CN110966807A - 一种降膜式蒸发器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降膜式蒸发器及控制方法，降膜式蒸发器包括筒体，在筒体内部上方布设有多个分配器；多个分配器并联，每个分配器的进液管分别与总进液管连接，在每个分配器的进液管上串联有流量计和电子膨胀阀；每个流量计分别采集对应进液管的冷媒流量信号，并发送至控制板，控制板根据接收到的流量信号控制每个电子膨胀阀的开度。本发明通过设计多个并联的分配器，并在每个分配器的进液管上设置冷媒流量计和电子膨胀阀，控制板根据每个流量计发送的流量信号控制每个电子膨胀阀的开度，使各个并联的分配器中冷媒流量相同，使得冷媒分配均匀，提高了降膜式蒸发器的换热性能，解决了现有技术中冷媒在大冷量降膜式蒸发器中分配不均的问题。

Description

一种降膜式蒸发器及控制方法

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体地说，是涉及一种降膜式蒸发器及控制方法。

背景技术

目前市场上降膜式蒸发器已经在中小冷量的冷水机组上得到应用，而大冷量的冷水机组（例如1000RT以上）还难以采用降膜式蒸发器替代传统的满液式蒸发器，主要原因在于：大冷量的降膜式蒸发器的制冷剂分配面积大，气液两相流动的蒸发器的分配装置很难将液体制冷剂在大面积的换热管表面均匀分配，使得部分换热管表面制冷剂分配的少甚至分配不到制冷剂，这些换热管表面很容易蒸干形成干表面，导致换热性能恶化，性能甚至低于满液式蒸发器的水平。

发明内容

本发明提供了一种降膜式蒸发器，解决了现有技术中冷媒分配不均的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种降膜式蒸发器，包括筒体，在所述筒体内部上方布设有多个分配器；所述多个分配器并联，每个分配器的进液管分别与总进液管连接，在每个分配器的进液管上串联有流量计和电子膨胀阀；每个流量计分别采集对应进液管的冷媒流量信号，并发送至控制板，所述控制板根据接收到的流量信号控制每个电子膨胀阀的开度。

进一步的，在每个分配器的进液管上，电子膨胀阀布设在流量计和分配器之间。

又进一步的，多个分配器的布设高度相等。

更进一步的，多个分配器均匀布设在筒体内部上方。

更进一步的，多个分配器的结构相同、尺寸相等。

再进一步的，所述的分配器设置有两个。

进一步的，所述筒体顶端均匀布设有多个气管，所述多个气管并联。

又进一步的，所述多个分配器沿筒体的轴向布设。

更进一步的，所述多个分配器沿筒体的径向布设。

一种降膜式蒸发器控制方法，所述控制方法包括：

（1）每个流量计分别采集对应分配器进液管内的冷媒流量信号，并发送至控制板；

（2）选中一个流量计为基准流量计，其测得的流量信号为基准流量信号，其串联的电子膨胀阀为基准电子膨胀阀；

（3）控制板判断基准流量计之外的多个流量计发送的流量信号与基准流量信号是否相等；

若否，则控制板调整基准电子膨胀阀之外的每个电子膨胀阀的开度，并返回步骤（1）；

若是，则每个电子膨胀阀保持当前开度。

进一步的，所述控制板调整基准电子膨胀阀之外的每个电子膨胀阀的开度，具体包括：

根据基准流量计之外的每个流量计的流量信号与基准流量信号的差值，调整基准流量计之外的每个流量计所串联的电子膨胀阀的开度。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的降膜式蒸发器及控制方法，通过设计多个并联的分配器，并在每个分配器的进液管上设置冷媒流量计和电子膨胀阀，控制板根据每个流量计发送的流量信号控制每个电子膨胀阀的开度，使各个并联的分配器中冷媒流量相同，使得冷媒分配均匀，提高了降膜式蒸发器的换热性能，解决了现有技术中冷媒在大冷量降膜式蒸发器中分配不均的问题。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的降膜式蒸发器的一种实施例的正视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明所提出的降膜式蒸发器的另一种实施例的正视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是本发明所提出的降膜式蒸发器控制方法的一种实施例的流程图。

