CN111854233A - 一种降膜式蒸发器及采用该降膜式蒸发器的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降膜式蒸发器，包括壳体(1)以及位于壳体(1)内的喷淋管(21)、换热管组、挡液板(4)和盖板(5)，壳体(1)具有连通入口(11)和出口(12)，喷淋管(21)的端部连通入口(11)，挡液板(4)位于盖板(5)的下方并与盖板(5)之间形成有缓存区域(51)，挡液板(4)上至少具有一个开口(41)连通缓存区域(51)和壳体(1)的内腔，盖板(5)上则开设有出气孔(52)连通缓存区域(51)和壳体(1)的内腔，喷淋管(21)至少其喷淋孔(211)所在的周壁位于所述缓存区域(51)之外。与现有技术相比，本发明的降膜式蒸发器能够避免液相制冷剂随气相一起被压缩机吸走。

Description

一种降膜式蒸发器及采用该降膜式蒸发器的制冷系统

技术领域

本发明涉及蒸发器技术领域，具体指一种降膜式蒸发器及采用该降膜式蒸发器的制冷系统。

背景技术

降膜式蒸发器的工作原理是：从冷凝器冷凝下来的制冷剂液体，经过节流装置降压节流膨胀，形成气液两相的制冷剂，在压力的驱动下，气液两相制冷剂进入设置在蒸发器内顶部的分配器中，通过多级分配，最后制冷剂由位于分配器最底部的分配孔留出，滴落在蒸发器换热管上，制冷剂借助重力的作用自上而下，陆续滴落至下方的换热管，从而发生制冷剂蒸发，热量从换热管内的介质传递给制冷剂，从而达到制冷的效果。在上述过程中，影响制冷效果最关键的因素是制冷剂的均匀分配，而分配器的机构决定了制冷剂分配效果的好坏。

如专利申请号为CN201710969449.2(公布号为CN109682131A)的发明专利《分配器、降膜式蒸发器及制冷系统》公开了一种分配器，该分配器包括：喷淋器，其顶部连接降膜式蒸发器入口，且底部设置喷淋孔；孔板，其设置在所述喷淋器下端，且其上开设多个分配孔；以及罩板，设置在所述喷淋器上方，其中，所述喷淋器内设置离心式气液分离元件，其被配置成将经由蒸发器入口进入所述喷淋器的制冷剂分离成气液两相，

但是对于上述降膜式蒸发器来说，虽然罩板的设置可以尽量避免液相制冷剂直接被抽吸进入压缩机，但是由于节流后的制冷剂处于气液两相态，其流动状态非常紊乱，经喷淋器喷出的液滴很容易发生飞溅，并随气相一起被压缩机吸走，导致压缩机回液的问题发生。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能够避免液相制冷剂随气相一起被压缩机吸走的降膜式蒸发器。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种可以减少液相制冷剂飞溅的降膜式蒸发器。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种采用上述降膜式蒸发器的制冷系统。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种降膜式蒸发器，包括有

