发明内容
将制冷剂均匀分布到换热管表面不仅包括将制冷剂均匀分布到每一根换热管表面,还包括制冷剂能够均匀分布在每根换热管的长度方向上。通常情况下,由于换热管具有一定长度,为了使制冷剂能够沿换热管的长度方向均匀分布,分配器内、外的制冷剂必然具有一定的压降(或阻力),损失制冷剂压力。并且由于进入分配器的制冷剂为气液两相的制冷剂,使得均匀分布制冷剂更加困难。为了使制冷剂能够均匀分布,分配器通常具有复杂的结构,导致成本增加。
此外,部分未被完全蒸发的制冷剂会累积在降膜式蒸发器的底部,形成满液区域。部分降膜式蒸发器还包括设置在满液区域中的满液管束,以进一步将累积在满液区域的液体制冷剂蒸发为气体。这样设置虽然可以提高蒸发器的换热性能,但是需要较大的制冷剂充注量,增加了成本。
为了解决以上问题,本申请在第一方面的至少一个目的是提供一种降膜式蒸发器,包括:壳体,所述壳体具有长度方向;分配盒,所述分配盒设置在所述壳体内的上部,所述分配盒的长度方向与所述壳体的长度方向一致,所述分配盒具有上部容腔和下部容腔,所述分配盒包括:底部分配板,所述分配盒的所述底部分配板上设置数个液体分配孔;气体通道,所述气体通道穿过所述分配盒将所述上部容腔与所述分配盒的外部流体连通,以排出所述的分配盒内的气体;第一换热管束,所述第一换热管束位于在所述壳体内,并且设置在所述分配盒的下方,所述第一换热管束的长度方向与所述壳体的长度方向一致;以及进液管,所述进液管设置在所述壳体上;其中,所述分配盒上具有进液口,所述进液管穿过所述壳体与所述进液口流体连通。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括:第二换热管束,所述第二换热管束布置在所述分配盒的所述下部容腔内,所述第二换热管束的长度方向与所述分配盒的长度方向一致。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括:第三换热管束,所述第三换热管束布置在所述分配盒的所述上部容腔内,所述第三换热管束的长度方向与所述分配盒的长度方向一致。
根据上述第一方面,所述分配盒还包括:第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁和所述第二侧壁在所述分配盒的宽度方向上相对设置;挡液板,所述挡液板设置在所述下部容腔内,所述挡液板一端连接在所述第一侧壁上,另一端与所述第二侧壁间隔一定距离以形成开口,其中所述挡液板的长度方向与所述分配盒的长度方向一致,并且所述挡液板与所述底部分配板间隔一定距离。
根据上述第一方面,所述分配盒还包括顶部,所述顶部与所述分配盒的所述底部分配板相对设置,所述进液口布置在所述第一侧壁或所述顶部上;其中,所述挡液板连接在所述进液口的下方。
根据上述第一方面,所述分配盒还包括:布液器,所述布液器设置在所述下部容腔内,所述布液器的延伸方向与所述分配盒的长度方向一致,所述布液器具有布液容腔和数个出口,所述布液器的所述数个出口沿所述布液器的延伸方向设置;所述进液口与所述的布液容腔流体连通,所述布液容腔与所述数个出口流体连通;其中,所述布液器设置在所述挡液板的上方。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括设置在所述壳体上的出气管;所述气体通道被设置为远离所述出气管。
根据上述第一方面,所述分配盒还包括除雾装置,所述除雾装置设置在所述分配盒的所述气体通道处。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括:附加分配盒,所述附加分配盒设置在所述第一换热管束的下方,所述附加分配盒的长度方向与所述壳体的长度方向一致;附加底部分配板,所述附加分配盒的所述附加底部分配板上设置数个附加液体分配孔;第四换热管束,所述第四换热管束布置在所述附加底部分配板的下方,所述第四换热管束的长度方向与所述壳体的长度方向一致。
根据上述第一方面,所述附加分配盒还包括:附加第一侧壁和附加第二侧壁,所述附加第一侧壁和所述附加第二侧壁在所述附加分配盒的宽度方向上相对设置;至少一个集液板,所述至少一个集液板连接在所述附加分配盒的所述附加第一侧壁和/或所述附加第二侧壁的顶部,向上并向外倾斜延伸而出形成。
根据上述第一方面,所述附加分配盒还包括:附加第一侧壁和附加第二侧壁,所述附加第一侧壁和所述附加第二侧壁在所述附加分配盒的宽度方向上相对设置;附加顶部,所述附加顶部与所述附加第一侧壁和/或所述附加第二侧壁之间具有集液口。
根据上述第一方面,所述附加顶部包括两块倾斜板,所述两块倾斜板从上至下向外倾斜并且所述两个倾斜板的顶部相互连接,所述两个倾斜板分别与所述附加第一侧壁和所述附加第二侧壁之间各自具有集液口。
根据上述第一方面,所述附加分配盒还包括:附加第一侧壁和附加第二侧壁,所述附加第一侧壁和所述附加第二侧壁在所述附加分配盒的宽度方向上相对设置;附加挡液板,所述附加挡液板设置在所述附加分配盒内,所述附加挡液板的长度方向与所述附加分配盒的长度方向一致,其中所述附加挡液板的两端与所述附加第一侧壁和/或所述附加第二侧壁间隔一定距离以形成开口,并且所述附加挡液板与所述附加底部分配板间隔一定距离。
根据上述第一方面,所述附加挡液板的一端连接在所述附加第一侧壁上,另一端与所述附加第二侧壁间隔一定距离以形成所述开口。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括设置在所述壳体上的次进液管;所述附加分配盒的所述附加第一侧壁上具有附加进液口,所述次进液管穿过所述壳体与所述附加进液口流体连通;其中,所述附加挡液板连接在所述附加进液口的下方。
