CN220038811U - 一种满液式蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种满液式蒸发器，属于制冷设备技术领域。包括筒体、丝网除雾器和挡液板，所述丝网除雾器沿筒体的轴向设置在筒体内，所述筒体的顶部设有吸气口，所述筒体的底部设有供液口，所述吸气口相对于所述筒体的中部偏向一侧设置，所述挡液板设置在所述吸气口的下方且位于所述丝网除雾器的上方，所述挡液板靠近所述筒体中心的一端向下倾斜设置。本实用新型通过挡液板高效平衡蒸发器气相区内的流场结构，减小管程方向远端至吸入口的压力梯度，消除易产生带液区域的高速流动区，优化气流方向，控制带液气流的产生，同时平衡各个液箱冷剂沸腾和液滴飞溅程度，有利于提高蒸发器的换热性能和防带液性能。

Description

一种满液式蒸发器

技术领域

本实用新型涉及一种满液式蒸发器，属于制冷设备技术领域。

背景技术

蒸发器广泛应用于离心式制冷（制热）机组，蒸发器壳程内经过换热后的气态冷剂由吸气口进入压缩机，由于蒸发器内上部气流区域存在压力梯度，蒸发器内各液箱冷剂沸腾和液滴飞溅程度也不同，蒸发器吸气口下方存在高速流动区，高速气流极易将吸气口下方的液体直接带飞，吸气带液会对制冷量和压缩机运行造成严重影响，从而会影响整个机组的性能。

满液式蒸发器是大冷量冷水机组常用的壳管式蒸发器之一，满液式蒸发器壳程走制冷剂，管程走水，制冷剂从壳体的下部的供液口进入蒸发器的壳体内，换热管浸没于制冷剂中，制冷剂在换热管外流动并带走换热管内水的热量，从而制取冷水。换热管浸没于制冷剂中，当系统运行时，壳程制冷剂剧烈沸腾，产生大量气泡及飞溅液滴，而蒸发器吸气口连接压缩机，所以蒸发器吸气口处气体流速最快，压降最大，蒸发器吸气口下方及靠近出口区域，沸腾液面容易直接形成上升和斜上升的带液气流汇集至吸气口被压缩机吸入，威胁压缩机的运行可靠性和寿命。特别是对于蒸发器吸气口不处于管程方向中间位置的蒸发器而言，由于两侧结构的非对称性，直接影响气相区内的压力分布，导致内部气相区较小一侧更容易产生带液气流。

现有蒸发器对于吸气带液的控制策略有的是通过增加筒体筒径来增大气液分离空间，从而降低气态冷剂流速来控制吸气带液，这样会造成蒸发器及机组体积增大，成本增加。现有的除雾装置或防带液装置，有的单纯通过碰撞来促进气液分离来控制压缩机吸气带液，不能从机理上控制带液气流的产生，属于被动控制。如公开号为CN107543338A的中国发明专利公布了一种鼠笼式防带液装置，通过碰撞来促进气液分离，并不能从机理上控制带液气流的产生，属于被动控制范畴。有的在蒸发器内设置长度略小于筒体的挡液板或多级均气孔板等装置来控制吸气带液，有均匀流场的作用但存在较大的流动损失，并且整体结构复杂成本较高。如公开号为CN108826760A的中国发明专利公布了一种沿管程方向的多级均气孔板结构，通过不同位置处的开孔形式来发挥均匀流场作用，但是这种结构具有较大的流动损失，并且其长度略小于筒体长度，整体结构复杂。

本发明的防带液结构能高效均匀蒸发器气相区内的流场压力分布，优化气流方向，从机理上控制带液气流的产生，从而大幅减小压缩机吸气带液风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新的技术方案以改善或解决如上所述的现有技术中存在的技术问题。

本实用新型提供的技术方案如下：一种满液式蒸发器，包括筒体、丝网除雾器和防带液结构，所述防带液结构包括挡液板，所述筒体横向布置，所述丝网除雾器沿筒体的轴向设置在筒体内，所述筒体的顶部设有吸气口，所述筒体的底部设有供液口，所述吸气口相对于所述筒体的中部偏向一侧设置，所述挡液板设置在所述吸气口的下方且位于所述丝网除雾器的上方，所述挡液板靠近所述筒体中部的一端向下倾斜设置。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步的，所述挡液板向下倾斜的一端与所述丝网除雾器不接触。

