CN110425777A - 一种冷库排管蒸发器及冷库局部控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蒸发器的结构设计领域，提供一种冷库排管蒸发器及冷库局部控温方法，包括：蒸发器单管和旋转驱动机构，旋转驱动机构的转动中心线与蒸发器单管的轴线平行，蒸发器单管包括外管、内管和第一隔层，第一隔层将外管与内管之间的区域分隔为两个传热腔，内管内填充有第一工质，每个传热腔内均填充有第二工质。本发明提供的冷库排管蒸发器及冷库局部控温方法，由于蒸发器单管的特殊性，由于重力的作用其沿轴向的转动角度即可实现第二工质与内管的外管壁接触面积的变化，从而能够实现对制冷量的无极调节，并且针对库温不均的区域可调节局部的蒸发器单管转动即可实现对局部制冷效果的控制，另外也可以起到部分储能的作用。

Description

一种冷库排管蒸发器及冷库局部控温方法

技术领域

本发明涉及蒸发器的结构设计领域，更具体地，涉及一种冷库排管蒸发器及冷库局部控温方法。

背景技术

冷库在食品冷链中具有重要的作用，其具有储存和中转的双重作用，往往成为冷链运输布局的中心和中心。传统的冷库制冷系统应用中，为了利用晚上电价的便宜来节约成本，经常在晚上开启制冷系统给冷库“拉冷”(提供过量的制冷量或极低的温度)，白天的时候几乎不开机，这样经常会造成库温在全天的波动范围很大，也会严重影响储存货物的冷藏质量，尤其是作为中转用的冷库，即使提前预冷新进货物，但其开关库门等因素，都会使库内不可避免的面临新进货物热，影响库温的均匀性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例提供一种冷库排管蒸发器及冷库局部控温方法，以解决现有的冷却蒸发器无法调节局部库温的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明实施例的第一方面，提供一种冷库排管蒸发器，用于布置在冷库的四周，包括：蒸发器单管和用于带动所述蒸发器单管转动的旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的转动中心线与所述蒸发器单管的轴线平行；

所述蒸发器单管包括外管、内管以及至少一个第一隔层，所述外管套设在所述内管外，所述内管的外管壁通过所述第一隔层与所述外管的内管壁连接，所述第一隔层从所述外管的一端延伸至所述外管的另一端，并将所述外管与所述内管之间的区域分隔为两个传热腔；

所述内管内填充有第一工质，每个所述传热腔内均填充有第二工质。

进一步地，所述蒸发器单管为多个，多个所述蒸发器单管呈平行阵列布置，每个所述蒸发器单管均对应设置有所述旋转驱动机构。

进一步地，所述冷库排管蒸发器还包括：温度分布检测部件以及控制部件，所述温度分布检测部件用于检测所述冷库内的温度分布，所述温度分布检测部件与所述控制部件相连接；

各所述旋转驱动机构均与所述控制部件相连接，所述控制部件用于根据所述冷库内的温度分布控制对应的所述旋转驱动机构按照预设方向和角度旋转。

进一步地，所述蒸发器单管呈水平布置，所述旋转驱动机构包括旋转轴，所述旋转轴分别与所述内管的两端动密封连接。

进一步地，所述外管与所述内管之间还设置有第二隔层，所述第二隔层的相对两端均与所述外管的内管壁相连，所述第二隔层贯穿两个所述传热腔设置，以将两个所述传热腔划分成绝热腔以及两个填充有所述第二工质的传热腔单元；

所述第二隔层的一侧和所述外管的内管壁之间的区域为所述绝热腔，所述第二隔层的另一侧、所述第一隔层的一侧、所述外管的内管壁以及所述内管的外管壁之间的区域为一个所述传热腔单元。

进一步地，所述内管与所述外管偏心设置，所述内管的外管壁与所述外管的内管壁之间距离最短处设置有第一个所述第一隔层，所述内管的外管壁与所述外管的内管壁之间距离最长处设置有第二个所述第一隔层，所述第二隔层与第一个所述第一隔层相连。

