CN115993022A - 内置油分、冷凝器和制冷装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种内置油分，其包括：壳体，壳体内设有分离区，且壳体上设有进气部和出气部，进气部将分离区与压缩机排气口连通，以使从压缩机排出的气态冷媒流至分离区，出气部将分离区与冷凝器的冷凝区连通，以使冷媒经由出气部从分离区流至冷凝区内，与冷凝区内的冷凝管换热；和换热管，换热管的至少部分位于分离区内，以与由进气部流向出气部的冷媒换热。基于此，可提高冷凝器的单相换热强度。

Description

内置油分、冷凝器和制冷装置

技术领域

本申请涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种内置油分、冷凝器和制冷装置。

背景技术

在商用水冷螺杆机组等制冷装置中，从压缩机排气口排出的过热(名义工况下排气存在4-10℃过热度)冷媒气体在冷凝器中的换热过程为先去过热再冷凝，即过热态冷媒先实现单相流换热使其达到饱和态，然后再实现冷凝相变换热。

相关技术中，上述单相换热及冷凝相变换热过程，均由冷凝器的冷凝管实现，换热效率较差，尤其，冷凝器通常基于强化冷凝换热原理设计，对于气体的单相流流动传热过程强化程度有限，导致单相换热强度较低，所需换热面积较大，影响能效。

因此，如何提升冷凝器过热气体的单相换热强度，是当下冷凝器能效提升所面临的重要问题。

发明内容

本申请所要解决的一个技术问题是：提高冷凝器的单相换热强度。

为了解决上述技术问题，本申请第一方面提供一种内置油分，其包括：

壳体，壳体内设有分离区，且壳体上设有进气部和出气部，进气部将分离区与压缩机排气口连通，以使从压缩机排出的气态冷媒流至分离区，出气部将分离区与冷凝器的冷凝区连通，以使冷媒经由出气部从分离区流至冷凝区内，与冷凝区内的冷凝管换热；和

换热管，换热管的至少部分位于分离区内，以与由进气部流向出气部的冷媒换热。

在一些实施例中，内置油分包括至少两个折流板，至少两个折流板设置于分离区内，并使冷媒流经换热管时，进行折流流动。

在一些实施例中，折流板上设有供冷媒流过的通气孔。

在一些实施例中，通气孔的直径为2mm～8mm；和/或，折流板上所有通气孔的总通流面积占折流板总面积的1/8～3/4。

在一些实施例中，折流板上设有穿管孔，换热管经由穿管孔穿过折流板。

在一些实施例中，至少两个折流板的平均水力直径为D_d，且在换热管的长度方向上，相邻两折流板之间的距离为l_b，D_d和l_b满足如下关系：

其中，ΔP为内置油分进出口压降；C为常数，取值0.3～1.5；ρ为气态冷媒的密度；v₀为气态冷媒流经至少两个折流板的平均流速；D为进气部的内径；v为气态冷媒在进气部入口处的流速；n为内置油分中换热管的数量；d为换热管的外径。

在一些实施例中，换热管的外径为d，d满足如下关系：

其中，T_in为气态冷媒在进气部入口处的温度；T_out为气态冷媒在出气部出口处的温度；T_wall为换热管的位于壳体内的部分的外表面的平均温度；ρ为气体密度；D为进气部的内径；v为气态冷媒在进气部入口处的流速；L为换热管在内置油分中的长度；n为内置油分中换热管的数量；λ为冷媒气体平均温度下的导热系数；Cp为冷媒气体平均温度下的比热容；μ为冷媒气体平均温度下的粘度；u_w为冷媒气体在换热管的位于壳体内的部分的管壁温度下的粘度；ε为常数，取值15～200；d_e为换热管的布管当量直径；P_t为换热管的管间距。

在一些实施例中，内置油分包括均气板，均气板设置于壳体内，并位于换热管与出气部之间，均气板具有开孔区，开孔区设有均气孔，与换热管换热后的冷媒经由均气孔流向出气部。

在一些实施例中，均气板具有非开孔区，非开孔区未设置均气孔，并与分离区内的折流板所在区域对应，开孔区位于非开孔区的远离进气部的一侧。

在一些实施例中，开孔区的长度L1与非开孔区的长度L2之比为1/10～1/2。

在一些实施例中，均气板上设有多个均气孔，多个均气孔包括第一均气孔和第二均气孔，第一均气孔的直径大于第二均气孔的直径。

在一些实施例中，第一均气孔的直径为12mm～20mm；和/或，第二均气孔的直径为6mm～12mm。

在一些实施例中，第二均气孔相对于第一均气孔靠近均气板的宽度方向的边缘，第一均气孔所在区域的宽度与第二均气孔所在区域的宽度之比为3～10。

在一些实施例中，壳体上设有两个进气部，两个进气部位于出气部的两侧，并均与分离区连通。

在一些实施例中，内置油分包括隔板，隔板设置于分离区内，并将分离区分隔为两个子分离区，两个子分离区与两个进气部一一对应。

在一些实施例中，两个子分离区内均设有折流板。

本申请第二方面提供一种冷凝器，其包括外壳和冷凝管，并且还包括本申请实施例的内置油分，内置油分设置于外壳内，外壳内未设置内置油分的区域形成冷凝区，冷凝管的至少部分位于冷凝区内。

