CN109269156A - 一种蒸发冷凝集成装置及制冷系统 - Google Patents

一种蒸发冷凝集成装置及制冷系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蒸发冷凝集成装置及制冷系统，蒸发冷凝集成装置，包括：冷凝器、蒸发器和节流装置，冷凝器、蒸发器和节流装置集成在一个壳体内，节流装置在冷凝器和蒸发器之间传递冷媒。本发明具有结构紧凑、运行稳定、功耗低等优点。

Description

一种蒸发冷凝集成装置及制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种蒸发冷凝集成装置及制冷系统。
背景技术
制冷系统中有压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器等主要设备，压缩机排出的高温高压气态冷媒经过油分离器分离后，冷媒进入冷凝器冷凝成高压液体，然后经过节流机构节流降压成低压液态冷媒，再进入蒸发器蒸发成常温常压气态冷媒。
目前制冷系统中各个设备都是独立分散设置的，设备之间通过管路进行连接，不仅制冷系统的体积大，而且结构复杂、阀件多、泄露点多。另外，冷凝器与蒸发器之间的管路距离较长，容易产生闪发气体，导致制冷系统的功耗也比较高。
因此，如何设计一种结构更紧凑稳定的蒸发冷凝集成装置是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在结构分散、泄露点多的缺陷，本发明提出一种蒸发冷凝集成装置及制冷系统。
本发明采用的技术方案是，设计一种蒸发冷凝集成装置，包括：冷凝器、蒸发器和节流装置，冷凝器、蒸发器和节流装置集成在一个壳体内，节流装置在冷凝器和蒸发器之间传递冷媒。
优选的，壳体设有冷凝腔、节流腔和蒸发腔，蒸发腔内设有蒸发换热管组形成蒸发器，冷凝腔内设有冷凝换热管组形成冷凝器，节流腔设有节流结构形成节流装置。
优选的，冷凝换热管组的顶部高于蒸发换热管组。
优选的，壳体的内腔总体积与蒸发腔的体积比值为3:2。
优选的，节流腔位于冷凝腔的下方。
优选的，壳体的内腔通过隔板分隔，蒸发腔位于隔板的一侧，冷凝腔和节流腔位于隔板的另一侧。
优选的，隔板包括至少两层间隔设置的单元板。
优选的，隔板由两层单元板构成。
优选的，两层单元板之间的厚度范围为40mm至60mm，优选为50mm。
优选的，相邻两层单元板之间填充有隔热材料，隔热材料优选为聚氨酯保温材料。
优选的，壳体呈柱状，隔板沿壳体的长度方向设置。
隔板可以设置为以下几种形状：
第一种是隔板为直板，隔板与壳体长度方向的中垂面之间的夹角范围为20°至70°，优选为30°。
第二种是隔板的横截面为圆弧型，隔板的圆心角范围为45°至180°，优选为120°。
第三种是隔板的横截面为S型或阶梯型。
节流结构有两种结构：
第一种结构是节流结构包括：设有进液口的第一挡液板、设有出液孔组的第二挡液板，第一挡液板的边缘和第二挡液板的边缘均沿着节流腔贴合安装，出液孔组包含一个主出液孔和环绕主出液孔排布的副出液孔，主出液孔的直径为15mm，副出液孔的直径范围为8mm至13mm，优选为10mm，出液孔组位于第二挡液板的中心位置和/或远离进液口的一端。
第二种结构是节流结构包括：设有进液口的第一挡液板、设有出液口的第二挡液板、分隔在进液口和出液口之间的至少一个节流孔板，第一挡液板的边缘和第二挡液板的边缘均沿着节流腔贴合安装，节流孔板的底部排布有若干节流孔，节流孔的直径范围为10mm至15mm，优选为12mm。相邻两个节流孔的孔间距为8mm。
其中，壳体呈柱状，节流腔沿壳体的长度方向设置，进液口和出液口之间设有两个节流孔板，一节流孔板位于壳体长度的1/3处，另一节流孔板位于壳体长度的2/3处。
节流腔和蒸发腔之间的送液结构有两种：
第一种是从外部送液，壳体外壁上设有与节流腔连通的出液接口、与蒸发腔连通的进液接口，出液接口和进液接口之间连接有送液管道，节流腔中的冷媒经过送液管道送入蒸发腔。
第二种是内部送液，隔板上设有至少一个用于将节流后的冷媒送入蒸发腔中的引流口。
优选的，蒸发腔内还设有位于蒸发换热管组下方的均流板，冷媒经过均流板进入蒸发换热管组。
优选的，壳体的外壁上设有与蒸发腔连通的出气接口，蒸发腔内设有分隔在蒸发换热管组和出气接口之间的气液过滤网。
优选的，出气接口的正下方设有位于气液过滤网上方的挡气板。
优选的，挡气板的两侧设有连接在蒸发腔上的侧板，侧板上排布有若干个气孔。
本发明还提出了一种制冷系统，包括上述的蒸发冷凝集成装置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、冷凝器、蒸发器和节流装置集成在一个壳体中，节省安装空间，结构简单紧凑；
2、壳体的内腔通过隔板分隔，各腔室之间无额外的管路连接，减少阀件及泄露点，系统运行更稳定；
3、节流结构采用孔板结构，有效缩短冷凝器与蒸发器之间的管路距离，减少闪发气体，降低机组功耗。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明中一壳体内部结构的横截面示意图；