进一步地，所述第二隔层为弧形结构，所述第二隔层与所述内管的外管壁相切设置。

进一步地，两个所述传热腔单元的体积相等，且所述第二隔层关于所述第一隔层对称布置。

进一步地，所述内管和外管均采用铜管、铝管或不锈钢管制成；

所述外管的内管壁设置有光滑表面或内螺纹，所述外管的外管壁设置有光滑表面、外螺纹、肋片或翅片结构。

根据本发明的第二方面，提供一种冷库局部控温方法，利用本发明第一方面任一所述的冷库排管蒸发器，包括：根据冷库内局部温度过高的区域以及对应该区域的蒸发器单管的当前位置以控制所述蒸发器单管按照预设方向和角度转动；其中，所述蒸发器单管的预设转动方向和角度可根据蒸发器单管的当前位置预先设定。

(三)有益效果

本发明实施例提供的冷库排管蒸发器及冷库局部控温方法，由于蒸发器单管的两个传热腔内均填充有用于与第一工质进行热交换的第二工质，由于重力的作用，使得调整蒸发器单管沿其轴向的转动角度即可实现第二工质与内管的外管壁接触面积的变化，从而能够实现对制冷量的无极调节，并且针对库温不均的区域可调节局部的蒸发器单管转动即可实现对局部制冷效果的控制，另外也可以起到部分储能的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中蒸发器单管的内部结构示意图；

图2为本发明实施例中蒸发器单管的外部结构示意图；

图3为本发明实施例中蒸发器单管的沿轴旋转的内部液位变化图；

图4为本发明实施例中冷库局部高效速冷示意图；

图中：1、外管；2、绝热腔；3、第一传热腔单元；4、最高液位线；5、第二工质；6、第二隔层；7、内管；8、第二传热腔单元；9、第一工质；10、第一隔层；11、旋转轴；12、控制部件；13、控制支路；14、温度分布检测部件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，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。

如图1至图4所示，本发明实施例提供一种冷库排管蒸发器，包括：蒸发器单管和旋转驱动机构，蒸发器单管与旋转驱动机构相连接，旋转驱动机构用于根据冷库内的温度分布带动蒸发器单管按照预设方向(顺时针或逆时针)和角度旋转，蒸发器单管的转动中心线与蒸发器单管的轴线平行。需要说明的是，旋转驱动机构可设置在蒸发器单管的端部，也可套设在蒸发器单管的外部，便于蒸发器单管沿平行于其轴向转动。

其中，为了实现蒸发器单管在转动过程中的制冷量调节，本实施例中的蒸发器单管在常规蒸发器换热管的基础上进行改进，具体包括：外管1、内管7以及第一隔层10，外管1套设在内管7的外部，且外管1的端部与内管7的端部之间为密封设置，防止外管1内的工质漏出。其中内管1的长度可与外管1的长度相等，也可大于外管1的长度，便于其内部的工质与外部管道循环。内管7的外管壁通过第一隔层10与外管1的内管壁连接，第一隔层10沿平行与外管1的轴线方向从外管1的一端延伸至外管1的另一端，并将外管1与内管7之间的区域分隔为两个传热腔。

其中，第一隔层10的数量为一个或者两个，当内管7的外管壁与外管1的内管壁相切时，只需要一个第一隔层10即可将内管7固定在外管1内部，其他情况下均需要两个第一隔层10来对内管7进行固定连接，以实现将外管1与内管7之间的区域分隔为两个传热腔。