根据上述第一方面,所述附加分配盒还包括:附加布液器,所述附加布液器设置在所述附加分配盒内,所述附加布液器的延伸方向与所述附加分配盒的长度方向一致,所述附加布液器具有布液容腔和数个出口,所述附加布液器的所述数个出口沿所述附加布液器的延伸方向设置;所述附加进液口与所述布液容腔流体连通,并且所述布液容腔与所述数个出口流体连通;其中,所述附加布液器位于所述附加挡液板的上方。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括:均液管,所述均液管具有一第一端部和一第二端部,其中所述第一端部与所述分配盒连接,所述第二端部与所述附加分配盒连接,以使得所述分配盒和所述附加分配盒流体连通;其中,所述第一端部连接至与所述上部容腔相应的所述分配盒的侧壁上。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括:第三换热管束,所述第三换热管束设置在所述分配盒的所述上部容腔中;其中,所述第一端部位于所述第三换热管束下方。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括:附加满液盒,所述附加满液盒设置在所述第一换热管束的下方,所述附加满液盒的长度方向与所述壳体的长度方向一致;第五换热管束,所述第五换热管束布置在所述附加满液盒内,所述第五换热管束的长度方向与所述附加满液盒的长度方向一致。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括:均液管,所述均液管具有一第一端部和一第二端部,其中所述第一端部与所述分配盒连接,所述第二端部与所述附加满液盒连接,以使得所述分配盒和所述附加满液盒流体连通;其中,所述第一端部连接至与所述上部容腔相应的所述分配盒的侧壁上。
根据上述第一方面,所述降膜式蒸发器还包括:第三换热管束,所述第三换热管束设置在所述分配盒的所述上部容腔中;其中,所述第一端部位于所述第三换热管束下方。
本申请在第二方面的目的是提供一种空调系统,包括上述的降膜式蒸发器。
本申请的降膜式蒸发器以分配盒代替结构复杂的制冷剂分配器,不仅简化了分配器的结构,而且制冷剂在每根换热管束的长度方向上都能均匀分配,有利于提高蒸发器的换热性能。同时,制冷剂在重力的作用下被分配,不会对制冷剂造成过大的压降损失。进一步来说,分配盒还能有效防止气液分离后的气体制冷剂中带液的现象,减小对压缩机吸气端造成液击的可能性。
具体实施方式
下面将参考构成本说明书一部分的附图对本发明的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是,虽然在本申请中使用表示方向的术语,诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等描述本申请的各种示例结构部分和元件,但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的,基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本申请所公开的实施例可以按照不同的方向设置,所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在可能的情况下,本申请中使用的相同或者相类似的附图标记指的是相同的部件。
图1A和图1B用于说明降膜式蒸发器的外部结构和连接关系,其中图1A为本申请的空调系统190的示意性框图,用于示出蒸发器100在空调系统190中的位置和功能,图1B为蒸发器100的壳体结构,用于示出蒸发器100的外部连接关系。
如图1A所示,空调系统190包括压缩机193、冷凝器191、节流装置192和蒸发器100,它们通过管路连接成一个封闭的系统,并在系统中充注有制冷剂。其中,制冷剂依次流经压缩机193、冷凝器191、节流装置192和蒸发器100,使得空调系统190能够对外制冷或制热。具体而言,压缩机193排出的高压气体制冷剂流入冷凝器191,在冷凝器191中释放出热量而被冷凝为高压液体制冷剂,然后流入节流装置192,节流为低压两相制冷剂后再流入蒸发器100中,在蒸发器100中吸收热量而被蒸发为低压气体制冷剂,最后重新流入压缩机193,完成制冷剂的循环。作为一个示例,蒸发器100为降膜式蒸发器。
如图1B所示,降膜式蒸发器100具有壳体101,壳体101大致为圆筒形状,具有长度L1。壳体101上设有主进液管103(即进液管103)、次进液管102、出气管105和进、出水管109。其中,主进液管103和次进液管102在壳体101的中部的右侧面上下设置,并且均与节流装置192的出口流体连通,以向壳体101内部提供两相制冷剂。需要说明的是,流经主进液管103和次进液管102的制冷剂的量可以通过已知的阀体等控制装置进行控制,在此不进行具体说明,并且根据降膜式蒸发器的不同设计,也可以不设置次进液管102,而仅通过主进液管103进液。而出气管105与压缩机193的吸气端流体连通,以将壳体101内部蒸发得到的气体制冷剂排出至压缩机193吸气端。出气管105可以设置在壳体101上的任何地方,在本实施例中,出气管105设置在壳体101的中部靠近前端的左上侧,这样设置既能够便于气体从出气管105排出,又能与主进液管103和次进液管102间隔一定距离,以免从主进液管103、次进液管102流入的两相制冷剂直接从出气管105排出。
在壳体101的两端具有用于封闭壳体101的端板,其中前侧的端板106上还设有进、出水管109。进、出水管109与热水流体连通,并且与壳体101中的换热管内部流体连通,用于向换热管提供用来热交换的热水。
由此,来自节流装置192的两相制冷剂从主进液管103和次进液管102进入降膜式蒸发器100的壳体101内部后,在壳体内与换热管进行热交换,制冷剂吸热并蒸发为气体后,经过出气管105排出降膜式蒸发器100而流入压缩机193的吸气端。其中,换热管中的用于热交换的介质水通过进、出水管109从换热管中流入和流出。
