CN207527879U - 立式蒸发器、制冷系统及空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立式蒸发器、制冷系统及空调，其中，立式蒸发器包括壳体、换热管和气液分离组件，所述换热管和所述气液分离组件设于所述壳体内，且所述换热管位于所述气液分离组件的上方；所述壳体的顶部设有连通所述换热管的进口的液态冷媒入口，所述换热管的出口连通所述气液分离组件，所述气液分离组件用于将所述换热管排出的气态冷媒中携带的液态介质分离出来。本实用新型能够将气态冷媒中携带的液态介质在蒸发器内分离出来，避免气态冷媒携带液态介质进入压缩机，提高了压缩机的使用寿命；且本实用新型能够提高蒸发器在竖直空间的利用率，无需单独设置气液分离器，也不需要单独配置压力容器，结构简单紧凑，成本低。

Description

立式蒸发器、制冷系统及空调

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种立式蒸发器、制冷系统及空调。

背景技术

现有商用空调机组的降膜式蒸发器通常采用的是卧式结构。壳体内上半部分在其轴向上设有冷媒分配器，在冷媒分配器下部分设有一定规则排列的蒸发管。冷媒进液口、出气口均位于壳体的顶部，有的结构在出气口端设有挡液板。管程介质是载冷剂，壳程介质是冷媒。从进液口进入到壳体内上半部分设有冷媒分配器的冷媒，通过冷媒分配器上的小孔滴落到下半部分的蒸发管管壁上。冷媒在蒸发管管壁外流动，而形成一层薄膜，吸热蒸发。蒸发的冷媒从壳体上部出气口流出，通过管道进入压缩机。

上述结构普遍存在的问题是：蒸发器气态冷媒中携带的液态介质无法在蒸发器内分离。蒸发器壳体上部受已布置冷媒分配器的影响，上部空间已无法再装设气液分离装置，单纯靠挡液板已无法完全实施气液分离，气态冷媒中夹带有大量的细小液滴进入压缩机中，压缩机吸气带液压缩，降低了压缩机的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种立式蒸发器、制冷系统及空调，其中，立式蒸发器能够解决气态冷媒中携带的液态介质无法在蒸发器内分离的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种立式蒸发器，其包括壳体、换热管和气液分离组件，所述换热管和所述气液分离组件设于所述壳体内，且所述换热管位于所述气液分离组件的上方；所述壳体的顶部设有连通所述换热管的进口的液态冷媒入口，所述换热管的出口连通所述气液分离组件，所述气液分离组件用于将所述换热管排出的气态冷媒中携带的液态介质分离出来。

在一优选或可选实施例中，所述壳体的侧部且位于所述换热管的区域设有载冷剂入口和载冷剂出口。

在一优选或可选实施例中，立式蒸发器包括导向件，所述导向件设于所述换热管与所述气液分离组件之间，所述导向件用于将所述换热管排出的气态冷媒导向所述气液分离组件。

在一优选或可选实施例中，所述导向件的第一端连通所述换热管，所述导向件的第二端连通所述气液分离组件，所述导向件的第一端的尺寸大于所述导向件的第二端的尺寸。

在一优选或可选实施例中，沿所述导向件的第一端到所述导向件的第二端，所述导向件的尺寸逐渐缩小。

在一优选或可选实施例中，所述气液分离组件包括相互连通的第一筒体和第二筒体，所述第一筒体连通所述换热管的出口，所述第二筒体设于所述第一筒体的下方，且包围所述第一筒体的部分区域，所述第二筒体连通设置于所述壳体的气态冷媒出口和排液口。

在一优选或可选实施例中，所述第一筒体的底部与所述第二筒体的底部之间具有预设距离L₁，以利于气态冷媒与其携带的液态介质进行分离。

在一优选或可选实施例中，L₁≥R，R为所述第一筒体的内半径。

在一优选或可选实施例中，所述气态冷媒出口设于所述第二筒体的上方，所述第二筒体的顶部与所述第一筒体的顶部之间具有预设距离L₂，以使气态冷媒具有排出空间。

在一优选或可选实施例中，L₂≥D，D为所述气态冷媒出口的内直径。

在一优选或可选实施例中，所述第一筒体的外周被所述第二筒体包围的区域设有螺旋叶片，所述螺旋叶片用于引导气态冷媒向上流动，在离心力作用下，气态冷媒中携带的液态介质被甩向所述第二筒体的内壁。