壳体，内部具有内腔，腔壁上开设有与内腔相贯通的供制冷剂进入的入口以及供制冷剂排出的出口；

分配器，设于所述壳体的内腔中，包括有周壁上开设有喷淋孔的喷淋管，该喷淋管的端部连通所述壳体的入口；

换热管组，设于所述壳体的内腔中，并位于所述分配器的下方；以及

盖板，设于所述壳体的内腔中，位于所述喷淋管的上方；

其特征在于：还包括有

挡液板，位于所述盖板的下方，并与盖板之间形成有缓存区域，并且所述的挡液板上至少具有一个开口连通所述的缓存区域和所述壳体的内腔；

而所述的盖板上则开设有出气孔连通所述的缓存区域和壳体的内腔；

并且，所述喷淋管至少其喷淋孔所在的周壁位于所述缓存区域之外。

为了方便喷淋管内的制冷剂在重力作用下均匀喷淋而下，所述的喷淋管(21)基本呈水平布置。

为了充分发挥挡液板的挡液作用，使大部分液相制冷剂在与挡液板碰撞后会在重力作用下下落而避免被气相制冷剂带走，

第一种方案为：所述的挡液板基本呈竖向设置，顶部紧贴于所述的盖板。

为了进一步解决上述第二个技术问题，所述的喷淋管包括有至少一个弯曲段，所述的挡液板设于该弯曲段所围的区域内。喷淋管弯曲布置，相对于笔直布置，可以增加气液两相制冷剂的流动路径，当流动路径延长后，可以布置更多的喷淋孔，从而使得流出的气液两相制冷剂更加均匀，速度更慢，以减少液体的飞溅；同时将挡液板设于弯曲段所围的区域内可以避免挡液板额外占用空间。

挡液板与喷淋管可以间隔设置也可以穿插设置：

在间隔设置的情况下，优选地，所述的挡液板呈筒状，挡液板的底部具有所述的开口，该开口低于所述喷淋管的最低点。这样，喷淋管上喷淋孔的布置位置无需受到限制，可以提高喷淋效率。

在穿插设置的情况下，优选地，所述喷淋管的周壁紧贴于所述的盖板，喷淋管上未开有喷淋孔的局部周壁位于所述的缓存区域内。这样，喷淋管可对围成缓存区域的形成做出部分贡献，降低成本。

为了方便气相制冷剂及时排出，所述的喷淋管沿其延伸方向迂回布置形成有多个所述的弯曲段而呈连续的S形，所述的挡液板也有多个并对应地设于各弯曲段所围的区域内。

第二种方案为：所述的挡液板基本呈水平布置，并与盖板之间围成空腔作为所述的缓存区域，所述的喷淋管设置在该挡液板的下方，并且挡液板的开口与喷淋管的喷淋孔错开设置。

为了方便缓存区域内截留的液滴汇集至开口处，所述挡液板的中央部位略高于周边部位而呈穹顶状，所述挡液板的开口即布置在所述的周边部位，而所述喷淋管的喷淋孔设置在对应于挡液板中央部位的喷淋管周壁上。

为了进一步对进入缓存区域的液滴进行拦截，所述的缓存区域中设有迂回通道，该迂回通道的入口连通所述挡液板的开口，迂回通道的出口连通所述盖板的出气孔。

为了方便迂回通道的设置，同时避免气相制冷剂在迂回通道流动时阻力过大而造成压力变化，所述的迂回通道由在水平方向呈S型迂回的竖向挡片形成，该竖向挡片的顶部紧贴在所述的盖板上，竖向挡片的底部则与所述的挡液板留有间距。

为了保证喷淋管喷出的液相制冷剂集中蒸发，所述盖板的前后侧缘连接在壳体的内壁上，盖板的左右侧缘向下弯折延伸形成有挡板，该挡板和所述壳体的内壁间隔开，所述的分配器位于两个挡板之间。

为了保证液相制冷剂平均分配，所述的分配器还包括有

孔板，基本沿水平方向布置在所述喷淋管的下方，左右侧缘连接在对应挡板的内壁上，前后侧缘连接在壳体的内壁上，开设有多个间隔布置的分配孔。

为了实现均液效果，所述的分配器还包括有

折流板，基本沿水平方向布置在所述喷淋管和孔板之间，左右侧缘连接在对应挡板的内壁上，前后侧缘连接在壳体的内壁上，顶面具有用于积存制冷剂的凹槽，该凹槽的底面开设有均流孔。