图2为降膜式蒸发器100的一个实施例的沿A-A线的剖视图,用于说明降膜式蒸发器100的壳体101的内部结构。如图2所示,壳体101内从上至下依次包括分配盒210、换热管束230(即第一换热管束)、附加分配盒220和换热管束240(即第四换热管束)。虽然图2中示出的是剖视图,但是应当理解的是,分配盒210、换热管束230、附加分配盒220和换热管束240的长度方向均与壳体101的长度方向相同。其中,分配盒210设置在壳体101内的上部,换热管束230设置在分配盒210下方。并且,附加分配盒220设置在壳体101内的中下部,换热管束240设置在附加分配盒220的下方。换热管束230和换热管束240与壳体101端部的进、出水管109流体连通,以使得热水流经换热管束230和换热管束240的换热管内。由此,制冷剂先经过分配盒210分配后,再与换热管束230进行热交换,其中部分制冷剂蒸发为气体后排出,液体制冷剂被附加分配盒220收集,并经过附加分配盒220再分配后,与换热管束240进行热交换,使液体制冷剂全部或绝大部分被蒸发为气体后排出。
具体来说,分配盒210大致为长条形状的方形盒体,分配盒210的长度方向为L2(参见图3A),宽度方向为左右方向。分配盒210包括底部分配板251、顶部252、左侧壁253(即第一侧壁253)和右侧壁254(即第二侧壁254)。虽然图中未示出,但是应当理解的是,在前后方向上,分配盒210也具有侧壁,以形成盒体的结构,作为一个示例,分配盒210在前后方向的侧壁可以直接由前后侧的两个端板106形成。需要说明的是,图中示出的长条形状的方形盒体仅为分配盒210的一种实施例结构,在其他实施例中,分配盒210的截面形状也可以不为矩形,而为圆形或椭圆形等任意形状。在其他形状的分配盒210中,底部分配板251、顶部252、左侧壁253和右侧壁254可能仅表示某个方向上的部位,例如在如图8所示的实施例中,左侧壁和右侧壁表示下部盒体的两个侧壁。
其中,分配盒210的左侧壁253上设有进液口213,壳体101上的主进液管103穿过壳体101与该进液口213流体连通。在其他实施例中,进液口213也可以不设置在左侧壁253上,例如在如图3E所示的实施例中,进液口213也可以设置在顶部252上。
气液两相的制冷剂经过主进液管103和进液口213而流入分配盒210中,在分配盒210中气液分离,液体制冷剂在重力的作用下向下沉积,而气体制冷剂向上运动,在分配盒210中形成具有一定高度的液面217。以液面217作为界限,分配盒210内部的容腔可以分为上部容腔273和下部容腔274,其中上部容腔273用于容纳气体形态的制冷剂,下部容腔274用于容纳液体形态的制冷剂。
并且,在分配盒210上还设有将分配盒210内部的上部容腔273与分配盒210外部流体连通的气体通道,以使得上部容腔273中的气体制冷剂能够通过气体通道排出至分配盒210外部,并最终由出气管105排出至压缩机的吸气端。作为一个示例,分配盒210的上部容腔273大致上是密闭的,气体制冷剂仅能通过气体通道流出。其中,在气体通道处还设有除雾装置216,例如金属网(钢丝网)等结构。气体通道的具体结构将结合图3A-3F中的各个分配盒210的实施例进行进一步详细的介绍。
在分配盒210的底部分配板251上设置有数个液体分配孔218。这些液体分配孔218与下部容腔274流体连通,使得下部容腔274中的液体制冷剂能够在重力的作用下,经过这些液体分配孔218均匀地分配至换热管束230的表面。并且由于气体制冷剂会向上运动至上部容腔273中,由此可以使得液体制冷剂经过液体分配孔218向下排出时不会受到气体制冷剂的干扰。作为另一个示例,这些液体分配孔218布置的位置与换热管束230中的换热管位置相对应,例如这些液体分配孔218沿着分配盒210的宽度方向均匀间隔设置成数列,并且每列液体分配孔218的下方相应地设置换热管。这样设置更加有利于液体制冷剂经过液体分配孔218均匀分配到换热管束230中每列换热管的表面。作为另一个示例,这些液体分配孔218还沿着分配盒210的长度方向均匀间隔设置,以使得液体制冷剂能够沿换热管的长度方向均匀分布。由此,仅需合理设计液体分配孔218的位置,就能保证液体制冷剂分配到换热管束230的均匀性,结构简单,并且提高了降膜式蒸发器100的换热性能。
作为一个示例,液体分配孔218的尺寸大小可以被设置在一定的范围内。当液体分配孔218被设置为合适的尺寸时,通过控制从节流装置流入降膜式蒸发器100的两相制冷剂的流量和流速,流入分配盒210的制冷剂量和从分配盒210流出的制冷剂量能够在形成具有一定高度的液面217后达到平衡,从而使得液面217能够稳定保持。需要说明的是,在本实施例中,上部容腔273和下部容腔274就是以这个能够稳定形成的液面217作为界限划分的。
如图2所示,上部容腔273中设有换热管束255(即第三换热管束255),下部容腔274中设有换热管束256(即第二换热管束256)。作为一个示例,换热管束255和换热管束256可以通过胀管等方式,密封地支撑在分配盒210的前、后侧壁上,并穿出分配盒210的前、后侧壁与壳体101上的进、出水管109流体连通,以使得热水能够流经换热管束255和换热管束256内部。
作为一个实施例,换热管束255包括一排换热管,换热管束255设置在靠近气体通道(参见图3B中的气体通道3141、图3D中的气体通道3142、图3E中的气体通道3143处,以使得从气体通道排出的气体需要先经过换热管束255,从而使气体被加热至过热状态,去除排出的气体中夹杂的液滴形态或雾状的液体制冷剂,从而防止液体制冷剂进入压缩机吸气端。以下将在结合图3A-3F介绍气体通道时,进行进一步解释换热管束255具体的布置位置。
作为另一个示例,换热管束256包括数排换热管,例如二至三排换热管,换热管束256中包括的换热管数量可以根据分配盒210的大小以及液面217的高度确定,使得这些换热管能够浸没在液面217以下即可,换热管束256中的换热管用于蒸发分配盒210内的液体制冷剂。换热管束256的设置能够有效利用换热管表面的换热面积,同时也增大了整个降膜式蒸发器100的换热面积,从而有利于提高降膜式蒸发器100的换热性能。