在一优选或可选实施例中，所述第二筒体与所述螺旋叶片对应的区域设有开口，所述开口用于将所述第二筒体内壁的液态介质导向所述第二筒体的外壁。

在一优选或可选实施例中，所述排液口包括第一排液口和第二排液口，所述第一排液口连通所述第二筒体的内部，所述第二排液口连通所述第二筒体的外部。

在一优选或可选实施例中，所述第一筒体的外周设置所述螺旋叶片的区域的轴向长度L₃＝2.5P～12P，P为所述螺旋叶片的螺距。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种制冷系统，其包括上述的立式蒸发器。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种空调，其包括上述的立式蒸发器。

基于上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供的立式蒸发器通过其内集成设置的气液分离组件，能够将气态冷媒中携带的液态介质在蒸发器内分离出来，避免气态冷媒携带液态介质进入压缩机，提高了压缩机的使用寿命；且本实用新型提供的蒸发器为立式蒸发器，能够提高蒸发器在竖直空间的利用率，将气液分离组件集成设于蒸发器的壳体内，无需单独设置气液分离器，也不需要单独配置压力容器，结构简单紧凑，成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的蒸发器的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的导向件和气液分离组件的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的导向件、第一筒体和螺旋叶片的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第二筒体的示意图。

附图中标号：

1-壳体；11-液态冷媒入口；12-气态冷媒出口；13-排液口；131-第一排液口；132-第二排液口；14-载冷剂入口；15-载冷剂出口；16-第一管箱组件；17-壳体组件；18-第二管箱组件；

2-换热管；

3-气液分离组件；31-第一筒体；32-第二筒体；33-螺旋叶片；34-开口；

4-导向件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型实施例中气态冷媒中携带的液态介质可以包括润滑油和未被蒸发的液态冷媒。

如图1所示，为本实用新型实施例提供的立式蒸发器，其包括壳体1、换热管2和气液分离组件3，换热管2和气液分离组件3设于壳体1内，且换热管2位于气液分离组件3的上方；壳体1的顶部设有连通换热管2的进口的液态冷媒入口11，换热管2的出口连通气液分离组件3，气液分离组件3用于将换热管2排出的气态冷媒中携带的液态介质分离出来。

本实施例提供的立式蒸发器通过其内集成设置的气液分离组件3能够将气态冷媒中携带的液态介质分离出来，避免气态冷媒携带液态介质进入压缩机，使压缩机吸气带液压缩，提高了压缩机的使用寿命。

本实用新型实施例提供的蒸发器为立式蒸发器，换热管2位于气液分离组件3的上方，能够提高蒸发器在竖直空间的利用率，且将气液分离组件3集成设于蒸发器的壳体1内，结构紧凑，液态冷媒通过壳体1顶部设置的液态冷媒入口11进入换热管2，液态冷媒在换热管2内流动的过程中吸收壳体1内的热量蒸发变为气态冷媒，由于换热管2上部通入液态冷媒，下方连通气液分离组件3，换热管2上部的压力大于换热管2下部的压力，因此，气态冷媒能够从换热管2的出口排出，向下流入气液分离组件3，通过气液分离组件3将气态冷媒中携带的液态介质分离出来，因此，本实施例提供的立式蒸发器无需单独设置气液分离器，也不需要单独配置压力容器，结构简单紧凑，成本低。

如图1所示，壳体1的侧部位于气液分离组件3的区域可以设有用于排出气态冷媒的气态冷媒出口12。壳体1的底部可以设有用于排出液态介质的排液口13。

如图1所示，壳体1的侧部且位于换热管2的区域可以设有载冷剂入口14和载冷剂出口15。载冷剂入口14可以设于载冷剂出口15的上方。通过载冷剂入口14向壳体1内送入载冷剂，载冷剂与换热管2中的冷媒换热，使换热管2中的液态冷媒吸热蒸发为气态冷媒，换热后的载冷剂通过载冷剂出口15排出。

本实施例提供的立式蒸发器可以包括导向件4，导向件4设于换热管2与气液分离组件3之间，导向件4用于将换热管2排出的气态冷媒导向气液分离组件3。

上述实施例中的导向件4的第一端连通换热管2，导向件4的第二端连通气液分离组件3，导向件4的第一端的尺寸大于导向件4的第二端的尺寸，以便于将气态冷媒汇流导向气液分离组件3。

