CN211903370U - 一种具有分液装置的管壳式蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有分液装置的管壳式蒸发器，它包括壳体、换热管、均流板、制冷剂进液管、出口管、壳程入口、壳程出口、管板和分液装置，所述分液装置包括：入口分布器和均流板。所述入口分布器与进液管末端连接并伸入管箱，梯形底面的放大端安装有矩形封板，所述矩形封板设有圆孔；所述均流板安装在管箱内部并均匀布满均流孔。本实用新型通过入口分布器和均流板的二次均流作用增大蒸发器内流体的流动阻力，使入口管箱各处的压力达到平衡从而提升入口管箱内部的压力均匀度和纵向流体均匀性，使制冷剂流体均匀分配于各所述换热管，并在换热管中完全蒸发为气体，提高蒸发器的换热性能，该管壳式蒸发器设计科学、可靠性高，具有广阔的应用前景。

Description

一种具有分液装置的管壳式蒸发器

技术领域

本实用新型属于蒸发器技术领域，具体为一种具有分液装置的管壳式蒸发器。

背景技术

管壳式换热器具有结构简单、安全可靠及传热效率高等优点，提高制冷空调设备的能效比，对能源可持续发展具有重大的意义。制冷***中，换热器通常需要采用多路并联的形式，当气液混合均匀的制冷剂被等量分配到各支路，才能保证换热器被高效的利用，因此，两相制冷剂尤其是液相的分配对换热器的效率和制冷***的运行有着至关重要的影响。

目前管壳式蒸发器分液存在以下不足：管箱中缺少分液装置，供液量较少的支管中制冷剂快速蒸发，换热面积没有得到有效利用，制冷剂流量偏大的换热管出口存在未蒸发的制冷剂，造成制冷设备性能下降甚至吸气带液；采用分液器毛细管连接蒸发管束的方式，存在结构复杂、支管数偏少、加工难度大的缺点；分液装置多针对端入式结构，缺少对管程侧入式蒸发器的分液设计。

实用新型内容

实用新型目的：针对以上问题，本实用新型的目的是提供一种可靠性高、工艺简单、具有分液装置的管壳式蒸发器。

技术方案：为实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种具有分液装置的管壳式蒸发器，该蒸发器包括入口管箱(11)、出口管箱(12)、壳体(13)、换热管束(14)和设置于入口管箱(11)内的分液装置；制冷剂进液管(1)与入口管箱(11)内的分液装置连接，制冷剂出口管(4)与出口管箱(12)相连，所述换热管束(14)安装在壳体(13)内，所述壳体(13)两端安装有第一管板(5-1)和第二管板(5-2)，并且第一管板(5-1)与入口管箱(11)连接、第二管板(5-2)与出口管箱 (12)连接，并且所述换热管束(14)两端分别穿过第一管板(5-1)和第二管板(5-2) 与入口管箱(11)和出口管箱(12)相连通。

进一步的，所述壳体(13)两侧分别设置有壳程出口(2)和壳程入口(3)。

进一步的，所述分液装置包括入口分布器(7)和均流板(9)，所述制冷剂进液管(1)伸入入口管箱(11)内部，其末端与入口分布器(7)相连，入口分布器(7)的放大端底面为矩形封板(8)，并且矩形封板(8)上设置有圆孔，均流板(9)位于入口管箱(11)内部，并且其上分布有均流孔(10)。

进一步的，所述入口管箱(11)和出口管箱(12)分别通过螺孔(6)使用螺栓或螺钉与第一管板(5-1)和第二管板(5-2)连接。

进一步的，所述入口分布器(7)的纵截面为梯形结构，优选的为等腰梯形，并且其上端与入口管箱(11)相连。

进一步的，所述均流板(9)上分布的均流孔(10)等间距和/或所述均流孔(10) 形状为圆形或多边形，并且所述均流板(9)呈筛状结构。

进一步的，所述均流板(9)直径等于所述入口管箱(11)内径，所述均流板(9) 平行于所述管板。

进一步的，所述壳体(13)与所述换热管束(14)之间为载冷剂流体，所述入口管箱(11)、换热管束(14)和出口管箱(12)内为制冷剂流体，所述载冷剂流体与所述制冷剂流体呈逆流流动。

进一步的，所述换热管束(14)中的换热管按正三角形布管且为单管程，换热管为内螺纹管，管内壁安装有扰流螺旋凸起纽带。

进一步的，所述入口分布器(7)、均流板(9)通过焊接方式与入口管箱(11)连接，所述换热管束(14)、第一管板(5-1)、第二管板(5-2)通过焊接方式与壳体(13) 连接。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益技术效果：

