CN218544896U - 基于涡流结构和扰流环的换热管内流动形态可控蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于涡流结构和扰流环的换热管内流动形态可控蒸发器，包括入口涡流腔、扰流环、U形涡流连接管、换热管；所述入口涡流腔包括导流管、涡流柱、涡流壳体，所述导流管沿着涡流壳体外切线方向与其连接，所述涡流柱内嵌于涡流壳内，所述涡流柱内有两条通道，两通道的入口与涡流柱的径向平行。利用涡流结构使蒸发器换热管内的制冷剂流向与换热管的轴向存在一定的角度，产生一定的离心力，使液态制冷剂贴于换热管内壁面螺旋前进；利用扰流环周期性的对已形成的边界层进行破坏，使协同角增大，提高换热强度。同时破坏已经产生的制冷剂气泡或气柱，形成小气泡并带出蒸发器，减少其不利影响。

Description

基于涡流结构和扰流环的换热管内流动形态可控蒸发器

技术领域

本实用新型属于制冷与空调技术领域，特别地涉及一种利用涡流结构和扰流环消除或抑制蒸发器制冷剂在换热管内壁面上所形成的边界层，提升换热管内壁面的对流换热系数，从而提升蒸发器的综合换热效率的结构，具体地涉及一种基于涡流结构和扰流环的换热管内流动形态可控蒸发器。

背景技术

蒸发器是整个制冷装置中最重要的组成部分之一，蒸发器的运行状况直接关系到整个系统性能的优劣，高换热效率的蒸发器不但可以使整个制冷系统高效运行，还能大大节约制造成本。因此，强化传热技术一直是蒸发器研究的重点。目前，制冷系统中的蒸发器主要是间壁式换热器，如套管式换热器、壳管式换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器等。蒸发器换热管内壁上的对流换热系数对于其整体换热系数影响较大，目前大中型蒸发器的换热管长度普遍较长，一方面低温低压的液态制冷剂在换热管内快速变为充分发展状态，在内壁面上形成稳定的边界层，降低对流换热系数；另一方面，低温低压的液态制冷剂吸热后会发生相变，形成诸多制冷剂气泡，气泡不断合并逐渐形成较大气泡或气柱，而气态制冷剂与内壁面的对流换热系数远小于液态制冷剂。以上两种情况显著降低了蒸发器的换热效果，因此，采取有效措施破坏蒸发器换热管内壁面上边界层，减少汽化后制冷剂与内壁面的接触，是提高制冷系统蒸发器整体效率的有效措施。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于涡流结构和扰流环的换热管内流动形态可控蒸发器，在蒸发器换热管内增设一种扰流环，在换热管进口和连接端设置涡流结构实现蒸发器的高效换热。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种基于涡流结构和扰流环的换热管内流动形态可控蒸发器，包括入口涡流腔、扰流环、U形涡流连接管、换热管；

所述入口涡流腔包括导流管、涡流柱、涡流壳体，所述导流管沿着涡流壳体外切线方向与其连接，所述涡流柱内嵌于涡流壳内，所述涡流柱内有一条通道，通道的入口与导流管出口相通，通道的出口位于涡流柱的右侧端面，涡流壳体右侧有开口，与换热管连接；换热管由若干段组成，任一两段换热管之间均分别焊接一个扰流环；两个回路的换热管通过U形涡流连接管连接，所述U形涡流连接管包括U形管和螺旋柱，其中螺旋柱内嵌于U形管内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)利用涡流结构使蒸发器换热管内的制冷剂流向与换热管的轴向存在一定的角度，产生一定的离心力，使液态制冷剂贴于换热管内壁面螺旋前进。蒸发产生的制冷剂气泡汇集与换热管中心部分前进，通过破坏边界层和增大液体对流换热增大换热系数。

(2)利用扰流环对已形成的边界层进行周期性地破坏，使换热的场协同角增大，提高换热强度。同时破坏已经产生的制冷剂气泡或气柱，形成小气泡并带出蒸发器，减少其不利影响。

(3)当制冷剂到达换热器末端时，进入U形涡流连接管，在其内部螺旋柱的作用下，再次以一定的角度流入下一个换热管，在角速度产生的离心力的作用下，液体制冷剂再次贴于换热管内壁螺旋前进，反复进行，最终提高换热器的整体换热效率。

附图说明

图1所示为本申请实施例的结构示意图；

图2所示为本申请实施例中入口涡流腔的结构示意图；

图3所示为图2沿A-A剖视结构示意图；

图4所示为本申请实施例中扰流环的结构示意图；

图5所示为本申请实施例中U形涡流连接管的结构示意图；

图中，导流管1、涡流柱2、涡流壳体3、扰流环4、U形涡流连接管5、换热管6、U形管7、螺旋柱8。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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本专利中的具体含义。