图2是本发明中一节流结构的结构示意图；
图3是本发明中另一壳体内部结构的横截面示意图；
图4是本发明中另一节流结构的结构示意图；
图5是本发明中壳体内部结构的纵截面示意图；
图6是本发明中隔板上设有引流口的结构示意图；
图7是本发明中隔板倾斜设置的结构示意图；
图8是本发明中隔板为圆弧型的结构示意图；
图9是本发明中隔板为S型的结构示意图；
图10是本发明中隔板为阶梯型的结构示意图。
具体实施方式
如图1至5所示，本发明提出的蒸发冷凝集成装置，包括：冷凝器、蒸发器和节流装置，冷凝器、蒸发器和节流装置集成在一个壳体1内，节流装置在冷凝器和蒸发器之间传递冷媒。
在优选实施例中，壳体1的外形呈柱状，具体形状可为圆柱或方柱等，壳体1卧式放置，壳体设有冷凝腔11、节流腔12和蒸发腔13，壳体1的内腔通过隔板4分隔，隔板4沿壳体1的长度方向设置，蒸发腔13位于隔板4的一侧，冷凝腔11和节流腔12位于隔板4的另一侧。蒸发腔13内设有蒸发换热管组131形成蒸发器，蒸发换热管组131包含若干个相互平行的蒸发换热管，蒸发换热管沿壳体1的长度方向布置，冷凝腔11内设有冷凝换热管组111形成冷凝器，冷凝换热管组111包含若干个相互平行的冷凝换热管，冷凝换热管沿壳体1的长度方向布置，冷凝换热管组111的顶部高于蒸发换热管组131，节流腔12设有节流结构121形成节流装置，节流腔12位于冷凝腔11的下方。较优的，壳体1的内腔总体积与蒸发腔13的体积比值为3:2，以提高冷媒换热蒸发的效率。
壳体1的外壁上设有连通至冷凝腔11顶部的进气接口2，壳体1的外壁上还设有连通至蒸发腔13顶部的出气接口3，气态冷媒从进气接口2进入冷凝腔11，通过冷凝换热管组111冷却形成液态冷媒，然后流向冷凝腔11下方的节流腔12，通过节流结构121节流降压后流向蒸发腔13，通过蒸发换热管组131蒸发成气态冷媒后从出气接口3流出。
节流结构有两种结构。
如图1、2所示，第一种结构是节流结构121包括：第一挡液板1211和第二挡液板1212，第一挡液板1211的边缘和第二挡液板1212的边缘均沿着节流腔12贴合安装，第一挡液板1211、第二挡液板1212之间的区域为节流区域，第一挡液板1211设有进液口1214，第二挡液板1212上排布有出液孔组1217，出液孔组1217包含一个主出液孔和环绕主出液孔排布的副出液孔，主出液孔的直径为15mm，副出液孔的直径范围为8mm至13mm，优选为10mm，冷媒通过节流控组1217达到节流和缓冲的作用，有效降低压降并调节进入蒸发腔13的冷媒流量。在优选实施例中，进液口1214位于第一挡液板1211的一端，出液孔组1217位于第二挡液板1212的中心位置或位于第二挡液板1212上远离进液口1214的一端，当然也可以在第二挡液板1212的中心位置和第二挡液板1212上远离进液口1214的位置均设置出液孔组1217。
如图3、4所示，第二种结构是节流结构包括：第一挡液板1211、第二挡液板1212和至少一个节流孔板1213，第一挡液板1211和第二挡液板1212沿壳体的长度方向设置，第一挡液板1211设有进液口1214，第二挡液板1212设有出液口1215，节流孔板1213分隔在进液口1214和出液口1215之间，节流孔板1213的底部排布有若干节流孔1216，节流孔1216的直径范围为10mm至15mm，优选为12mm，相邻两个节流孔1216的孔间距为8mm，冷媒通过节流孔板1213达到节流和缓冲的作用，有效降低压降并调节进入蒸发腔13的冷媒流量。在优选实施例中，进液口1214位于第一挡液板1211的一端，出液口1215位于第二挡液板1212上远离进液口1214的一端，进液口1214和出液口1215之间设有两个节流孔板1213，一节流孔板位于壳体1长度的1/3处，另一节流孔板位于壳体1长度的2/3处。冷凝腔11内的冷媒从进液口1214进入冷凝区域，依次流经所有节流孔板1213，再从出液口1215流出。
节流腔12和蒸发腔13之间的送液结构有两种。
如图1、6所示，第一种是内部送液，隔板4上设有至少一个连通节流腔12底部和蒸发腔13底部的引流口41，节流腔12中的冷媒经过引流口41送入蒸发腔13，引流口41的数量优选为两个。
如图3所示，第二种是从外部送液，壳体1的外壁上设有连通至节流腔12底部的出液接口5，壳体1的外壁上还设有连通至蒸发腔13底部的进液接口6，出液接口5和进液接口6之间连接有送液管道，送液管道呈U型，送液管道与进液接口6用法兰连接，节流腔12中的冷媒经过送液管道送入蒸发腔13。
蒸发腔13内部的结构如下。
如图1、3所示，蒸发腔13内还设有位于蒸发换热管组131下方的均流板132，均流板132上布满均流孔，使液态冷媒均匀分布，以降低冷媒的流速，避免冷媒流速过高冲蚀蒸发换热管组131，蒸发腔13内设有分隔在蒸发换热管组131和出气接口3之间的气液过滤网133，冷媒经过与蒸发换热管组131换热后蒸发为气态冷媒，通过气液过滤网133过滤后流出出气接口3，进入压缩机继续循环。较优的，出气接口3的正下方设有位于气液过滤网133上方的挡气板134，挡气板134的两侧设有连接在蒸发腔13上的侧板，侧板上排布有若干个气孔，通过挡气板134有效降低气态冷媒的流速，避免其直接冲击出气接口3。