如图2所示,分配盒210中还包括挡液板211,挡液板211设置在下部容腔274中,并且位于换热管束256与底部分配板251之间,挡液板211还与换热管束256以及与底部分配板251均间隔一定距离。如果不设置挡液板211,当液体制冷剂与换热管束256热交换而沸腾时,产生的蒸汽气泡容易直接冲击底部分配板251,而影响底部分配板251附近的液体制冷剂的稳定性,从而进一步影响液体制冷剂通过底部分配板251分配的均匀性。挡液板211能够阻隔蒸汽气泡,进而维持挡液板211下方液体制冷剂的稳定性,使得液体制冷剂能够通过底部分配板251被均匀分配。
在如图2所示的实施例中,挡液板211为长条形板,其长度方向与分配盒210以及换热管束256的长度方向一致,作为一个示例,挡液板211具有左右两端,左端连接在左侧壁253上,右端与右侧壁254之间间隔一定距离,以形成供液体制冷剂流过的开口215。需要说明的是,挡液板211沿其长度方向上,右端的下方可以间隔地设置若干支撑物285,以保持挡液板211结构上的稳定性。当然,本领域技术人员应当知晓的是,在其他实施例中,挡液板211也可以采用其他方式设置,例如左端和右端分别连接在左侧壁253和右侧壁254上,而在前后方向上与前后两侧的侧壁间隔一定距离以形成开口,仅需保证挡液板211能够与分配盒210的其中一个侧壁之间形成供液体制冷剂流过的开口215即可。
并且,挡液板211还设置在进液口213的下方,例如当进液口213也设置在左侧壁253上时,挡液板211设置的高度应当低于进液口213设置的高度。由此,当分配盒210中刚开始形成液面时,从进液口213流入的制冷剂需要先从左至右流经挡液板211以使气液充分分离,再沿开口215流动到底部分配板251上方,稳定快速地形成液面。
为了进一步便于液面217稳定快速形成,分配盒210中还包括布液器212。在如图所示的实施例中,布液器212与进液口213连通,并设置在挡液板211的上方。布液器212被设置为:当分配盒210中刚开始形成液面时,从进液口213流入的两相制冷剂在流经布液器212后,能够在挡液板211的长度方向上均匀分布。布液器212的具体结构可以采用任何已知的满液式蒸发器中的布液器,作为一个更具体的示例,布液器212可以采用图4A及图4B中所示的布液器4121或图4C中所示的布液器4122,它们的具体结构将结合图4A-4C作进一步描述。
主进液管103中的两相制冷剂经过进液口213进入分配盒210内,先经过布液器212以在挡液板211的长度方向上均匀分布,然后在分配盒210内气液分离。其中的分离得到的液体制冷剂沿着挡液板211从左向右流动,并经过开口215而沉积到底部分配板251上,一边经过液体分配孔218分配到换热管束230上进行蒸发形成气体制冷剂,一边积累形成一定高度的液面217。其中的分离得到的气体制冷剂,连同换热管束256加热蒸发液体制冷剂所形成的气体形态的制冷剂从下至上流动进入上部容腔273,在经过换热管束255去除夹杂的液滴形态或雾状的液体制冷剂后,从气体通道排出到分配盒210外。
如图2所示,附加分配盒220设置在换热管束230的下方,并且设置在换热管束240(即第四换热管束240)的上方,用于收集换热管束230未蒸发完全的液体制冷剂,避免靠近下部的换热管束出现干斑,造成换热性能下降。这些液体制冷剂在附加分配盒220内形成稳定的液面227,并被重新分配至换热管束240进行蒸发。
与分配盒210相似的是,附加分配盒220大致也为长条形状的方形盒体,附加分配盒220的长度方向为L3(参见图5A),宽度方向为左右方向。作为一个示例,附加分配盒220包括左侧壁263(即附加第一侧壁263)和右侧壁264(即附加第二侧壁264),虽然图中未示出,但是应当理解的是,在前后方向上附加分配盒220也具有侧壁,从而形成盒体的结构,以使得液体制冷剂也能够在附加分配盒220中积累以形成液面。作为一个示例,附加分配盒220在前后方向的侧壁也可以直接由前后两侧的端板106形成。作为一个示例,附加分配盒220包括底部分配板261(即附加底部分配板261),其底部分配板261上也设置有数个液体分配孔228(即附加液体分配孔228)。在其他实施例中,附加分配盒220与分配盒210一样,也可以为其他形状。
作为一个示例,附加分配盒220还包括顶部262(即附加顶部262),顶部262与左侧壁263和右侧壁264之间各自具有集液口229,未蒸发完全的液体制冷剂经过集液口229流入附加分配盒220中。作为一个示例,为了防止有气体制冷剂夹杂雾状的液体制冷剂从集液口229处排出,集液口229处还可以设置有除雾装置(参见图5A中的除雾装置589),例如格栅结构或钢丝网结构等。在如图所示的实施例中,顶部262包括两块倾斜板224,这两块倾斜板224的顶端相互连接,并且从连接处从上至下向外倾斜,分别朝向左侧壁和右侧壁延伸,以形成类似屋顶形状的顶部262,使得液体制冷剂能够更好地流动至集液口229处。在附加分配盒220中设置顶部262可以防止未蒸发完全的液体制冷剂落入附加分配盒220时,对附加分配盒220中的液面的冲击。需要说明的是,在其他实施例中,也可以不设置顶部262,而使得附加分配盒220为敞口结构。
顶部262可以采用已知的方法固定连接,以支撑在附加分配盒220的顶部,并且与左、右侧壁之间形成集液口229。作为一个示例,顶部262可以与左侧壁263和右侧壁264通过支撑筋或者支撑杆的结构(图中未示出)相连接。作为另一个示例,也可以将顶部262与左侧壁263和右侧壁264连接后,在顶部262的边缘处开设通槽,该通槽即形成集液口229。作为再一个示例,也可以直接将顶部262支撑在前后方向上的侧壁上。
其中,从左侧壁253、右侧壁254的顶部,还向上并且向外延伸而出形成了至少一个集液板223,在本实施例中,从左、右侧壁分别延伸形成了两个集液板223。换热管束230未蒸发完全的液体制冷剂,在经过了换热管束230后,在重力的作用下向下流动,但是液体滴落的角度可能会发生改变。集液板223能够在更大的范围内收集这些液体制冷剂,使得这些液体制冷剂能够经过集液口229流入附加分配盒220中。在如图所示的实施例中,附加分配盒220的集液口229设置在集液板223的最下端以及倾斜板224的最下端,以便于液体制冷剂能够更集中地流入集液口229。
