CN109282531A - 降膜式蒸发器及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降膜式蒸发器及空调器，其中，降膜式蒸发器包括：壳体(1)；换热管(3)，设在壳体(1)内；以及多个挡液板，设在壳体(1)内，且分别位于换热管(3)所在区域的两侧，至少部分挡液板具有从下至上向外倾斜的板段，向外倾斜的板段具有折弯结构。此种蒸发器中挡液板上的折弯结构增大了气态冷媒中夹带的液滴碰撞挡液板壁面面积，可优化过滤液态冷媒的效果，挡液板倾斜设置，能够使夹带液态冷媒的气态冷媒向上流动的过程中，与倾斜并带有折弯结构的挡液板碰撞，使液态冷媒聚集在一起在重力作用下滴落，即过滤了冷媒，可减少气态冷媒中夹带的液态冷媒，也降低了液滴下落过程中被二次夹带的概率。

Description

降膜式蒸发器及空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种降膜式蒸发器及空调器。

背景技术

空调制冷系统中，主要由包括四大部件：压缩机、降膜式蒸发器、冷凝器、节流装置，其中降膜式蒸发器和冷凝器统称压力容器。目前降膜式蒸发器已有干式降膜式蒸发器、满液式降膜式蒸发器、降膜式降膜式蒸发器，但从前景上看，降膜式降膜式蒸发器在行业内的发展迅速，相对于干式和满液式降膜式蒸发器在换热效率上有很大优势，但降膜式降膜式蒸发器仍存在着很多技术瓶颈，最主要还是吸气带液现象，降膜式降膜式蒸发器吸气带液现象会导致压缩机部分功转化成液态冷媒的汽化潜热，降低了压缩机的能效，同时压缩机吸气带液会对叶片产生“液击”，缓慢腐蚀高速旋转的叶片，从而产生一系列的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提出一种降膜式蒸发器及空调器，能够可以在保证总压损不增加的情况下，降低冷媒气体中的含液量。

根据本发明的一方面，提出一种降膜式蒸发器，包括：壳体；

换热管，设在壳体内；以及

多个挡液板，设在壳体内，且分别位于换热管所在区域的两侧，至少部分挡液板具有从下至上向外倾斜的板段，向外倾斜的板段具有折弯结构。

进一步地，折弯结构的折弯边沿壳体的长度方向设置。

进一步地，折弯结构包括多个折弯单元，折弯单元呈阶梯状、锯齿状或圆弧状。

进一步地，折弯结构覆盖挡液板的整个表面。

进一步地，同一向外倾斜的板段具有固定的倾斜角度。

进一步地，还包括布液器，位于换热管所在区域的上方；

多个挡液板包括位于布液器下方的第一挡液板，换热管所在区域的两侧均设有第一挡液板，第一挡液板的上端与布液器连接，且上端相对于下端向外倾斜，第一挡液板设有折弯结构。

进一步地，多个挡液板还包括竖直设置的第二挡液板，第二挡液板的上端与第一挡液板的下端连接，第二挡液板的下端与壳体间隔设置。

进一步地，布液器包括共同围合形成布液腔的底板、顶板和两个侧板，底板的两侧在侧板之外设有延伸部，两个第一挡液板的上端分别连接至底板两侧的延伸部。

进一步地，还包括布液器，位于换热管所在区域的上方；

多个挡液板包括位于布液器上方的第三挡液板，第三挡液板的下端与布液器连接，上端与壳体连接，第三挡液板的上端相对于下端向外倾斜设置，第三挡液板设有折弯结构。

进一步地，第三挡液板上设有第一孔，用于供蒸发后的气态冷媒向出口流动，折弯结构包括多个折弯单元，折弯单元具有水平部，第一孔设在水平部上。

进一步地，还包括布液器，位于换热管所在区域的上方，布液器包括共同围合形成布液腔的底板、顶板和两个侧板，底板上设有第二孔，用于供布液器中的液态冷媒流动至换热管所在区域，底板设有折弯结构。