隔板4的结构如下。
较优的，隔板4包括至少两层间隔设置的单元板，单元板的数量可根据实际需要设计，在优选实施例中，隔板4由两层单元板构成，两层单元板之间的厚度范围为40mm至60mm，优选为50mm，单元板间隔设置可减少隔板4两侧腔体之间的热交换。较优的，相邻两层单元板之间填充有隔热材料，隔热材料优选为聚氨酯保温材料，进一步减少两侧腔体之间的热交换，确保两侧腔体独立工作互不干扰。
隔板4可以设置为以下几种形状。如图7所示，第一种是隔板4为直板，隔板4倾斜设置，其与壳体1长度方向的中垂面之间的夹角范围为20°至70°，优选为30°，以壳体1为圆柱作例，壳体1长度方向的中垂面即为穿过壳体1轴线的竖直面。如图8所示，第二种是隔板4的横截面为圆弧型，隔板4的圆心角范围为45°至180°，优选为120°。如图9、10所示，第三种是隔板4的横截面为S型或阶梯型。
本发明还提出了一种制冷系统，包括上述的蒸发冷凝集成装置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (35)

1.一种蒸发冷凝集成装置，包括：冷凝器、蒸发器和节流装置，其特征在于，所述冷凝器、蒸发器和节流装置集成在一个壳体（1）内，所述节流装置在所述冷凝器和蒸发器之间传递冷媒。
2.如权利要求1所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述壳体（1）设有冷凝腔（11）、节流腔（12）和蒸发腔（13），所述冷凝腔（11）内设有冷凝换热管组（111）形成所述冷凝器，所述节流腔（12）设有节流结构（121）形成所述节流装置，所述蒸发腔（13）内设有蒸发换热管组（131）形成所述蒸发器。
3.如权利要求2所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述壳体（1）的内腔通过隔板（4）分隔，所述蒸发腔（13）位于所述隔板（4）的一侧，所述冷凝腔（11）和节流腔（12）位于所述隔板（4）的另一侧。
4.如权利要求2所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述冷凝换热管组（111）的顶部高于所述蒸发换热管组（131）。
5.如权利要求2所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述节流腔（12）位于所述冷凝腔（11）的下方。
6.如权利要求2所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述壳体（1）的内腔总体积与所述蒸发腔（13）的体积比值为3:2。
7.如权利要求2至6任一项所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述节流结构包括：设有进液口（1214）的第一挡液板（1211）、设有出液孔组（1217）的第二挡液板（1212），所述第一挡液板（1211）的边缘和所述第二挡液板（1212）的边缘均沿着所述节流腔（12）贴合安装。
8.如权利要求7所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述出液孔组（1217）包括：一个主出液孔和环绕所述主出液孔排布的副出液孔。
9.如权利要求8所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述主出液孔的直径为15mm，所述副出液孔的直径范围为8mm至13mm。
10.如权利要求9所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述副出液孔的直径为10mm。
11.如权利要求7所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述出液孔组（1217）位于所述第二挡液板（1212）的中心位置和/或远离所述进液口（1214）的一端。
12.如权利要求2至6任一项所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述节流结构（121）包括：设有进液口（1214）的第一挡液板（1211）、设有出液口（1215）的第二挡液板（1212）、分隔在所述进液口（1214）和所述出液口（1215）之间的至少一个节流孔板（1213），所述第一挡液板（1211）的边缘和所述第二挡液板（1212）的边缘均沿着所述节流腔（12）贴合安装。
13.如权利要求12所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述壳体（1）呈柱状，所述节流腔（12）沿所述壳体（1）的长度方向设置，所述进液口（1214）和所述出液口（1215）之间设有两个所述节流孔板（1213），一所述节流孔板位于所述壳体（1）长度的1/3处，另一所述节流孔板位于所述壳体（1）长度的2/3处。