本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种采用上述降膜式蒸发器的制冷系统，还包括有相连接的压缩机和蒸发器，所述降膜蒸发器的入口与所述冷凝器相连通，降膜蒸发器的出口与所述压缩机的抽吸端相连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将挡液板设于盖板的下方与盖板之间形成缓存区域，且挡液板上至少具有一个开口连通缓存区域和壳体的内腔，盖板上则开设有出气孔连通缓存区域和壳体的内腔，喷淋管至少其喷淋孔所在的周壁位于缓存区域之外，这样，由于挡液板的设置，从喷淋孔喷溅出的液相制冷剂尤其是液滴不会随气相制冷剂一起直接从出气孔排出，而是会先喷溅到缓存区域之外的区域内，保证气液两相制冷剂有足够的时间进行气液分离，分离后的气相制冷剂会绕过开口处进入缓存区域，再从出气孔排出，最终被压缩机从壳体的出口吸出，在此过程中，一方面，气相制冷剂携带的液滴大部分会在缓存区域被拦截，最终被拦截的液滴通过开口滴落；另一方面，气体在从出气孔排出后，在压缩机抽吸力的作用下气相制冷剂会经历一个接近水平方向流动的过程，由于流动方向接近水平，即使气流流动的区域有液滴溅入，在重力的驱动下，也会驱使液相制冷剂向下流动，从而有助于气液分离。

附图说明

图1为本发明降膜式蒸发器的实施例1的立体结构示意图；

图2为图1中降膜式蒸发器省略壳体1之后的立体分解示意图；

图3为图1中降膜式蒸发器的纵向剖视图；

图4为图1中降膜式蒸发器中喷淋管、挡液板和盖板的装配图；

图5为本发明降膜式蒸发器的实施例2的纵向剖视图；

图6为本发明降膜式蒸发器的实施例2中喷淋管、挡液板和盖板的装配图；

图7为本发明降膜式蒸发器的实施例3的纵向剖视图；

图8为本发明降膜式蒸发器的实施例3中挡液板和盖板的立体分解示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1至图4所示，为本发明降膜式蒸发器的第一个优选实施例。该降膜式蒸发器包括有壳体1、分配器2、换热管组、挡液板4和盖板5，分配器2、换热管组、挡液板4和盖板5均位于壳体1内部。该降膜蒸发器与压缩机和冷凝器一起组成制冷系统，且压缩机、冷凝器和降膜蒸发器通过通过冷媒管路依次连接并形成一回路。

其中，壳体1周壁的前后部开设有两个供制冷剂进入的入口11，该入口11经由节流元件连接至冷凝器；壳体1的顶部开设有供制冷剂排出的出口12，该出口12连接至压缩机的抽吸端。

分配器2包括有喷淋管21、孔板22和折流板23。具体地，喷淋管21基本沿水平方向布置，并沿其延伸方向迂回布置形成有多个弯曲段而呈连续的S形，喷淋管21的两端分别连通壳体1的两个入口11，喷淋管21上开设有多个间隔布置的喷淋孔211；孔板22基本沿水平方向布置在喷淋管21的下方，孔板22上开设有多个间隔布置的分配孔221，孔板22的左右侧缘向上弯折延伸形成有第一包围部222；折流板23基本沿水平方向布置在喷淋管21和孔板22之间，折流板23顶面的中间位置向下凹陷形成有用于积存制冷剂的凹槽231，该凹槽231的底面开设有均流孔232，折流板23的左右侧缘向上弯折延伸形成有第二包围部222。本实施例中，凹槽231沿喷淋管21的长度方向延伸，并位于喷淋管21的正下方。

换热管组位于孔板22的下方。本实施例中，换热管组包括有多根间隔布置的换热管3，基本沿壳体1的长度方向布置。

盖板5水平布置在喷淋管21的上方，盖板5的左右侧缘向下弯折延伸形成有挡板53，该挡板53和壳体1的内壁间隔开，且分配器2位于两个挡板53之间。具体地，盖板5、孔板22的和折流板23的前后侧缘抵接在壳体1的内壁上，孔板22的和折流板23的左右侧缘抵接在对应挡板53的内壁上。

挡液板4位于盖板5的下方，并与盖板5之间形成有缓存区域51，盖板5上开设有出气孔52连通该缓存区域51和壳体1的内腔。

本实施例中，挡液板4呈筒状，与上述喷淋管21的弯曲段一一对应，竖直布置在对应弯曲段所围的区域内，该挡液板4的顶部紧贴于盖板5的底面，挡液板4的底部具有开口41，该开口41连通缓存区域51和壳体1的内腔，且低于喷淋管21的最低点。