其中，为了实现换热，内管7内填充有第一工质9，每个传热腔3内均填充有第二工质5，外管1的外管壁及外接拓展表面结构(如肋片、翅片等外接表面)与冷库内的空气充分接触吸热，首先传热给第二工质5，此时传热腔内工质不受外力做水平衡流动，且传热腔变为重力式热管功能区运行，第二工质5吸热蒸发。然后，在内管7的外管壁的冷壁面上凝结放热，且冷凝后的液相工质流回原蒸发区域，重新吸热蒸发。最后，不断地将热量传到第一工质9，达到先冷却冷库内的空气再去冷藏货物的目的，并持续提供稳定的冷环境。

进一步地，当发现冷库内存在局部温度不均时，可通过旋转驱动机构带动蒸发器单管按照预设方向和角度旋转，来改变两个传热腔内的第二工质5与内管7和外管1的管壁的接触面积，从而来改变蒸发器单管的换热量，其中可根据换热量需求自动调整旋转方向和角度。

上述实施例提供的冷库排管蒸发器，由于蒸发器单管的两个传热腔内均填充有用于与第一工质进行热交换的第二工质，由于重力的作用，使得调整蒸发器单管沿其轴向的转动角度即可实现第二工质与内管的外管壁接触面积的变化，从而能够实现对制冷量的无极调节，并且针对库温不均的区域可调节局部的蒸发器单管转动即可实现对局部制冷效果的控制，另外也可以起到部分储能的作用。

在上述实施例的基础上，由于冷库面积大，蒸发器单管为多个，多个蒸发器单管可在竖直平面内呈平行阵列布置，每一行由多个蒸发器单管串联，每一行的各蒸发器单管可单独控制转动或者以行为单位同步转动，具体根据实际需要进行设定，此处不作具体限定。

其中，呈阵列布置的多个蒸发器单管分布在冷库的四周，并且每个蒸发器单管对应设置有单独的旋转驱动机构，蒸发器单管的数量越大，局部温度的可调精度越高。

在上述各实施例的基础上，冷库排管蒸发器还包括：温度分布检测部件14和控制部件12，温度分布检测部件14用于检测冷库内的温度分布，温度分布检测部件14可以采用红外检测器，可以直接将温度分布情况进行显示，以便于控制部件12发出相应的控制指令。其中，控制部件12内可预先存储各蒸发器单管的位置分布，根据获取的冷库内的温度分布情况并确认位置，通过比对即可找到相应位置的蒸发器单管，从而控制与该蒸发器单管相连的旋转驱动机构按预设方向和角度转动。

具体地，温度分布检测部件14与控制部件12相连接，对应于各蒸发器单管的旋转驱动机构均通过控制支路13与控制部件12相连接，控制部件12用于根据冷库内的温度分布控制对应的旋转驱动机构按预设方向和角度旋转，以便于快速实现该区域的温度与库温保持一致。

在上述各实施例中，由于排管蒸发器主要依靠重力来实现调整换热量的目的，本实施例中蒸发器单管呈水平布置，从而增强控温效果。其中，为了实现蒸发器单管的转动，旋转驱动机构包括在蒸发器单管的两端对称布置的旋转轴11，旋转轴11的动力部分可采用电机驱动；旋转轴的内部可设置成空心结构，并分别与内管7的两端动密封连接，从而不会影响到内管7内的第一工质9的流动。

在上述各实施例的基础上，外管1与内管7之间还设置有第二隔层6，第二隔层6的相对两端均内接于外管1的内管壁，且第二隔层6沿着平行于外管1的长度方向布置。其中，第二隔层6的具体形状可根据需要进行调整。第二隔层6同时贯穿于两个传热腔，即两个传热腔内都有部分的第二隔层6，以将两个传热腔划分成绝热腔2以及两个填充有第二工质的传热腔单元，这两个传热腔单元分别为第一传热腔单元3和第二传热腔单元8。

其中，第二隔层6的一侧与外管1的内管壁之间的区域形成绝热腔2，绝热腔2内可填充真空或者其他传热系数低的填充材料，从而起到在蒸发器单管在某些角度位置时能够起到隔热或部分隔热的目的，以便于调整换热量。同时，第二隔层6的另一侧、第一隔层10的一侧、外管1的内管壁以及内管7的外管壁之间的区域围合形成一个传热腔单元。