本申请第三方面还提供一种制冷装置，其包括压缩机，并且还包括本申请实施例的冷凝器，冷凝器的进气部与压缩机的排气口连接。

由于所设置的换热管能够在冷媒流至冷凝管之前与冷媒进行单相换热，因此，能够有效提高冷凝器的单相换热强度。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例进行详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本申请实施例中冷凝器的整体结构。

图2为本申请实施例中内置油分与筒体的组合结构的侧视图。

图3示出本申请实施例中内置油分的立体图。

图4示出本申请实施例中内置油分的内部结构。

图5示出本申请实施例中第一折流板的结构。

图6示出本申请实施例中第二折流板的结构。

图7为本申请实施例中均气板的侧视图。

图8为本申请实施例中均气板的俯视图。

图9示出本申请实施例中均气板的单个板体上均气孔的分布示意图。

附图标记说明：

100、冷凝器；101、外壳；102、内置油分；103、冷凝管；104、冷凝区；105、筒体；106、管板；107、法兰；108、水室；109、集液部；

1、壳体；11、端板；12、侧板；13、封板；14、连接板；15、边框；

2、进气部；21、进气管；

3、出气部；31、滤网；

4、均气板；41、开孔区；42、非开孔区；43、均气孔；44、第一均气孔；45、第二均气孔；46、漏油口；

5、换热管；

6、折流板；61、第一折流板；62、第二折流板；63、穿管孔；64、通气孔；

71、隔板；72、挡板；73、漏油板；

8、出油管；

91、腔室；92、储油区；93、过滤区；94、分离区；95、子分离区。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本申请的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

对于商用水冷螺杆机组等制冷装置而言，进入冷凝器的冷媒通常为过热气体，需要在冷凝器中先进行单相流换热，去过热，然后再进行冷凝相变换热。

相关技术中，过热冷媒气体的单相换热及冷凝相变换热过程，均由冷凝器的冷凝管实现，然而，相关技术中的冷凝器对单相流流动传热过程强化程度有限，导致单相换热强度较低，所需换热面积较大，例如，一些冷凝器中，单相传热系数远低于相变传热系数(相差10～20倍)，单相换热负荷只占换热器整体负荷的4％～8％，却需要占有25％-40％的管束换热面积，影响冷凝器的整体能效。

因此，如何提升冷凝器过热气体的单相换热强度，是当下冷凝器能效提升所面临的重要问题。

针对上述情况，为了提升冷凝器对过热气体的单相换热强度，进而提升冷凝器的能效，本申请对冷凝器的结构进行改进，并主要对冷凝器的油气分离器的结构进行改进。

油气分离器在制冷装置中起到分离气态冷媒中油滴的作用，原理包括撞击惯性分离、筛分作用及吸附作用等，旨在防止压缩机排气中的油滴进入冷凝器，继而进入蒸发器，影响机组整体能效。

油气分离器的设置方式主要存在内置和外置两种。其中，相对于外置式油气分离器，内置式油气分离器(即内置油分)设置于冷凝器的外壳内部，无需单独占用冷凝器外部空间，且连接管路较少，有利于实现更好的油气分离效果。

本申请主要通过对内置油分的结构进行改进，来提升冷凝器对过热气体的单相换热强度，进而提升冷凝器的能效。

图1-图9示例性地示出了本申请冷凝器及其内置油分的结构。其中，图1对外壳进行了透视化处理，以清楚展示外壳内的结构。

参见图1-图9，在本申请中，内置油分102为设置于冷凝器100的外壳101内部的油气分离器，其包括壳体1和换热管5。壳体1内设有分离区94，且壳体1上设有进气部2和出气部3。进气部2将分离区94与压缩机排气口(图中未示出)连通，以使从压缩机排出的气态冷媒流至分离区94。出气部3将分离区94与冷凝器100的冷凝区104连通，以使冷媒经由出气部3从分离区94流至冷凝区104内，与冷凝区104内的冷凝管103换热。换热管5的至少部分位于分离区94内，以与由进气部2流向出气部3的冷媒换热。

相关技术中，冷凝器100的内置油分102内未设置换热管5，冷媒在流经内置油分102进行油气分离的过程中，并不进行换热，而是在从内置油分102流出至冷凝区104后，才在冷凝区104的冷凝管103处进行单相换热和冷凝相变换热，也就是说，相关技术中，单相换热和冷凝相变换热均是由冷凝管103实现的，这种情况下，单相换热强度较低，影响冷凝器100的能效。

而本申请通过在内置油分102内增设换热管5，利用换热管5来在冷媒流经流向冷凝管103之前，预先与冷媒进行单相换热，可以有效提升冷凝器100的单相换热强度，增强冷凝器100的去过热换热强度，提升冷凝器100的能效。