进一步地，第二孔设在折弯结构的折弯边所在位置。

根据本发明的再一方面，提出一种空调器，包括上述实施例的降膜式蒸发器。

基于上述技术方案，本发明实施例的降膜式蒸发器中，至少部分挡液板具有从下至上向外倾斜的板段，且向外倾斜的板段具有折弯结构，折弯结构增大了气态冷媒中夹带的液滴碰撞挡液板壁面面积，可优化过滤液态冷媒的效果，挡液板倾斜设置，能够使夹带液态冷媒的气态冷媒向上流动的过程中，与倾斜并带有折弯结构的挡液板碰撞，使液态冷媒聚集在一起在重力作用下滴落，即过滤了冷媒，可减少气态冷媒中夹带的液态冷媒，也降低了液滴下落过程中被二次夹带的概率。

此种降膜式蒸发器在用于空调器时，可在保证在整个机组总压损不增加的情况下，有效降低气态冷媒带液的概率，从而减少了吸气带液对压缩机的损害，提高压缩效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明降膜式蒸发器的一个实施例的横截面结构示意图；

图2为本发明降膜式蒸发器中布液器的一个实施例的结构示意图；

图3A为现有技术降膜式蒸发器中布液器下方挡液板的结构示意图；

图3B和图3C分别为本发明降膜式蒸发器中布液器下方挡液板的两种结构示意图；

图4A为现有技术降膜式蒸发器中布液器上方挡液板的结构示意图；

图4B和图4C分别为本发明降膜式蒸发器中布液器上方挡液板的两种结构示意图；

图5为现有技术布液器中底板的三视图；

图6为本发明布液器中底板的三视图。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。下面实施例中提到的“上”、“下”、“左”和“右”均是以图1所示降膜式蒸发器为基准。

如图1所示，本发明提供了一种降膜式蒸发器，在一个示意性的实施例中，包括壳体1、换热管3和多个挡液板，其中，壳体1可以是圆筒状壳体，换热管3设在壳体1内，可沿着壳体1的长度方向设有多个。多个挡液板设在壳体1内，且分别位于各个换热管3所在区域的两侧，即图1中的左右两侧，至少部分挡液板具有从下至上向外倾斜的板段，向外倾斜的板段具有折弯结构。

本发明的该实施例至少具备如下优点之一：

(1)挡液板从下至上向外倾斜设置，有利使夹带液态冷媒的气态冷媒向上流动的过程中与倾斜并带有折弯结构的挡液板碰撞，使液态冷媒聚集在一起在重力作用下滴落，即过滤了冷媒，可减少蒸发器提供的气态冷媒中夹带的液态冷媒，也降低了液滴下落过程中被二次夹带的概率。而且，每个折弯面相当于一个汇聚点，容易汇聚液滴，重力达到一定程度就会随壁面滑落，能使降膜式蒸发器内的液滴易聚集，易滴落。

(2)通过设置折弯结构，可增大气态冷媒中夹带的液滴碰撞挡液板壁面面积，可优化过滤液态冷媒的效果；

(3)通过在挡液板上设置折弯结构，使挡液板表面形成了波纹，促进原本的层流变成紊流，可降低冷媒在挡液板与壳体之间流动的阻力，对于高速流动的冷媒作用尤其明显。

(4)倾斜的挡液板起到汇聚液态冷媒的作用，整个过程在壳程完成，对应管程无影响，故管程内流体的压降无变化，即能够在总压损不增加基础上减少吸气带液现象。

(5)通过在挡液板上设置折弯结构，可使挡液板表面斜率较大，有利于快速排液，摊薄液膜，使液面表面压力均匀。

在一些实施例中，仍参考图1，折弯结构的折弯边11沿壳体1的长度方向设置。由于挡液板的长度与壳体1长度一致，使得挡液板呈长板状结构，因此，折弯结构的折弯边11沿壳体1的长度方向设置既能保证折弯结构对壳体1整个长度方向的冷媒都起到过滤作用，又能尽量减少挡液板的弯折次数，可简化结构，还能增加挡液板在长度方向的挠度。可替代地，折弯结构的折弯边11也可沿挡液板的宽度方向设置。