在如图2所示的实施例中,附加分配盒220的左侧壁263上还设有附加进液口226,次进液管102穿过壳体101与附加进液口226流体连通,以将另一部分来自节流装置的两相制冷剂输送到附加分配盒220中。由此,可以将来自节流装置的制冷剂的量分成两部分流入降膜式蒸发器100,有利于制冷剂在分配盒210和附加分配盒220中的均匀分配。
在如图2所示的实施例中,也包括挡液板221和布液器222,它们的结构与挡液板211和布液器212的结构相同,用于使得附加分配盒220中可以更加快速稳定地形成液面227,并且挡液板211能够减少从集液口229滴落的液滴对底部分配板261附近液面的干扰。具体来说,挡液板221的左端连接在附加进液口226下方的左侧壁263上,并且挡液板211的右端与右侧壁264间隔以形成开口225。布液器222与附加进液口226流体连通,并且设置在挡液板211上方,其延伸方向与附加分配盒的长度方向L3相同。
需要说明的是,当降膜式蒸发器100的壳体101上不设置次进液管102时,附加分配盒220上也可以不设置附加进液口226。此时,附加分配盒220仅收集流经换热管束230的未蒸发完全的液体制冷剂。并且此时,也不需要设置布液器222,并且可以将挡液板221连接在右侧壁264上,与左侧壁263间隔一定距离形成开口。
在如图2所示的实施例中,降膜式蒸发器100还包括均液管207,均液管207用于将分配盒210和附加分配盒220流体连通,以保证附加分配盒210中的液面217能够形成。具体来说,均液管207具有第一端部2071和第二端部2072,其中第一端部2071连接至分配盒210的右侧壁254,第二端部2072连接至附加分配盒220的右侧壁264。作为一个示例,第一端部2071连接至与上部容腔273相应的右侧壁254上,例如连接至换热管束255和液面217之间的分配盒210的右侧壁254上,并且第二端部2072也连接至液面227上方的附加分配盒220的右侧壁264上。由此,液面217一旦超过了均液管207的第一端部2071的位置,液体制冷剂就会通过均液管207流入至附加分配盒220中,从而将液面217维持在第一端部2071以下的位置,防止液面217淹没换热管束255,使得分配盒210中形成的液面217高度能够在第一端部2071的下方维持。
由此,附加分配盒220在第一方面能够通过集液口229接收经过换热管束230未被蒸发完全的液体制冷剂,在第二方面能够通过附加进液口226接收来自次进液管102的两相制冷剂,在第三方面能够通过均液管207接收来自分配盒210的液体制冷剂。这些制冷剂在附加分配盒220中形成稳定的液面227,并通过附加液体分配孔228分配至附加分配盒220下方的换热管束240上进行蒸发。
在如图2所示的实施例中,换热管束230还包括一列最左侧的换热管281和一列最右侧的换热管282,这两列换热管281和282处于与液体分配孔218相应的换热管的最左侧和最右侧。这样的两列换热管281和282能够用作过热管,防止换热管蒸发得到的气体制冷剂中夹杂液滴形态或雾状的液体制冷剂。同样的,在换热管束240中也包括这样的两列用作过热管的换热管。
需要说明的是,在本申请所示的实施例中,分配盒210和附加分配盒220为独立设置的盒体结构,以便于它们的装配和拆卸。在其它实施例中,分配盒210和附加分配盒220也可以直接连接(例如焊接)在壳体101上,以提高降膜式蒸发器的一体性,此时可以省去分配盒210和附加分配盒220的其中一部分,例如省去它们的前、后侧壁等。
图3A-3F示出了分配盒210的几种具体结构的实施例,其中图3A-3C示出了一种分配盒2101的具体结构,用于示出气体通道3141在分配盒2101的顶部的实施例;图3D示出了另一种分配盒2102的具体结构,用于示出气体通道3142在分配盒2102的侧壁的实施例;图3E示出了另一种分配盒2103的结构示意图,用于示出气体通道3143从分配盒2103的顶部延伸到底部的实施例;图3F示出了再一种分配盒2104的结构示意图,用于示出进液口3132设置在分配盒2104的顶部的实施例。
如图3A-3C所示,分配盒210具有长度方向L2,L2与壳体101的长度方向L1相同。其左侧壁253上设有进液口213,进液口213用于与主进液管1031流体连通。作为一个示例,左侧壁253上的进液口213大致设置在左侧壁253在长度方向上的中部,以便于制冷剂流入分配盒210后沿长度方向分布。分配盒210的右侧壁254上设有连接口319,连接口319用于与均液管207的第一端部2071流体连通。作为一个示例,连接口319设置在右侧壁254在长度方向上的后侧。
分配盒210的顶部252设有气体通道3141,在本实施例中,气体通道3141为一顶部开口,气体制冷剂由下至上地流动,从分配盒210的顶部的气体通道3141流出分配盒210。作为一个示例,气体通道3141设置在远离出气管105的方向上的一侧,以尽量避免分配盒210中的夹杂有液滴形态或雾状液体制冷剂的气体制冷剂迅速流过气体通道3141,并直接通过出气管105排出。
在如图3E所示的实施例中,换热管束255设置为在该顶部开口3141(即气体通道3141)处的下方,并靠近该顶部开口3141处的一排换热管,以使得需要流经该顶部开口3141(即气体通道3141)排出的气体制冷剂,需要先流经换热管束255,去除气体制冷剂中夹杂的液滴形态或雾状液体制冷剂。在该顶部开口3141(即气体通道3141)处的上方设有除雾装置3161。除雾装置3161密封地盖在顶部开口3141上,用于进一步去除从顶部开口3141排出的气体制冷剂中夹杂的液滴形态或雾状液体制冷剂。作为一个示例,除雾装置3161可以采用多层的金属网。分配盒210的上部容腔273中的气体制冷剂经过换热管束255的过热再蒸发后,并且进一步经过除雾装置3161的去除后,气体制冷剂中几乎不再夹杂液体形态的制冷剂。