上述各实施例中，第一隔层10和第二隔层6均为物理密封隔层，优选为各种绝热或导热系数低的材料。

在上述各实施例中，为了使热管腔换热面积最大化，内管7与外管1为偏心设置，即二者的轴心不重合。内管7的外管壁与外管1的内管壁之间存在距离最短和距离最长的位置，并且在这两个位置均设置有第一隔层10，两个第一隔层10同时位于内管7和外管1的径向上。

具体地，内管7的外管壁与外管1的内管壁之间距离最短处设置有第一个第一隔层10，内管7的外管壁与外管1的内管壁之间距离最长处设置有第二个第一隔层10。同时，第二隔层6与第一个第一隔层10卡接，从而能够为第一传热腔单元3和第二传热腔单元8预留较大的空间。

进一步地，上述实施例中的第二隔层6为弧形结构，第二隔层6与内管7的外管壁相切设置，基于本身结构设计和隔层两边的压差又能起到稳固内管位置和减震的作用。

在上述各实施例的基础上，进一步地，第一传热腔单元3和第二传热腔单元8的体积相等，即第一传热腔单元3和第二传热腔单元8的截面相同。而且第二隔层6关于第一隔层10对称布置，从而使第一传热腔单元3和第二传热腔单元8的体积仍然相等，同时，为了便于在转动的过程中实现无极调节，第一传热腔单元3和第二传热腔单元8内的第二工质5的体积也相同。

在上述各实施例中，内管7和外管1均可采用各种尺寸的铜管、铝管或不锈钢管制成。进一步地，外管1的内管壁设置有光滑表面、内螺纹以及其他各种以增强换热为目的的管内管壁面结构，外管1的外管壁设置有光滑表面、外螺纹、肋片、翅片结构以及其他各种以增强换热为目的的管外表面拓展结构。

在上述各实施例的基础上，为了防止外管1内的第二工质5充液率过高，本实施例中需要对第二工质5的液位进行限定，具体可在外管1内设置最高液位线4，最高液位线4与尺寸较大的第一隔层10垂直且与内管7相切，从而能够避免第二工质5在图3的A位置时接触内管外管壁面或在E位置时接触外管内管壁面，增加了其在各个模式下的传热效果。

其中，旋转到图3的A位置为蒸发器单管的第一状态，其对应的制冷效果最好(内管7的外管壁上可供热交换的面积最大)。

旋转到B位置时为蒸发器单管的第二状态，旋转到C位置时为蒸发器单管的第三状态，旋转到D位置时为蒸发器单管的第四状态，其中第二状态至第四状态中，内管7的外管壁上可供热交换的面积逐渐减小，对应的换热量也逐渐减小。

旋转到E位置时为蒸发器单管的第五状态，此时制冷效果最差(内管7的外管壁上可供热交换的面积最小)。

旋转到F位置时为蒸发器单管的第六状态，旋转到G位置时为蒸发器单管的第七状态，旋转到H位置时为蒸发器单管的第八状态，其中第六状态至第八状态中，内管7的外管壁上可供热交换的面积逐渐减大，对应的换热量也逐渐减大。

本实施例中，从A到E(A-B-C-D-E)位置旋转制冷效果逐渐削弱，E到A(E-F-G-H-A)位置制冷效果逐渐增强，最终实现制冷量的无极调节。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例还提供一种局部控温方法，利用上述各实施例中任一所述的冷库排管蒸发器，包括：根据冷库内局部温度过高的区域以及对应该位置的蒸发器单管的当前位置以控制所述蒸发器单管按照预设方向和角度转动。其中，蒸发器单管的预设转动方向和角度可根据蒸发器单管的当前位置预先设定。

