CN217900228U - 一种新型管壳式蒸发器 - Google Patents

Abstract

本申请属于制冷机械技术领域，尤其是涉及一种新型管壳式蒸发器，包括筒体内上部靠近制冷剂出口设置的吸气分散挡板，吸气分散挡板开设有多个由远离制冷剂出口的口径依次增大的蒸汽通口。筒体内斜下方优选45°的位置设有使气液混合制冷剂均匀分配的两端封闭管状的制冷剂分配装置，制冷剂进口与制冷剂分配装置内壁相连通，制冷剂分配装置侧壁开设有朝向筒体底部的由近制冷剂进口向远端口径逐渐缩小的出液口。本申请的壳管式蒸发器，可降低蒸发器换热管束底部制冷剂侧的压降，提高蒸发器底部管束的换热性能，降低蒸发器内部的液体制冷剂充注量，降低蒸发器的整体高度。

Description

一种新型管壳式蒸发器

技术领域

本申请属于制冷机械技术领域，尤其是涉及一种新型管壳式蒸发器。

背景技术

当前满液式蒸发器多是液体制冷剂壳侧底部的正下方进入，气体制冷剂壳侧顶部排出，此种类型的满液式蒸发器虽换热效率较高，但是对于管束较多的满液式蒸发器，易出现底部管束静液柱压力增大的情况，易导致底部管束换热性能变差；同时此种类型的满液式蒸发器底部进液，靠压力作用把制冷剂从底部管束挤压至上部管束，管束间沸腾的气态制冷剂处于相对的压缩状态，易导致制冷剂充注量较大；另外满液式蒸发器的冷冻润滑油在整个蒸发器内较为分散，回油要求高且回油效率较低。

诸多厂家正在设计生产的带制冷剂喷淋均匀分配器的高效降膜蒸发器，或多或少存在着制冷剂分配均匀性的问题和管束排布合理性的问题，实际运行过程中易出现吸气带液或者部分管束分配不到制冷剂的情况，严重影响机组的安全运行和蒸发器高效换热性能的发挥；为应对这样的问题，诸多厂商采用半降膜式的设计，依然难以确保机组运行不同工况时制冷剂分配的均匀性，且制冷剂充注依然偏大、回油效率不高；对于加工精度高的制冷剂喷淋均匀分配器，其制造成本相对较高，同时制冷剂均匀喷淋分配时产生的压降较大，会影响节流阀的开度甚至造成开启度不够而需要更大型号的节流阀。面对以上的问题，较好的解决途径就是不再使用制冷剂喷淋均匀分配器，而是让制冷剂通过简易的分配器装置均匀分配到蒸发器筒体内，使管束间制冷剂蒸汽几乎无压缩状态，可以实现蒸发器制冷剂较低的充注量。

例如，中国专利申请公开号：CN215412619U，名称：一种新型管壳式蒸发器，其公开了一种新型壳管式蒸发器，包括制冷剂分配装置，用于使制冷剂分配至制冷剂分配装置下方的管束上，该制冷剂分配装置的出液口位置位于所述管束的上方位置。但所述蒸发器的筒体长度和筒体直径比大，适用于含油系统的小冷量机组。

再例如，中国专利申请公开号：CN101960238A，名称：用于热交换器的冷却器分配器，其公开了一种用于蒸气压缩回路中的蒸发器的分配器，所述分配器包括细长主体，所述细长主体可邻近蒸发器的侧壁布置在蒸发器内；入口部分，所述入口部分可靠近蒸发器的入口端口布置，以接收制冷剂流；第一和第二远端，所述第一和第二远端沿着蒸发器的长度延伸；排出端口，所述排出端口沿着细长主体的长度布置；和通道，所述通道具有从第一远端延伸至第二远端的截面面积，其中通道由细长主体和蒸发器的侧壁限定，所述细长主体包括第一和第二侧表面，所述第一和第二侧表面用于包含排出端口；底边缘，所述底边缘沿着每个侧表面布置，用于接触蒸发器的侧壁；和顶边缘，第一和第二侧表面沿着所述顶边缘结合，所述排出端口包括细长的锥形开口，所述锥形开口具有从靠近入口部分分别延伸至靠近第一远端和第二远端的增大面积。但其分配器位于蒸发器的底部位置，制冷剂靠压力方式进入换热管束，底部换热管束依然换热效率相对偏低。