如图3B、3C、4B和4C，折弯结构包括多个折弯单元10，折弯单元10呈阶梯状、锯齿状或圆弧状。如图3B和4B所示，折弯单元10呈阶梯状，每个折弯单元10均具有水平部和竖直部，而且水平部与竖直部之间的夹角β为90°。如图3C和4C所示，折弯单元10呈锯齿状，每个折弯单元10均具有水平部和倾斜部，水平部和倾斜部之间的夹角β为45°～60°。各类折弯单元10中水平部的宽度L1可以为30mm～50mm。

在一些实施例中，折弯结构覆盖挡液板的整个表面，能够尽量增大气态冷媒中夹带的液滴碰撞挡液板壁面面积，从而优化过滤液态冷媒的效果。可替代地，折弯结构也可仅设在挡液板的部分板段上。

在一些实施例中，如图1所示，同一向外倾斜的板段具有固定的倾斜角度。此种挡液板易于加工，不改变原有降膜式蒸发器中各挡液板的总体结构形式。如图3B和3C所示，各个折弯单元10顶点的包络面为平面。可替代地，同一向外倾斜的板段也可包括多个折面，各个折面的倾斜角度不同；或者同一向外倾斜的板段形成弧面。

如图1所示，本发明的降膜式蒸发器还包括布液器9，位于换热管3所在区域的上方，壳体1顶部设有进口7和出口8，布液器9顶部与进口7连通，用于使液态冷媒进入布液器9中储存，再通过布液器9底部的均液板使液态冷媒平均地分配到换热管所在区域。如图2所示，布液器9包括共同围合形成布液腔的底板91、顶板92和两个侧板93，各个板可通过焊接方式固定为一体。底板91作为均液板，底板上设有多个第二孔911，以使布液腔内的液态冷媒进入到换热管2所在区域。

如图1所示，多个挡液板包括位于布液器9下方的第一挡液板4，换热管3所在区域的两侧均设有第一挡液板4，第一挡液板4的上端与布液器9连接，且上端相对于下端向外倾斜，第一挡液板4设有折弯结构。第一挡液板4用于阻挡换热管3所在区域的气态冷媒直接进入第一挡液板4与壳体1之间的区域，需要从第一挡液板4底部绕到第一挡液板4与壳体1之间，以通过延长气态冷媒流动路径进行充分的分离其中夹杂的液态冷媒。第一挡液板4相对于竖直面的倾斜角度α为10°～70°。

气态冷媒在沿着第一挡液板4向出口8流动的过程中，气态冷媒与第一挡液板4上弯折结构的碰撞更容易使液滴聚集，聚集的液体在重力作用下可顺着图3B所示阶梯状折弯单元10的竖直部流下，或者顺着图3C所示锯齿状折弯单元10的倾斜部流下。

该实施例中的第一挡液板4对气态冷媒进行第一级过滤，倾斜的第一挡液板4上设置折弯结构，可增加气态冷媒向上游走过程中与挡液板的碰撞面积，能使气态冷媒中液滴依附在挡液板上形成小液珠，随着粘附的液态冷媒越来越多，液珠增大，然后再在重力作用下降滴落到壳体里面，由于液滴达到一定重量，下降过程中也不容易被上升的气态冷媒夹带走，还能将气态冷媒中夹带的液态冷媒一起带到壳体底部，这样就有效的减少了气态冷媒夹带液态冷媒的概率，也实现了降低吸气带液的现象。

进一步地，多个挡液板还包括竖直设置的第二挡液板5，第二挡液板5的上端与第一挡液板4的下端连接，第二挡液板5的下端与壳体1间隔设置。在设置向外倾斜的第一挡液板4后，会减小布液器9下方挡液板与壳体1之间的通道体积，通过设置竖直的第二挡液板5，可减小挡液板与壳体1之间的通道体积的缩减量，使蒸发器排出气体更加顺畅，而且第二挡液板5可对换热管2所在区域流出的气态冷媒起到引导作用，稳定气流状态，利于向上流动。

其中，第一挡液板4和第二挡液板5可通过焊接形成整体，形成弯折板状结构。而在图3A所示的现有技术中，第一挡液板4和第二挡液板5整体形成平板状结构。

位于两侧第一挡液板4和第二挡液板5之间的换热管2位于降膜区A中，该区域的换热管2可在高度方向上通过均液板2进行分隔，以使经过上半部分换热管2换热后剩余的液态冷媒进一步均匀地到达下半部分换热管2。在液态冷媒不能够完全蒸发时，会有一部分液态冷媒流下到壳体1底部再与壳体底部满液区B的换热管2继续换热。