(1)本实用新型是一种具有分液装置的管壳式蒸发器，所述分液装置包括入口分布器和均流板。所述入口分布器的横截面为等腰梯形，上端与入口管相连，下端矩形封板上设有若干圆孔，入口管箱的上端设置分布器可以避免入口处的高速制冷剂流体直接冲击入口管箱底端，梯形结构使得制冷剂流道变宽，所述矩形封板上的均匀圆孔使制冷剂均匀进入蒸发器管箱，消除入口管箱中流体工质的入口效应。

(2)所述均流板平行于所述管板且直径等于所述管箱内径，呈筛状结构，所述均流孔在均流板上均匀分布且形状为圆形或多边形，所述均流板安装在换热管束入口前端，可以对制冷剂流体进行二次均流，以减少管箱中的纵向流体分布不均和流动涡流区的影响，有利于流体工质更加均匀地进入换热管束，制冷剂液体经各换热管束蒸发成气体后通过出口管离开蒸发器。

(3)所述入口分布器和均流板的开孔尺寸可以根据蒸发器设计流量进行调整，例如设计流量较大时，可适当增大均流孔的直径，降低流体工质的压降和流动扰动，在流量较小时，可适当减小均流孔直径，保证其均分效果，同时开孔数量也可根据蒸发器的实际情况而定，在一定程度上提高压降的同时，最大限度实现流体工质的均匀分配。本实用新型结构简单，便于加工和安装，成本低，设备改造适应性强。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意图；

图2是本实用新型管箱内的左视结构示意图；

图3是本实用新型入口均分装置的立体图；

图中标号说明：1-制冷剂进液管，2-壳程出口，3-壳程入口，4-制冷剂出口管，5-1-第一管板，5-2-第二管板，6-螺孔，7-入口分布器，8-矩形封板，9-均流板，10-均流孔， 11-入口管箱，12-出口管箱，13-壳体，14-换热管束。

具体实施方式

本实用新型公开了一种具有分液装置的管壳式蒸发器，通过减小各换热管中的流量偏差，使流体工质均匀分布，实现蒸发器换热性能的提高。下面结合本实用新型的附图对技术方案进行完整地描述和说明。

如图1所示，一种具有分液装置的管壳式蒸发器包括管板5、入口管箱11、出口管箱12、壳体13、换热管14和设置于入口管箱11内的分液装置，包括入口分布器7和均流板9，制冷剂进液管1与入口管箱11相连、制冷剂出口管4与出口管箱12相连，壳程入口3、壳程出口2与壳体13相连，并位于壳体13两侧；第一管板5-1和第二管板5-2位于壳体13两端，并且第一管板5-1与入口管箱11连接，第二管板5-2与出口管箱12连接；换热管束14安装壳体13内，并换热管束14上下两端分别穿过第一管板 5-1和第二管板5-2与入口管箱11和出口管箱12相连通。

如图2、图3所示，制冷剂进液管1伸入入口管箱11内部，其末端与入口分布器7 相连，入口分布器7的放大端底面为矩形封板8，矩形封板8上设置圆孔；均流板9位于入口管箱11内部，均流板9上均匀分布有均流孔10，并且均流板9设置于入口分布器7和管板5之间，并且，入口管箱11和出口管箱12分别通过螺孔6与第一管板5-1 和第二管板5-2相连，连接方式可以自由设定。所述入口分布器7的纵截面为梯形结构，优选的为等腰梯形，并且其上端与入口管箱11相连。

本实用新型提供的分液装置安装于蒸发器的入口管箱11内，制冷剂流体由进液管1 垂直流入入口分布器7后流道变宽，需要经过其底面矩形封板8上的圆孔进行一次均流后，再流进入口管箱11，可以削减甚至消除流体的入口效应，避免高速流体对管箱底面的直接冲击。

并且，分液装置还包括布有均流孔10的均流板9，且均流板9覆盖于入口管箱11 内的整个截面，由入口分布器7流出的制冷剂流体需要经过均流孔10进行二次均流后，再被分配进入各换热管14。由于均流板9的流通面积小于各换热管14的总流通面积，入口管箱11内流体的流动阻力增大，进而使得内部各处压力达到平衡，减少了纵向流体分布不均和流动涡流区的影响，使各换热管14内的流体实现均匀分配。