如图3C所示,在分配盒210的内部包括挡液板211和布液器212,在分配盒210的底部分配板251上还设有液体分配孔218。其中,布液器212设置在分配盒210内部的左侧,连接在挡液板211上方,并且布液器212沿分配盒210的长度方向延伸设置。挡液板211也沿分配盒210的长度方向延伸,设置在分配盒210内部的左侧,连接在左侧壁253上,并且与右侧壁形成开口215,在如图3C所示的实施例中,开口215也是沿分配盒210的长度方向延伸的。
仍然如图3C所示,液体分配孔218在底部分配板251上呈阵列排列,其中每一列液体分配孔218沿分配盒210的长度方向设置,每一行液体分配孔218沿分配盒210的宽度方向设置,例如均匀设置。其中,每一列液体分配孔218的下方设置一列换热管,以使得液体制冷剂能够沿换热管的长度方向均匀分配。并且每一行液体分配孔218中的每一个孔的下方各自设置一列换热管,以使得液体制冷剂能够均匀分配到各列换热管的每一列换热管上。
图3D中示出了分配盒2102的具体结构,其中气体通道3142设置在右侧壁254上,作为一个示例,气体通道3142设置在上部容腔273对应的右侧壁254上,以避免液体制冷剂从气体通道3142中流出。根据气体通道3142的高度,换热管束255可以包括在气体通道3142的内侧的一排或几排换热管,去除气体制冷剂中夹杂的液滴形态或雾状液体制冷剂。在气体通道3142的外侧设有除雾装置3162,用于进一步去除气体制冷剂中夹杂的液滴形态或雾状液体制冷剂。并且在如图所示的实施例中,进液口3132设置在分配盒2102的顶部252的左侧,当然在其他实施例中,进液口也可以设置在分配盒的顶部的中部。
图3E中示出了分配盒2103的结构示意图,分配盒2103包括一根用于形成气体通道3143的排气管,其中气体通道3143从分配盒2103内的上部容腔273中延伸到穿出底部分配板。具体来说,换热管束255包括设置在气体通道3143的上端395的下方的一排换热管,以使得换热管束256蒸发液态制冷剂所形成的气态制冷剂流出分配盒2103的流动过程中,需要先流过换热管束255,去除气体制冷剂中夹杂的液滴形态或雾状液体制冷剂后再达到气体通道3143的上端395,从气体通道3143离开。气体通道3143的下端穿出分配盒2103,以将气体制冷剂排出分配盒2103。在如图所示的实施例中,气体通道3143的下端穿出底部分配板251,气体通道3143的下端处再延伸形成具有一定长度的平坦部394,并且从平坦部394继续向上延伸形成末端396。在本实施例中,首先,气体通道3143具有一定长度的流动路径,能够使部分液滴形态或雾状液体制冷剂能够被冷凝下来。并且,由于液体制冷剂的重力比气体制冷剂大,使得液滴形态或雾状液体制冷剂不会随着气体制冷剂从气体通道3143的末端396排出,而被留在平坦部394处,因此可以无需另外设置除雾装置。当然,本领域技术人员也可以根据实际情况,在末端396处设置例如钢丝网等结构的除雾装置。在其他的实施例中,气体通道3143的下端也可以穿出分配盒2103的其中一个侧壁。
图3F中示出了分配盒2104的结构示意图,其中进液口3132设置在分配盒2104的顶部252,主进液管1032穿过壳体后,与分配盒顶部的进液口3132流体连通,并且延伸至于布液器212流体连通。
图4A-图4C示出了布液器212和布液器222的几种具体结构的实施例,其中图4A-4B示出了一种布液器4121从两个不同角度来看的具体结构,图4C示出了另一种布液器4122的具体结构。
如图4A-图4B所示,布液器4121包括设置为相互垂直的上面板432和侧面板433,它们的延伸方向与沿分配盒210的长度方向相同。布液器4121还包括分别设置在前端和后端的端板431。其中,上面板432、侧面板433和端板431与设置在布液器4121下方的挡液板211(参见图2)一起围成了布液容腔439。布液容腔439能够与分配盒210的进液口213流体连通,以使得来自主进液管103的制冷剂能够进入布液容腔439中。
在上面板432和侧面板433的外侧边沿处,沿布液器4121的延伸方向上设置有数个缺口,这些缺口形成了布液器4121的出口。具体来说,在上面板432的左侧边沿处,间隔地设置有数个出口4351,在侧面板433的底部边沿处,间隔地设置有数个出口4352。其中,数个出口4351和数个出口4352与布液容腔439流体连通,以使得布液容腔439中的制冷剂能够通过出口4351和出口4352流出。由此,制冷剂进入布液器4121后,能够沿布液器4121的延伸方向分布。需要说明的是,出口可以根据需要自行设置数量和尺寸,甚至上面板432和侧面板433的交接处也可以设置一些出口,只需要保证制冷剂通过出口流出时,在布液器4121延伸方向上布液均匀即可。
在如图4A-图4B所示的实施例中,进液口213相对于布液器4121大致上设置在布液器4121的中部前侧的位置,在进液口213对应的上面板和侧面板上可不设置出口,以避免制冷剂通过进液口213进入布液容腔439后,尚未沿布液器的延伸方向均匀分布就通过出口流出了布液容腔439。各个出口4351之间和各个出口4352之间在布液器4121的延伸方向上,与进液口213的距离是有区别的,而随着制冷剂的流动,会产生一定的压降。为了保证制冷剂通过出口4351和出口4352流出时,能够沿布液器4121的延伸方向均匀分配,需要出口4351和出口4352中与进液口213的距离更远的出口,能够流动通过的制冷剂更多。
作为一个示例,可以将出口4351和4352设置为与进液口213的距离越远,出口4351和4352的缺口尺寸越大,例如缺口具有更大的长度或宽度。作为另一个示例,也可以将出口4351和4352设置为与进液口213的距离越远,各个出口4351之间的间隔和各个出口4352之间的间隔越小。在如图所示的实施例中,进液口213的位置大致在出口4351的间隔434处,以及出口4352相应的间隔处,因此间隔434处具有比其他的间隔处更大的尺寸。