如图2所示，布液器9包括共同围合形成布液腔的底板91、顶板92和两个侧板93，底板91的两侧在侧板93之外设有延伸部，两个第一挡液板4的上端分别连接至底板91两侧的延伸部。第一挡液板4的上端相对于下端向外倾斜设置，在底板91的两侧设置延伸部便于固定第一挡液板4，使布液器9与第一挡液板4整体形成稳定的连接结构。或者，底板91也可延伸至与壳体1相接，并在延伸部上设置孔以使气态冷媒通过。

进一步地，如图1所示，多个挡液板包括位于布液器9上方的第三挡液板6，第三挡液板6的下端与布液器9连接，上端与壳体1连接，第三挡液板6的上端相对于下端向外倾斜设置，第三挡液板6设有折弯结构。如图4B和4C第三挡液板6相对于竖直平面的倾斜角度γ为30°～60°。

如图4A所示，现有技术中的第三挡液板6直接在平板上设置第一孔61。本发明该实施例中的第三挡液板6对气态冷媒进行第二级过滤，经过一级过滤的气体冷媒流经到布液器9上方，再与第三挡液板6碰撞，会将残余的液态冷媒粘附在第三挡液板6上面，当粘附在第三挡液板6上的小液滴汇聚成大液珠之后，受重力作用滴落，并且在下降过程中，和上升的气态冷媒相互交叉流动，将气态冷媒中夹带的液态冷媒一起带落到壳体1下方。由于液滴汇聚到一定重量，所以也不容易被上升的气态冷媒夹带，这样进一步减少了吸气带液的概率。

进一步地，如图4B和4C，第三挡液板6上设有第一孔61，用于供蒸发后的气态冷媒向出口8流动，折弯结构包括多个折弯单元10，折弯单元10具有水平部，第一孔61设在水平部上。优选地，每个折弯单元10上均设有第一孔61，以提高气态冷媒从出口8流出的效率。气态冷媒在经过第一孔61到达出口8的过程中，气态冷媒与第三挡液板6上弯折结构的碰撞更容易使液滴聚集，聚集的液体在重力作用下可顺着图4B所示阶梯状折弯单元10的竖直部流下，或者顺着图4C所示锯齿状折弯单元10的倾斜部流下。若第一孔61设在折弯单元内的竖直部上，则液滴会粘在竖直壁通气孔的上方，向下沿壁滑落的时候容易被压缩机吸入。

如图2所示，布液器9包括共同围合形成布液腔的底板91、顶板92和两个侧板93，如图6所示，底板91上设有第二孔911，用于供布液器9中的液态冷媒流动至换热管3所在区域，底板91设有折弯结构。

图5为现有技术中布液器9底板91的结构示意图，底板91为平板结构。本发明该实施例在布液器9的底板91上设置折弯结构，气态冷媒夹带的液滴与挡液板碰撞后，汇聚起来，达到一定重量后由重力作用滴落，由于液滴汇聚到一定重量，所以也不容易被上升的气态冷媒夹带，这样进一步减少了吸气带液的概率，最终改善吸气带液的现象。

如图6所示，第二孔911设在折弯结构的折弯边11所在位置。底板91下方的气态冷媒在与底板91上弯折结构碰撞后，更容易使液滴聚集，在液滴到达一定重量后可在重力作用下顺着折弯结构的侧壁流下，可进一步优化过滤效果。

下面通过图1来说明本发明降膜式蒸发器的工作原理。液态冷媒从进口7进入到蒸发器内，然后经过布液器9流向换热管2表面后，冷媒和换热管2进行换热，将液态冷媒蒸发成气态冷媒后，再从第二挡液板5底部向外侧流动，并向上游走，最终从出口8流出进入压缩机。由于液态冷媒不能够完全蒸发，会有一部分液态冷媒流下到壳体1底部再与壳体底部满液区B的换热管2继续换热。但是最终仍然有一部分液态冷媒会被气态冷媒带走，顺着气体冷媒的路线流出壳体1，最终会对压缩机性能造成影响。