附图标记：

1、管板；2、筒体；3、换热管；4、水室；5、进水管；6、出水管；

7、第一进液管；8、第一流量计；9、第一电子膨胀阀；10、第一分配器；

11、气管；

12、第二进液管；13、第二流量计；14、第二电子膨胀阀；15、第二分配器；16、总进液管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例的降膜式蒸发器，主要包括筒体2，筒体2内设置有多个换热管3；在筒体2内部上方、换热管3的上方布设有多个分配器，参见图1至图4所示；多个分配器并联，每个分配器的进液管分别与总进液管16连接，在每个分配器的进液管上串联有流量计和电子膨胀阀；每个流量计分别采集对应进液管的冷媒流量信号，并发送至控制板，控制板根据接收到的流量信号控制每个电子膨胀阀的开度。

筒体2的两端设置有管板1，用于固定换热管3。在管板1的一端设置有水室4，水室4分隔成上下两部分：进水室和出水室，进水室与进水管5连接，出水室与出水管6连接。进水管5内的水通过进水室进入换热管3，与筒体2内的冷媒进行换热后，进入出水室，然后经出水管6流出。

控制板根据接收到的每个流量计发送的流量信号控制每个电子膨胀阀的开度，使得多个进液管内的冷媒流量相等，即，使得进入每个分配器的冷媒流量相同，从而使得冷媒能够在并联的各个分配器中分配均匀，进而使得冷媒能够均匀分配到多个换热管3上，从而保证了冷媒在降膜式蒸发器中分配的均匀性和流量的均衡性，显著提高了降膜式蒸发器的换热性能。

本实施例的降膜式蒸发器，通过设计多个并联的分配器，并在每个分配器的进液管上设置冷媒流量计和电子膨胀阀，控制板根据每个流量计发送的流量信号控制每个电子膨胀阀的开度，使各个并联的分配器中冷媒流量相同，使得冷媒分配均匀，提高了降膜式蒸发器的换热性能，解决了现有技术中冷媒在蒸发器中分配不均的问题，使得冷媒能够在大冷量降膜式蒸发器中均匀分配，从而在保证大冷量的同时，又保证了降膜式蒸发器的高效性。

本实施例通过将大冷量降膜式蒸发器中的分配器并联设置，同时设置冷媒流量计，使各个并联的分配器中冷媒流量相同，分配均匀，从而在保证大冷量的同时，又保证了蒸发器的高效性。

在每个分配器的进液管上，电子膨胀阀布设在流量计和分配器之间，即在冷媒的流动方向上，流量计在前，电子膨胀阀在后，冷媒经过流量计后再流经电子膨胀阀，然后进入分配器。这是因为液态冷媒在经过电子膨胀阀节流后，会变成气液两相冷媒，若在此时用流量计采集冷媒流量信号，采集到的流量信号误差较大；因此，流量计设置在电子膨胀阀前方，液态冷媒先流经流量计，流量计采集冷媒流量信号，然后冷媒再经电子膨胀阀进入分配器，以便于流量计采集到真实有效的分配器进液管冷媒流量，从而通过控制电子膨胀阀的开度使得进入每个分配器进液管的冷媒流量相同。

在本实施例中，多个分配器的布设高度相等，避免由于高度不同影响进入每个分配器的冷媒流量不同，以提高冷媒分配的均匀性。

在本实施例中，多个分配器高度相同，均匀布设在筒体2内部上方，从而使得冷媒可以均匀地喷淋至下方的换热管上，提高降膜式蒸发器的换热能力。

在本实施例中，多个分配器的结构相同、尺寸相等，避免由于结构和尺寸不同影响进入每个分配器的冷媒流量不同，以提高冷媒分配的均匀性及控制的简便性。

在本实施例中，所述的分配器设置有两个，两个分配器并联。通过设置两个分配器，既可以满足均匀分配冷媒的需求，又避免分配器设计过多导致蒸发器结构复杂。

在本实施例中，多个流量计的型号相同，多个电子膨胀阀的型号相同，多个分配器的型号相同。

在筒体2顶端均匀布设有多个气管11，多个气管11并联；筒体2内部的气态冷媒经气管11可以均匀迅速地流出降膜式蒸发器，提高了降膜式蒸发器的出气均匀性和稳定性。

作为本实施例的一种优选设计方案，多个分配器沿筒体2的轴向布设，使得整个降膜式蒸发器的结构简洁，便于筒体2内部换热管等的排布，结构简单、便于设计和制造，参见图1、图2所示。

