CN117537500B - 一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，具体涉及冷水机组领域，包括蒸发罐，蒸发罐上设置有冷媒进口、冷媒出口、进水口和出水口，蒸发罐的内部固定安装有多个换热管，换热管用于连通进水口和出水口；蒸发罐的内部设置有滴淋式蒸发区，滴淋式蒸发区的底部设置有回油口，滴淋式蒸发区的内部还设置有气流发生板，气流发生板上设置有与换热管对应分布的穿孔。本发明通过气流发生板产生的气流将残留和附着在换热管表面的冷冻油不断地向一个方向吹动，将滴落位置的冷冻油吹离滴落位置，避免冷冻油阻碍后续滴落液滴的有效蒸发，进一步的提高对冷媒液滴的蒸发率。

Description

一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置

技术领域

本发明涉及冷水机组技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置。

背景技术

螺杆式冷水机是一种采用螺杆式压缩机的冷水机，机组由蒸发器出来的状态为气体的冷媒；经压缩机绝热压缩以后，变成高温高压状态。被压缩后的气体冷媒，在冷凝器中变化成液态冷媒，最后在蒸发器中吸收被冷物质的热量，重新变成气态冷媒。为确保螺杆式压缩机的正常运行和寿命，压缩机中会添加冷冻油（润滑油）对压缩机的螺杆等转动部件进行润滑，而机组冷媒需要经过压缩机压缩，因此冷媒中会携带部分润滑油并进入蒸发器中，为避免大量冷冻机油积留在蒸发器里，通常会添加回油管，来收集和引导蒸发器内部的未蒸发液体冷媒回流，再经由分油器进行分离。

由于液体冷媒中的冷冻油比例较小，且冷媒蒸发沸腾状态造成液体冷媒中的冷冻油无规则运动，从而导致冷冻油在液体冷媒中呈现分散的状态，因此，在回收时，为了保证冷冻油的回收量，就需要加大对液体冷媒的回收总量，而为了提高液体冷媒中冷冻油的分离率，减少液体冷媒的回收总量，现有技术中在蒸发器壳体中设置滴淋式蒸发区，使换热后但又尚未蒸发的液态冷媒，经由滴淋式蒸发区滴淋到换热管上，提高冷媒的蒸发量，以此来提高回收冷媒中冷冻油的含量占比。

然而，在滴淋式蒸发区中，虽然落下的冷媒最终经回油管回收，但是在冷媒液滴落在换热管表面时，冷媒与冷冻油由于其自身性质导致的蒸发速度不同，冷媒被快速蒸发，使得液滴中的冷冻油含量占比增加，也就是液滴中的含油率增加，从而增大了该液滴的黏度及流动阻力，导致冷冻油容易粘附在换热管外壁上，并且由于冷媒液体是滴落的方式，对管壁上附着的冷冻油的冲击力小，该液滴的黏度及流动阻力又大，滴落的冷媒液体不便于将冷冻油从换热管壁上带走，因此换热管管壁上容易形成一层由冷冻油包覆的油膜，阻隔接下来的冷媒液体与换热管之间的直接接触，增加了换热管与冷媒液体的传热热阻，降低了换热性能。

发明内容

本发明提供的一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，所要解决的问题是：现有装置中冷媒快速蒸发导致冷冻油容易粘附在换热管外壁上，在冷媒与换热管之间形成阻隔，而降低换热性能的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，包括蒸发罐，蒸发罐上设置有冷媒进口、冷媒出口、进水口和出水口，蒸发罐的内部固定安装有多个换热管，换热管用于连通进水口和出水口；蒸发罐的内部设置有滴淋式蒸发区，滴淋式蒸发区的底部设置有回油口，换热管横向贯穿滴淋式蒸发区，滴淋式蒸发区的上方横向设置有溢流板，溢流板的底部连接有分隔板，溢流板上设置有滴落孔和排气槽，液体冷媒经滴落孔向下滴落至换热管的表面；滴淋式蒸发区的内部还设置有气流发生板，气流发生板上设置有与换热管对应分布的穿孔，各换热管贯穿各自对应的穿孔设置，穿孔的内壁上设置有倾斜气道，气流发生板还连接有吹气设备，吹气设备用于对倾斜气道提供与换热管外壁呈锐角方向的气流。

