CN110701806B - 带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统，包括压缩机、非直通式浮球节流阀和双流程微通道蒸发器，蒸发器的汇流集管的出气口通过导气管与出口集管的出气口相连；压缩机的排气口与油分离器的制冷剂进口相连；油分离器制冷剂出口，与冷凝器的制冷剂进口相连；冷凝器的制冷剂出口与回热器的第一制冷剂进口相连；回热器的第一制冷剂出口与浮球节流阀的制冷剂进口相连通；回热器的第二制冷剂进口与出口集管的出气口相连通；回热器的第二制冷剂出口与压缩机的吸气口相连；浮球节流阀制冷剂出口与入口集管的进液口相连。本发明能够有效解决现有微通道蒸发器存在的气液两相流动相互干扰而影响换热性能的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，特别是涉及带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统。
背景技术
目前，微通道换热器因其结构紧凑、制冷剂充注量小、高效节能等优势，在近年来的发展极为迅速，其作为冷凝器的使用已比较广泛，但是，作为蒸发器应用的技术还不是很成熟，特别是微通道蒸发器存在集管到扁管的流量分配不均和换热性能降低等问题。此外，微通道内汽液两相流动问题是一个异常复杂的问题，其流体作用机理、分配机制和传热特性，至今尚未被完全掌握。其中，气相流体是影响微通道蒸发器供液分配均匀的主要因素。气化的制冷剂容易阻碍液体制冷剂流动，从而容易影响微通道蒸发器的换热效果，造成微通道蒸发器的换热性能不稳定，进而影响了整个制冷系统的制冷性能和稳定性。
因此，对微通道蒸发器的传热性能展开进一步研究，进而对其结构进行改进完善，显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是针对现有微通道蒸发器存在的气液两相流动相互干扰而影响换热性能的技术问题，提供了带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统。
为此，本发明提供了带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统，包括压缩机、油分离器、冷凝器、回热器、第一电磁阀、非直通式浮球节流阀和双流程微通道蒸发器，其中：
双流程微通道蒸发器包括左右间隔设置的、中空的汇流集管和主集管；
汇流集管和主集管相对的一侧通过多根横向分布的扁管相连通；
主集管内设置有横向分布的分程挡板；
分程挡板将主集管分成入口集管和出口集管两个空腔；
入口集管位于出口集管的下方；
汇流集管顶部的出气口，通过导气管与出口集管右侧中部的出气口相连通；
其中，压缩机顶部的排气口，与油分离器的制冷剂进口相连通；
油分离器的制冷剂出口，与冷凝器的制冷剂进口相连通；
冷凝器的制冷剂出口，与回热器的第一制冷剂进口相连通；
回热器的第一制冷剂出口，通过第一电磁阀与非直通式浮球节流阀的制冷剂进口相连通；
回热器的第二制冷剂进口，与双流程微通道蒸发器中出口集管的出气口相连通；
回热器的第二制冷剂出口，与压缩机的吸气口相连通；
非直通式浮球节流阀的制冷剂出口，与双流程微通道蒸发器中入口集管底部的进液口相连通。
其中，压缩机的进油口，通过中空的连接管道，与第二电磁阀的一端相连通；
第二电磁阀的另一端，通过中空的连接管道，与油分离器底部的回油口相连通。
其中，非直通式浮球节流阀包括主阀；
主阀安装在非直通式浮球节流阀的制冷剂进口上；
非直通式浮球节流阀内具有中空的浮球室；
浮球室内具有浮球，其浮在浮球室内的制冷剂液体的液面；
非直通式浮球节流阀的第一接口，通过液体平衡管，与入口集管的右侧下部相连通；
非直通式浮球节流阀的第二接口，通过气体平衡管，与出口集管的出气口相连通。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统，其可以实现对微通道蒸发器的入口集管中制冷剂液面高度的控制，保证微通道蒸发器的第一流程(入口集管及入口集管对应的扁管为蒸发器第一流程；出口集管及出口集管对应的扁管为蒸发器第二流程)中各扁管管路均匀供给液体制冷剂；同时，旁通的导气管可以将在第一流程中蒸发后的制冷剂进行气液分离，使制冷剂液体高效的进入第二流程的扁管中蒸发，避免气相制冷剂对液相制冷剂在各扁管分配的干扰，充分利用蒸发器的换热面积，提高微通道蒸发器整体换热性能，具有重大的生产实践意义。
此外，对于本发明提供的带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统，其具有的回热器，还可避免蒸发后的制冷剂气体与大部分气相制冷剂裹挟的液滴直接进入压缩机吸气口，防止压缩机产生液击，也可利用回热循环，提高制冷系统的性能。
附图说明