采用上述进一步方案的有益效果是，即所述挡液板的较低的一端与所述丝网除雾器之间不接触且保持相应的距离，以利于挡液板与丝网除雾气之间的气流流通。

进一步的，所述挡液板的尺寸大于所述吸气口的尺寸。

采用上述进一步方案的有益效果是，大尺寸的挡液板将所述吸气口充分封阻，使所述挡液板下方空腔区域的压降得到控制，消除了挡液板下方的高速流场集中区。

进一步的，所述挡液板的倾斜角β为0°～90°。

进一步的，所述防带液结构还包括支撑脚组件，所述挡液板通过支撑脚组件倾斜设置在所述丝网除雾器的上方。

进一步的，所述支撑脚组件包括两个短支撑脚和两个长支撑脚，所述挡液板靠近所述筒体中心的一端通过两个短支脚支撑，所述挡液板的另一端通过两个长支脚支撑，两个短支撑脚和两个长支撑脚分别支撑在所述挡液板的两侧使挡液板倾斜设置。

进一步的，所述防带液结构还包括挂杆组件，所述挡液板通过挂杆组件倾斜悬挂在所述筒体的内壁上。

进一步的，所述挂杆组件包括两根短挂杆和两根长挂杆，所述挡液板靠近所述筒体中心的一端通过两根长挂杆悬挂，所述挡液板的另一端通过两根短挂杆悬挂，两根长挂杆和两根端挂杆分别悬挂在所述挡液板的两侧使挡液板倾斜设置。

进一步的，所述挡液板为圆形板、方形板或弧形板。

进一步的，还包括与筒体两端密封连接的封头、位于筒体内部的换热管和供换热管穿过的多个支撑板，多个所述支撑板竖直设置在所述丝网除雾器下方并沿筒体的轴向间隔排列，多个所述支撑板将所述筒体内位于所述丝网除雾器下方的空间分割成若干个液箱，所述换热管沿筒体的轴向穿过所述支撑板，所述丝网除雾器由多层金属丝网叠加而成。

本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型通过挡液板高效平衡蒸发器气相区内的流场结构，减小管程方向远端至吸入口的压力梯度，消除易产生带液区域的高速流动区，优化气流方向，在机理上控制带液气流的产生，属于主动控制范畴，同时平衡各个液箱冷剂沸腾和液滴飞溅程度，有利于提高蒸发器的换热性能和防带液性能，且本防带液结构体积较为小巧，制造简单成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型的蒸发器的立体结构示意图；

图2为本实用新型的实施例一的蒸发器的右视图；

图3为本实用新型的图2的A-A向剖视图；

图4为本实用新型的实施例一的蒸发器的内部立体结构示意图；

图5为本实用新型的冷剂蒸发面的示意图；

图6为本实用新型的蒸发器的主视图；

图7为本实用新型的图6的B-B向剖视图；

图8为本实用新型的图6的C-C向剖视图；

图9为本实用新型的具体实施例二的结构示意图；

图中，1、封头；2、管板；3、筒体；4、丝网除雾器；501、短支撑脚；502、长支撑脚；6、吸气口；7、挡液板；801、短挂杆；802、长挂杆；9、支撑板；10、供液口；11、冷剂蒸发面。

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

具体实施例一：

如图1-4所示，一种满液式蒸发器，包括筒体3、丝网除雾器4和防带液结构，所述防带液结构包括挡液板7，所述筒体3为具有中空内腔的圆柱体结构，所述筒体3的轴线水平设置，所述丝网除雾器4沿筒体的轴向设置在所述筒体3内，所述筒体3的顶部设有用于与压缩机吸气口连接的吸气口6，所述筒体3的底部设有供液口10，所述吸气口6相对于所述筒体3的中部偏向一侧设置，所述供液口10设置在所述筒体3底部的中间位置，所述挡液板7设置在所述吸气口6的下方且位于所述丝网除雾器4的上方，所述挡液板7靠近所述筒体3中部的一端向下倾斜设置。

具体的，参照图1或图3，在图1或图3中，所述吸气口6相对于所述筒体3的中部偏向左端设置，所述挡液板7靠近所述筒体3中部的一端为所述挡液板7的左端，所述挡液板7的左端向下倾斜设置。

另外，在本实施例中，

所述挡液板7向下倾斜的一端与所述丝网除雾器4不接触且保持相应的距离，以利于挡液板7与所述丝网除雾器4之间的气流流通。

所述挡液板7的尺寸大于所述吸气口6的尺寸。一般的所述吸气口6为圆形，则所述挡液板7的尺寸大于所述吸气口6的内径。

本实用新型的实施例对所述挡液板7的倾斜角β不进行限制，所述挡液板7的倾斜角β可以为0°～90°之间的任意角度，只要所述挡液板7的倾斜角度能够起到平衡气流流速的作用应均在本实用新型的保护范围之内。

