CN105783347B - 降膜式蒸发器用制冷剂分配器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降膜式蒸发器用制冷剂分配器和应用该制冷剂分配器的降膜式蒸发器，该制冷剂分配器包括：喷淋管，所述喷淋管包括接口，中空管，侧封板及多个喷淋口，其中，所述接口位于所述中空管轴向方向的中间位置，用于导入制冷剂，所述侧封板位于所述中空管轴向方向的两端，用于封闭所述中空管，所述中空管的底部设置有多个用于喷淋制冷剂的喷淋口，所述喷淋口沿所述中空管的轴向方向间隔分布，在所述中空管轴向方向单位长度上的所述喷淋口的总面积从所述中空管的中间位置沿所述中空管轴向方向向两端递增。

Description

降膜式蒸发器用制冷剂分配器

技术领域

本发明涉及制冷剂分配器，具体涉及一种降膜式蒸发器用制冷剂分配器。

背景技术

壳管式换热器广泛应用于制冷空调行业，特别是大型蒸汽压缩机组上。目前应用于大型水冷机组上的壳管式蒸发器，一般有直膨式(dry-expansion)、满液式(flooded)和降膜式(falling film)三种。直膨式蒸发器制冷剂在管内侧蒸发，冷冻水在管外侧被冷却。满液式和降膜式蒸发器，冷冻水在管内侧被冷却，制冷剂在管外侧蒸发。满液式蒸发器的换热管管束通常淹没在制冷剂液体中以实现制冷剂蒸发，而降膜式蒸发器通常在制冷剂入口有制冷剂分配器，制冷剂通过制冷剂分配器均匀分布到换热管表面，形成液膜进行蒸发。与满液式蒸发器相比，降膜蒸发器的换热管不用浸没在液池中，重力压头的影响可以忽略不计。降膜蒸发器利用了换热管表面的薄膜蒸发机理，其传热效率更高，制冷剂充注量更少，因而成为近年来制冷空调行业的研究热点。

通常进入降膜蒸发器制冷剂分配器中的制冷剂状态为气液两相，制冷剂在蒸发器各换热管之间分配的均匀性制约着蒸发器与机组的性能。如果两相制冷剂没有均匀的分配到降膜蒸发器换热管束上，将导致一部分换热管制冷剂供给量过大，而另一部分换热管制冷剂供给量不足，出现“干斑”现象，使得降膜蒸发器整体传热性能降低。

CN103673420A公开了一种降膜式蒸发器用制冷剂分配器，如图1a所示。其中101为喷淋管，喷淋管底部开有一系列横截面积相等的喷淋口。图1b是沿与图1a中所示B方向看过去的喷淋管侧面局部图。如图1b所示，各喷淋口103之间的间距S相等。该分配器的优点是结构简单，制造成本低，但沿换热器轴向制冷剂分配均匀性较差，靠近中间进液口102位置制冷剂喷淋量较大，沿轴向从中间向两侧延伸，制冷剂喷淋量逐渐减少。实际的制冷剂喷淋量与喷淋口轴向位置之间的关系如图1c所示。

因此，需要一种能够解决现有技术中降膜式蒸发器用制冷剂分配器分配不均问题的装置。

发明内容

为了解决目前降膜蒸发器制冷剂分配器中存在的由于制冷剂分配不均导致的降膜蒸发器整体传热性能降低的问题，提供了一种降膜式蒸发器用制冷剂分配器，该制冷剂分配器包括：喷淋管，所述喷淋管包括接口，中空管，侧封板及多个喷淋口，其中，所述接口位于所述中空管轴向方向的中间位置，用于导入制冷剂，所述侧封板位于所述中空管轴向方向的两端，用于封闭所述中空管，所述中空管的底部设置有多个用于喷淋制冷剂的喷淋口，所述喷淋口沿所述中空管的轴向方向间隔分布，在所述中空管轴向方向单位长度上的所述喷淋口的总面积从所述中空管的中间位置沿所述中空管轴向方向向两端递增。