图1为本发明提供的带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统，包括压缩机1、油分离器2、冷凝器3、回热器4、第一电磁阀5、非直通式浮球节流阀6和双流程微通道蒸发器7，其中：
双流程微通道蒸发器7包括左右间隔设置的、中空的汇流集管73和主集管70；
汇流集管73和主集管70相对的一侧通过多根横向分布的扁管72相连通；
主集管70内设置有横向分布的分程挡板75；
分程挡板75将主集管70分成入口集管71和出口集管74两个空腔；
入口集管71位于出口集管74的下方；
汇流集管73顶部的出气口m(即气态制冷剂出口)，通过导气管76与出口集管74右侧中部的出气口n相连通；
其中，压缩机1顶部的排气口，与油分离器2的制冷剂进口a相连通；
油分离器2的制冷剂出口b，与冷凝器3的制冷剂进口d相连通；
冷凝器3的制冷剂出口e，与回热器4的第一制冷剂进口f相连通；
回热器4的第一制冷剂出口g，通过第一电磁阀5与非直通式浮球节流阀6的制冷剂进口j相连通；
回热器4的第二制冷剂进口h，与双流程微通道蒸发器7中出口集管74的出气口n(出口集管74是气体集管)相连通；
回热器4的第二制冷剂出口i，与压缩机1的吸气口相连通；
非直通式浮球节流阀6的制冷剂出口k，与双流程微通道蒸发器7中入口集管71底部的进液口(入口集管71是液体集管)相连通。
在本发明中，具体实现上，压缩机1的进油口，通过中空的连接管道，与第二电磁阀8的一端相连通；
第二电磁阀8的另一端，通过中空的连接管道，与油分离器2底部的回油口c相连通。
在本发明中，需要说明的是，通过分程挡板75，使得入口集管71和出口集管74相互隔离、完全间隔开。所述扁管72为扁平管，所述扁管72内具有多条微通道(例如为数十条的细微流道)。在此与现有技术类似，不展开描述。
在本发明中，具体实现上，非直通式浮球节流阀6包括主阀61；
主阀61安装在非直通式浮球节流阀6的制冷剂进口j上；
非直通式浮球节流阀6内具有中空的浮球室62；
浮球室62内具有浮球63，其浮在浮球室62内的制冷剂液体的液面；
非直通式浮球节流阀6的第一接口(与浮球室62相连通)，通过液体平衡管64，与入口集管71的右侧下部相连通；
非直通式浮球节流阀6的第二接口(与浮球室62相连通)，通过气体平衡管65，与出口集管74的出气口相连通。
需要说明的是，对于本发明，非直通式浮球节流阀主阀61主要用于对高温高压的制冷剂进行节流降压成低温低压的两相流体；
其中，浮球室62主要用于储存气液两相制冷剂；浮球63用于液位控制，根据入口集管71内制冷剂液位高度，来调节主阀61的开启度、达到液位控制的目的；液体平衡管64和气体平衡管65，分别用于将浮球室的液体部分和气体部分与双流程微通道蒸发器7的入口集管(即作为液体集管)71和出口集管(即作为气体集管)74相连，保证双流程微通道蒸发器7和浮球室62的压力平衡，使得浮球室62的液位与入口集管(即作为液体集管)71的液位是一致的，实现控制入口集管(即作为液体集管)71的液位目的。
需要说明的是，在本发明中，入口集管71的主要作用是：将从非直通式浮球节流阀6方向供给的制冷剂液体将充满集管，利于向扁管72各分支均匀供液。制冷剂在微通道扁管72各支路中与空气进行热交换，吸收空气中热量蒸发成低温的蒸汽，并使空气温度降低，得到制冷的目的。蒸发后的制冷剂从扁管72各支路顶部向出口集管74汇集，汇集后流向回热器4。
需要说明的是，对于本发明，油分离器2，用于将压缩机排出的高压制冷剂蒸汽中冷冻油(即润滑油)进行分离，以保证装置安全高效地运行。
需要说明的是，在本发明中，回热器4，不仅可使冷凝后液体制冷剂过冷，还可避免蒸发后制冷剂气体裹挟的液滴直接进入压缩机1的吸气口；
在本发明中，非直通式浮球膨胀阀6，用于控制调节双流程微通道蒸发器7中入口集管71的液面高度，以保证液体制冷剂充满整个入口集管71，即保证制冷剂液体在第一流程(入口集管及入口集管对应的扁管为蒸发器第一流程)中均匀分配。
在本发明中，导气管76，可以将在第一流程中蒸发后的制冷剂进行气液分离，保证制冷剂液体有效的进入第二流程(出口集管及出口集管对应的扁管为蒸发器第二流程)中蒸发吸热。
需要说明的是，对于本发明，任意两个相互连通的部件之间是通过一段管路相连通，如图1所示。
在本发明中，具体实现上，回热器4，具体可以采用现有常规的回热器，例如可以采用广州市国新换热器有限公司生产的型号为B3-27-42的回热器。
具体实现上，非直通式浮球节流阀6，具体可以采用浙江三花集团生产的型号为的FPF-T非直通式浮球节流阀。
具体实现上，双流程微通道蒸发器7，可以为现有的双流程微通道蒸发器，例如可以采用丹佛斯公司生产的型号为D1400-E的微通道蒸发器。