在一优选或可选实施例中，沿导向件4的第一端到导向件4的第二端，导向件4的尺寸逐渐缩小。可选地，导向件4为变径锥体/锥壳结构，以利于将气态冷媒汇流导向气液分离组件3。

如图2所示，本实施例提供的气液分离组件3可以包括相互连通的第一筒体31和第二筒体32，第一筒体31连通换热管2的出口，第二筒体32设于第一筒体31的下方，且包围第一筒体31的部分区域，第二筒体32连通设置于壳体1的气态冷媒出口12和排液口13。

换热管2排出的气态冷媒沿第一筒体31流向第二筒体32，气态冷媒中携带的液态介质在重力作用下落入第二筒体32的底部，最后从排液口13排出，气态冷媒不会继续向第二筒体32底部流动，这是因为第二筒体32底部已经被液态介质液封，气态冷媒在第一筒体31底部与第二筒体32之间转向，向上流向第一筒体31的外周被第二筒体32包围的区域，最后通过气态冷媒出口12排出，实现一级气液分离。

上述实施例中，第一筒体31的底部与第二筒体32的底部之间可以设有预设距离L₁，以利于气态冷媒与其携带的液态介质进行充分分离(一级气液分离)。

可选地，L₁≥R，R为第一筒体31的内半径。

本实施例设置装配距离L₁的目的是为了保证一级气液分离具有足够的空间。

上述实施例中，气态冷媒出口12可以设于第二筒体32的上方，第二筒体32的顶部与第一筒体31的顶部之间具有预设距离L₂，以使气态冷媒具有足够的排出空间。

可选地，L₂≥D，D为气态冷媒出口12的内直径(即：D为与气态冷媒出口12连接的气态冷媒排出管的内直径)。装配距离L₂的目的是保证气态冷媒有足够的排出空间。

如图3所示，本实施例提供的气液分离组件3还可以包括螺旋叶片33，螺旋叶片33设于第一筒体31的外周被第二筒体32包围的区域，螺旋叶片33用于引导气态冷媒向上流动，在离心力作用下，气态冷媒中携带的液态介质被甩向第二筒体32的内壁，能够实现二级气液分离，最后液态介质汇集于壳体1的底部，从排液口13排出。

如图4所示，在一优选或可选实施例中，第二筒体32与螺旋叶片33对应的区域可以设有开口34，开口34用于将被甩向第二筒体32内壁的液态介质导向第二筒体32的外壁。

可选地，排液口13可以包括第一排液口131和第二排液口132(如图1所示)。第一排液口131用于连通第二筒体32的内部，用于排出经过一级气液分离后在第二筒体32内部汇集的液态介质，第二排液口132连通第二筒体32的外部，用于排出经过二级气液分离后在第二筒体32外部汇集的液态介质。

可选地，第一筒体31的外周设置螺旋叶片33的区域的轴向长度(竖向长度)L₃＝2.5P～12P，P为螺旋叶片33的螺距。

上述实施例中，在第一筒体31的外周被第二筒体32包围的区域设置螺旋叶片33，使气态冷媒中未蒸发的细小液滴在离心力的作用下分离开来，避免压缩机对气态冷媒带液压缩，提高了压缩机的使用寿命。气态冷媒通过螺旋叶片33的导向作用迅速上升，离心力的作用使气态冷媒中的润滑油、极少量未蒸发的液体颗粒被甩出，达到油分、液分，减少气液夹带的作用。

第二筒体32与螺旋叶片33对应的区域设有开口34，气态冷媒中的润滑油、极少量未蒸发的液体颗粒在离心力的作用下从开口34中被甩出。第二筒体32的设置，把分离出来的润滑油、极少量未蒸发的液体分离开来，避免了对气态冷媒的二次污染。

本实用新型实施例还提供了一种基于上述立式蒸发器的气液分离方法，其过程为：液态冷媒通过壳体1顶部的液态冷媒入口11进入换热管2，液态冷媒在换热管2内流动的过程中吸收壳体1内的热量蒸发变为气态冷媒，气态冷媒通过换热管2的出口排出，向下流入气液分离组件3，通过气液分离组件3将气态冷媒中携带的液态介质分离出来。

上述气液分离方法的实施例中，气液分离组件3可以包括相互连通的第一筒体31和第二筒体32，第一筒体31连通换热管2的出口，第二筒体32设于第一筒体31的下方，且包围第一筒体31的部分区域，第二筒体32连通设置于壳体1的气态冷媒出口12和排液口13；

