

具体地，进液口10a处设有进液管11，进液口10a通过进液管11与分配器2连通，进液管11位于分配器2与气液分离器4之间。例如，如图1所示，在上下方向上、进液管11位于分配器2和气液分离器4之间，从而方便了进液管11的布置，同时通过设置进液管11以使进液管11的一端与进液口10a连通、进液管11的另一端与分配器2两桶，使得进液口10a的位置具有一定的灵活性，从而方便了进液口10a的设置。例如，在图1的示例中，进液管11可以大致形成为L型管，结构简单、便于实现。

可选地，气液分离器4为挡液网，但不限于此。当气液分离器4为挡液网时，挡液网可以对气液混合物进行丝网分离以实现气液分离；具体地，气液混合物可以为气态制冷剂与液态制冷剂的混合物，由于气态制冷剂与液态制冷剂的微粒大小不同，气液混合物一起流动通过挡液网时，气态制冷剂的微粒较小以顺利通过挡液网，而液态制冷剂的微粒较大被拦截在挡液网上、并在重力的作用下向下流动以再次蒸发。

进一步可选地，挡液网形成为平板状、波浪状、V形或W形，从而可以根据实际需求设置挡液网的具体形状，以更好地满足实际应用。例如，在图1的示例中，挡液网形成为平板状，且挡液网可以沿水平方向布置，挡液网的外边缘可以与壳体1的内周壁相连以支撑挡液网，从而挡液网结构简单、布置方便。可以理解的是，挡液网还可以相对于水平面倾斜设置。

在本发明的一些可选实施例中，未蒸发的液态制冷剂的浸没高度为换热管束3高度的1/2，也就是说，在上下方向上、壳体1底部的未蒸发的液态制冷剂的液面高度达到换热管束3的1/2，从而被未蒸发的液态制冷剂浸没的换热管31可以与液态制冷剂直接接触，未被未蒸发的液态制冷剂浸没的换热管31可以与由进液口10a流入的液态制冷剂接触，从而整个换热管束3均可以与制冷剂接触，进一步保证了满液式蒸发器100的整体换热效果，同时避免了未蒸发的液态制冷剂的液面高度过高而跟随完全蒸发的气态制冷剂从出气口排出，减少或避免液击现象。

可以理解的是，壳体1上可以设有液位控制器来控制满液式蒸发器100内未蒸发的液态制冷剂的液面高度，实现了满液式蒸发器100的半自动化或全自动化的控制，方便了用户的操作。

可选地，如图1所示，分配器2的侧壁邻近壳体1的内周壁设置，从而分配器2的外周壁与壳体1的内周壁共同限定出流通通道，蒸发的气态制冷剂可以向上通过流通通道以由出气口排出，从而在保证分配器2均匀分配液态制冷剂的前提下、实现了气态制冷剂的顺利排出。可以理解的是，流通通道可以由分配器2的至少部分侧壁与壳体1的相应内周壁共同限定，只需保证壳体1的位于分配器2下方的第一空腔与壳体1的位于分配器2上方的第二空腔连通，以使气态制冷剂通过流通通道自下向上从第一空腔流入第二空腔即可。

根据本发明第二方面实施例的冷水机组，包括根据本发明上述第一方面实施例的满液式蒸发器100。当冷水机组为多台时，多台冷水机组可以并联运行，从而提升了冷水机组的使用可靠性，其中每台冷水机组的制冷量可以不完全相同。

根据本发明实施例的冷水机组，通过采用上述的满液式蒸发器100，结构简单、成本低，同时适当提升了蒸发温度，从而提升了冷水机组的COP(能效比，即能源转换效率之比)，进而达到节能的目的。

根据本发明实施例的冷水机组的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

下面参考图1以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的满液式蒸发器100。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

如图1所示，满液式蒸发器100包括壳体1、分配器2和换热管束3。

壳体1大致形成为圆筒结构，且壳体1的中心轴线水平布置，分配器2设在壳体1内，分配器2水平布置且分配器2的顶端面与壳体1的中心水平面10平齐，分配器2的侧壁邻近壳体1的内周壁设置，以使分配器2的外周壁与壳体1的内周壁共同限定出流通通道；壳体1上形成有进液口10a和出气口，出气口可以与压缩机的吸气口相连，出气口位于壳体1的顶部且出气口与分配器2之间设有气液分离器4，气液分离器4水平设置且气液分离器4与壳体1的中心水平面10之间的距离x满足54mm≤x≤150mm，其中，气液分离器4为挡液网。