如图4C所示,布液器4122被设置为台阶形状,包括上台阶部447和下台阶部448,其中,布液器4122与布液器4121的区别仅在于,出口4451被设置在上台阶部447的上面板边沿,出口4452倍设置在下台阶部448的侧面板边沿。在其他实施例中,出口4451和出口4452也可以分别设置在上台阶部447和下台阶部448的其他地方,例如出口4451和出口4452其中的一个设置在上台阶部447和下台阶部448的交接处。
需要说明的是,本申请的布液器4121和布液器4122仅为布液器结构上的一个示例,本领域技术人员可以还采用已知的任何一种结构的布液器,只需能过使得制冷剂沿分配盒的长度方向分布即可。
图5A和5B示出了附加分配盒220的一个实施例的具体结构,其中图5A示出了附加分配盒220的立体结构图,用于说明附加分配盒220的外部结构,图5B示出了附加分配盒220的剖视立体图,用于说明附加分配盒220的内部结构。
如图5A和5B所示,附加分配盒220大致为方形的盒体,其具有长度方向L3,L3与壳体101的长度方向L1和分配盒210的长度方向L2均相同。附加分配盒220的右侧壁264上设有连接口559,连接口559用于与均液管207的第二端部2072流体连通。虽然图中未示出,但是本领域技术人员结合图2应当理解的是,在附加分配盒220的左侧壁263上设有附加进液口226。
如上所述,在附加分配盒220的顶部262的两块倾斜板224具体包括左倾斜板5241和右倾斜板5242,其中左倾斜板5241和右倾斜板5242均沿L3方向延伸。在如图5A和图5B所示的实施例中,附加分配盒220还包括前侧壁565和后侧壁566,左倾斜板5241和右倾斜板5242被支撑在前侧壁565和后侧壁566上,以形成类似屋顶形状的顶部262。
如图5A和5B所示,集液板223和集液口229也沿着L3方向延伸,集液口229处设有除雾装置589,在如图所示的实施例中,除雾装置589为格栅结构。附加分配盒220的内部结构与分配盒210的内部结构相似,在此不再赘述,包括挡液板221和布液器222,并且附加分配盒220的底部具有附加液体分配孔228。
需要说明的是,在如图5A和5B所示的实施例中,布液器222和布液器212具有相同的结构,例如均为如图4A示出的布液器4121的结构,但是在其他实施例中,它们也可以具有不同的结构。同样的,本申请的挡液板211和挡液板221虽然具有相同的结构,但是这并不是必须的。
图6中示出了降膜式蒸发器600的结构示意图,用于说明降膜式蒸发器的另一个实施例,该实施例中不包括附加分配盒220,而包括附加满液盒650。附加满液盒650与附加分配盒220类似的是,都能够将经过了换热管束230的未被蒸发完全的液体制冷剂收集到一起,它们的区别在于,附加满液盒650不对这些收集到的液体制冷剂进行再分配,而是直接将换热管束670浸没在这些液体制冷剂中,对这些液体制冷剂进行蒸发。
如图6所示,降膜式蒸发器600也包括分配盒210,主进液管103穿过壳体101与分配盒210流体连通。分配盒210的具体结构与如图2所示的降膜式蒸发器100中分配盒210的结构相同,在此不再赘述。
降膜式蒸发器600还包括附加满液盒650,附加满液盒650位于降膜式蒸发器600的底部。在如图所示的实施例中,附加满液盒650不另外设置底部,而直接将附加满液盒650的侧壁连接到壳体101上,将壳体101作为附加满液盒650的底部。并且,附加满液盒650也不另外设置顶部,而形成敞口结构,更加便于液体制冷剂流入附加满液盒650。虽然图中未示出,但是应当理解的是,附加满液盒650也具有长度方向,其长度方向与壳体101的长度方向相同。在附加满液盒650的左右两侧方向上,附加满液盒650包括两个连接在左右侧壁上的集液板623,集液板623的结构和作用与附加分配盒220的集液板223相似,也是从附加满液盒650的左右两个侧壁向上并向外延伸而形成的,用于更多地收集液体制冷剂。在附加满液盒650的前后方向上,设有连接在壳体101上的前、后侧壁。由此,附加满液盒650可以形成敞口的盒体结构。
附加满液盒650内部包括换热管束670(即第五换热管束670),换热管束670的长度方向与附加满液盒650的长度方向相同。作为一个示例,换热管束670可以在附加满液盒650中设置成数排换热管,以设置尽可能多的换热管。作为一个示例,换热管束670可以通过胀管等方式,密封地支撑在附加满液盒650的前、后侧壁上,并穿出分配盒210附加满液盒650的前、后侧壁与壳体101上的进、出水管109流体连通,以使得热水能够流经换热管束670。
作为一个示例,降膜式蒸发器600中也可以包括均液管607,均液管607用于将分配盒210与附加满液盒650流体连通,以保证附加分配盒210中的液面能够在液面217处形成,并且当分配盒210中的液体制冷剂过多时,能够向附加满液盒650提供液体制冷剂。具体来说,均液管607具有第一端部6071和第二端部6072,其中第一端部6071连接至与上部容腔273相应的右侧壁254上,第二端部2072连接至附加满液盒650的右侧壁的上部。由此,液面217一旦超过了均液管607的第一端部6071的位置,液体制冷剂就会通过均液管607流入至附加满液盒650中。
由此,经过了换热管束230的未被蒸发完全的液体制冷剂,以及分配盒210中多余的液体制冷剂(即液体制冷剂超过液面217处)在附加满液盒650中积累形成一定高度的液面,使得换热管束670浸没在液体制冷剂中,对液体制冷剂进行蒸发,蒸发得到的气体制冷剂经过附加满液盒650的敞口结构逸出,并且由下至上地流动,经过附加满液盒650上方的换热管束230中的最左列和最右列的换热管281和282后,去除气体制冷剂中夹杂的液体制冷剂,并最终通过出气管105排出至压缩机吸气端。
降膜式蒸发器600由于形成了盒体结构的附加满液盒650,与不设置附加满液盒650相比,浸没相同高度的换热管束670所需要的液体制冷剂的量更少,因此能够在保证换热效率的前提下,减少制冷剂的充注量。