挡液板7的倾斜角度β根据其两端的蒸发面积比和两端的流入截面积比而得，由此可以平衡流速。具体的，参照附图5-8，挡液板的倾斜角度β的大小正好能够使得S1:S2=S3:S4，如图5所示，在筒体内部位于支撑板9的上方过筒体中心轴线的平面为制冷剂换热后蒸发的冷剂蒸发面11，需要说明的是，冷剂蒸发面11为虚拟的平面，并非蒸发器的结构；以挡液板7偏低侧边缘在冷剂蒸发面11上的投影线为分界线，在分界线左侧部分的冷剂蒸发面11的面积为S1，在分界线右侧部分的冷剂蒸发面11的面积为S2，同时设冷剂蒸发面11的径向宽度为W，冷剂蒸发面11在分界线左侧部分的轴向长度为L1，冷剂蒸发面11在分界线右侧部分的轴向长度为L1；S3为斜挡板7偏低侧边缘上部与筒体间的过流面积（如图8所示的阴影部分），S4为挡液板7偏高侧边缘上部与筒体间的过流面积（如图7所示的阴影部分）；H1为挡液板7偏低侧边缘至筒体3中心轴线的垂直高度，H2为挡液板偏高侧边缘至筒体3中心轴线的垂直高度，L3为挡液板在冷剂蒸发面11上沿管程方向的投影长度，需要说明的是，所述挡液板7向下倾斜的一侧为偏低侧，所述挡液板7与所述偏低侧相对的一端为偏高侧，则S1、S2、S3、S4、L1、L2、L3、H1、H2、W和β之间的数学关系如下：

S1：S2=(L1*W)/(L2*W)=L1：L2；

令S1:S2=S3:S4；

则L1：L2=S3：S4；

β=arctan((H2-H1)/L3)；

S1、S2的大小与筒体3的尺寸有关，是已知的，且在图7和图8中，筒体3端面圆的尺寸与筒体3的尺寸有关也是已知的，因此可以得到高度H1与S3的关系、以及高度H2与S4的关系，另外，挡液板7的水平投影长度L3也为已知，由上述关系可以计算出挡液板7的倾斜角度β，本实施例中不做更深入的计算。

所述防带液结构还包括支撑脚组件，所述挡液板7通过支撑脚组件倾斜设置在所述丝网除雾器4的上方。更具体的，所述支撑脚组件包括两个短支撑脚501和两个长支撑脚502，所述挡液板7靠近所述筒体3中心的一端通过两个短支脚支撑，所述挡液板7的另一端通过两个长支脚支撑，两个短支撑脚501和两个长支撑脚502分别支撑在所述挡液板7的两侧使挡液板7倾斜设置。本实施例对两个短支撑脚501和两个长支撑脚502与挡液板7及丝网除雾器4之间的连接方式不进行限制，可以为螺栓连接，也可以为焊接或铆接。

本实用新型的实施例对挡液板7的结构不进行限制，所述挡液板7可以为圆形板，也可以为方形板，也可以为弧形板，甚至所述挡液板7的下表面还可以设置凸起或凹槽，只要能够优化筒体3内气流流向、平衡气流均在本实用新型的保护范围之内。

所述满液式蒸发器还包括与筒体1两端密封连接的封头1、位于筒体3内部的换热管（附图未示出）和供换热管穿过的多个支撑板9，所述筒体3的两端设有管板2，所述筒体3的两端通过管板2密封连接有封头1，所述支撑板9上设有多个用于所述换热管穿过的通孔，多个所述支撑板9竖直设置在所述丝网除雾器4下方并沿筒体3的轴向间隔排列，多个所述支撑板9将所述筒体3内位于所述丝网除雾器4下方的空间分割成若干个液箱，所述换热管沿筒体3的轴向穿过所述支撑板9，所述丝网除雾器4由多层金属丝网叠加而成。

本实用新型的满液式蒸发器的工作原理如下：

液态冷剂通过供液口10进入筒体3内部，首先分布到由支撑板9间隔开来的各个液箱内，然后与换热管内的冷水换热后沸腾。当冷剂液滴和汽态冷剂混合的汽液两相流通过除雾器时，一部分冷剂液滴与金属丝网相碰撞而被附着在丝表面，逐渐积累成为大液滴后在金属丝网底面受重力作用沉降，另一部分冷剂液滴则会突破除雾器，距离所述吸气口6越近，突破除雾器上升的冷剂汽液两相流中，冷剂液滴含量越高，距吸气口6远端的液箱内的冷剂沸腾及液滴飞溅程度远低于吸气口6近端。