14.如权利要求12所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述节流孔板（1213）的底部排布有若干节流孔（1216）。
15.如权利要求14所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述节流孔（1216）的直径范围为10mm至15mm。
16.如权利要求15所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述节流孔（1216）的直径为12mm。
17.如权利要求14所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，相邻两个所述节流孔（1216）的孔间距为8mm。
18.如权利要求2所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述壳体（1）外壁上设有与所述节流腔（12）底部连通的出液接口（5）、与所述蒸发腔（13）底部连通的进液接口（6），所述出液接口（5）和进液接口（6）之间连接有送液管道。
19.如权利要求3所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述隔板（4）上设有至少一个连通所述节流腔（12）底部和所述蒸发腔（13）底部的引流口（41）。
20.如权利要求3所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述隔板（4）包括至少两层间隔设置的单元板。
21.如权利要求20所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述隔板（4）由两层所述单元板构成，所述两层单元板之间的厚度范围为40mm至60mm。
22.如权利要求21所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述两层单元板之间的厚度为50mm。
23.如权利要求20所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，相邻两层所述单元板之间填充有隔热材料。
24.如权利要求23所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述隔热材料为聚氨酯保温材料。
25.如权利要求3所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述壳体（1）呈柱状，所述隔板（4）沿所述壳体（1）的长度方向设置。
26.如权利要求25所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述隔板（4）为直板，所述隔板（4）与所述壳体（1）长度方向的中垂面之间的夹角范围为20°至70°。
27.如权利要求26所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述夹角为30°。
28.如权利要求25所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述隔板（4）的横截面为圆弧型。
29.如权利要求28所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述隔板（4）的圆心角范围为45°至180°。
30.如权利要求29所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述圆心角为120°。
31.如权利要求25所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述隔板（4）的横截面为S型或阶梯型。
32.如权利要求2所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述蒸发腔（13）内还设有位于所述蒸发换热管组（131）下方的均流板（132）。
33.如权利要求2所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述壳体（1）的外壁上设有与所述蒸发腔（13）连通的出气接口（3），所述蒸发腔（13）内设有分隔在所述蒸发换热管组（131）和所述出气接口（3）之间的气液过滤网（133）。
34.如权利要求33所述的蒸发冷凝集成装置，其特征在于，所述出气接口（3）的正下方设有位于所述气液过滤网（133）上方的挡气板（134）。
35.一种制冷系统，其特征在于，包括：如权利要求1至34任一项所述的蒸发冷凝集成装置。
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