同时，在内置油分102中增设换热管5，来提升单相换热强度，并不影响内置油分102常规油气分离功能的实现，相反，由于所增设的换热管5，可以增大内置油分102的用于与冷媒碰撞分离的面积，因此，不仅不会影响内置油分102正常油气分离功能的实现，反而会提升内置油分102的油气分离效率，改善内置油分102的油气分离效果。

并且，由于所增设的换热管5，位于内置油分102的壳体1内部，无需额外占用空间，因此，还有利于实现冷凝器100的小型化，可以防止因解决过热气体强化换热问题而导致冷凝器100内布管空间减小，影响冷凝器100能效。

可见，本申请创造性地将内置油分102与换热管5融合为一，使得冷媒在流经冷凝器100的过程中，可以经过换热管5和冷凝管103两级换热，不但能够实现并提升内置油分102的油气分离功能，同时还能实现冷凝器100单相换热强度的提升，以及冷凝器100的小型化，从而有效提升冷凝器100的整体能效。

而为了进一步提升冷凝器100的能效，参见图4，在一些实施例中，内置油分102不但包括壳体1和换热管5，同时还包括至少两个折流板6，这至少两个折流板6设置于分离区94内，并使冷媒流经换热管5时，进行折流流动。其中，内置油分102内的折流板6在换热管5的长度方向上并排布置，且折流板6通过与其相邻的折流板6在与换热管5的长度方向相交的方向(例如内置油分102的高度方向或宽度方向，即图4的上下方向或前后方向)上交错布置，来使冷媒在流经换热管5时，来回折返流动，形成类似于波浪形的折流流动。

由于所设置的折流板6，可以减小分离区94内的通流面积，提升横掠管束的气体流速(在总流量不变的前提下，通流面积减小，流速增加)，并减小气体流向与换热管5之间的角度，使原本平行于换热管5的气体流向变为相对于换热管5倾斜，因此，可以提高冷媒气体与换热管5之间的换热充分性，有效提升过热冷媒气体在换热管5处的换热强度，实现对单相换热强度的进一步增强，从而进一步提升冷凝器100的能效。

同时，所设置的折流板6，也可以增加油滴的碰撞分离面积，从而提高油气分离效率，提升冷凝器100的能效。

可见，通过在分离区94内进一步设置折流板6，可以进一步提升单相换热强度和油气分离效率，从而实现对冷凝器100能效的进一步提升。

图5和图6进一步示出了折流板6的结构。

参见图5-图6，并结合图4，在一些实施例中，折流板6上设有穿管孔63，换热管5经由穿管孔63穿过折流板6。此时，换热管5可以对折流板6起到支撑作用，有效提高结构稳定性，而且，由于折流板6集成于换热管5上，因此，更便于折流板6与换热管5配合，有效提升单相换热强度和油气分离效率。

另外，参见图5和图6，在一些实施例中，折流板6上设有供冷媒流过的通气孔64。

虽然折流板6上也可以不设置通气孔64，但设置通气孔64后，可以允许部分冷媒气体经由通气孔64穿过折流板6，因此，可以在一定程度上减小冷媒气体的折流压降，有效防止折流后流出的气态冷媒压降过大。

在折流板6上设有通气孔64的情况下，可以对通气孔64的尺寸和数量进行设计，以控制通气孔64的总通流面积，进而同时实现较好的折流效果和较好的防降压效果。例如，在一些实施例中，通气孔64的直径为2mm～8mm；和/或，折流板6上所有通气孔64的总通流面积占折流板6总面积的1/8～3/4。这样，既可以有效减小压降，又可以实现较好的折流效果，不至于因通气孔64过大和/或过多，而影响折流板6折流效果的发挥。

在一些实施例中，所有折流板6的平均水力直径为D_d，且在换热管5的长度方向上，相邻两折流板6之间的距离为l_b，D_d和l_b满足如下关系：

其中，ΔP为内置油分102进出口压降；C为常数，取值0.3～1.5；ρ为气态冷媒的密度；v₀为气态冷媒流经至少两个折流板6的平均流速；D为进气部2的内径；v为气态冷媒在进气部2入口处的流速；n为内置油分102中换热管5的数量；d为换热管5的外径。

基于上述公式，方便对换热管5和折流板6进行设计，便于设计得到更能有效去过热的内置油分102。

其中，压降△P和C成正比，随着C的增大而增大。通过控制C的取值和影响气态冷媒流经所有折流板6的平均流速v₀的大小，来综合控内置油分102的压降和换热性能。具体地，可以通过合理设计D、和d等尺寸参数的取值，来使内置油分102在换热性能最佳的时候压降较小。