在一个优选的实施方式中，换热管在蒸发罐中分为两组，进水口和出水口设置在蒸发罐的同一端，蒸发罐中远离进水口的一端设置有中转腔，两组换热管分别连接进水口和出水口，且两组换热管远离进水口和出水口的一端共同连接在中转腔中。

在一个优选的实施方式中，滴落孔和排气槽均设置为多组，溢流板低于蒸发罐内冷媒液体的液面，排气槽高于蒸发罐内冷媒液体的液面，各组滴落孔和排气槽均沿换热管的长度方向分布，且滴落孔对应换热管的上方设置，排气槽对应横向的相邻两个换热管之间的区域设置。

在一个优选的实施方式中，穿孔呈锥形设置，每个穿孔中的倾斜气道均设置为多个，且多个倾斜气道呈圆周分布，气流发生板的内部设置有通气腔室，通气腔室与所有的穿孔连通。

在一个优选的实施方式中，分隔板的底端向回油口处倾斜设置，换热管在滴淋式蒸发区区域内靠近分隔板的一端向下倾斜设置，滴淋式蒸发区内部的气流发生板间隔设置有多组。

在一个优选的实施方式中，每个穿孔的外侧均转动安装有叶片组件，该叶片组件以换热管为转轴转动，叶片组件由多个呈圆周式分布的扇叶片组成，且多个扇叶片通过固定环共同固定连接形成叶片组件，扇叶片靠近换热管的一端与换热管的外壁滑动贴合。

在一个优选的实施方式中，叶片组件位于穿孔靠近倾斜气道吹出气流方向的一侧，气流发生板的外壁固定安装有承接罩，叶片组件位于承接罩的内部，承接罩的外部固定安装有盖板，固定环转动安装在盖板的内侧。

在一个优选的实施方式中，横向的相邻两个承接罩之间设置有集合腔，集合腔位于承接罩的底部区域，承接罩的底部设置有与穿孔连通的流动通道，集合腔上固定安装有集合管。

在一个优选的实施方式中，吹气设备包括气泵，气泵固定安装在蒸发罐的内部，气泵上设置有导气管和抽气管，导气管与气流发生板的内部的通气腔室连通，且各气流发生板的通气腔室分别通过一组管道相互连通，抽气管与蒸发罐中冷媒液体液面上方的冷媒气体区域连通。

在一个优选的实施方式中，吹气设备还包括加热器，加热器上设置有引气管，抽气管与加热器连通，引气管与蒸发罐中冷媒液体液面上方的冷媒气体区域连通，加热器中位于引气管出口下方的区域固定安装有电加热柱，电加热柱的外壁固定连接有螺旋叶片。

本发明的有益效果在于：

本发明通过气流发生板产生的气流将残留和附着在换热管表面的冷冻油不断地向一个方向吹动，将滴落位置的冷冻油吹离滴落位置，避免冷冻油阻碍后续滴落液滴的有效蒸发，进一步的提高对冷媒液滴的蒸发率。

本发明的倾斜气道吹出的气流在经过扇叶片时，带动叶片组件旋转，将换热管上冷冻油刮至扇叶片的表面，再在离心力的作用下将冷冻油甩至承接罩内壁上汇聚，从而在换热管上形成多个清除点，以便于对冷冻油自动刮除，进而避免冷冻油在流动时重叠汇聚，也提高了冷冻油的收集效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明蒸发罐的内部结构示意图。

