1.本技术涉及换热设备技术领域,例如涉及一种立式降膜蒸发器。
背景技术:
2.目前,商用空调制冷系统主要采用冷水机组,冷水机组主要由四个部分组成,包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。其中,其中蒸发器常用的结构形式有降膜式蒸发器、满液式蒸发器和干式蒸发器。降膜式蒸发器换热效率最高,且具有节省冷媒、换热均匀、空间利用率高、吸气带液低的优势。
3.相关技术中的降膜式蒸发器为卧式蒸发器,包括设置于所述换热管上方的均液器,所述均液器的底板为均液板,所述均液板上设有多组均液孔,每组均液孔包括多个沿换热管的轴线间隔布置的过液孔。
4.在实现本公开实施例的过程中,发现相关技术中至少存在如下问题:
5.通常进入均液器中的制冷剂状态为气液两相,其流动状态十分紊乱,均液器内部压力不均,且均液器的分配面积大,容易使各个过液孔内分配的流量和流速不同,从而造成制冷剂分配不均匀的问题,导致换热管液膜分布不均匀,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。
6.需要说明的是,在上背景技术部分公开的信息仅用于加强对本技术的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素:
7.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解,下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述,也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围,而是作为后面的详细说明的序言。
8.本公开实施例提供一种立式降膜蒸发器,以避免降膜式蒸发器出现冷媒分布不均匀的问题,提高降膜式蒸发器内冷媒形成液膜的均匀性和稳定性,提升降膜式蒸发器的换热性能。
9.在一些实施例中,所述立式降膜蒸发器,包括:管壳体,沿竖直方向布置,所述管壳体的上端部设有第一管板,所述第一管板与所述管壳体的顶壁之间限定有分液腔,所述管壳体的下端部设有第二管板;集液箱,设置于所述管壳体内的下端部,与所述第二管板之间固定连接并限定有集液腔;换热管,包括相对的进液端和出气端,所述进液端穿设于所述第一管板,所述出气端穿设于所述第二管板,所述换热管连通所述分液腔和集液腔;导流器,插设于所述进液端,所述导流器包括圆柱体部和凸出部,所述凸出部沿所述圆柱体部的轴向延伸并凸出于所述圆柱体部的侧壁表面,并与所述换热管的内部抵接,所述圆柱体部的侧壁表面与所述换热管的内壁之间形成有冷媒流通通道。
10.在一些实施例中,所述凸出部沿所述圆柱体部的轴向螺旋延伸以形成螺旋凸起,
所述螺旋凸起沿所述圆柱体部的周向排列设置多个。
11.在一些实施例中,所述换热管的上端面与所述第一管板的上端面平齐,所述导流器的上端面高于所述第一管板的上端面。
12.在一些实施例中,所述立式降膜蒸发器,还包括:进液管,沿所述管壳体的径向伸入所述分液腔,包括连通所述分液腔的进液口;挡液板,沿所述管壳体的轴向布置,固定设置于所述第一管板,所述挡液板被构造为轮廓至少能够覆盖所述进液口。
13.在一些实施例中,所述第一管板和所述第二管板之间限定有换热空间,所述立式降膜蒸发器还包括:冷却水进水管,设置于所述换热空间,位于所述管壳体的上端;冷却水出水管,设置于所述换热空间,位于所述管壳体的下端;折流组件,设置于所述换热空间,且位于所述冷却水进水管内和所述冷却水出水管之间。
14.在一些实施例中,所述折流组件包括:多个折流板,折流板沿所述管壳体的径向布置,相邻折流板的导流缺口交错布置,以在所述换热空间形成折线形的冷却水流通通道,其中,折流板上设有供所述换热管穿过的通孔。
15.在一些实施例中,所述集液箱的上端设有出气管,所述出气管伸出至所述管壳体外;所述集液箱的周侧壁与所述管壳体之间构造有容置空间,以使冷却水能够包围所述集液箱。
16.在一些实施例中,所述出气管包括与所述集液腔相连通的出气口,所述出气口设有气液过滤网。
17.在一些实施例中,所述过滤网的开孔直径范围为2mm~50mm,所述气液过滤网的厚度为10mm~90mm。
18.在一些实施例中,所述立式降膜蒸发器,还包括:冷却水支路盘管,沿所述集液箱的周向盘设于所述集液箱的底部,所述冷却水支路盘管的第一端与所述冷却水进水管相连通,所述冷却水支路盘管的第二端与所述冷却水出水管相连通。
19.本公开实施例提供的立式降膜蒸发器,可以实现以下技术效果:
20.管壳体沿竖直方向布置,管壳体的上端部设有第一管板、下端部设有第二管板,换热管穿设于第一端板和第二端板之间。其中,换热管的进液端穿设于第一管板,出气端穿设于第二端板,从而实现分液腔和集液腔的连通。通过第一管板的设置,其能够与管壳体的顶壁之间限定有分液腔,冷媒进入分液腔后处于下层的液相冷媒能够均匀地进入每根换热管内,经过进液端在换热管的内壁上形成液膜并向出气端流动,这样,无须设置结构较为复杂均液器,即可实现冷媒的均匀分配,有助于降低降膜式蒸发器的结构复杂程度。