发明内容

针对现有技术的分配器存在的技术问题，为此，本申请提供一种降低制冷剂充注量、换热性能良好、高效回油的新型管壳式蒸发器。

一方面，本申请提出了一种新型管壳式蒸发器，包括圆柱形的筒体1，所述筒体1的两端分别设有管板2，所述筒体1筒壁的下部开设有制冷剂进口11，筒体1壁的上部开设有制冷剂出口12，筒体1内的上部近制冷剂出口12的壁连接有吸气分散挡板7，吸气分散挡板7与筒体1内壁围成蒸汽通道6，蒸汽通道6与制冷剂出口12相连通，所述吸气分散挡板7上开设有沿筒体1纵向方向分布的多个蒸汽通口71，蒸汽通口71与蒸汽通道6相连通，所述蒸汽通口71分布于吸气分散挡板7的侧壁上，多个蒸汽通口71的口径大小为由靠近制冷剂出口12向远端依次增大；所述筒体1内的中下部还设有使气液混合制冷剂均匀分配的制冷剂分配装置8，所述制冷剂分配装置8为两端封闭的通道，制冷剂分配装置8的走向与筒体1的轴心线相平行，制冷剂进口11与制冷剂分配装置8相连通，制冷剂分配装置8侧壁开设有朝向筒体1底部的出液口81，出液口81的口径由近制冷剂进口11向远端逐渐缩小。

进一步，所述制冷剂分配装置8为钢管，所述制冷剂分配装置8设于筒体1内部空间的斜下方30°-60°的位置。

进一步，所述制冷剂分配装置8设于筒体1内部空间的斜下方45°的位置。

进一步，所述筒体1内的中下部设换热管束5，管板2上设有与换热管束5相配合的通孔21。

进一步，所述换热管束5的单根换热管的端部通过胀接或者焊接的方式与管板2相固定。

进一步，所述筒体1一端的管板2外侧为进出水室3，相对进出水室3的另一端为回水室4，所述筒体1内还设有用于对换热管束进行支撑的支撑板件6，支撑板件6开设有供换热管束5穿过的管孔61。

进一步，所述换热管束5的排布为竖向排布或者三角形排布，换热管束5的布管高度不超过筒体1中心线，同时换热管束5上部的单根换热管间的竖向排布间距大于下部单根换热管间的竖向排布间距。

进一步，所述吸气分散挡板7的截面为倒梯形结构或者W型设置。

进一步，所述筒体1设有用于将筒体1内富集的冷冻油引流回压缩机的回油口13，回油口13设于筒体1远离制冷剂分配装置8的一侧。

进一步，所述回油口13设置为多个，多个回油口13沿纵向方向分布于筒体1壁，且多个回油口13所在位置与筒体1底部之间的距离依次增大。。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：1、相比较于常规的满液式高效蒸发器底部供液、上部出气的设计，可以明显降低换热管束底部的静液柱压力，提高底部管束的换热性能。

2、采用液位高差分液和重力分液的原理，液体制冷剂在液位高差和重力协同的作用下，实现制冷剂从蒸发器筒体制冷剂分配器侧流向筒体另一侧且逐渐自由滴落到管束底部，气态制冷剂在管束间自由向上溢出，经过制冷剂自由的混合流动，蒸发器内部的液体制冷剂量可以明显降低；相比带制冷剂均匀喷淋分配器的降膜式蒸发器，制冷剂分配均匀性的影响完全可以忽略。

3、相较于带制冷剂均匀喷淋分配器的降膜式蒸发器，本发明操作性更为简单；不再需要较为复杂的制冷剂均匀喷淋分配器，改用较为简单易制作的制冷剂分配装置，分配器成本明显降低，蒸发器制冷剂分配器的压力降明显降低； 相较于底部供液的满液式蒸发器，可以明显降低蒸发器的整体高度；

4、相较于常规满液式蒸发器回油，冷冻油可富集在远离制冷剂分配器筒体的一侧，冷冻润滑油更容易从蒸发器内部回到压缩机，蒸发器的回油效率更高。

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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是根据本申请一个实施例的新型管壳式蒸发器整体结构示意图。

图2是根据本申请一个实施例的新型管壳式蒸发器剖切结构示意图。

图3是根据本申请另一个实施例的新型管壳式蒸发器剖切结构示意图。

图4是根据本申请一个实施例的新型管壳式蒸发器的制冷剂分配装置的结构示意图。

图5是根据本申请另一个实施例的新型管壳式蒸发器剖切结构示意图。

图6是根据本申请另一个实施例的新型管壳式蒸发器的吸气分散挡板结构示意图。

具体实施方式

下面结合本申请的附图，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的一部分实施例，旨在用于解释发明构思。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出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。