图3为本发明滴淋式蒸发区的放大图。

图4为本发明溢流板的结构示意图。

图5为本发明换热管外壁的冷媒液体以及冷冻油形成的油膜部分受气流发生板吹出气流的影响状态图。

图6为本发明气流发生板部分结构的纵向剖视图（右视）。

图7为本发明带有叶片组件的穿孔部位放大图。

图8为本发明气流发生板上叶片组件的右视图。

图9为本发明叶片组件的左视图。

图10为本发明受叶片组件影响后换热管外壁的气流状态图。

图11为本发明加热器的内部结构示意图。

附图标记为：1、蒸发罐；11、冷媒进口；12、冷媒出口；13、进水口；14、出水口；15、回油口；16、中转腔；2、螺杆式压缩机；3、冷凝器；4、换热管；5、滴淋式蒸发区；51、溢流板；511、滴落孔；512、排气槽；52、分隔板；6、气流发生板；61、穿孔；62、倾斜气道；63、扇叶片；64、固定环；65、承接罩；66、盖板；67、集合腔；68、集合管；7、气泵；71、导气管；72、抽气管；8、加热器；81、引气管；82、电加热柱；83、螺旋叶片。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

参照说明书附图1-图11，一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，包括蒸发罐1、螺杆式压缩机2和冷凝器3，蒸发罐1上设置有冷媒进口11、冷媒出口12、进水口13和出水口14，冷媒进口11连接冷凝器3，冷媒出口12连接螺杆式压缩机2，蒸发罐1的内部固定安装有多个换热管4，换热管4横向设置，换热管4用于连通进水口13和出水口14，冷媒液体经冷凝器3从冷媒进口11进入蒸发罐1，并漫过所有螺杆式压缩机2，水从进水口13进入蒸发罐1，并在换热管4内部流动，再从换热管4流向出水口14后流出，水在换热管4中流动，并与冷媒液体进行换热，冷媒液体吸热后蒸发，形成冷媒气体流向蒸发罐1上方，再从冷媒出口12回到螺杆式压缩机2进行压缩。

蒸发罐1的内部设置有滴淋式蒸发区5，滴淋式蒸发区5的底部设置有回油口15，换热管4横向贯穿滴淋式蒸发区5，滴淋式蒸发区5的上方横向设置有溢流板51，溢流板51的底部连接有分隔板52，溢流板51和分隔板52固定安装在蒸发罐1中，溢流板51和分隔板52共同将蒸发罐1内区域区分出一个滴淋式蒸发区5，换热管4贯穿溢流板51，并位于溢流板51下方，溢流板51上设置有滴落孔511和排气槽512，其中，溢流板51低于蒸发罐1内冷媒液体的液面，排气槽512高于蒸发罐1内冷媒液体的液面，进而可以使冷媒液体流在流至溢流板51上方后，经滴落孔511不断向下滴落。

在本实施例中，可以根据冷媒液体从滴落孔511滴落的速度，以及配合冷媒液体蒸发的速度，来控制冷媒液体从冷媒进口11进入蒸发罐1的速度，从而使蒸发罐1内冷媒液体保持在一个平衡状态。

流向滴淋式蒸发区5的液体冷媒，在经滴落孔511分散向下滴落时，与换热管4的外壁充分接触，使液滴中的冷媒快速蒸发，从而提高此部分冷媒的蒸发率，进而提高流向回油口15的冷媒液体中的冷冻油浓度，因此，最终仅需回收少量的冷媒液体即可回收更多的冷冻油。

滴淋式蒸发区5的内部还设置有气流发生板6，气流发生板6上设置有与换热管4对应分布的穿孔61，各换热管4贯穿各自对应的穿孔61设置，穿孔61的内壁上设置有倾斜气道62，气流发生板6还连接有吹气设备，吹气设备用于对倾斜气道62提供与换热管4外壁呈锐角方向的气流，因此，在倾斜气道62的作用下，会在换热管4的外壁形成一个向换热管4的其中一端吹动的气流，对换热管4表面的液体提供动能，进而可以将残留和附着在换热管4表面的冷冻油不断地向一个方向吹动，避免冷冻油阻碍后续滴落液滴的有效蒸发，同时，当冷媒液滴滴落在换热管4表面后，在上述气流的吹动下，液滴会迅速贴合换热管4的表面，并在气流带动下向气流方向流动（多余的冷媒液体会继续掉落），进而增加液滴中冷媒液体与换热管4接触的有效面积，进一步的提高对冷媒液滴的蒸发率。