需要说明的是,虽然如图所示的实施例中不包括次进液管102,但是本领域技术人员根据需要也可以设置次进液管102,并将次进液管102与附加满液盒650的左侧壁流体连通。
图7中示出了降膜式蒸发器700的结构示意图,用于说明降膜式蒸发器的再一个实施例,该实施例中仅包括分配盒210。
与图2所示的降膜式蒸发器100相比,降膜式蒸发器700也包括分配盒210,主进液管103穿过壳体101与分配盒210流体连通。分配盒210的具体结构与如图2所示的降膜式蒸发器100中分配盒210的结构相同,在此不再赘述。
但是降膜式蒸发器700不包括附加分配盒220,换热管束230布满壳体101内的中下部。液体制冷剂经过液体分配孔218分配到换热管束230上后,从上至下流动,与换热管束230进行热交换而被蒸发为气体制冷剂。
图8中示出了降膜式蒸发器800的结构示意图,用于说明降膜式蒸发器的再一个实施例,该实施例中的分配盒810的截面形状不为方形,而为倒“T”形状。
如图8所示,降膜式蒸发器800包括分配盒810和附加分配盒220,其中附加分配盒220的具体结构与如图2所示的降膜式蒸发器100中附加分配盒220的结构相同,在此不再赘述。
与图2所示的降膜式蒸发器100中分配盒210的结构相比,分配盒810大致为长条形状的截面形状为倒T形的盒体,分配盒810的长度方向仍然与壳体101、换热管束230、换热管束240以及附加分配盒220的长度方向一致。其中,分配盒810包括上部盒体884和下部盒体886,其中下部盒体886比上部盒体884的宽度更大,以形成倒T形状的截面。作为一个示例,挡液板211和布液器212设置在下部盒体886中,主进液管103穿过壳体101与下部盒体886流体连通。在如图所示的实施例中,上部盒体884中包括上部容腔873和一部分下部容腔874,下部盒体886中包括另一部分下部容腔874,并且换热管束855设置在上部盒体884内的上部容腔873中,而换热管束856的一部分设置在下部盒体886内,另一部分设置在上部盒体884内的下部容腔874中。均液管207的一个端部流体连通至上部容腔873对应的上部盒体884的侧壁上,均液管207的另一个端部流体连通至附加分配盒220的侧壁上。
图9中示出了降膜式蒸发器900的结构示意图,用于说明降膜式蒸发器的再一个实施例,该实施例中的分配盒910的截面形状不为方形,而为梯形。
如图9所示,降膜式蒸发器900包括分配盒910和附加分配盒220,其中附加分配盒220的具体结构与如图2所示的降膜式蒸发器100中附加分配盒220的结构相同,在此不再赘述。
与图2所示的降膜式蒸发器100中分配盒210的结构相比,分配盒910大致为长条形状的截面形状为梯形的盒体,分配盒910的长度方向仍然与壳体101、换热管束230、换热管束240以及附加分配盒220的长度方向一致。其中,分配盒910包括向内倾斜的左侧壁953和右侧壁954。作为一个示例,挡液板911和布液器912设置在分配盒210中,主进液管103穿过壳体101连接至分配盒910的左侧壁953。分配盒910包括上部容腔973和下部容腔974,其中换热管束955设置在上部容腔973中,换热管束956设置在下部容腔974中。均液管207的一个端部流体连通至上部容腔973对应的右侧壁954上,均液管207的另一个端部流体连通至附加分配盒220的右侧壁上。
由此说明,分配盒210可以根据需要设置为任何截面形状的盒体,同样的,附加分配盒220或附加满液盒650也可以设置为任何截面形状,只需要保证它们的长度方向与壳体101的长度方向一致即可。
图10中示出了降膜式蒸发器1000的结构示意图,用于说明降膜式蒸发器的在一个实施例,该实施例中分配盒1010直接连接在壳体101的顶部,将壳体101的一部分作为分配盒1010的顶部。
如图10所示,降膜式蒸发器1000包括分配盒1010和附加分配盒220,其中附加分配盒220的具体结构与如图2所示的降膜式蒸发器100中附加分配盒220的结构相同,在此不再赘述。
与图2所示的降膜式蒸发器100中分配盒210的结构相比,分配盒1010大致也为长条形状的方形盒体,分配盒1010的长度方向仍然与壳体101、换热管束230、换热管束240以及附加分配盒220的长度方向一致。但是分配盒1010不具有顶部,左侧壁1053和右侧壁1054的顶端直接连接在壳体101上,使得壳体101作为分配盒1010的顶部,形成盒体形状的分配盒1010。
分配盒1010中包括用于形成气体通道1014的排气管,使得气体通道1014被设置为从分配盒1010内的上部容腔273中延伸至穿出右侧壁1054。在其他实施例中,气体通道1014也可以被设置为从分配盒1010的底部分配板上穿出,正如图3E所示的实施例那样。
在本实施例中,由于可以将分配盒1010设置在降膜式蒸发器的壳体的顶部,在保持附加分配盒220的位置不变的情况下,分配盒1010和附加分配盒220之间可以设置数量更多的换热管束230,因此能够增加降膜式蒸发器的换热性能。例如在如图2所示的实施例中,换热管束230仅能包括五排换热管,而在如图10所示的实施例中,换热管束230能够包括七排换热管。
由此,本申请的降膜式蒸发器100以分配盒210代替结构复杂的制冷剂分配器,不仅简化了分配器的结构,而且制冷剂在每根换热管束的长度方向上都能均匀分配,有利于提高蒸发器的换热性能。同时,制冷剂在重力的作用下被分配,不会对制冷剂造成过大的压降损失。进一步来说,分配盒210中设置有换热管束256能够进一步提高蒸发器的换热性能,分配盒210中设置有换热管束255能够有效防止气液分离后的气体制冷剂中带液的现象,减小对压缩机吸气端造成液击的可能性。
尽管参考附图中出示的具体实施方式将对本申请进行描述,但是应当理解,在不背离本申请教导的精神和范围和背景下,本申请的降膜式蒸发器可以有许多变化形式。本领域技术普通技术人员还将意识到有不同的方式来改变本申请所公开的实施例中的结构细节,均落入本发明和权利要求的精神和范围内。