在同一制冷量工况下，当不存在挡液板7时，由于压缩机的抽吸作用，吸气口下方空腔区域存在明显的压力降，汽态冷剂流速较高，吸气口下方的沸腾液面有较为剧烈的波动及液滴飞溅，高速流动的汽态冷剂携部分飞溅液滴迅速流向吸气口6进入压缩机。

在同一制冷量工况下，当存在挡液板7时，由于挡液板7位于吸气口下方，其发挥了封阻作用，使所述挡液板7下方空腔区域的压降得到控制，消除了挡液板7下方的高速流场集中区，冷剂液滴未能突破除雾器继续上升，避免了液体被直接带飞。同时，由于挡液板7是倾斜挡板，具有改变气流方向的作用，能减小蒸发器内上部气流空间内沿管程方向的压力梯度，改善流场压力分布，有利于平衡各液箱的液位分布，同时平衡各个液箱冷剂沸腾和带液程度。

本实用新型通过挡液板7优化蒸发器内部气流流场结构，平衡各个液箱冷剂沸腾和液滴飞溅程度，从机理上控制带液气流的产生，有利于提高蒸发器的换热性能和防带液性能，大幅减小压缩机吸气带液风险。

具体实施例二：

如图9所示，区别于具体实施例一，所述挡液板7通过挂杆组件倾斜悬挂在所述筒体3的内壁上。更具体的，所述挂杆组件包括两根短挂杆801和两根长挂杆802，所述挡液板7靠近所述筒体3中心的一端通过两根长挂杆802悬挂，所述挡液板7的另一端通过两根短挂杆801悬挂，两根长挂杆802和两根端挂杆分别悬挂在所述挡液板7的两侧使挡液板7倾斜设置。本实施例对两根短挂杆801和两根长挂杆802与挡液板7及丝网除雾器4之间的连接方式不进行限制，可以为螺栓连接，也可以为焊接或铆接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种满液式蒸发器，其特征在于，包括筒体（3）、丝网除雾器（4）和防带液结构，所述防带液结构包括挡液板（7），所述丝网除雾器（4）沿筒体的轴向设置在所述筒体（3）内，所述筒体（3）的顶部设有吸气口，所述筒体（3）的底部设有供液口（10），所述吸气口相对于所述筒体（3）的中部偏向一侧设置，所述挡液板（7）设置在所述吸气口的下方且位于所述丝网除雾器（4）的上方，所述挡液板（7）靠近所述筒体（3）中部的一端向下倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述挡液板（7）向下倾斜的一端与所述丝网除雾器（4）不接触。

3.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述挡液板（7）的尺寸大于所述吸气口的尺寸。

4.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述挡液板（7）的倾斜角β为0°～90°。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述防带液结构还包括支撑脚组件，所述挡液板（7）通过支撑脚组件倾斜设置在所述丝网除雾器（4）的上方。

6.根据权利要求5所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述支撑脚组件包括两个短支撑脚（501）和两个长支撑脚（502），所述挡液板（7）靠近所述筒体（3）中心的一端通过两个短支脚支撑，所述挡液板（7）的另一端通过两个长支脚支撑，两个短支撑脚（501）和两个长支撑脚（502）分别支撑在所述挡液板（7）的两侧使挡液板（7）倾斜设置。

7.根据权利要求1～4任意一项所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述防带液结构还包括挂杆组件，所述挡液板（7）通过挂杆组件倾斜悬挂在所述筒体（3）的内壁上。

8.根据权利要求7所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述挂杆组件包括两根短挂杆（801）和两根长挂杆（802），所述挡液板（7）靠近所述筒体（3）中心的一端通过两根长挂杆（802）悬挂，所述挡液板（7）的另一端通过两根短挂杆（801）悬挂，两根长挂杆（802）和两根端挂杆分别悬挂在所述挡液板（7）的两侧使挡液板（7）倾斜设置。

9.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述挡液板（7）为圆形板、方形板或弧形板。

10.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，还包括与筒体（3）两端密封连接的封头（1）、位于筒体（3）内部的换热管和供换热管穿过的多个支撑板（9），多个所述支撑板（9）竖直设置在所述丝网除雾器（4）下方并沿筒体（3）的轴向间隔排列，多个所述支撑板（9）将所述筒体（3）内位于所述丝网除雾器（4）下方的空间分割成若干个液箱，所述换热管沿筒体（3）的轴向穿过所述支撑板（9），所述丝网除雾器（4）由多层金属丝网叠加而成。