对于本发明，需要说明的是，压缩机1用于将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的制冷剂气体，然后，经油分离器2将高压蒸汽中的润滑油分离后，进入冷凝器3冷凝，冷凝器3再将高温高压的气体冷凝成低温高压的液体，冷凝后的制冷剂液体进入回热器4进一步过冷，过冷后的制冷剂液体进入非直通式浮球节流阀6中的主阀61进行节流，由于浮球室62通过液体平衡管64与双流程微通道蒸发器7的入口集管71连接，两者高度保持一致(即保持浮球室62的液面，与入口集管71中的液面高度一致)，因此，可以通过浮球63的变化(即位置升降)，来调节双流程微通道蒸发器7入口集管71中的液面高度。
当液面高度低于设定值(其设定值为双流程微通道蒸发器7的分程挡板75的高度值)，浮球63下降，主阀61的开度随之变大，供液量也增大，反之亦然，其设定值为双流程微通道蒸发器7的分程挡板75的高度值，这样可使入口集管71中充满液相制冷剂，保证微通道蒸发器第一流程中的各扁管管路72均匀供给液体制冷剂；另外，旁通导气管76，将在第一流程中蒸发后的制冷剂进行气液分离，由于制冷剂在第一流程的扁管中蒸发后，汇流集管73中的压力增加，气体进入旁通的导气管76，同时在重力作用下，制冷剂液体充分进入第二流程的扁管中，极大地提高了制冷剂在第二流程的扁管72中分配的均匀性，避免了汇流集管中气相制冷剂对液相制冷剂分配特性的干扰，可有效利用微通道蒸发器的整体换热面积，提高微通道蒸发器换热性能。
此外，蒸发后的制冷剂气体经过回热器4进入压缩机1的吸气口，可避免制冷剂气体裹挟的液滴直接进入压缩机1吸气口，防止压缩机产生液击，也可利用回热循环，提高制冷系统性能。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统，其可以实现对微通道蒸发器的入口集管中制冷剂液面高度的控制，保证微通道蒸发器的第一流程(入口集管及入口集管对应的扁管为蒸发器第一流程；出口集管及出口集管对应的扁管为蒸发器第二流程)中各扁管管路均匀供给液体制冷剂；同时，旁通的导气管可以将在第一流程中蒸发后的制冷剂进行气液分离，使制冷剂液体高效的进入第二流程的扁管中蒸发，避免气相制冷剂对液相制冷剂在各扁管分配的干扰，充分利用蒸发器的换热面积，提高微通道蒸发器整体换热性能，具有重大的生产实践意义。
此外，对于本发明提供的带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统，其具有的回热器，还可避免蒸发后的制冷剂气体与大部分气相制冷剂裹挟的液滴直接进入压缩机吸气口，防止压缩机产生液击，也可利用回热循环，提高制冷系统的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.带液位控制及旁通导气管的双流程微通道蒸发器制冷系统，其特征在于，包括压缩机（1）、油分离器（2）、冷凝器（3）、回热器（4）、第一电磁阀（5）、非直通式浮球节流阀（6）和双流程微通道蒸发器（7），其中：
双流程微通道蒸发器（7）包括左右间隔设置的、中空的汇流集管（73）和主集管（70）；
汇流集管（73）和主集管（70）相对的一侧通过多根横向分布的扁管（72）相连通；
主集管（70）内设置有横向分布的分程挡板（75）；
分程挡板（75）将主集管（70）分成入口集管（71）和出口集管（74）两个空腔；
入口集管（71）位于出口集管（74）的下方；
汇流集管（73）顶部的出气口，通过导气管（76）与出口集管（74）右侧中部的出气口相连通；
其中，压缩机（1）顶部的排气口，与油分离器（2）的制冷剂进口相连通；
油分离器（2）的制冷剂出口，与冷凝器（3）的制冷剂进口相连通；
冷凝器（3）的制冷剂出口，与回热器（4）的第一制冷剂进口相连通；
回热器（4）的第一制冷剂出口，通过第一电磁阀（5）与非直通式浮球节流阀（6）的制冷剂进口相连通；
回热器（4）的第二制冷剂进口，与双流程微通道蒸发器（7）中出口集管（74）的出气口相连通；
回热器（4）的第二制冷剂出口，与压缩机（1）的吸气口相连通；
非直通式浮球节流阀（6）的制冷剂出口，与双流程微通道蒸发器（7）中入口集管（71）底部的进液口相连通；
其中，对于非直通式浮球节流阀（6），其包括主阀（61）；
主阀（61）安装在非直通式浮球节流阀（6）的制冷剂进口上；
非直通式浮球节流阀（6）内具有中空的浮球室（62）；
浮球室（62）内具有浮球（63），其浮在浮球室（62）内的制冷剂液体的液面；
非直通式浮球节流阀（6）的第一接口，通过液体平衡管（64），与入口集管（71）的右侧下部相连通；
非直通式浮球节流阀（6）的第二接口，通过气体平衡管（65），与出口集管（74）的出气口相连通；
其中，压缩机（1）的进油口通过第二电磁阀（8）与油分离器（2）的回油口相连通。
2.如权利要求1所述的双流程微通道蒸发器制冷系统，其特征在于，压缩机（1）的进油口，通过中空的连接管道，与第二电磁阀（8）的一端相连通；
第二电磁阀（8）的另一端，通过中空的连接管道，与油分离器（2）底部的回油口相连通。
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