实施例2：

如图5和图6所示，为本发明降膜式蒸发器的第二个优选实施例。与实施例1的不同之处在于：

本实施例中，喷淋管21的周壁紧贴于盖板5的底面，喷淋管21上未开有喷淋孔211的局部周壁位于缓存区域51内。如图6所示，本实施例中的挡液板4呈平板状，前后侧缘抵接在喷淋管21的周壁上，当然还可以采用呈筒状的挡液板4，将喷淋管21穿设在各挡液板4围成的空间内，同样可以达到节约空间的目的；另外还可以将喷淋管21笔直设置，将挡液板4弯曲设置，达到相同的效果。不过，喷淋管21弯曲布置，相对于笔直布置，可以增加气液两相制冷剂的流动路径，当流动路径延长后，可以布置更多的喷淋孔211，从而使得流出的气液两相制冷剂更加均匀，速度更慢，以减少液体的飞溅。

实施例3：

如图5和图6所示，为本发明降膜式蒸发器的第二个优选实施例。与实施例1的不同之处在于：

本实施例中，挡液板4基本呈水平布置，并与盖板5之间围成空腔作为上述的缓存区域51，挡液板4的中央部位略高于周边部位而呈穹顶状，挡液板4的左右侧缘和挡板53之间具有间隙而作为上述的开口41；喷淋管41设置在该挡液板4的下方，并且喷淋管21的喷淋孔211设置在对应于挡液板4中央部位的喷淋管21周壁上，以使挡液板4的开口41与喷淋管21的喷淋孔211错开设置；盖板5的出气孔52设置在中央部位。

另外，本实施例中增设有竖向挡片6，该竖向挡片6在水平方向上呈S型迂回，顶部紧贴在盖板5的底面上，底部则与挡液板4留有间距，从而在缓存区域51中围成有迂回通道511，该迂回通道511的入口位于两端，连通挡液板4的开口41，迂回通道511的出口位于中央，连通盖板5的出气孔52。

本发明的工作原理如下：经由节流元件膨胀节流后的气液两相制冷剂从壳体1的两个入口11进入喷淋管21内，然后通过开设在喷淋管21侧壁上的喷淋孔211喷溅而出，此后，由于挡液板4的设置，从喷淋孔211喷溅出的液相制冷剂尤其是液滴不会随气相制冷剂一起直接从出气孔52排出，而是会先喷溅到缓存区域51之外的区域内，然后，

(1)气相制冷剂会绕到挡液板4的开口41处进入缓存区域51，再从出气孔52排出，最终被压缩机从壳体1的出口12吸出；

一方面，气相制冷剂携带的液滴大部分会在缓存区域51被拦截(尤其在实施例3中，迂回通道511会对液滴进行进一步拦截)，最终被拦截的液滴通过开口41滴落至折流板23表面；

另一方面，气体在从出气孔52排出后，在压缩机抽吸力的作用下气相制冷剂会经历一个接近水平方向流动的过程，由于流动方向接近水平，即使气流流动的区域有液滴溅入，在重力的驱动下，也会驱使液相制冷剂向下流动，从而有助于气液分离；

(2)液相制冷剂液在经历和挡板53内壁、折流板23表面、挡液板4外壁和喷淋管21外壁的碰撞后，在重力的作用下汇集至凹槽231内实现均液效果，接着从均流孔232向下流至孔板22表面，经过孔板22均匀分配后会通过分配孔221向下流至换热管组，与换热管3进行充分热交换并蒸发后再从盖板5和壳体1之间的空隙排出，最终被压缩机从壳体1的出口12吸出；

从而完成整个制冷剂气液分离、分配和换热的过程。

Claims (15)

1.一种降膜式蒸发器，包括有

壳体(1)，内部具有内腔，腔壁上开设有与内腔相贯通的供制冷剂进入的入口(11)以及供制冷剂排出的出口(12)；

分配器(2)，设于所述壳体(1)的内腔中，包括有周壁上开设有喷淋孔(211)的喷淋管(21)，该喷淋管(21)的端部连通所述壳体(1)的入口(11)；

换热管组，设于所述壳体(1)的内腔中，并位于所述分配器(2)的下方；以及

盖板(5)，设于所述壳体(1)的内腔中，位于所述喷淋管(21)的上方；

其特征在于：还包括有

挡液板(4)，位于所述盖板(5)的下方，并与盖板(5)之间形成有缓存区域(51)，并且所述的挡液板(4)上至少具有一个开口(41)连通所述的缓存区域(51)和所述壳体(1)的内腔；