描述所用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”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。

除非另有明确的规定和限定，描述所用术语“相连”、“连通”等应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实施例中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”、“之下”或“上面”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”或“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

描述所用术语“一个具体实施例”意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

参考图1和图2，本申请的一个具体实施例提出了一种新型管壳式蒸发器，包括中空的圆柱形的筒体1，所述筒体1的两端分别设有管板2，所述筒体1的筒壁的下部开设有制冷剂进口11，筒壁的上部开设有制冷剂出口12。所述筒体1一端的管板2外侧为进出水室3，相对的另一端为回水室4。筒体1内部空间的中下部设换热管束，所述管板2上设有与换热管束相配合的通孔21，换热管束单根换热管的端部通过胀接或者焊接的方式与管板2相固定。所述筒体1内还设有用于对换热管束进行支撑的支撑板件6，支撑板件6开设有供换热管束穿过的管孔61。所述筒体1上部近制冷剂出口12的筒壁设有吸气分散挡板7，吸气分散挡板7与筒体1内壁围成蒸汽通道6，蒸汽通道6与制冷剂出口12相连通，所述吸气分散挡板7上开设有沿筒体1纵向方向分布的多个蒸汽通口71，蒸汽通口71与蒸汽通道6相连通。所述筒体1内部空间的下半部内，还设有使气液混合制冷剂均匀分配的制冷剂分配装置8。

参考图3和图4，本申请的一个具体实施例提出了一种新型管壳式蒸发器，所述制冷剂分配装置8为两端封闭的通道，制冷剂分配装置8的走向与筒体1的轴心线相平行。优选的，所述制冷剂分配装置8为金属管。所述制冷剂分配装置8设于筒体1内部空间的中下部，制冷剂进口11与制冷剂分配装置8侧壁相连通，制冷剂分配装置8侧壁开设有朝向筒体1底部的出液口81，通过流体仿真计算出每个出液口81的尺寸大小，实现每个出口的制冷剂流量相等，出液口81的口径由近制冷剂进口11向远端逐渐缩小。优选的，所述制冷剂分配装置8设于筒体1内部空间的斜下方30°-60°的位置，最优选的为45°的位置。液体制冷剂通过制冷剂分配装置8的均匀分配，使得制冷剂在筒体1内长度方向流动达到均匀分配，其次制冷剂还可以实现由制冷剂分配装置8侧溢流到另一侧，达到与换热管束进行换热的目的。

参考图5，本申请的一个具体实施例提出了一种新型管壳式蒸发器，所述换热管束5的排布为竖向排布或者三角形排布，且换热管束5的布管高度不超过筒体中心线，避免因管排太高导致没有足够的沸腾气液分离空间，出现吸气带液体的情况。同时，所述换热管束5上部的管束竖向排布间距大于下部管束竖向排布的间距，这样有利于上部管束间制冷剂气体的溢出和液体制冷剂的下沉。

参考图6，本申请的一个具体实施例提出了一种新型管壳式蒸发器，所述吸气分散挡板7的截面为倒梯形结构或者W型设置，所述蒸汽通口71分布于吸气分散挡板7的侧壁上，多个蒸汽通口71的口径大小为由靠近蒸发器出气口向远离蒸发器出口方向上依次增大设置且具有一定的间距，每个出气口的具体尺寸大小须通过流体仿真计算得出，其目的就是通过出气口的布局，实现均匀出气的目的。

参考图3，本申请的一个具体实施例提出了一种新型管壳式蒸发器，所述筒体1设有回油口13，用于将筒体1内富集的冷冻油引流回压缩机，该回油口13对应设于筒体1远离制冷剂分配装置8的一侧。当然，对于无油系统的冷水机组，则可以不要设置该回油口。当然，所述回油口13也可设置为多个，该回油口分别对应设于远离制冷剂分配装置的一侧，多个回油口沿纵向方向分布于筒体1上，且多个回油口13所在位置与筒体底部之间的距离依次增大。