进一步的，制冷剂液相流体由进液管1进入蒸发器，经换热蒸发为制冷剂气体后经出口管4排出，载冷剂流体从壳程入口3流入，经换热降温后从壳程出口2流出，蒸发器内的载冷剂流体与制冷剂流体呈逆流流动。制冷剂流体被等量分配到各支路可充分利用换热管束的换热面积，提高蒸发器的换热性能。

本实用新型中，矩形封板8的尺寸为100mm×40mm，圆孔直径为10mm，圆孔间距为10mm；均流板9的直径为200mm，厚度为2mm，距离管板20mm，均流孔10的直径为6mm，孔间距为10mm。具体尺寸、开孔数量和均流板的安装位置可依据蒸发器的实际情况而调整。

本实用新型提供的分液装置中，入口分布器7和均流板9均垂直于入口管箱11的中心轴线，安装过程中保持第一管板5-1与入口管箱11相互平行贴合，保持第二管板 5-2与出口管箱12相互平行贴合，便于连接。

本实用新型中，进液管1、入口分布器7和均流板9通过焊接与入口管箱11连接，也可以通过螺纹连接等方式安装于管箱内部。

优选地，均流板9的数量可以设置为多个。

优选地，均流孔10的形状可以为圆形、椭圆形或多边形等。

优选地，各换热管14为内螺纹管，管内壁安装有扰流螺旋凸起纽带，可以通过强制扰动增强管内流体的流动混合，提高换热管的对流传热性能。

本实用新型可适用于顺排、错排等多种管排形式，也可使用金属管、非金属管等多种管材，根据换热器设计的实际需要，入口分布器、均流板和管箱的结构亦可设置为不同形状。

本实用新型采用改变开孔直径、开孔数量、开孔结构等方法提升入口管箱的流场均匀性，根据换热器不同的工况条件可以进行分液装置结构的设计优化，在一定程度上提高压降和流动阻力的同时，最大限度实现流体工质的均匀分配，可操作性较强，应用性较好。

本实用新型构思新颖、设计简便、便于制造和安装，通过入口分布器和均流板的二次均流作用提升入口管箱内部的压力均匀度和流体均匀性，有效减小换热管束内流体的流量分配差异，提高管壳式蒸发器的换热效率。

Claims (10)

1.一种具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于，该蒸发器包括入口管箱(11)、出口管箱(12)、壳体(13)、换热管束(14)和设置于入口管箱(11)内的分液装置；制冷剂进液管(1)与入口管箱(11)内的分液装置连接，制冷剂出口管(4)与出口管箱(12)相连，所述换热管束(14)安装在壳体(13)内，所述壳体(13)两端安装有第一管板(5-1)和第二管板(5-2)，并且第一管板(5-1)与入口管箱(11)连接、第二管板(5-2)与出口管箱(12)连接，并且所述换热管束(14)两端分别穿过第一管板(5-1)和第二管板(5-2)与入口管箱(11)和出口管箱(12)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于，所述壳体(13)两侧分别设置有壳程出口(2)和壳程入口(3)。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于，所述分液装置包括入口分布器(7)和均流板(9)，所述制冷剂进液管(1)伸入入口管箱(11)内部，其末端与入口分布器(7)相连，入口分布器(7)的放大端底面为矩形封板(8)，并且矩形封板(8)上设置有圆孔，均流板(9)位于入口管箱(11)内部，并且其上分布有均流孔(10)。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于，所述入口管箱(11)和出口管箱(12)分别通过螺孔(6)使用螺栓或螺钉与第一管板(5-1)和第二管板(5-2)连接。

5.根据权利要求3所述的一种具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于，所述入口分布器(7)的纵截面为梯形结构。

6.根据权利要求3所述的一种具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于，所述均流板(9)上分布的均流孔(10)等间距和/或所述均流孔(10)形状为圆形或多边形。

7.根据权利要求3所述的具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于，所述均流板(9)直径等于所述入口管箱(11)内径。

8.根据权利要求1所述的具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于，所述壳体(13)与所述换热管束(14)之间为载冷剂流体，所述入口管箱(11)、换热管束(14)和出口管箱(12)内为制冷剂流体，所述载冷剂流体与所述制冷剂流体呈逆流流动。

9.根据权利要求1所述的具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于，所述换热管束(14)中的换热管按正三角形布管且为单管程，换热管为内螺纹管，管内壁安装有扰流螺旋凸起纽带。

10.根据权利要求3所述的具有分液装置的管壳式蒸发器，其特征在于：所述入口分布器(7)、均流板(9)通过焊接方式与入口管箱(11)相连，所述换热管束(14)、第一管板(5-1)、第二管板(5-2)通过焊接方式与壳体(13)相连。

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