优选的，所述喷淋口的高度沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端以阶跃式递增或者以线性方式递增。

优选的，所述喷淋口的间距沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端以阶跃式递减或者以线性方式递减。

优选的，所述喷淋口的轴向宽度沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向向所述中空管的两端以阶跃式递增或者以线性方式递增。

优选的，所述喷淋口的沿垂直所述制冷剂喷淋管轴向的方向上的径向宽度沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递增。

优选的，所述中空管流通截面积沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递增。

优选的，在所述中空管内部设置均流板，用于对所述制冷剂进行均匀分配。

优选的，所述均流板为至少一块多孔板，所述孔的直径相等，所述均流板的孔间距沿所述制冷剂喷淋管轴向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递减。

优选的，所述均流板为至少一块多孔板，所述均流板的孔的直径从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递增。

优选的，所述均流板为至少一块开槽板，所述开槽板的槽的流通面积沿所述制冷剂喷淋管轴向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递增。

优选的，所述的制冷剂分配器，还包括入口管和挡液板，其中，

所述入口管通过所述接口与所述制冷剂喷淋管相通，供制冷剂流入所述制冷剂喷淋管；所述挡液板位于所述制冷剂喷淋管的两侧并向所述制冷剂喷淋管两侧的斜下方延伸。

一种降膜式蒸发器，具有用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于，所述用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器为上述所述的用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1a示意性示出了现有技术中的用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器的结构示意图。

图1b示意性示出了现有技术中的制冷剂分配器的喷淋口的特征尺寸示意图。

图1c示意性示出了现有技术中的制冷剂分配器的制冷剂喷淋量与喷淋口轴向位置的关系的分布图。

图2a示意性示出了本发明降膜式蒸发器用制冷剂分配器的第一具体实施方式的结构示意图。

图2b示意性示出了本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的喷淋管203结构示意图。

图2c示意性示出了本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的喷淋口204的特征尺寸示意图。

图2d和图2e分别示意性示出了本发明的制冷剂分配器的喷淋口204的第一实施例的示意图。

图2f是本发明的制冷剂分配器的喷淋口204的第二实施例的示意图。

图2g是本发明的制冷剂分配器的喷淋口204的第三实施例的示意图。

图2h是本发明的制冷剂分配器的喷淋口204的第四实施例的示意图。

图3a示意性示出了本发明降膜式蒸发器用制冷剂分配器的第二具体实施方式的结构示意图。

图3b是本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的制冷剂喷淋管303结构示意图。

图3c是沿B方向的截面示意图。

图4a示意性示出了本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的第三具体实施方式的结构及其组装形式。

图4b是本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的制冷剂喷淋管403结构示意图。

图4c是本发明的制冷剂分配器的均流板408的第一实施例的示意图。

图4d是本发明的制冷剂分配器的均流板408的第二实施例的示意图。

图4e是本发明的制冷剂分配器的均流板408的第三实施例的示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

本发明通过对现有技术中的制冷剂分配器进行改进，使得制冷剂沿所述中空管的轴向向两侧流动后经所述多个喷淋口均匀喷出。从而制冷剂能够更均匀的分配到降膜式蒸发器换热管束上，充分发挥降膜蒸发器的优势。

图2a示意性示出了本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的第一具体实施方式的结构及其组装形式。所述制冷剂分配器200包括：入口管201，挡液板202及制冷剂喷淋管203。入口管201设置于所述制冷剂喷淋管203轴向方向(即图2a所示A方向)的中间位置，与制冷剂喷淋管203相通，供两相制冷剂混合物流入制冷剂喷淋管203。挡液板202设置在所述制冷剂喷淋管203的两侧并向所述制冷剂喷淋管203两侧的斜下方延伸，以防止从制冷剂喷淋管203喷出的两相制冷剂混合物不经过换热管(图中未示出)而直接进入压缩机吸气管(图中未示出)。制冷剂喷淋管203为一特定截面形状的中空管，布置在换热管管束(图中未示出)上方，其轴向与换热管轴向一致。在制冷剂喷淋管203底部沿轴线方向开有多个喷淋口204，两相制冷剂混合物进入制冷剂喷淋管203后，在沿其轴向流动的过程中，可均匀的从各个喷淋口204喷淋到外部，即喷淋到下方换热管上。