相比较于常规的满液式高效蒸发器底部供液、上部出气的设计，本申请可以降低换热管束底部的静液柱压力，提高底部管束的换热性能。本申请采用液位高差分液和重力分液的原理，液体制冷剂在液位高差和重力协同的作用下，实现制冷剂从蒸发器筒体一侧流向另一侧且逐渐自由滴落到管束底部，气态制冷剂在管束间自由向上溢出，经过制冷剂自由的混合流动，实现蒸发器的高效换热，同时蒸发器内部的液体制冷剂量可以明显降低；相较于带制冷剂均匀喷淋分配器的降膜式蒸发器，本发明操作性更为简单，不再需要较为复杂的制冷剂均匀喷淋分配器，改用较为简单易制作的制冷剂分配装置，分配器成本明显降低，且蒸发器制冷剂分配器的压力降明显降低；相较于底部供液的满液式蒸发器，可以明显降低蒸发器的整体高度；相较于常规满液式蒸发器回油，冷冻油可富集在远离制冷剂分配器筒体端的一侧，冷冻润滑油更容易从蒸发器内部回到压缩机，蒸发器的回油效率更高；本申请的实施相较于带制冷剂均匀喷淋分配器的降膜式蒸发器，本发明操作性更为简单；不再需要较为复杂的制冷剂均匀喷淋分配器，改用较为简单易制作的制冷剂分配装置。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请范围内。

Claims (10)

1.一种新型管壳式蒸发器，包括圆柱形的筒体（1），所述筒体（1）的两端分别设有管板（2），所述筒体（1）筒壁的下部开设有制冷剂进口（11），筒体（1）壁的上部开设有制冷剂出口（12），筒体（1）内的上部近制冷剂出口（12）的壁连接有吸气分散挡板（7），吸气分散挡板（7）与筒体（1）内壁围成蒸汽通道（6），蒸汽通道（6）与制冷剂出口（12）相连通，所述吸气分散挡板（7）上开设有沿筒体（1）纵向方向分布的多个蒸汽通口（71），蒸汽通口（71）与蒸汽通道（6）相连通，其特征在于：所述蒸汽通口（71）分布于吸气分散挡板（7）的侧壁上，多个蒸汽通口（71）的口径大小为由靠近制冷剂出口（12）向远端依次增大；所述筒体（1）内的中下部还设有使气液混合制冷剂均匀分配的制冷剂分配装置（8），所述制冷剂分配装置（8）为两端封闭的通道，制冷剂分配装置（8）的走向与筒体（1）的轴心线相平行，制冷剂进口（11）与制冷剂分配装置（8）相连通，制冷剂分配装置（8）侧壁开设有朝向筒体（1）底部的出液口（81），出液口（81）的口径由近制冷剂进口（11）向远端逐渐缩小。

2.根据权利要求1所述的一种新型管壳式蒸发器，其特征在于：所述制冷剂分配装置（8）为钢管，所述制冷剂分配装置（8）设于筒体（1）内部空间的斜下方30°-60°的位置。

3.根据权利要求2所述的一种新型管壳式蒸发器，其特征在于：所述制冷剂分配装置（8）设于筒体（1）内部空间的斜下方45°的位置。

4.根据权利要求1所述的一种新型管壳式蒸发器，其特征在于：所述筒体（1）内的中下部设换热管束（5），管板（2）上设有与换热管束（5）相配合的通孔（21）。

5.根据权利要求4所述的一种新型管壳式蒸发器，其特征在于：所述换热管束（5）的单根换热管的端部通过胀接或者焊接的方式与管板（2）相固定。

6.根据权利要求1所述的一种新型管壳式蒸发器，其特征在于：所述筒体（1）一端的管板（2）外侧为进出水室（3），相对进出水室（3）的另一端为回水室（4），所述筒体（1）内还设有用于对换热管束进行支撑的支撑板件（6），支撑板件（6）开设有供换热管束（5）穿过的管孔（61）。

7.根据权利要求4所述的一种新型管壳式蒸发器，其特征在于：所述换热管束（5）的排布为竖向排布或者三角形排布，换热管束（5）的布管高度不超过筒体（1）中心线，同时换热管束（5）上部的单根换热管间的竖向排布间距大于下部单根换热管间的竖向排布间距。

8.根据权利要求1所述的一种新型管壳式蒸发器，其特征在于：所述吸气分散挡板（7）的截面为倒梯形结构或者W型设置。

9.根据权利要求1所述的一种新型管壳式蒸发器，其特征在于：所述筒体（1）设有用于将筒体（1）内富集的冷冻油引流回压缩机的回油口（13），回油口（13）设于筒体（1）远离制冷剂分配装置（8）的一侧。

10.根据权利要求9所述的一种新型管壳式蒸发器，其特征在于：所述回油口（13）设置为多个，多个回油口（13）沿纵向方向分布于筒体（1）壁，且多个回油口（13）所在位置与筒体（1）底部之间的距离依次增大。

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