通过换热管2的出口排出的气态冷媒，向下流入气液分离组件时，先流向第一筒体31，继而沿第一筒体31流向第二筒体32；

气态冷媒中携带的液态介质在重力作用下落入第二筒体32的底部，最后从排液口13排出；

经过上述一级气液分离的气态冷媒流向第一筒体31的外周被第二筒体32包围的区域，最后通过气态冷媒出口12排出。

在一优选或可选实施例中，第一筒体31的外周被第二筒体32包围的区域设有螺旋叶片33；

经过上述一级气液分离的气态冷媒流向第一筒体31的外周被第二筒体32包围的区域时，在螺旋叶片33的导向作用下向上流动；

在离心力作用下，气态冷媒中携带的液态介质被甩向第二筒体32的内壁，最后从排液口13排出；

经过上述二级气液分离的气态冷媒从气态冷媒出口12排出。

进一步地，第二筒体32与螺旋叶片33对应的区域设有开口34。

在离心力作用下，气态冷媒中携带的液态介质被甩向第二筒体32的内壁后，通过沿第二筒体32设置的开口34流向第二筒体32的外壁，汇集于壳体1底部，最后从排液口13排出。

下面列举本实用新型提供的立式蒸发器及气液分离方法的一具体实施例。

如图1所示，立式蒸发器的壳体1包括第一管箱组件16、壳体组件17和第二管箱组件18。第一管箱组件16设于壳体组件17的上方，第二管箱组件18设于壳体组件17的下方。第一管箱组件16包括第一管箱，第二管箱组件18包括第二管箱，壳体组件17包括第一管板和第二管板，第一管板设于壳体组件17的内顶部与第一管箱连接的区域，第二管板设于壳体组件17的内底部与第二管箱连接的区域。

在第一管箱的顶部设有液态冷媒入口11。壳体组件采用传统的固定管板式结构，在靠近第一管板的位置设有载冷剂入口14，靠近第二管板的位置设有载冷剂出口15。

第一管板与第二管板之间设有换热管2。液态冷媒从液态冷媒入口11进入，在换热管2内部降膜蒸发后，冷媒由液态变成气态，气态冷媒流入到第二管箱中内置的气液分离组件3内。载冷剂从载冷剂入口14进入到壳体腔中，最后从载冷剂出口15流出。

如图3所示，导向件4与第二管箱组件18通过法兰连接。

在第一筒体31上设置有螺旋叶片33，螺旋叶片33的螺距P＝10mm～120mm。螺旋叶片33的螺旋线数为1～4，沿第一筒体31在周向上均布。第一筒体31的外周设置螺旋叶片33的区域的竖向长度L₃＝2.5P～12P。

如图4所示。在第二筒体32上设有多个开口34。各开口34位于第二筒体32与螺旋叶片33对应的区域。开口34具有多排和多列，各开口34沿第二筒体32的周向均匀设置，沿第二筒体32的轴向与螺旋叶片33等螺旋角上升。各开口34的宽度1mm～4mm，各开口34的长度L₄＝P－(4～60)mm。

如图2所示，第二筒体32的顶部与第一筒体31的顶部之间的距离L₂大于等于气态冷媒出口12的接管的内直径(与气态冷媒出口12连接的气态冷媒排出管的内直径)；第一筒体31的底部与第二筒体32的底部之间的距离L₁大于等于第一筒体31的内半径。

上述立式蒸发器具体实施例的气液分离方法为：

从换热管2内蒸发的冷媒，经导向件4，沿第一筒体31流向第二筒体32。大的润滑油滴、未蒸发的冷媒液滴在重力的作用下往下流，聚集于第二管箱组件18的底部，最后从第一排液口131排出。气态冷媒先向下流动，在装配距离L₁的空间内，气流流动方向发生180°改变，气态冷媒沿螺旋叶片33所在的腔体内向上螺旋流动。润滑油滴、未蒸发的冷媒液与气态冷媒一级分离。

含润滑油滴、未蒸发的冷媒液滴的气态冷媒在螺旋叶片33与第二筒体32形成的腔体内向上螺旋流动，在离心力的作用下，密度大的润滑油滴、未蒸发的冷媒液滴被甩到第二筒体32的内壁上，然后沿着第二筒体32设置的开口34流向第二筒体32的外壁，后聚集于第二管箱组件18的底部，从第二排液口132排出，第二筒体32的隔离作用，能够把被甩出来的润滑油、极少量未蒸发的液体分离开来，经过二级气液分离后的气态冷媒从气态冷媒出口12流出。润滑油滴、未蒸发的冷媒液与气态冷媒二级气液分离，避免了对气态冷媒的污染。