需要说明的是，为提高水在蒸发罐1中的有效行程，换热管4在蒸发罐1中分为两组，而进水口13和出水口14设置在同一端，蒸发罐1中远离进水口13的一端设置有中转腔16，两组换热管4分别连接进水口13和出水口14，且两组换热管4远离进水口13和出水口14的一端共同连接在中转腔16中，水从进水口13进入，经第一组换热管4完成一个行程后进入中转腔16中，再经另一组换热管4流向出水口14并流出，从而增加水的换热时间。

进一步的，为了保证冷媒液体从溢流板51上滴落的效率，滴落孔511和排气槽512均设置为多组，且各组滴落孔511和排气槽512均沿换热管4的长度方向分布，且滴落孔511对应换热管4的上方设置，排气槽512对应横向的相邻两个换热管4之间的区域设置，从而确保滴落的液滴和蒸发上升的冷媒气体互不影响，而在滴淋式蒸发区5中蒸发的冷媒，可以直接通过排气槽512向蒸发罐1的上方区域排放，并通过冷媒出口12回收。

穿孔61呈锥形设置，每个穿孔61中的倾斜气道62均设置为多个，且多个倾斜气道62呈圆周分布，气流发生板6的内部设置有通气腔室，通气腔室与所有的穿孔61连通，吹气设备提供的气流进入气流发生板6中后，经通气腔室将气流均匀的分散给各倾斜气道62，从而保证每个穿孔61中吹出的气流均能均匀的分布在换热管4外壁，并在换热管4本身的引导下，在换热管4外部形成平行于换热管4的横向气流，从而保证对换热管4外部的所有区域的液体均可提供动能，使其在换热管4表面流动，并向一个方向汇聚。

进一步的，为提高气流对换热管4外壁液体的带动效果，本实施例还做以下设置：分隔板52的底端向回油口15处倾斜设置，换热管4在滴淋式蒸发区5区域内靠近分隔板52的一端向下倾斜设置，滴淋式蒸发区5内部的气流发生板6间隔设置有多组。

需要说明的是，通过上述设置方式，可以借助换热管4表面冷冻油本身的重力因素，提高冷冻油的流动效率，且在多个气流发生板6的设置下，能够对换热管4表面提供较长有效行程的气流，避免气流行程较长而动能减弱，从而进一步的提高冷冻油的流动性能，而在分隔板52的倾斜设置下，最终汇聚在分隔板52上的冷冻油以及液态冷媒会直接向回油口15处滑落，以便收集。

在上述实施方式中，随着冷冻油在气流作用下不断的向一个方向流动，冷冻油会逐渐积累，进而导致越来越难被带动，因此，本实施例还提供以下技术方案以避免冷冻油在换热管4外部过多积累，具体的，参照说明书附图7-图10，每个穿孔61的外侧均转动安装有叶片组件，该叶片组件以换热管4为转轴转动，叶片组件由多个呈圆周式分布的扇叶片63组成，且多个扇叶片63通过固定环64共同固定连接形成叶片组件，扇叶片63靠近换热管4的一端与换热管4的外壁滑动贴合。

进一步的，叶片组件位于穿孔61靠近倾斜气道62吹出气流方向的一侧，气流发生板6的外壁固定安装有承接罩65，叶片组件位于承接罩65的内部，承接罩65的外部固定安装有盖板66，固定环64转动安装在盖板66的内侧，进而实现对叶片组件的转动安装。

进一步的，横向的相邻两个承接罩65之间设置有集合腔67，集合腔67位于承接罩65的底部区域，承接罩65的底部设置有与穿孔61连通的流动通道，集合腔67上固定安装有集合管68。