作为本实施例的另一种优选设计方案，多个分配器沿筒体2的径向布设，使得整个降膜式蒸发器的结构简洁，便于筒体2内部换热管等的排布，结构简单、便于设计和制造，参见图3、图4所示。

下面，以降膜式蒸发器包括两个并联的分配器：第一分配器10、第二分配器15为例，对降膜式蒸发器的工作原理进行详细说明。

第一分配器10与第一进液管7连接，在第一分配器10的第一进液管7上串联有第一流量计8和第一电子膨胀阀9。

第二分配器15与第二进液管12连接，在第二分配器15的第二进液管12上串联有第二流量计13和第二电子膨胀阀14。

第一分配器10和第二分配器15沿筒体2的轴向布设，参见图1、图2所示；或者，第一分配器10和第二分配器15沿筒体2的径向布设，参见图3、图4所示。

具有一定过冷度的液态冷媒，流入总进液管16后分为两路：一路通过第一流量计8后进入第一电子膨胀阀9进行节流，形成气液两相冷媒，然后进入第一分配器10；另一路通过第二流量计13后进入第二电子膨胀阀14进行节流，形成气液两相冷媒，然后进入第二分配器15。冷媒通过第一分配器10和第二分配器15分配后，液态冷媒喷淋在换热管3表面形成液膜，与换热管内的水发生对流、蒸发、沸腾换热，液态冷媒蒸发后形成冷媒蒸气，蒸气通过气管11流出降膜式蒸发器。

一方面，由于降膜式蒸发器沿轴向或径向设置多个并联的分配器，制冷剂分配面积大大减小，提高了制冷剂在分配器内分配的均匀性，从而提高了制冷剂在换热管表面分配的均匀性，使得大冷量降膜式蒸发器的换热性能得到提高。

另一方面，由于两个进液管的电子膨胀阀前均设置流量计（第一电子膨胀阀9前设置第一流量计8，第二电子膨胀阀14前设置第二流量计13），故两个进液管的液态制冷剂流量出现差值时，可以通过调整电子膨胀阀的开度始终保持两个进液管内的液态制冷剂流量相同，这就保证了进入两个分配器的制冷剂流量的均衡性。

由于以上各方面的原因，保证了制冷剂在大冷量降膜式蒸发器中分配的均匀性和流量的均衡性，从而在实现机组大冷量的同时，又显著提高了大冷量降膜式蒸发器的换热性能。

本实施例通过在降膜式蒸发器筒体轴向或径向设置多个并联的分配器、每个分配器的进液管上设置流量计与电子膨胀阀，保证了大冷量降膜式蒸发器中制冷剂分配的均匀性和并联流路制冷剂流量的均衡性，从而实现并显著提高了大冷量降膜式蒸发器的性能。

基于上述降膜式蒸发器的设计，本实施例还提出了一种冷水机组，主要包括压缩机、冷凝器以及所述的降膜式蒸发器。

压缩机排出的高温气态冷媒进入冷凝器，进行换热后冷凝成有一定过冷度的液态冷媒，由冷凝器的液管排出，然后经总进液管16进入降膜式蒸发器，液态冷媒与降膜式蒸发器换热后形成冷媒蒸气，通过气管11流出降膜式蒸发器，然后流至压缩机。

通过在冷水机组中设计所述的降膜式蒸发器，使得冷媒能够在降膜蒸发器中均匀分配，提高降膜式蒸发器的换热性能，进而提高了整个冷水机组的性能。

基于上述降膜式蒸发器的设计，本实施例还提出了一种降膜式蒸发器控制方法，主要包括下述步骤，参见图5所示。

步骤S1：每个流量计分别采集对应分配器进液管内的冷媒流量信号，并发送至控制板。

步骤S2：选中一个流量计为基准流量计，其测得的流量信号为基准流量信号，其串联的电子膨胀阀为基准电子膨胀阀。控制板判断基准流量计之外的多个流量计发送的流量信号与基准流量信号是否相等。