如图1所示，进液口10a可以通过膨胀节流装置与冷凝器的出口相连，在上下方向上、进液口10a位于分配器2与气液分离器4之间，进液口10a处设有进液管11，进液管11大致形成为L型管，进液口10a通过进液管11与分配器2连通，在上下方向上、进液管11位于分配器2和气液分离器4之间。

换热管束3设在壳体1内的下部且换热管束3位于分配器2的下方，换热管束3包括多个换热管31，多个换热管31平行间隔布置且每个换热管31的中心轴线可以与壳体1的中心轴线平行。制冷剂通过进液口10a流入壳体1内以在满液式蒸发器100的壳程中流动，换热后的制冷剂可以通过出气口排出，而换热管束3具有进水口和出水口，水可以通过进水口流入换热管31内以在满液式蒸发器100的管程内流动，从而换热管31外的制冷剂可以与换热管31内的水进行换热。

满液式蒸发器100运行时，液态制冷剂可以通过进液口10a流入壳体1内，并在分配器2内均匀分配，以使分配后的液态制冷剂可以向下均匀地喷淋至换热管束3顶部换热管31的外壁上、而后逐渐向下流动以与换热管31进行换热，从而液态制冷剂可以首先在上部换热管31外形成包裹的液膜以与换热管31很好地接触、并与上部换热管31内的水进行换热而蒸发。液态制冷剂与换热管31换热后完全蒸发形成为气态制冷剂，气态制冷剂和部分未完全蒸发的液态制冷剂在壳体1内通过分配器2的外周壁与壳体1的内周壁之间的流通通道向上流动至气液分离器4，实现气液分离，气态制冷剂顺利通过挡液网以从出气口排出，而液态制冷剂被拦截在气液分离器4上、并在重力的作用下向下流动以与换热管3接触以逐步再次蒸发，最后未完全蒸发的液态制冷剂聚集在壳体1的底部，该部分液态制冷剂与下部换热管31内的水进行换热，使得未蒸发的液态制冷剂再次蒸发。其中，未蒸发的液态制冷剂的浸没高度为换热管束3高度的1/2。

根据本发明实施例的满液式蒸发器100，结构简单、便于实现，增加了满液式蒸发器100的蒸发面积，提升了满液式蒸发器100的整体传热效果，改善了满液式蒸发器100的整体换热效果，可以提高满液式蒸发器100的整体传热系数达10％以上，成本较低。当满液式蒸发器100应用于冷水机组时，适当提升了蒸发温度，从而提升了冷水机组的COP(能效比，即能源转换效率之比)，进而达到节能的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种满液式蒸发器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上形成有进液口且顶部形成有出气口；

分配器，所述分配器设在所述壳体内且与所述进液口相连；

换热管束，所述换热管束设在壳体内的下部且位于所述分配器的下方，所述换热管束包括多个换热管，

从所述进液口进入的液态制冷剂经所述分配器均匀分配后流向所述换热管束并与多个所述换热管换热，蒸发后的气态制冷剂从所述出气口排出，未蒸发的液态制冷剂流至所述壳体内的底部并浸没至少一部分所述换热管。

2.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述换热管束位于所述壳体的中心水平面以下。

3.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述出气口与所述分配器之间设有气液分离器。

4.根据权利要求3所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述气液分离器水平设置且位于所述壳体的中心水平面以上，所述气液分离器与所述壳体的中心水平面之间的距离x满足：54mm≤x≤150mm。

5.根据权利要求3所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述进液口处设有进液管(11)，所述进液口通过所述进液管(11)与所述分配器连通，所述进液管(11)位于所述分配器与所述气液分离器之间。

6.根据权利要求3所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述气液分离器为挡液网。

7.根据权利要求6所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述挡液网形成为平板状、波浪状、V形或W形。

8.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，未蒸发的液态制冷剂的浸没高度为所述换热管束高度的1/2。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述分配器的侧壁邻近所述壳体的内周壁设置。

10.一种冷水机组，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的满液式蒸发器。