需要说明的是，上述集合管68从换热管4的间隙间穿过，最终引向滴淋式蒸发区5的底部，当倾斜气道62吹出的气流经过扇叶片63时，会带动叶片组件转动，从而使各扇叶片63围绕着换热管4的外壁转动，进而可以把流动到此处的冷冻油刮至在扇叶片63的表面，而在扇叶片63转动时形成离心力的作用下，冷冻油最终被甩至承接罩65内壁中汇聚，最终流向集合腔67，再经集合管68汇聚引导至滴淋式蒸发区5底部排出，且由于气流发生板6设置了多组，因此，在一根换热管4的长度方向上，会形成多个清除点对冷冻油进行自动刮除，进而避免冷冻油在换热管4表面重叠汇聚，极大的提高了冷冻油的收集效率；而在气流带动叶片组件转动的同时，受扇叶片63的带动影响，倾斜气道62吹出的气流在换热管4表面形成螺旋状流动，从而使气流能够经过换热管4的更多区域，提高对冷媒液体的吹动效果，增加冷媒液体的蒸发效率。

参照说明书附图3和图11，吹气设备包括气泵7，气泵7固定安装在蒸发罐1的内部，且气泵7与蒸发罐1中的冷媒液体相互隔绝，气泵7上设置有导气管71和抽气管72，导气管71与气流发生板6的内部的通气腔室连通，且各气流发生板6的通气腔室分别通过一组管道相互连通，抽气管72与蒸发罐1中冷媒液体液面上方的冷媒气体区域连通，进而在实际工作时，借助气泵7抽取蒸发罐1中蒸发的冷媒气体，而后经过倾斜气道62吹出，由于本设备直接从蒸发罐1内部抽取冷媒气体，因此，吹出的气流不会对冷媒产生干扰，并实现蒸发罐1的内部循环，而吹气本身所需要循环量是固定的，因此不会影响冷媒出口12的冷媒回收量。

进一步的，由于蒸发罐1内因冷媒蒸发会产生不断的沸腾，因此，抽气管72抽取的冷媒气体会携带部分冷媒液体，影响滴淋式蒸发区5内部的蒸发效率，因此，本实施例还提供以下方案：吹气设备还包括加热器8，加热器8上设置有引气管81，抽气管72与加热器8连通，引气管81与蒸发罐1中冷媒液体液面上方的冷媒气体区域连通，加热器8中位于引气管81出口下方的区域固定安装有电加热柱82，电加热柱82的外壁固定连接有螺旋叶片83。

需要说明的是，在气泵7的工作下，使蒸发罐1中冷媒气体经加热器8进入气流发生板6中，而冷媒气体从引气管81吹向螺旋叶片83时，会在螺旋叶片83中产生旋流，从而提高气流与螺旋叶片83的接触时长，且冷媒气体中携带的冷媒液体会撞击螺旋叶片83的表面并形成分散，进而在电加热柱82的加热下，可以使冷媒气体中携带的冷媒液体快速蒸发成气体，避免冷媒液体对气流发生板6形成的气流效果产生影响。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，其特征在于：包括蒸发罐（1），所述蒸发罐（1）上设置有冷媒进口（11）、冷媒出口（12）、进水口（13）和出水口（14），所述蒸发罐（1）的内部固定安装有多个换热管（4），所述换热管（4）用于连通进水口（13）和出水口（14）；

所述蒸发罐（1）的内部设置有滴淋式蒸发区（5），所述滴淋式蒸发区（5）的底部设置有回油口（15），所述换热管（4）横向贯穿滴淋式蒸发区（5），所述滴淋式蒸发区（5）的上方横向设置有溢流板（51），所述溢流板（51）的底部连接有分隔板（52），所述溢流板（51）上设置有滴落孔（511）和排气槽（512），液体冷媒经滴落孔（511）向下滴落至换热管（4）的表面；