21.通过导流器的设置,有利于提高液相冷媒在换热管内形成的液膜均匀性,提高换热效率,进而提高降膜式蒸发器的换热性能。插设于进液端的导流器通过凸出部与换热管的内壁抵接,圆柱体部的侧壁表面与换热管的内壁之间形成有冷媒流通通道,冷媒通过该冷媒流通通道流入换热管的内部,并在重力的作用下于换热管的内壁上形成较为均匀且稳定的液相冷媒薄膜,液相冷媒薄膜在向出气端运动的过程中,吸收换热管外的导热介质的热量变为气相冷媒,沿着出气端流出,且未及时蒸发的液相冷媒能够流至集液腔底部被收集,避免气相冷媒中混有液相冷媒。
22.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的,不用于限制本技术。
附图说明
23.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明,这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件,附图不构成比例限制,并且其中:
24.图1是本公开实施例提供的一个立式降膜蒸发器的结构示意图;
25.图2是图1的换热管的进液端处的局部放大示意图;
26.图3是本公开实施例提供的一个导流器的结构示意图;
27.图4是本公开实施例提供的另一个导流器的结构示意图;
28.图5是本公开实施例提供的另一个立式降膜蒸发器的结构示意图。
29.附图标记:
30.100、管壳体;110、分液腔;120、集液腔;
31.200、集液箱;
32.300、换热管;310、进液端;320、出气端;
33.400、导流器;410、圆柱体部;420、凸出部;421、螺旋凸起;
34.510、第一管板;520、第二管板;
35.610、进液管;611、进液口;620、挡液板;630、出气管;
36.710、冷却水进水管;720、冷却水出水管;730、折流组件;731、折流板;740、冷却水支路盘管;741、第一端;742、第二端。
具体实施方式
37.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容,下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述,所附附图仅供参考说明之用,并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中,为方便解释起见,通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而,在没有这些细节的情况下,一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下,为简化附图,熟知的结构和装置可以简化展示。
38.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
39.本公开实施例中,术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。
40.另外,术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如,“连接”可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术
人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。
41.除非另有说明,术语“多个”表示两个或两个以上。
42.本公开实施例中,字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如,a/b表示:a或b。
43.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系,表示可以存在三种关系。例如,a和/或b,表示:a或b,或,a和b这三种关系。
44.需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.结合图1至图3所示,本公开实施例提供一种立式降膜蒸发器,包括管壳体100、集液箱200、换热管300和导流器400。
46.管壳体100沿竖直方向布置,管壳体100的上端部设有第一管板510,第一管板510与管壳体100的顶壁之间限定有分液腔110,管壳体100的下端部设有第二管板520。集液箱200设置于管壳体100内的下端部,与第二管板520之间固定连接并限定有集液腔120。换热管300包括相对的进液端310和出气端320。进液端310穿设于第一管板510,出气端320穿设于第二管板520,换热管300连通分液腔110和集液腔120。导流器400插设于进液端310,导流器400包括圆柱体部410和凸出部420,凸出部420沿圆柱体部410的轴向延伸并凸出于圆柱体部410的侧壁表面,并与换热管300的内部抵接,圆柱体部410的侧壁表面与换热管300的内壁之间形成有冷媒流通通道。