具体地，冷库内局部温度过高的区域可以预先通过温度分布检测部件14获取，如：红外检测器，通过红外检测器发现局部温度过高的区域(库门或因部分维护结构不好而出现漏冷的区域)并确认其位置，调节对应区域的蒸发器管段，向增强制冷方向旋转，提供适当冷量，让此区域货物迅速达到与库温整体持平的状态，来实现局部控温冷藏的目的。

另外，大部分蒸发器单管可以在夜间开启制冷机的时候调节成低效制冷模式(夜间所需冷量小)，起到储能的作用，可以配合制系统的储能装置，到白天再根据具体所需冷量实际情况向增强制冷模式调节，最终实现全天库温波动小且均匀的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种冷库排管蒸发器，其特征在于，包括：蒸发器单管和用于带动所述蒸发器单管转动的旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的转动中心线与所述蒸发器单管的轴线平行；

所述蒸发器单管包括外管、内管以及至少一个第一隔层，所述外管套设在所述内管外，所述内管的外管壁通过所述第一隔层与所述外管的内管壁连接，所述第一隔层从所述外管的一端延伸至所述外管的另一端，并将所述外管与所述内管之间的区域分隔为两个传热腔；

所述内管内填充有第一工质，每个所述传热腔内均填充有第二工质。

2.根据权利要求1所述的冷库排管蒸发器，其特征在于，所述蒸发器单管为多个，多个所述蒸发器单管呈平行阵列布置，每个所述蒸发器单管均对应设置有所述旋转驱动机构。

3.根据权利要求2所述的冷库排管蒸发器，其特征在于，还包括：温度分布检测部件以及控制部件，所述温度分布检测部件用于检测所述冷库内的温度分布，所述温度分布检测部件与所述控制部件相连接；

各所述旋转驱动机构均与所述控制部件相连接，所述控制部件用于根据所述冷库内的温度分布控制对应的所述旋转驱动机构按照预设方向和角度旋转。

4.根据权利要求1所述的冷库排管蒸发器，其特征在于，所述蒸发器单管呈水平布置，所述旋转驱动机构包括旋转轴，所述旋转轴分别与所述内管的两端动密封连接。

5.根据权利要求1至4中任一所述的冷库排管蒸发器，其特征在于，所述外管与所述内管之间还设置有第二隔层，所述第二隔层的相对两端均与所述外管的内管壁相连，所述第二隔层贯穿两个所述传热腔设置，以将两个所述传热腔划分成绝热腔以及两个填充有所述第二工质的传热腔单元；

所述第二隔层的一侧和所述外管的内管壁之间的区域为所述绝热腔，所述第二隔层的另一侧、所述第一隔层的一侧、所述外管的内管壁以及所述内管的外管壁之间的区域为一个所述传热腔单元。

6.根据权利要求5所述的冷库排管蒸发器，其特征在于，所述内管与所述外管偏心设置，所述内管的外管壁与所述外管的内管壁之间距离最短处设置有第一个所述第一隔层，所述内管的外管壁与所述外管的内管壁之间距离最长处设置有第二个所述第一隔层，所述第二隔层与第一个所述第一隔层相连。

7.根据权利要求6所述的冷库排管蒸发器，其特征在于，所述第二隔层为弧形结构，所述第二隔层与所述内管的外管壁相切设置。

8.根据权利要求6所述的冷库排管蒸发器，其特征在于，两个所述传热腔单元的体积相等，且所述第二隔层关于所述第一隔层对称布置。

9.根据权利要求1所述的冷库排管蒸发器，其特征在于，所述内管和外管均采用铜管、铝管或不锈钢管制成；

所述外管的内管壁设置有光滑表面或内螺纹，所述外管的外管壁设置有光滑表面、外螺纹、肋片或翅片结构。

10.一种冷库局部控温方法，利用权利要求1至9中任一所述的冷库排管蒸发器，其特征在于，包括：

根据冷库内局部温度过高的区域以及对应所述区域的蒸发器单管的当前位置以控制所述蒸发器单管按照预设方向和角度转动。