本实用新型实施例还提供了一种制冷系统，其包括上述的立式蒸发器。

上述实施例中的制冷系统还包括压缩机。

本实用新型实施例还提供了一种空调，其包括上述的立式蒸发器。

上述实施例中的空调还包括压缩机。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，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实用新型保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (16)

1.一种立式蒸发器，其特征在于：包括壳体(1)、换热管(2)和气液分离组件(3)，所述换热管(2)和所述气液分离组件(3)设于所述壳体(1)内，且所述换热管(2)位于所述气液分离组件(3)的上方；所述壳体(1)的顶部设有连通所述换热管(2)的进口的液态冷媒入口(11)，所述换热管(2)的出口连通所述气液分离组件(3)，所述气液分离组件(3)用于将所述换热管(2)排出的气态冷媒中携带的液态介质分离出来。

2.如权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：所述壳体(1)的侧部且位于所述换热管(2)的区域设有载冷剂入口(14)和载冷剂出口(15)。

3.如权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：包括导向件(4)，所述导向件(4)设于所述换热管(2)与所述气液分离组件(3)之间，所述导向件(4)用于将所述换热管(2)排出的气态冷媒导向所述气液分离组件(3)。

4.如权利要求3所述的立式蒸发器，其特征在于：所述导向件(4)的第一端连通所述换热管(2)，所述导向件(4)的第二端连通所述气液分离组件(3)，所述导向件(4)的第一端的尺寸大于所述导向件(4)的第二端的尺寸。

5.如权利要求4所述的立式蒸发器，其特征在于：沿所述导向件(4)的第一端到所述导向件(4)的第二端，所述导向件(4)的尺寸逐渐缩小。

6.如权利要求1所述的立式蒸发器，其特征在于：所述气液分离组件(3)包括相互连通的第一筒体(31)和第二筒体(32)，所述第一筒体(31)连通所述换热管(2)的出口，所述第二筒体(32)设于所述第一筒体(31)的下方，且包围所述第一筒体(31)的部分区域，所述第二筒体(32)连通设置于所述壳体(1)的气态冷媒出口(12)和排液口(13)。

7.如权利要求6所述的立式蒸发器，其特征在于：所述第一筒体(31)的底部与所述第二筒体(32)的底部之间具有预设距离L₁，以利于气态冷媒与其携带的液态介质进行分离。

8.如权利要求7所述的立式蒸发器，其特征在于：L₁≥R，R为所述第一筒体(31)的内半径。

9.如权利要求6所述的立式蒸发器，其特征在于：所述气态冷媒出口(12)设于所述第二筒体(32)的上方，所述第二筒体(32)的顶部与所述第一筒体(31)的顶部之间具有预设距离L₂，以使气态冷媒具有排出空间。

10.如权利要求9所述的立式蒸发器，其特征在于：L₂≥D，D为所述气态冷媒出口(12)的内直径。

11.如权利要求6所述的立式蒸发器，其特征在于：所述第一筒体(31)的外周被所述第二筒体(32)包围的区域设有螺旋叶片(33)，所述螺旋叶片(33)用于引导气态冷媒向上流动，在离心力作用下，气态冷媒中携带的液态介质被甩向所述第二筒体(32)的内壁。

12.如权利要求11所述的立式蒸发器，其特征在于：所述第二筒体(32)与所述螺旋叶片(33)对应的区域设有开口(34)，所述开口(34)用于将所述第二筒体(32)内壁的液态介质导向所述第二筒体(32)的外壁。

13.如权利要求12所述的立式蒸发器，其特征在于：所述排液口(13)包括第一排液口(131)和第二排液口(132)，所述第一排液口(131)连通所述第二筒体(32)的内部，所述第二排液口(132)连通所述第二筒体(32)的外部。

14.如权利要求11所述的立式蒸发器，其特征在于：所述第一筒体(31)的外周设置所述螺旋叶片(33)的区域的轴向长度L₃＝2.5P～12P，P为所述螺旋叶片(33)的螺距。

15.一种制冷系统，其特征在于：包括如权利要求1～14任一项所述的立式蒸发器。

16.一种空调，其特征在于：包括如权利要求1～14任一项所述的立式蒸发器。