CN209960810U - 制冷剂分配器及蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制冷剂分配器及蒸发器，包括制冷剂分配盒、以及制冷剂分配盒上水平周向侧面间隔连接的若干个旋风式喷嘴；旋风式喷嘴包括外筒体和置于外筒体内的内筒体、滤网组件和组合式喷头；组合式喷头包括若干个同心周向间隔布置的竖向锥形喷嘴；制冷剂分配盒通过切向入口与外筒体内壁所直接包含的空间连通；组合式喷头的各锥形喷嘴的进液口与该空间连通。采用本实用新型能够通过压差分离和旋风分离，充分进行气液分离；从而避免闪发的气态制冷剂体积流量大带来的问题；避免对降膜式蒸发器的压差问题带来后续影响。适用R1233zd(E)制冷剂。

Description

制冷剂分配器及蒸发器

技术领域

本实用新型属于工业制冷换热技术领域，具体涉及一种制冷剂分配器及使用其的降膜式蒸发器。

背景技术

降膜式蒸发器以其换热效率高、制冷剂充注量少等特点在制冷空调领域被广泛应用。在降膜式蒸发器中，制冷剂能否均匀分配对蒸发器的换热效率有很大的影响。现有的冷水机组大部分使用的制冷剂是R134a，降膜式蒸发器也是基于制冷剂R134a的物性参数进行设计。但是制冷剂R134a存在GWP较高、不环保的缺点。负压冷媒，如R1233zd(E)等因其环保、高效等优点受到了人们的青睐。和以R134a为制冷剂的制冷系统相比，采用负压冷媒R1233zd(E)的制冷系统具有冷凝器和蒸发器压差小，制冷剂节流闪发的气态制冷剂体积流量大的特点，因此对制冷剂在降膜式蒸发器中的均匀分配提出了更高的要求。

制冷剂节流后闪发的气态制冷剂体积流量大，若不进行气液分离将影响制冷剂在分配器中均匀分配。冷凝器和蒸发器的压差小，现有的应用于R134a制冷剂采用压差分配的分配器不能满足需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器及分配方法，主要应用于R134a制冷剂采用压差分配的情况，解决制冷剂节流后闪发的气态制冷剂体积流量大需要进行气液分离的紧迫问题。

本实用新型为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于：包括制冷剂分配盒、以及制冷剂分配盒上水平周向侧面间隔连接的若干个旋风式喷嘴；旋风式喷嘴包括外筒体和置于外筒体内的内筒体、滤网组件和组合式喷头，沿竖直方向，内筒体设置于滤网组件和组合式喷头之间，内筒体与外筒体同心间隔布置；组合式喷头包括若干个同心周向间隔布置的竖向锥形喷嘴； 制冷剂分配盒通过切向入口与外筒体内壁所直接包含的空间连通；组合式喷头的各锥形喷嘴的进液口与该空间连通。

进一步的，制冷剂分配盒通过切向入口沿水平方向与外筒体内壁所直接包含的空间连通。

进一步的，组合式喷头主体为一个圆筒状柱体，上端面为同心周向间隔布置的各喷嘴的进液口，下端面为与上端面依次上下对应的出液口，出液口的直径小于进液口，使得各喷嘴都形成一个竖直方向延伸的锥形管段。

进一步的，组合式喷头的高度与该锥形管段的高度相等。

进一步的，该应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器设置于降膜式蒸发器的筒体内并置于降膜式蒸发器的换热管束上方；降膜式蒸发器的筒体上的制冷剂入口与制冷剂分配盒的顶部入口连通。

进一步的，该应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器适用于R1233zd(E) 制冷剂。

一种蒸发器或系统，其特征在于：使用上述的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器。

一种制冷剂分配方法，其特征在于：采用上述的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器进行，制冷剂进入降膜式蒸发器后，由制冷剂分配盒顶部进入制冷剂分配器，在分配盒中进行压差分配保证降膜式蒸发器筒体轴向方向的均匀分配，从分配盒分配出来的气液混合气体进入旋风式喷嘴中先进行气液分离，之后再从旋风式喷嘴的各喷嘴中喷到降膜式蒸发器的换热管束上，实现制冷剂在降膜式蒸发器径向方向上的均匀分配。