图2b为本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的喷淋管203结构示意图，喷淋管203包括：喷淋口204，接口205，中空管206及侧封板207。喷淋口204开设于所述中空管206的底部并沿中空管轴线方向间隔分布；接口205位于所述中空管206轴向方向的中间位置，用于导入制冷剂。制冷剂经入口管201进入中空管206，沿中空管206的长度方向流动，并经各喷淋口204流出。侧封板207位于所述中空管206轴向方向的两端，用于封闭所述中空管206。

图2c示意性示出了本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的喷淋口204的特征尺寸示意图。喷淋口204为一系列分布于喷淋管底部的喷淋口，其特征尺寸包括喷淋口高度h，喷淋口间距s，喷淋口轴向宽度t，及喷淋口径向宽度w。

图2d和图2e是本发明的制冷剂分配器的喷淋口204的第一实施例的示意图。喷淋口204的喷淋口高度h沿制冷剂喷淋管203轴向从喷淋管203的中间位置(即接口205所在位置)向两侧发生变化。根据本发明的一个实施例，如图2d所示，高度增加的方式为每若干个喷淋口的高度分别以h1，h2，h3...hx阶跃式递增。根据本发明的另一个实施方式，如图2e所示，为喷淋口204从喷淋管203中心向两侧以每个喷淋口高度h分别逐步线性递增(h＝ax+b)的方式增大。采用此种喷淋口，沿中空管轴向方向单位长度上的喷淋口的总流通面积从中空管206的中间位置向两侧逐渐增加，从而可以实现比现有技术更均匀的制冷剂分配。

图2f是本发明的制冷剂分配器的喷淋口204的第二实施例的示意图。喷淋口204的各个喷淋口之间间距s沿轴向具有不等间距。根据本发明的一个实施例，喷淋口距离制冷剂喷淋管203中间的位置越近，相邻喷淋口之间的间距越大，间距s沿制冷剂喷淋管203轴向向两侧以阶跃式递减或者以线性方式递减。采用此种喷淋口，单位长度上的喷淋口数量和喷淋口的总流通面积从中空管206的中间位置向两侧逐渐增加，从而可以实现比现有技术更均匀的制冷剂分配。

图2g是本发明的制冷剂分配器的喷淋口204的第三实施例的示意图。喷淋口204的喷淋口轴向宽度t沿制冷剂喷淋管203轴向发生变化。根据本发明的一个实施例，中间喷淋口宽度较小，沿轴向向两侧递增。采用此种喷淋口，单位长度上的喷淋口的总流通面积从中空管206的中间位置向两侧以阶跃式递减或者以线性方式逐渐增加，从而可以实现比现有技术更均匀的制冷剂分配。

图2h是本发明的制冷剂分配器的喷淋口204的第四实施例的示意图。喷淋口204的喷淋口的沿垂直所述制冷剂喷淋管轴向的方向上的径向宽度w沿轴向发生变化。根据本发明的一个实施例，喷淋口204距离制冷剂喷淋管203中间的位置越近，喷淋口口径的宽度越小，口径大小沿制冷剂喷淋管203轴向向两侧递增。喷淋管203截面形状，中间小两侧大，俯视图看呈双曲形。采用此种喷淋口，单位长度上的喷淋口总流通面积从中空管206的中间位置向两侧逐渐增加，从而可以实现比现有技术更均匀的制冷剂分配。