请参阅图1-图5所示，为本实用新型提供的实施例结构。

本实施例提供的一种基于涡流结构和扰流环的换热管内流动形态可控蒸发器，包括入口涡流腔、扰流环4、U形涡流连接管5、换热管6；

所述入口涡流腔由导流管1、涡流柱2、涡流壳体3组成，导流管1沿着涡流壳3外切线方向与其连接，涡流柱2内嵌于涡流壳内3，涡流柱2内有一条通道，通道的入口与导流管1出口相通，通道的出口位于涡流柱2的右侧端面，涡流壳体3右侧有开口，与换热管6连接；换热管6由若干段组成，两段换热管6之间焊接一个扰流环；U形涡流连接管5包括U形管7和螺旋柱8，其中螺旋柱8内嵌于U形管7内；两个回路的换热管6通过U形涡流连接管5连接。制冷剂蒸发完成后流出蒸发器，由制冷压缩机吸入。

本实施例提供的一种基于涡流结构和扰流环的换热管内流动形态可控蒸发器，利用涡流结构和扰流环消除或抑制蒸发器制冷剂在换热管内壁面上所形成的边界层，提升换热管内壁面的对流换热系数，从而提升蒸发器的综合换热效率。

整体工作流程：经过节流装置节流后的制冷剂变为低温低压的液态制冷剂，该制冷剂流入入口涡流腔内，在涡流腔的作用下液态制冷剂以一定角度进入换热管6，在角速度产生的离心力的作用下，液体制冷剂贴于换热管6内壁螺旋前进，蒸发产生的制冷剂气泡汇集与换热管中心部分前进，通过破坏边界层和增大液体对流换热增大换热系数；当角速度逐渐降低，效果不显著后，制冷剂遇到扰流环4，扰流环4实现对边界层和气态制冷剂大泡或气柱的破坏，再次提高换热管6内壁面的对流换热系数；当制冷剂到达换热器6末端时，进入U形涡流连接管5，在其内部螺旋柱8的作用下，再次以一定的角度流入下一个换热管6，在角速度产生的离心力的作用下，液体制冷剂再次贴于换热管6内壁螺旋前进，反复进行，最终提高换热器的整体换热效率。

入口涡流腔工作流程：入口涡流腔由导流管1、涡流柱2、涡流壳体3组成，利用涡流结构使蒸发器换热管6内的制冷剂流向与换热管6的轴向存在一定的角度，产生一定的离心力，使液态制冷剂贴于换热管6内壁面螺旋前进。蒸发产生的制冷剂气泡汇集与换热管6中心部分前进，通过破坏边界层和增大液体对流换热增大换热系数。

扰流环工作流程：当角速度逐渐降低，效果不显著后，制冷剂遇到扰流环4，扰流环4实现对边界层和气态制冷剂大泡或气柱的破坏，再次提高换热管6内壁面的对流换热系数。

U形涡流连接管工作流程：U形涡流连接管5包括U形管7和螺旋柱8，其中螺旋柱8内嵌于U形管7内；两个回路的换热管6通过U形涡流连接管5连接。当制冷剂到达换热器6末端时，进入U形涡流连接管5，在其内部螺旋柱8的作用下，再次以一定的角度流入下一个换热管6，在角速度产生的离心力的作用下，液体制冷剂再次贴于换热管6内壁螺旋前进，反复进行，最终提高换热器的整体换热效率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种基于涡流结构和扰流环的换热管内流动形态可控蒸发器，其特征在于，包括入口涡流腔、扰流环(4)、U形涡流连接管(5)、换热管(6)；

所述入口涡流腔包括导流管(1)、涡流柱(2)、涡流壳体(3)，所述导流管(1)沿着涡流壳体(3)外切线方向与其连接，所述涡流柱(2)内嵌于涡流壳体(3)，所述涡流柱(2)内有一条通道，通道的入口与涡流柱(2)的径向平行，通道的出口位于涡流柱(2)的右侧端面，涡流壳体(3)右侧有开口，与换热管(6)连接；换热管(6)由若干段组成，任一两段换热管(6)之间均分别焊接一个扰流环(4)；两个回路的换热管(6)通过U形涡流连接管(5)连接，所述U形涡流连接管(5)包括U形管(7)和螺旋柱(8)，其中螺旋柱(8)内嵌于U形管(7)内。

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