在一些实施例中，换热管5的外径为d，d满足如下关系：

其中，T_in为气态冷媒在进气部2入口处的温度；T_out为气态冷媒在出气部3出口处的温度；T_wall为换热管5的位于壳体1内的部分的外表面的平均温度；ρ为气体密度；D为进气部2的内径；v为气态冷媒在进气部2入口处的流速；L为换热管5在内置油分102中的长度；n为内置油分102中换热管5的数量；λ为冷媒气体平均温度下的导热系数；Cp为冷媒气体平均温度下的比热容；μ为冷媒气体平均温度下的粘度；u_w为冷媒气体在换热管5的位于壳体1内的部分的管壁温度下的粘度；ε为常数，取值15～200；d_e为换热管5的布管当量直径；P_t为换热管5的管间距。

基于上述公式，方便对换热管5进行设计，便于设计得到更能有效去过热的内置油分102，具体地，可以通过合理设计D、d、L、d_e和P_t等尺寸参数的取值，来使内置油分102实现较好的去过热效果。其中，在内置油分102中设有折流板6的情况下，ε的具体取值可以根据折流板6的设计情况确定。在进出口温差不变的情况下，ε与内置油分102去过热换热系数成正比，去过热换热系数随着ε的增大而增大。

回到图4，在一些实施例中，内置油分102不但包括壳体1和换热管5，同时还包括均气板4，均气板4设置于壳体1内，并位于换热管5与出气部3之间，且均气板4具有开孔区41，开孔区41设有均气孔43，与换热管5换热后的冷媒经由均气孔43流向出气部3。

由于所设置的均气板4，可以均匀流场，使由换热管5流向出气部3的冷媒气体分布更加均匀，且可以增加与冷媒中油滴的碰撞，增强内置油分102的撞击分离能力，因此，可以有效提高内置油分102的油气分离效率。

进一步地，如图4和图7-图8所示，在一些实施例中，均气板4不仅具有开孔区41，同时还具有非开孔区42，非开孔区42未设置均气孔43，并与分离区94内的折流板6所在区域对应，开孔区41位于非开孔区42的远离进气部2的一侧。

基于上述设置，均气板4在折流板6所对应区域的部分上不开孔，而只在折流板6之后的部分上开孔，可以充分发挥折流板6的折流作用，实现对单相换热强度和油气分离效率的有效提高。

具体地，参见图8，在一些实施例中，开孔区41的长度L1与非开孔区42的长度L2之比为1/10～1/2。此时，开孔区41和非开孔区42的比例较为适宜，可以在实现较好均气效果的同时，提供足够的折流长度进行强化换热和分离油滴，并使流经均气板4后的冷媒压降较为适宜，不至于过大。

另外，参见图9，在一些实施例中，均气板4上设有多个均气孔43，且这多个均气孔43包括第一均气孔44和第二均气孔45，第一均气孔44的直径大于第二均气孔45的直径。此时，均气板4上设有直径不同的均气孔43，便于对不同粒径大小的油滴进行分离，且有利于控制压降在合理范围内。

具体地，在一些实施例中，第一均气孔44的直径为12mm～20mm；和/或，第二均气孔45的直径为6mm～12mm。此时，第一均气孔44和第二均气孔45的直径大小较为适宜，方便加工，且可以在满足不同粒径大小油滴分离需求的同时，有效控制压降在合理范围内。

另外，参见图9，在一些实施例中，第二均气孔45相对于第一均气孔44靠近均气板4的宽度方向的边缘，第一均气孔44所在区域的宽度(参见图9，为2H1)与第二均气孔45所在区域的宽度(参见图9，为2H2)之比为3～10。此时，第一均气孔44和第二均气孔45的分布范围较为合理，可以在满足不同粒径大小油滴分离需求的同时，有效控制压降在合理范围内。

回到图4，在一些实施例中，壳体1上设有两个进气部2，这两个进气部2位于出气部3的两侧，并均与分离区94连通。这样，冷媒可以从两侧的进气部2进入内置油分102，并从中部的出气部3流出至内置油分102外部，且在由两侧向中部流动的过程中，流经分离区94内的换热管5，进行单相换热，去过热。此时，换热效率和油气分离效率均较高。

在壳体1上设有两个进气部2的情况下，参见图4，在一些实施例中，内置油分102包括隔板71，隔板71设置于分离区94内，并将分离区94分隔为两个子分离区95，这两个子分离区95与两个进气部2一一对应。如此，两个子分离区95内的冷媒互不干扰，可以实现更加高效的单相换热和油气分离过程。

并且，继续参见图4，在一些实施例中，两个子分离区95内均设有折流板6。这样，两个子分离区95内均可以进行折流，单相换热强度和油气分离效率更高。

接下来对图1-图9所示的实施例予以进一步地介绍。

如图1-9所示，在该实施例中，冷凝器100为卧式冷凝器，其包括外壳101和冷凝管103，并且还包括内置油分102。内置油分102设置于外壳101内。外壳101内未设置内置油分102的区域形成冷凝区104。冷凝管103的至少部分位于冷凝区104内。