图3a示意性示出了本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的第二具体实施方式的结构及其组装形式。所述制冷剂分配器300包括：入口管301，挡液板302及制冷剂喷淋管303。入口管301设置于所述制冷剂喷淋管303轴向方向(即图3a所示A方向)的中间位置，与制冷剂喷淋管303相通，供两相制冷剂混合物流入制冷剂喷淋管303。挡液板302设置在所述制冷剂喷淋管303的两侧并向所述制冷剂喷淋管303两侧的斜下方延伸，以防止从制冷剂喷淋管303喷出的两相制冷剂混合物不经过换热管(图中未示出)而直接进入压缩机吸气管(图中未示出)。制冷剂喷淋管303为一特定截面形状的中空管，布置在换热管管束上方，其轴向与换热管轴向一致。在制冷剂喷淋管303底部沿轴线方向开有多个喷淋口304，两相制冷剂混合物进入制冷剂喷淋管303后，在沿其轴向流动的过程中，可均匀的从各个喷淋口304喷淋到外部，即喷淋到下方换热管上。

图3b是本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的制冷剂喷淋管303结构示意图。喷淋管303包括喷淋口304，接口305，中空管306及侧封板307。喷淋口304开设于所述中空管306的底部并沿中空管306轴线方向间隔分布；接口305位于所述中空管306轴向方向的中间位置，用于导入制冷剂。制冷剂经入口管301进入中空管306，沿中空管306的长度方向流动，并经各喷淋口304流出。

中空管306为中间低两侧高，正视图(图3c)看呈马鞍形(即图3b所示的B方向)。制冷剂由接口305进入中空管306后，沿轴向朝两端流动，因为流通截面积由中间向两侧逐渐增大，轴向流速逐渐降低，单位长度上的喷淋口总流通面积从中空管206的中间位置向两侧逐渐增加，因而使从喷淋口304流出的制冷剂逐渐增加，实现比现有技术更均匀的制冷剂分配。

图4a示意性示出了本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的第三具体实施方式的结构及其组装形式。所述分配器400包括：入口管401，挡液板402及制冷剂喷淋管403。入口管401设置于所述制冷剂喷淋管403轴向方向(即图4a所示A方向)的中间位置，与制冷剂喷淋管403相通，供两相制冷剂混合物流入制冷剂喷淋管403。挡液板402设置在所述制冷剂喷淋管403的两侧并向所述制冷剂喷淋管403两侧的斜下方延伸，以防止从喷淋管403喷出的两相制冷剂混合物不经过换热管(图中未示出)而直接进入压缩机吸气管(图中未示出)。制冷剂喷淋管403为一特定截面形状的中空管，布置在换热管管束(图中未示出)上方，其轴向与换热管轴向一致。在制冷剂喷淋管403底部沿轴线方向开有多个喷淋口404，两相制冷剂混合物进入制冷剂喷淋管403后，在沿其轴向流动的过程中，可均匀的从各个喷淋口404喷淋到换热管上。

图4b是本发明的降膜式蒸发器用制冷剂分配器的制冷剂喷淋管403结构示意图。所述喷淋管403包括喷淋口404，接口405，中空管406，侧封板407，及至少一块均流板408。喷淋口404开设于所述中空管406的底部并沿中空管406轴线方向间隔分布；接口405位于所述中空管406轴向方向的中间位置，用于导入制冷剂。制冷剂经入口管401进入中空管406，沿中空管406的长度方向流动，经过均流板408进行初始分配，并经各喷淋口404流出。

均流板408设置在所述中空管406内部并平行于所述中空管406的上表面，可以对进入制冷剂喷淋管403的制冷剂进行初始分配，使制冷剂喷淋管403的分配均匀性提高。

图4c是本发明的制冷剂分配器的均流板408的第一实施例的示意图。均流板408为一多孔板，孔的直径相等，平行于所述制冷剂喷淋管轴向位于同一直线上的孔间距L沿所述制冷剂喷淋管403轴向从所述中空管406的中间位置向所述中空管406的两端递减，即L₁＞L₂＞...＞L_n。

图4d是本发明的制冷剂分配器的均流板408的第二实施例的示意图。均流板408为一多孔板，平行于制冷剂喷淋管403轴向位于同一直线上的孔的流通面积从所述中空管406的中间位置向所述中空管406的两端递增。