而所述的盖板(5)上则开设有出气孔(52)连通所述的缓存区域(51)和壳体(1)的内腔；

并且，所述喷淋管(21)至少其喷淋孔(211)所在的周壁位于所述缓存区域(51)之外。

2.根据权利要求1所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的喷淋管(21)基本呈水平布置。

3.根据权利要求2所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的挡液板(4)基本呈竖向设置，顶部紧贴于所述的盖板(5)。

4.根据权利要求3所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的喷淋管(21)包括有至少一个弯曲段，所述的挡液板(4)设于该弯曲段所围的区域内。

5.根据权利要求4所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的挡液板(4)呈筒状，挡液板(4)的底部具有所述的开口(41)，该开口(41)低于所述喷淋管(21)的最低点。

6.根据权利要求4所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述喷淋管(21)的周壁紧贴于所述的盖板(5)，喷淋管(21)上未开有喷淋孔(211)的局部周壁位于所述的缓存区域(51)内。

7.根据权利要求4所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的喷淋管(21)沿其延伸方向迂回布置形成有多个所述的弯曲段而呈连续的S形，所述的挡液板(4)也有多个并对应地设于各弯曲段所围的区域内。

8.根据权利要求2所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的挡液板(4)基本呈水平布置，并与盖板(5)之间围成空腔作为所述的缓存区域(51)，所述的喷淋管(41)设置在该挡液板(4)的下方，并且挡液板(4)的开口(41)与喷淋管(21)的喷淋孔(211)错开设置。

9.根据权利要求8所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述挡液板(4)的中央部位略高于周边部位而呈穹顶状，所述挡液板(4)的开口(41)即布置在所述的周边部位，而所述喷淋管(21)的喷淋孔(211)设置在对应于挡液板(4)中央部位的喷淋管(21)周壁上。

10.根据权利要求8所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的缓存区域(51)中设有迂回通道(511)，该迂回通道(511)的入口连通所述挡液板(4)的开口(41)，迂回通道(511)的出口连通所述盖板(5)的出气孔(52)。

11.根据权利要求10所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的迂回通道(511)由在水平方向呈S型迂回的竖向挡片(6)形成，该竖向挡片(6)的顶部紧贴在所述的盖板(5)上，竖向挡片(6)的底部则与所述的挡液板(4)留有间距。

12.根据权利要求1至11中任一权利要求所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述盖板(5)的前后侧缘连接在壳体(1)的内壁上，盖板(5)的左右侧缘向下弯折延伸形成有挡板(53)，该挡板(53)和所述壳体(1)的内壁间隔开，所述的分配器(2)位于两个挡板(53)之间。

13.根据权利要求12所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的分配器(2)还包括有

孔板(22)，基本沿水平方向布置在所述喷淋管(21)的下方，左右侧缘连接在对应挡板(53)的内壁上，前后侧缘连接在壳体(1)的内壁上，开设有多个间隔布置的分配孔(221)。

14.根据权利要求13所述的降膜式蒸发器，其特征在于：所述的分配器(2)还包括有

折流板(23)，基本沿水平方向布置在所述喷淋管(21)和孔板(22)之间，左右侧缘连接在对应挡板(53)的内壁上，前后侧缘连接在壳体(1)的内壁上，顶面具有用于积存制冷剂的凹槽(231)，该凹槽(231)的底面开设有均流孔(232)。

15.一种采用权利要求1至14中任一权利要求所述的降膜式蒸发器的制冷系统，还包括有相连接的压缩机和蒸发器，所述降膜蒸发器的入口(11)与所述冷凝器相连通，降膜蒸发器的出口(12)与所述压缩机的抽吸端相连通。

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