具体地，外壳101包括筒体105、管板106、法兰107和水室108。筒体105大致呈中空圆柱形，且轴线大致水平，沿着左右方向。筒体105的侧壁下部设有集液部109，集液部109与冷凝区104连通，以收集冷凝得到的液体。筒体105的轴向两端均设有管板106、法兰107和水室108，以对筒体105的轴向两端进行封闭，使得外壳101内部形成密闭空间。其中，管板106通过法兰107连接于筒体105的轴向端部，用于支撑冷凝管103以及内置油分102的换热管5。而水室108则连接于管板106的远离法兰107的一侧。

内置油分102和冷凝管103均设置于外壳101中。其中，内置油分102设置于外壳101的内部上侧。外壳101内未设置内置油分102的区域形成冷凝区104，冷凝管103设置于冷凝区104内，并位于外壳101的内部中下侧，以与从内置油分102流出的冷媒换热，实现对冷媒的冷凝。具体地，如图1所示，在该实施例中，冷凝区104内设有多根冷凝管103，这些冷凝管103均沿着筒体105的轴向(也是内置油分102的长度方向)贯穿冷凝区104，且两端被筒体105两侧的管板106支撑。

接下来重点介绍内置油分102的结构。

如图3-图9所示，在该实施例中，内置油分102在长度方向和宽度方向上大致对称，且整体横截面呈V字型。

具体地，如图3和图4所示，该实施例的内置油分102包括壳体1、滤网31、两个进气管21、均气板4、换热管5、折流板6、隔板71、挡板72和漏油板73。

其中，壳体1用于为内置油分102的其他结构部件提供安装基础，并对设置于其内部的结构部件起到一定的保护作用。由图3和图4可知，在该实施例中，壳体1包括两个端板11、两个侧板12、两个封板13、两个连接板14和边框15。两个端板11在长度方向(即图3和图4的左右方向)上相对设置，并大致呈扇形。两个侧板12均大致呈V字型，二者在宽度方向(即图3和图4的前后方向)上相对设置，并与两个端板11的前后边缘连接。两个封板13均呈多边形(例如具有5条折边)，二者布置于两个端板11之间，并在长度方向上间隔设置，分别与两个侧板12及对应侧的端板11连接。两个连接板14分别连接于两个封板13的远离端板11的一侧。边框15则布置于两个连接板14之间，并与两个连接板14以及两个侧板12均连接。如此，两个端板11、两个侧板12、两个封板13、两个连接板14和边框15围合形成整体呈V字型且内部设有腔室91的壳体1，其中，两个端板11和两个侧板12一起形成壳体1的四周和底部轮廓，而两个封板13、两个连接板14以及边框15则一起形成壳体1的上部轮廓。

边框15用于支撑滤网31。滤网31设置于边框15上，并位于边框15下方，形成内置油分102的出气部3，用于将腔室91与冷凝器100的冷凝区104连通。从内置油分102流出的冷媒，流经滤网31和边框15，进入冷凝器100的冷凝区104，与冷凝区104内的冷凝管103换热。冷媒流经滤网31时，可以被滤网31过滤，以进一步油气分离。边框15中部镂空，因此，不会对从滤网31流出的冷媒形成阻挡。

由于边框15位于内置油分102的长度方向的中部，因此，设置于边框15上的滤网31，也位于内置油分102长度方向的中部，使得出气部3位于内置油分102的长度方向的中部。

两个进气管21均用作进气部2，使得内置油分102具有两个进气部2。如图3和图4所示，在该实施例中，两个进气管21分别设置在两个封板13上，使得两个进气部2位于出气部3的两侧。并且，两个进气管21的下端均穿过对应的封板13，并伸至腔室91中，与腔室91连通，同时，两个进气管21的上端均穿过对应的封板13，并伸至筒体105外部，用于与压缩机(图中未示出)的排气口连接，以将压缩机的排气口与腔室91连通，以便压缩机排气经由两个进气管21，流至内置油分102中。

在滤网31和两个进气管21的作用下，冷媒能够从长度方向的两侧流至腔室91中，并从长度方向的中部流出至腔室91外部，与冷凝区104的冷凝管103换热。

均气板4、换热管5、折流板6、隔板71、挡板72和漏油板73均设置于腔室91中。

其中，均气板4和漏油板73沿着由上至下的方向依次布置，并与壳体1配合，将腔室91分隔为储油区92、分离区94和过滤区93，以分别实现油液存储、油气分离和冷媒过滤功能。

具体地，如图4所示，在该实施例中，漏油板73设置于腔室91的下部，且四周边缘与两个端板11和两个侧板12接触，使得漏油板73与壳体1一起围合形成位于漏油板73下方的储油区92，以收集油气分离得到的油液。漏油板73的边缘设有漏油口46，油气分离得到的油液经由漏油口46，落至储油区92内。储油区92内设有出油管8。出油管8从储油区92的一侧伸出，以方便所收集油液的引出。

均气板4设置于腔室91的上部，并位于滤网31的正下方。均气板4的四周边缘与两个连接板14以及两个侧板12接触。如此，均气板4与两个连接板14、两个侧板12以及滤网31之间围合形成过滤区93，且均气板4与两个端板11、两个侧板12、两个封板13以及两个连接板14之间围合形成分离区94。分离区94位于过滤区93和储油区92之间，用于实现内置油分102的油气分离功能。过滤区93位于分离区94的远离储油区92的一侧，用于实现内置油分102的冷媒过滤功能。