47.可选地,管壳体100的顶端设有第一端板,底端设有第二端板,管壳体100与第一端板以及第二端板共同围限出密闭的空间。或者,管壳体100的顶端设有第一封头,底端设有第二封头,管壳体100与第一封头以及第二封头共同围限出密闭的空间。其中,管壳体100的上端设有第一管板510,与管壳体100的顶壁(第一端板或者第一封头)之间限定有分液腔110,换热管300的进液端310插设于第一管板510上。如此,在液相冷媒流入分液腔110的情况下,在分液腔110的下部积聚,由于液体内部位于同一高度的压强相同,因此,每个换热管300的进液端310所受到的压力均为相同,液相冷媒能够均匀地分配至多个换热管300内;或者,在气液两相流冷媒流入分液腔110的情况下,气相冷媒向上浮起液相冷媒向下沉聚,因此也能够实现液相冷媒的均匀分配。如此设置,无须设置结构较为复杂均液器,即可实现冷媒的均匀分配,有助于降低降膜式蒸发器的结构复杂程度。
48.可选地,换热管300设置于插设于第一管板510和第二管板520之间,进液端310插设于第一管板510,出气端320插设于第二管板520,其中进液端310内插设有导流器400,导流器400的凸出部420与换热管300的内壁抵接,圆柱体部410的侧壁表面与换热管300的内壁之间形成有冷媒流通通道,也即相邻的凸出部420之间形成有该冷媒流通通道。这样,液相冷媒沿着冷媒流通通道流入换热管300的内,在重力作用和液体张力的作用下于换热管300的内壁上形成薄膜。这样,通过导流器400的布置,一方面能够通过冷媒流通通道限制液相冷媒的流量,防止换热管300的内壁上的液膜过厚,影响换热效率;另一方面能够使冷媒沿着贴靠换热管300的内壁流通,提高换热管300内壁上液膜的稳定性和均匀性。可选地,换热管300与导流器400同轴设置,即换热管300与圆柱体部410同轴布置,以降低多个冷媒流通通道之间的尺寸误差,提高换热管300内壁上液膜的均匀性。
49.可选地,液相冷媒自进液端310向出气端320流动的过程中,液膜与换热管300外的导热介质换热蒸发为气相冷媒,气相冷媒自出气端流出换热管300内部。可选地,出气端320
与集液箱200相连通,这样,未及时蒸发的液相冷媒能够流至集液腔120底部被收集,能够避免气相冷媒中混有液相冷媒。
50.采用本公开实施例提供的立式降膜蒸发器,管壳体100沿竖直方向布置,管壳体100的上端部设有第一管板510、下端部设有第二管板520,换热管300穿设于第一端741板和第二端742板之间。其中,换热管300的进液端310穿设于第一管板510,出气端320穿设于第二端742板,从而实现分液腔110和集液腔120的连通。通过第一管板510的设置,其能够与管壳体100的顶壁之间限定有分液腔110,冷媒进入分液腔110后处于下层的液相冷媒能够均匀地进入每根换热管300内,经过进液端310在换热管300的内壁上形成液膜并向出气端320流动,这样,无须设置结构较为复杂均液器,即可实现冷媒的均匀分配,有助于降低降膜式蒸发器的结构复杂程度。
51.通过导流器400的设置,有利于提高液相冷媒在换热管300内形成的液膜均匀性,提高换热效率,进而提高降膜式蒸发器的换热性能。插设于进液端310的导流器400通过凸出部420与换热管300的内壁抵接,圆柱体部410的侧壁表面与换热管300的内壁之间形成有冷媒流通通道,冷媒通过该冷媒流通通道流入换热管300的内部,并在重力的作用下于换热管300的内壁上形成较为均匀且稳定的液相冷媒薄膜,液相冷媒薄膜在向出气端320运动的过程中,吸收换热管300外的导热介质的热量变为气相冷媒,沿着出气端320流出,且未及时蒸发的液相冷媒能够流至集液腔120底部被收集,避免气相冷媒中混有液相冷媒。
52.可选地,结合图4所示,凸出部420沿圆柱体部410的轴向螺旋延伸以形成螺旋凸起421,螺旋凸起421沿圆柱体部410的周向排列设置多个。在实施例中,冷媒流通通道呈螺旋状,一方面,能够对流入进液端310的液相冷媒进行导向,使液相冷媒在进液端310产生附着于换热管300的内壁沿着换热管300的轴向旋转向下流动的螺旋液膜,从而提高液膜咋湍流程度,提升换热效率;另一方面,多股液相冷媒自导流器400流出时,在惯性的作用下,多股液相冷媒螺旋混合,能够提高向下流动并形成的液膜的均匀性。
53.可选地,换热管300的上端面与第一管板510的上端面平齐,导流器400的上端面高于第一管板510的上端面。
54.可选地,换热管300的上端面与第一管板510的上端面平齐,或者,换热管300的上端面高于第一管板510的上端面。如此,便于对换热管300进行胀管操作。可选地,导流器400的上端面高于第一管板510的上端面,以便于液相冷媒向冷媒流通通道,避免液相冷媒在换热管300的进液端310内积聚,以防止液相冷媒在换热管300的进液端310形成堰流,有利于换热管300的内壁上形成均匀稳定的液膜。
55.在一些实施例中,立式降膜蒸发器还包括进液管610和挡液板620。