若否，说明多个分配器进液管内的冷媒流量不均，则执行步骤S3：控制板调整基准电子膨胀阀之外的每个电子膨胀阀的开度，使得每个分配器进液管内的冷媒流量相等，并返回步骤S1。

若是，说明所有分配器进液管内的冷媒流量均匀，则执行步骤S4：每个电子膨胀阀保持当前开度。

本实施例的降膜式蒸发器控制方法，通过每个流量计分别采集对应分配器进液管内的冷媒流量信号，并发送至控制板；选中一个流量计为基准流量计，其测得的流量信号为基准流量信号，其串联的电子膨胀阀为基准电子膨胀阀；控制板判断基准流量计之外的多个流量计发送的流量信号与基准流量信号是否相等；若是，则每个电子膨胀阀保持当前开度；若否，则控制板调整基准电子膨胀阀之外的每个电子膨胀阀的开度，重新采集分配器进液管内的冷媒流量信号，直至其他流量计测得的流量信号与基准流量信号相等；使得多个分配器进液管内的冷媒流量相等，即，使得进入每个分配器的冷媒流量相同，从而使得冷媒能够在多个分配器中分配均匀，从而保证大冷量的同时，提高了降膜式蒸发器的换热性能。

在本实施例中，步骤S3控制板调整基准电子膨胀阀之外的每个电子膨胀阀的开度，具体包括：

步骤S31：根据基准流量计之外的每个流量计的流量信号与基准流量信号的差值，调整基准流量计之外的每个流量计所串联的电子膨胀阀的开度。

例如，若其中一个流量计的流量信号与基准流量信号的差值为正，且差值绝对值大于设定值，则减小该流量计所串联的电子膨胀阀的开度，以减小对应分配器进液管内的冷媒流量；若差值为负，且差值绝对值大于设定值，则增大该流量计所串联的电子膨胀阀的开度，以增大对应分配器进液管内的冷媒流量。

通过设计步骤S31调整电子膨胀阀的开度，方法简单、便于控制，使得冷媒能够在多个分配器中分配均匀。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降膜式蒸发器，其特征在于：包括筒体，在所述筒体内部上方布设有多个分配器；

所述多个分配器并联，每个分配器的进液管分别与总进液管连接，在每个分配器的进液管上串联有流量计和电子膨胀阀；

每个流量计分别采集对应进液管的冷媒流量信号，并发送至控制板，所述控制板根据接收到的流量信号控制每个电子膨胀阀的开度。

2.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于：在每个分配器的进液管上，电子膨胀阀布设在流量计和分配器之间。

3.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于：多个分配器的布设高度相等。

4.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于：多个分配器均匀布设在筒体内部上方。

5.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于：多个分配器的结构相同、尺寸相等。

6.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的分配器设置有两个。

7.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述筒体顶端均匀布设有多个气管，所述多个气管并联。

8.根据权利要求1至7所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述多个分配器沿筒体的轴向布设；或者，所述多个分配器沿筒体的径向布设。

9.一种基于权利要求1至8中任一项所述的降膜式蒸发器的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：

（1）每个流量计分别采集对应分配器进液管内的冷媒流量信号，并发送至控制板；

（2）选中一个流量计为基准流量计，其测得的流量信号为基准流量信号，其串联的电子膨胀阀为基准电子膨胀阀；

（3）控制板判断基准流量计之外的多个流量计发送的流量信号与基准流量信号是否相等；

若否，则控制板调整基准电子膨胀阀之外的每个电子膨胀阀的开度，并返回步骤（1）；

若是，则每个电子膨胀阀保持当前开度。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述控制板调整基准电子膨胀阀之外的每个电子膨胀阀的开度，具体包括：

根据基准流量计之外的每个流量计的流量信号与基准流量信号的差值，调整基准流量计之外的每个流量计所串联的电子膨胀阀的开度。

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