进一步的，从分配盒出来的气液混合气体沿切向进入到旋风式喷嘴外筒体内壁形成旋转运动，在离心力的作用下进行气液分离，气体从旋风式喷嘴的上部气体出口排出，液滴的密度大，在较大离心力的作用下被甩向外筒体4壁，液滴与外筒体壁接触失去惯性力，依靠器壁附近向下轴向速度的动量沿外筒体壁面下落进入到组合式喷头入口。

由此，应用于气液两相分离的旋风分离器的工作原理为气液两相流体沿切向进入筒体形成旋转运动，液滴的密度大，在较大离心力的作用下被甩向器壁，液滴与器壁接触失去惯性力，依靠器壁附近向下轴向速度的动量沿壁面下落进入筒体底部。旋转下降的外旋气流，在下降过程中不断向分离器的中心部分流入，形成向心的径向气流，沿内筒体外侧向下流动。当到达内筒体下端时，进入内筒体，在浮升力作用下气体向上运动，经过滤网进一步过滤掉气体中含有的液态冷媒，最终制冷剂气体从旋风分离器的顶部排出。气液两相的密度差越大，旋风分离的效果越好。研究表明，在同一温度下，制冷剂R1233zd(E)气液相的密度差要大于制冷剂R134a，因此在采用旋风分离器对制冷剂R1233zd(E)进行气液分离的效果要优于制冷剂R134a。

相比于现有技术，本实用新型从冷凝器出来的制冷剂能够通过压差分离和旋风分离，充分进行气液分离；从而避免闪发的气态制冷剂体积流量大带来的问题；避免对降膜式蒸发器的压差问题带来后续影响。

同时由于该结构和方法更适用R1233zd(E)制冷剂，由于R1233zd(E)制冷剂在同一温度下气相和液相的密度差大，采用旋风式喷嘴对R1233zd(E)进行气液分离，分离效果明显。

附图说明

图1为根据本实用新型实施的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器结构示意图。

图2为旋风式喷嘴透视图(滤网组件3未显示在图中)。

图3为旋风式喷嘴拆分结构示意图。

图4为旋风式喷嘴的喷头结构透视图。

图5为本实用新型的旋风式喷嘴2与降膜式蒸发器结合的结构。

具体实施方式

根据本实用新型实施的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，如图1-5所示。

以负压冷媒R1233zd(E)为制冷剂的降膜式蒸发器存在冷凝器和蒸发器压差小，制冷剂节流闪发的气态制冷剂体积流量大的问题。研究表明，在同一温度下制冷剂R1233zd(E)气液相的密度差要大于制冷剂R134a。针对这一特点，本实用新型提出了一种应用于负压冷媒降膜式蒸发器的制冷剂分配器方案。如图1所示，该制冷剂分配器由制冷剂分配盒、制冷剂分配盒上周向侧面间隔连接的若干个旋风式喷嘴2组成。从冷凝器节流后的液态制冷剂从制冷剂分配盒的顶部入口1进入，在压差的作用下实现制冷剂沿制冷剂分配盒水平四周筒体方向的均匀分配，均匀分配后制冷剂从制冷剂分配盒的侧面流出，流出的制冷剂进入到侧向连接的若干个旋风式喷嘴2中，沿切线方向进入到旋风式喷嘴2的外筒体4内壁。因为制冷剂分配盒是靠压差进行分配，因此从分配盒侧面流出的液态制冷剂中含有一部分的闪发气体。图2显示了旋风式喷嘴的外形示意图，由图2可知，气液两相混合制冷剂沿切向入口2.1进入到旋风式喷嘴2的外筒体4内壁，在离心力的作用下进行气液分离，气体从旋风式喷嘴的上部气体出口2.2排出，上部气体出口2.2的上方应放置滤网组件3（图2中卸掉后未显示），滤网组件3为常规滤网等类似部件，经过滤网组件3后可以进一步过滤掉气体中含有的液态冷媒；液体从底部的组合式喷头6排出。