56.进液管610沿管壳体100的径向伸入分液腔110,包括连通分液腔110的进液口611。挡液板620沿管壳体100的轴向布置,固定设置于第一管板510,挡液板620被构造为轮廓至少能够覆盖进液口611。
57.可选地,液相冷媒或者气液两相冷媒经进液管610流入高速流入分液腔110内,通过挡液板620的布置,一方面能够避免液态冷媒直接冲击管壳体100的侧壁,有利于在分液腔110的下部形成稳定的液层,从而提高换热管300的内壁上形成的液膜的均匀性;另一方面,气液两相冷媒经进液管610流入分液腔110,首先撞击挡液板,液相冷媒沿着挡液板620的侧壁向下流动,气相向上流动,以实现对气液两相冷媒初步的气液分离作用,有利于在分
液腔110的下部形成稳定的液层,从而提高换热管300的内壁上形成的液膜的均匀性。
58.在一些实施例中,立式降膜蒸发器还包括:冷却水进水管710、冷却水出水管720和折流组件730。
59.其中,第一管板510和第二管板520之间限定有换热空间。冷却水进水管710设置于换热空间,位于管壳体100的上端。冷却水出水管720设置于换热空间,位于管壳体100的下端。折流组件730设置于换热空间,且位于冷却水进水管710内和冷却水出水管720之间。在本方案中,通过设置于冷却水进水管710内和冷却水出水管720之间的折流组件730,能够使不断改变冷却水的流动方向,以增大冷却水与换热管之间流动的湍流强度,从而增大传热系数、提高换热效率。
60.在一些实施例中,折流组件730包括多个折流板731。折流板731沿管壳体100的径向布置,相邻折流板731的导流缺口交错布置,以在换热空间形成折线形的冷却水流通通道,其中,折流板731上设有供换热管300穿过的通孔。
61.可选地,折流板731沿管壳体100的径向布置,相邻折流板731的导流缺口交错布置,以在换热空间形成折线形的冷却水流通通道,从而使冷却水沿着折线形的冷却水流通通道流动,如此,能够延长冷却水流通通道的长度,增加冷却水流动过程中的湍流强度,提高立式降膜蒸发器的换热效率。此外,折流板731上设有供换热管300穿过的通孔。如此,换热管300能够穿设于折流板731上,折流板731能够对换热管起到支撑的作用,在立式降膜蒸发器运行的过程中,有利于缓解换热管300的受力压迫,降低损坏,并且,在安装换热管300时,可以利用折流板731提高穿管效率。
62.可选地,集液箱200的上端设有出气管630,出气管630伸出至管壳体100外。集液箱200的周侧壁与管壳体100之间构造有容置空间,以使冷却水能够包围集液箱200。出气管630设置于集液箱200的上端且伸出至管壳体100外,如此,有利于气相冷媒的导出,并且能够防止液相冷媒夹带至气相冷媒中。同时,未及时蒸发的液相冷媒储存在集液箱200中,集液箱200的周侧壁与管壳体100之间构造有容置空间,容置空间与换热空间相连通,这样,冷却水能够环绕包围在集液箱200的外部,从而继续与集液箱200中的液相冷媒进行热量交换,使液相冷媒蒸发为气相,避免液相冷媒的液位高于出气管630的高度,进一步地避免出气管630流出的气相冷媒中夹带液滴。可选地,出气管630能够连接至压缩机,如此可以避免压缩机中有液滴流入,保证压缩机的正常运行,从而提高压缩机的安全性和使用寿命,
63.可选地,出气管630包括与集液腔120相连通的出气口,出气口设有气液过滤网。流向出气管630的气相冷媒中会可能会掺混有直径较小的液滴,通过气液过滤网630的分离作用,可以提升气相冷媒的纯度,避免夹带液滴。
64.可选地,气液过滤网的开孔直径范围为2mm~50mm,气液过滤网的厚度为10mm~90mm。如此,能够保证气液过滤网的分离效率。可选地,气液过滤网优选为金属丝滤网。可选地,气液过滤网四周设置有边框,气液过滤网通过边框与出气管630固定连接,以提高气液过滤网的稳定性。可选地,固定连接为焊接。可选地,沿出气管630的轴向有多层间隔设置的气液过滤网,以提高气相冷媒和液相冷媒的分离效率。
65.在一些实施例中,结合图5所示,立式降膜蒸发器还包括冷却水支路盘管740。冷却水支路盘管740沿集液箱200的周向盘设于集液箱200的底部,冷却水支路盘管740的第一端741与冷却水进水管710相连通,冷却水支路盘管740的第二端742与冷却水出水管720相连
通。这样,能够将小一部分冷却水自冷却水进水管710引入至冷却水支路盘管740,这小一部分冷却水与集液箱200内的液相冷媒换热,使液相冷媒蒸发为气相冷媒,从而提高对于集液箱200内储存的液相冷媒的蒸发效果,以尽可能地保证液相冷媒全部蒸发为气相冷媒。进一步地,与集液箱200内的液相冷媒完成热量交换后,这小一部分冷却水流向冷却水出水管720,以继续循环使用。
66.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例,以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求,否则单独的部件和功能是可选的,并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。