图7-图9进一步示出了均气板4的结构。

如图7-图9所示，在该实施例中，均气板4大致呈V字型，并在长度方向和宽度方向上采用对称布局。具体地，均气板4宽度方向的两侧边缘上均设有漏油口46，以方便油液滴落。并且，均气板4在长度方向上设有两个非开孔区42以及位于两个非开孔区42之间的开孔区41。其中，两个非开孔区42位于均气板4长度方向的两端，并与两个子分离区95一一对应。两个非开孔区42长度相等，均为L2，且二者上均未开孔。开孔区41位于均气板4长度方向的中部，长度为L1。开孔区41上开有孔。具体地，开孔区41上设有两个孔单元，这两个孔单元在长度方向上对称布置，且每个孔单元均包括多个直径较大的第一均气孔44和多个直径较小的第二均气孔45。所有第一均气孔44均匀布置于均气板4的靠近宽度方向的中部，并关于均气板4的V型弯折线对称布置，使得每个孔单元包括在宽度方向上对称分布的两组第一均气孔44。全部第一均气孔44所在区域的宽度方向的两侧均设有多个均匀分布的第二均气孔45，使得每个孔单元包括在宽度方向上对称分布的两组第二均气孔45。其中，开孔区41和非开孔区42的长度比L1/L2大约为1/10～1/2，第一均气孔44的直径大约为12mm～20mm，第二均气孔45的直径大约为6mm～12mm，且第一均气孔44所在区域与第二均气孔45所在区域的宽度比H1/H2大约为3～10。可以理解，L1为横跨两个孔单元的总长度。

换热管5、折流板6、隔板71和挡板72均设置于分离区94内，以实现内置油分102的油气分离和强化换热功能。

具体地，如图4所示，在该实施例中，隔板71设置于分离区94的长度方向的中部，且顶端与均气板4的中部连接。在隔板71的作用下，分离区94被分隔为沿着长度方向并排布置的两个子分离区95。这两个子分离区95与两个进气管21一一对应地连通，使得冷媒能够经由两个进气管21分别进入两个子分离区95内。其中，结合图4和图8可知，在该实施例中，均气板4的位于两个孔单元之间的部分与隔板71连接，且均气板4的用于安装隔板71的部分的宽度L3大约为2mm～20mm。这种情况下，前面提及的L1是包括L3的，具体来说，L1是两个孔单元的长度与L3之和。

换热管5贯穿两个子分离区95，使得换热管5贯穿整个分离区94。具体地，如图4所示，在该实施例中，多根换热管5并排设置于分离区94内，并均贯穿两个子分离区95。这些换热管5的长度方向(即轴向)的两端从两个端板11穿出，并被冷凝器100的两个管板106支撑。并且，在贯穿两个子分离区95时，换热管5穿过隔板71、两个挡板72以及折流板6，使得换热管5两端之间的部分被隔板71、挡板72以及折流板6支撑。

两个子分离区95内均设有折流板6和挡板72。具体地，如图4所示，在每个子分离区95内，挡板72位于端板11与连接板14之间，且顶端与封板13连接，使得经由进气管21进入子分离区95内的冷媒，可以先经过挡板72的折流作用。并且，在每个子分离区95内，均设有至少两个折流板6，这至少两个折流板6位于均气板4的非开孔区42的正下方，并沿着子分离区95的长度方向(也是壳体1、内置油分102和冷凝器100的长度方向)间隔布置，且相邻两个折流板6上下错位布置，使得子分离区95内的折流板6之间，形成引导子分离区95内的冷媒进行折流流动的折流通道。

图5-图6进一步示出了折流板6的结构。

其中，图5示出了子分离区95内任意相邻两个折流板6中较靠上的那个折流板6的结构。图6示出了子分离区95内任意相邻两个折流板6中较靠下的那个折流板6的结构。

为了方便描述，将子分离区95内任意相邻两个折流板6中较靠上的那个折流板6称为第一折流板61，并将子分离区95内任意相邻两个折流板6中较靠下的那个折流板6称为第二折流板62。

结合图5和图6可知，在该实施例中，第一折流板61和第二折流板62均大致呈V字型，且第一折流板61和第二折流板62上均设有多个穿管孔63和多个通气孔64。多个穿管孔63分为两组，分别位于折流板6(第一折流板61或第二折流板62)的相对折弯形成V字型的两个板体上，以供换热管5穿过，使得内置油分102包括沿着宽度方向(即图3和图4的前后方向)间隔布置的两组换热管5，这两组换热管5在宽度方向上彼此对称。每组换热管5中换热管5呈三角形布管，也就是说，每组换热管5中的换热管5排布呈三角形。多个通气孔64则位于两组穿管孔63之间，供冷媒穿过。在该实施例中，第一折流板61和第二折流板62上通气孔64的直径相同，均为2mm～8mm，同时，第一折流板61和第二折流板62上通气孔64的总通流面积占相应折流板6总面积的1/8～3/4。