图2-3显示了旋风式喷嘴2的结构示意图，旋风式喷嘴2由滤网组件3、内筒5、外筒体4、组合式喷头6组成。气液两相流体沿切向进入到外筒体4内壁形成旋转运动，液滴的密度大，在较大离心力的作用下被甩向外筒体4壁，液滴与外筒体4壁接触失去惯性力，依靠器壁附近向下轴向速度的动量沿外筒体4壁面下落进入到喷头6入口。该旋风式喷嘴2的外筒体4底部有内螺纹，通过螺纹连接的方式将喷嘴6和外筒体连接为一体。

喷头6的透视图如图4所示，该喷头6由几个小的喷嘴6.1同心周向间隔组合而成；如图4所示，喷头6主体为一个实心圆筒状柱体，上端面为同心周向均匀间隔分布的各喷嘴6.1的进液口，下端面为与上端面依次上下对应的出液口，出液口的直径小于进液口直径，使得各喷嘴6.1都形成一个竖直方向延伸的锥形管段；喷头6的高度与该锥形管段的高度大致相等。优选各喷嘴6.1的进液口直径大小相等，同样的各出液口的直径大小也相等；从而使得分配均匀。液态制冷剂经喷嘴6.1喷到降膜式蒸发器的换热管束上，实现制冷剂在降膜式蒸发器径向方向上的均匀分配。

在实现液体分配的同时，旋转下降的外旋气流，在下降过程中不断向旋风式喷嘴2的中心部分流入，形成向心的径向气流，沿内筒5外侧向下流动，当到达内筒5下端时，进入内筒5内侧，在浮升力作用下气体向上运动，经过滤网组件3后进一步过滤掉气体中含有的液态冷媒，最终制冷剂气体从旋风分离喷嘴2的顶部排出，如图2所示。

R1233zd(E)在同一温度下气相和液相的密度差大，采用旋风式喷嘴对R1233zd(E)进行气液分离，分离效果明显。

图5为本实用新型的旋风式喷嘴2与降膜式蒸发器结合的结构。由旋风式喷嘴2组成的制冷剂分配器设置在降膜式蒸发器筒体中。筒体上的制冷剂入口与制冷剂分配盒的顶部入口1进入，R1233zd(E)制冷剂在分配盒中进行压差分配保证降膜式蒸发器筒体轴向方向的均匀分配，从分配盒出来的气液混合气体进入旋风式喷嘴2中先进行气液分离后再从喷嘴6.1中喷出保证降膜式蒸发器筒体径向方向的均匀分配，通过制冷剂分配器的这种分配方案保证制冷剂在降膜式蒸发器中均匀分配，使蒸发器有较高的换热效率。喷嘴6的上下进出口有一定的压差，旋风分离后的液体在压差作用下经各喷嘴6.1下方的出液口喷出，雾化后均匀的喷到蒸发器换热管7外壁上，保证制冷剂在蒸发器内的均匀分配。

Claims (7)

1.一种应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于：包括制冷剂分配盒、以及制冷剂分配盒上水平周向侧面间隔连接的若干个旋风式喷嘴；旋风式喷嘴包括外筒体和置于外筒体内的内筒体、滤网组件和组合式喷头，沿竖直方向，内筒体设置于滤网组件和组合式喷头之间，内筒体与外筒体同心间隔布置；组合式喷头包括若干个同心周向间隔布置的竖向锥形喷嘴；制冷剂分配盒通过切向入口与外筒体内壁所直接包含的空间连通；组合式喷头的各锥形喷嘴的进液口与该空间连通。

2.根据权利要求1所述的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于：制冷剂分配盒通过切向入口沿水平方向与外筒体内壁所直接包含的空间连通。

3.根据权利要求1所述的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于：组合式喷头主体为一个圆筒状柱体，上端面为同心周向间隔布置的各喷嘴的进液口，下端面为与上端面依次上下对应的出液口，出液口的直径小于进液口，使得各喷嘴都形成一个竖直方向延伸的锥形管段。

4.根据权利要求3所述的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于：组合式喷头的高度与该锥形管段的高度相等。

5.根据权利要求1所述的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于：该应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器设置于降膜式蒸发器的筒体内并置于降膜式蒸发器的换热管束上方；降膜式蒸发器的筒体上的制冷剂入口与制冷剂分配盒的顶部入口连通。

6.根据权利要求1所述的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于：该应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器适用于R1233zd(E) 制冷剂。

7.一种蒸发器，其特征在于：使用上述权利要求1-6任一项所述的应用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器。

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