图4c和图4d中多孔板的开孔不限于圆孔、椭圆孔、方形孔，多孔板也可以是开槽板。

图4e是本发明的制冷剂分配器的均流板408的第三实施例的示意图。均流板408为一开槽板，开槽径向宽度H沿所述制冷剂喷淋管403轴向从接口405向中空管406的两侧逐渐增大，开槽板的槽的流通面积沿所述制冷剂喷淋管403轴向从所述中空管406的中间位置向所述中空管406的两端递增。

通过本发明的用于降膜式蒸发器用制冷剂分配器的制冷剂喷淋管，对现有技术中的制冷剂分配器进行改进，使得制冷剂沿所述中空管的轴线方向向两侧流动后经所述多个喷淋口均匀喷出。从而制冷剂能够更均匀的分配到降膜式蒸发器换热管束上，充分发挥降膜蒸发器的优势。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (13)

1.一种降膜式蒸发器用制冷剂分配器，该制冷剂分配器包括：喷淋管，所述喷淋管包括接口，中空管，侧封板及多个喷淋口，其中，

所述接口位于所述中空管轴向方向的中间位置，用于导入制冷剂，

所述侧封板位于所述中空管轴向方向的两端，用于封闭所述中空管，其特征在于，

所述中空管的底部设置有多个用于喷淋制冷剂的喷淋口，所述喷淋口沿所述中空管的轴向方向间隔分布，在所述中空管轴向方向单位长度上的所述喷淋口的总流通面积从所述中空管的中间位置沿所述中空管轴向方向向两端递增。

2.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，其中所述喷淋口的高度沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端以阶跃式递增或者以线性方式递增。

3.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，其中所述喷淋口的间距沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端以阶跃式递减或者以线性方式递减。

4.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，其中所述喷淋口的轴向宽度沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端以阶跃式递增或者以线性方式递增。

5.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，其中所述喷淋口的沿垂直所述制冷剂喷淋管轴向的方向上的径向宽度沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递增。

6.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，其中所述中空管流通截面积沿所述制冷剂喷淋管轴向方向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递增。

7.根据权利要求1所述的制冷剂分配器，还包括入口管和挡液板，其中，

所述入口管通过所述接口与所述制冷剂喷淋管相通，供制冷剂流入所述制冷剂喷淋管；

所述挡液板位于所述制冷剂喷淋管的两侧并向所述制冷剂喷淋管两侧的斜下方延伸。

8.一种降膜式蒸发器，具有用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于，所述用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器为权利要求1至7中任一项所述的降膜式蒸发器用制冷剂分配器。

9.一种制冷剂分配器，包括：

喷淋管，所述喷淋管包括接口，中空管，侧封板及多个喷淋口，其中，

所述接口位于所述中空管轴向方向的中间位置，用于导入制冷剂，

所述侧封板位于所述中空管轴向方向的两端，用于封闭所述中空管，其特征在于，

所述中空管的底部设置有多个用于喷淋制冷剂的喷淋口，所述喷淋口沿所述中空管的轴向方向间隔分布；

所述中空管内部设置均流板，均流板上设置有多个孔或槽，用于对进入所述喷淋管的制冷剂进行初始分配,在所述中空管轴向方向单位长度上的所述均流板的总流通面积从所述中空管的中间位置沿所述中空管轴向方向向两端递增。

10.根据权利要求9所述的制冷剂分配器，所述均流板为至少一块多孔板，所述孔的直径相等，所述均流板的孔间距沿所述制冷剂喷淋管轴向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递减。

11.根据权利要求9所述的制冷剂分配器，所述均流板为至少一块多孔板，所述均流板的孔的流通面积从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递增。

12.根据权利要求9所述的制冷剂分配器，所述均流板为至少一块开槽板，所述开槽板的槽的流通面积沿所述制冷剂喷淋管轴向从所述中空管的中间位置向所述中空管的两端递增。

13.一种降膜式蒸发器，具有用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征在于，所述用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器为权利要求9至12中任一项所述的制冷剂分配器。