在该实施例中，换热管5的结构参数与内置油分102的进出口温度满足如下关系：

其中，T_in为气态冷媒在进气部2入口处的温度，单位为K；T_out为气态冷媒在出气部3出口处的温度，单位为K；T_wall为换热管5的位于壳体1内的部分的外表面平均温度，单位为K；ρ为气体密度，单位为kg/m³；D为进气部2的内径，单位为m；v为气态冷媒在进气部2入口处的流速，单位为m/s；L为换热管5在内置油分102中的长度，单位为m；n为内置油分102中换热管5的数量；d为换热管5的外径，单位为m；λ为冷媒气体平均温度下的导热系数，单位为W/(m*K)；Cp为冷媒气体平均温度下的比热容，单位为kJ/(kg*K)；μ为冷媒气体平均温度下的粘度，单位为Pa*s；u_w为冷媒气体在换热管5的位于壳体1内的部分的管壁温度下的粘度，单位为Pa*s；ε为常数，取值15～200；d_e为换热管5的布管当量直径，具体在该实施例中也就是每组换热管5的当量直径，单位为m；P_t为换热管5的管间距，单位为m。平均温度是指T_in与T_out的平均值。

在该实施例中，折流板6和换热管5的结构参数与内置油分102的进出口压降ΔP之间满足如下关系：

其中，ΔP为内置油分102进出口压降，单位为Pa；C为常数，取值0.3～1.5；ρ为气态冷媒的密度，单位为kg/m³；v₀为气态冷媒流经至少两个折流板6的平均流速，单位为m/s；D为进气部2的内径，单位为m；D_d为折流板6的平均水力直径，单位为m；l_b为在换热管5的长度方向上，相邻两折流板6之间的距离，单位为m；v为气态冷媒在进气部2入口处的流速，单位为m/s；n为内置油分102中换热管5的数量；d为换热管5的外径，单位为m。

基于该实施例的内置油分102，冷凝器100工作时，过热气态冷媒携带冷冻油从两个进气管21分别就进入两个子分离区95内，并在子分离区95内先经过挡板72折流后进入折流板6所在区域，并最终穿过均气板4，从上部滤网31流出，进入冷凝区104中。在该过程中，经过与挡板72、折流板6、换热管5、均气板4、滤网31以及漏油板73的碰撞分离，冷媒中的油滴积聚分离，从各部件边缘的漏油口46落下，汇聚于储油区92内，实现油滴的分离。同时，过热气态冷媒与换热管5进行单相换热，使过热气态冷媒温度降低至饱和态再至冷凝区104相变换热，实现其去过热过程。

由于进入冷凝器100的冷媒，先后经过内置油分102内的换热管5以及冷凝区104内的冷凝管103的两级换热，换热管5能够强化过热冷媒气体的单相换热，因此，可以有效提升冷凝器100的去过热换热强度，提升冷凝器100的整体能效。

而且，在换热管5的基础上，进一步设置折流板6，可以进一步提升单相换热强度。

同时，换热管5和折流板6，可以增加油滴碰撞分离面积，提升油气分离效率。

并且，由于换热管5和折流板6均设设置于内置油分102中，无需额外占用空间，因此，有利于冷凝器100的小型化。

可见，该实施例的冷凝器100和内置油分102，可以基于较简单的结构和较小的体积，实现对单相换热强度和油气分离效率的有效提升，这有利于提高冷凝器100的能效。

基于本申请的内置油分102和冷凝器100，本申请还提供一种制冷装置，其包括压缩机，并且还包括本申请实施例的冷凝器100，冷凝器100的进气部2与压缩机的排气口连接。

由于内置油分102和冷凝器100的能效得以提升，因此，制冷装置的能效也能够被有效提升。

以上所述仅为本申请的示例性实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种内置油分(102)，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)内设有分离区(94)，且所述壳体(1)上设有进气部(2)和出气部(3)，所述进气部(2)将所述分离区(94)与压缩机排气口连通，以使从压缩机排出的气态冷媒流至所述分离区(94)，所述出气部(3)将所述分离区(94)与冷凝器(100)的冷凝区(104)连通，以使冷媒经由所述出气部(3)从所述分离区(94)流至所述冷凝区(104)内，与所述冷凝区(104)内的冷凝管(103)换热；和

换热管(5)，所述换热管(5)的至少部分位于所述分离区(94)内，以与由所述进气部(2)流向所述出气部(3)的冷媒换热。

2.根据权利要求1所述的内置油分(102)，其特征在于，所述内置油分(102)包括至少两个折流板(6)，所述至少两个折流板(6)设置于所述分离区(94)内，并使冷媒流经所述换热管(5)时，进行折流流动。