所述滴淋式蒸发区（5）的内部还设置有气流发生板（6），所述气流发生板（6）上设置有与换热管（4）对应分布的穿孔（61），多个所述换热管（4）贯穿各自对应的穿孔（61），所述穿孔（61）的内壁上设置有倾斜气道（62），所述气流发生板（6）还连接有吹气设备，所述吹气设备用于对倾斜气道（62）的气流，且所述气流的方向与换热管（4）外壁呈锐角设置；

每个所述穿孔（61）的外侧均转动安装有叶片组件，该叶片组件以换热管（4）为转轴转动，所述叶片组件由多个呈圆周式分布的扇叶片（63）组成，且多个所述扇叶片（63）通过固定环（64）共同固定连接，所述扇叶片（63）靠近换热管（4）的一端与换热管（4）的外壁滑动贴合。

2.根据权利要求1所述的一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，其特征在于：所述换热管（4）在蒸发罐（1）中分为两组，所述进水口（13）和出水口（14）设置在蒸发罐（1）的同一端，所述蒸发罐（1）中远离进水口（13）的一端设置有中转腔（16），两组换热管（4）分别连接进水口（13）和出水口（14），且两组换热管（4）远离进水口（13）的一端共同连接在中转腔（16）中。

3.根据权利要求2所述的一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，其特征在于：所述滴落孔（511）和排气槽（512）均设置为多组，所述溢流板（51）低于蒸发罐（1）内冷媒液体的液面，所述排气槽（512）高于蒸发罐（1）内冷媒液体的液面，各组滴落孔（511）和排气槽（512）均沿换热管（4）的长度方向分布，且所述滴落孔（511）对应换热管（4）的上方设置，所述排气槽（512）对应横向的相邻两个换热管（4）之间的区域设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，其特征在于：所述穿孔（61）呈锥形设置，每个所述穿孔（61）中的倾斜气道（62）均设置为多个，且多个倾斜气道（62）呈圆周分布，所述气流发生板（6）的内部设置有通气腔室，所述通气腔室与所有的穿孔（61）连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，其特征在于：所述分隔板（52）的底端向回油口（15）处倾斜设置，所述换热管（4）在滴淋式蒸发区（5）区域内靠近分隔板（52）的一端向下倾斜设置，所述滴淋式蒸发区（5）内部的气流发生板（6）间隔设置有多组。

6.根据权利要求5所述的一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，其特征在于：所述叶片组件位于穿孔（61）靠近倾斜气道（62）的一侧，所述气流发生板（6）的外壁固定安装有承接罩（65），所述叶片组件位于承接罩（65）的内部，所述承接罩（65）的外部固定安装有盖板（66），所述固定环（64）转动安装在盖板（66）的内侧。

7.根据权利要求6所述的一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，其特征在于：相邻两个承接罩（65）之间设置有集合腔（67），所述集合腔（67）位于承接罩（65）的底部区域，所述承接罩（65）的底部设置有与穿孔（61）连通的流动通道，所述集合腔（67）上固定安装有集合管（68）。

8.根据权利要求7所述的一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，其特征在于：所述吹气设备包括气泵（7），所述气泵（7）固定安装在蒸发罐（1）的内部，所述气泵（7）上设置有导气管（71）和抽气管（72），所述导气管（71）与气流发生板（6）的内部的通气腔室连通，所述蒸发罐（1）中冷媒液体的液面上方为冷媒气体区域，所述抽气管（72）与冷媒气体区域连通。

9.根据权利要求8所述的一种用于螺杆式冷水机组的蒸发装置，其特征在于：所述吹气设备还包括加热器（8），所述加热器（8）上设置有引气管（81），所述抽气管（72）与加热器（8）连通，所述引气管（81）与冷媒气体区域连通，所述加热器（8）中位于引气管（81）出口下方的区域固定安装有电加热柱（82），所述电加热柱（82）的外壁固定连接有螺旋叶片（83）。