本发明上述各实施例通过对挡液板进行结构优化，在保证总压损不增加的前提下，通过在挡液板上增加台阶结构，保证气态冷媒从挡液板通过后，过滤掉一部分气态冷媒中夹带的液态冷媒，减少了气态冷媒夹带液态冷媒的概率，从而有效地改善吸气带液的现象。此种挡液板基于折流吸附机理，为一种物理吸附原理，冷媒液滴与挡液板碰撞，会和挡液板产生一种吸附力，促使液滴吸附在挡液板上，从而起到过滤液滴的作用。

其次，本发明还提供了一种空调器，包括上述实施例的降膜式蒸发器。由于此种降膜式蒸发器可在保证压损不增加的情况下，进一步的降低冷媒气体中的含液量，提高过滤效果，还能降低流体阻力，保证液面表面压力均匀度，因此能够改善压缩机吸气带液现象。有效降低气态冷媒带液的概率，从而减少了吸气带液对压缩机的损害，提高压缩效率，进而提高空调器的工作性能。

以上对本发明所提供的一种降膜式蒸发器及空调器进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种降膜式蒸发器，其特征在于，包括：

壳体(1)；

换热管(3)，设在所述壳体(1)内；以及

多个挡液板，设在所述壳体(1)内，且分别位于所述换热管(3)所在区域的两侧，至少部分所述挡液板具有从下至上向外倾斜的板段，所述向外倾斜的板段具有折弯结构。

2.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于，所述折弯结构的折弯边(11)沿所述壳体(1)的长度方向设置。

3.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于，所述折弯结构包括多个折弯单元(10)，所述折弯单元(10)呈阶梯状、锯齿状或圆弧状。

4.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于，所述折弯结构覆盖所述挡液板的整个表面。

5.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于，同一所述向外倾斜的板段具有固定的倾斜角度。

6.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于，还包括布液器(9)，位于所述换热管(3)所在区域的上方；

多个所述挡液板包括位于所述布液器(9)下方的第一挡液板(4)，所述换热管(3)所在区域的两侧均设有所述第一挡液板(4)，所述第一挡液板(4)的上端与所述布液器(9)连接，且上端相对于下端向外倾斜，所述第一挡液板(4)设有所述折弯结构。

7.根据权利要求6所述的降膜式蒸发器，其特征在于，多个所述挡液板还包括竖直设置的第二挡液板(5)，所述第二挡液板(5)的上端与所述第一挡液板(4)的下端连接，所述第二挡液板(5)的下端与所述壳体(1)间隔设置。

8.根据权利要求6所述的降膜式蒸发器，其特征在于，所述布液器(9)包括共同围合形成布液腔的底板(91)、顶板(92)和两个侧板(93)，所述底板(91)的两侧在所述侧板(93)之外设有延伸部，两个所述第一挡液板(4)的上端分别连接至所述底板(91)两侧的延伸部。

9.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于，还包括布液器(9)，位于所述换热管(3)所在区域的上方；

多个所述挡液板包括位于所述布液器(9)上方的第三挡液板(6)，所述第三挡液板(6)的下端与所述布液器(9)连接，上端与所述壳体(1)连接，所述第三挡液板(6)的上端相对于下端向外倾斜设置，所述第三挡液板(6)设有所述折弯结构。

10.根据权利要求9所述的降膜式蒸发器，其特征在于，所述第三挡液板(6)上设有第一孔(61)，用于供蒸发后的气态冷媒向出口流动，所述折弯结构包括多个折弯单元(10)，所述折弯单元(10)具有水平部，所述第一孔(61)设在所述水平部上。

11.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于，还包括布液器(9)，位于所述换热管(3)所在区域的上方，所述布液器(9)包括共同围合形成布液腔的底板(91)、顶板(92)和两个侧板(93)，所述底板(91)上设有第二孔(911)，用于供所述布液器(9)中的液态冷媒流动至换热管(3)所在区域，所述底板(91)设有所述折弯结构。

12.根据权利要求11所述的降膜式蒸发器，其特征在于，所述第二孔(911)设在所述折弯结构的折弯边(11)所在位置。

13.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1～12任一所述的降膜式蒸发器。