3.根据权利要求2所述的内置油分(102)，其特征在于，所述折流板(6)上设有供所述冷媒流过的通气孔(64)。

4.根据权利要求3所述的内置油分(102)，其特征在于，所述通气孔(64)的直径为2mm～8mm；和/或，所述折流板(6)上所有通气孔(64)的总通流面积占所述折流板(6)总面积的1/8～3/4。

5.根据权利要求2所述的内置油分(102)，其特征在于，所述折流板(6)上设有穿管孔(63)，所述换热管(5)经由所述穿管孔(63)穿过所述折流板(6)。

6.根据权利要求2所述的内置油分(102)，其特征在于，所述至少两个折流板(6)的平均水力直径为D_d，且在所述换热管(5)的长度方向上，相邻两所述折流板(6)之间的距离为l_b，D_d和l_b满足如下关系：

其中，ΔP为所述内置油分(102)进出口压降；C为常数，取值0.3～1.5；ρ为气态冷媒的密度；v₀为气态冷媒流经所述至少两个折流板(6)的平均流速；D为所述进气部(2)的内径；v为气态冷媒在所述进气部(2)入口处的流速；n为所述内置油分(102)中换热管(5)的数量；d为所述换热管(5)的外径。

7.根据权利要求1-6任一所述的内置油分(102)，其特征在于，所述换热管(5)的外径为d，d满足如下关系：

其中，T_in为气态冷媒在所述进气部(2)入口处的温度；T_out为气态冷媒在所述出气部(3)出口处的温度；T_wall为所述换热管(5)的位于所述壳体(1)内的部分的外表面的平均温度；ρ为气体密度；D为所述进气部(2)的内径；v为气态冷媒在所述进气部(2)入口处的流速；L为所述换热管(5)在所述内置油分(102)中的长度；n为所述内置油分(102)中换热管(5)的数量；λ为冷媒气体平均温度下的导热系数；Cp为冷媒气体平均温度下的比热容；μ为冷媒气体平均温度下的粘度；u_w为冷媒气体在所述换热管(5)的位于所述壳体(1)内的部分的管壁温度下的粘度；ε为常数，取值15～200；d_e为所述换热管(5)的布管当量直径；P_t为所述换热管(5)的管间距。

8.根据权利要求1-6任一所述的内置油分(102)，其特征在于，所述内置油分(102)包括均气板(4)，所述均气板(4)设置于所述壳体(1)内，并位于所述换热管(5)与所述出气部(3)之间，所述均气板(4)具有开孔区(41)，所述开孔区(41)设有均气孔(43)，与所述换热管(5)换热后的冷媒经由所述均气孔(43)流向所述出气部(3)。

9.根据权利要求8所述的内置油分(102)，其特征在于，所述均气板(4)具有非开孔区(42)，所述非开孔区(42)未设置所述均气孔(43)，并与所述分离区(94)内的折流板(6)所在区域对应，所述开孔区(41)位于所述非开孔区(42)的远离所述进气部(2)的一侧。

10.根据权利要求9所述的内置油分(102)，其特征在于，所述开孔区(41)的长度L1与所述非开孔区(42)的长度L2之比为1/10～1/2。

11.根据权利要求8所述的内置油分(102)，其特征在于，所述均气板(4)上设有多个所述均气孔(43)，所述多个均气孔(43)包括第一均气孔(44)和第二均气孔(45)，所述第一均气孔(44)的直径大于所述第二均气孔(45)的直径。

12.根据权利要求11所述的内置油分(102)，其特征在于，所述第一均气孔(44)的直径为12mm～20mm；和/或，所述第二均气孔(45)的直径为6mm～12mm。

13.根据权利要求11所述的内置油分(102)，其特征在于，所述第二均气孔(45)相对于所述第一均气孔(44)靠近所述均气板(4)的宽度方向的边缘，所述第一均气孔(44)所在区域的宽度与所述第二均气孔(45)所在区域的宽度之比为3～10。

14.根据权利要求1-6任一所述的内置油分(102)，其特征在于，所述壳体(1)上设有两个所述进气部(2)，所述两个进气部(2)位于所述出气部(3)的两侧，并均与所述分离区(94)连通。

15.根据权利要求14所述的内置油分(102)，其特征在于，所述内置油分(102)包括隔板(71)，所述隔板(71)设置于所述分离区(94)内，并将所述分离区(94)分隔为两个子分离区(95)，所述两个子分离区(95)与所述两个所述进气部(2)一一对应。

16.根据权利要求15所述的内置油分(102)，其特征在于，所述两个子分离区(95)内均设有折流板(6)。

17.一种冷凝器(100)，包括外壳(101)和冷凝管(103)，其特征在于，还包括如权利要求1-16任一所述的内置油分(102)，所述内置油分(102)设置于所述外壳(101)内，所述外壳(101)内未设置所述内置油分(102)的区域形成冷凝区(104)，所述冷凝管(103)的至少部分位于所述冷凝区(104)内。

18.一种制冷装置，包括压缩机，其特征在于，还包括如权利要求17所述的冷凝器(100)，所述冷凝器(100)的进气部(2)与所述压缩机的排气口连接。

Images