本发明属于制冷技术领域，具体涉及一种能够防止吸气带液的满液式蒸发器。
背景技术
空调设备蒸发器中，液态制冷剂经节流装置进入到蒸发器内与载冷剂之间进行池沸腾换热，在整个过程中制冷剂液面始终保持一定的液位高度，因此液体制冷剂对传热壁面有较佳的润湿性，沸腾传热系数较高。另一方面，换热面积也被充分有效利用，机组的换热效率也得到大幅提高。但正是由于剧烈的热交换，制冷剂常常处于沸腾状态，气泡在液面处破裂产生的液滴会被蒸发出的气体携带形成气液两相流并进入压缩机，从而对压缩机形成液击，大大减短压缩机的寿命。因此，很有必要采取措施防止吸气带液现象的发生。目前有一种蒸发器，其采用挡板结构，将挡板布置在蒸发器吸气口附近，通过开有均匀孔的多级挡板阻止气体携带制冷剂液滴进入蒸发器。其主要存在的问题有以下两点：
1.吸气口附近速度很大，多级挡板造成蒸发器较大的压降，影响机组性能；
2.挡板分离出的液滴向下流回容器，由于挡板位于吸气口附近，大部分气流都要从此位置通过流入压缩机，分离出的液滴会阻止气流向上运动，反过来分离出的较小液滴还会被气体重新带入压缩机形成二次带液。
还有其他采用非平面或弧面挡板式的气液分离结构，其主要问题在大部分分离出的液滴要从非平面或弧面挡板的最低处如v型板中心位置回落，迫使气流从板两侧的侧孔流入到压缩机，流动路程长，压降大；另外，仅靠一层板形成撞击，气液分离效率低。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种多级均气孔板结构及防吸气带液的满液式蒸发器，通过多级均气挡板结构实现对气液两相流的高效分离，从而避免压缩机液击风险。同时本发明加工工艺简单方便，材料以及制作成本较低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多级均气孔板结构，包括相互连接固定且平行设置的至少两层孔板，且相邻两层孔板之间沿层高方向留有板间间隙；各层孔板上布设多个通孔；其特征在于：
各层孔板上的通孔孔径由距离外部设备吸气口距离远近呈渐变设置，越远离吸气口，通孔直径越大；
每层孔板上的多个小孔沿水平横向均匀排列设置，并且在水平纵向形成相互排列的多个纵列；各层孔板上的通孔错位排列设置，所述多级均气孔板结构设置在外部设备的吸气通道上；
当气流进入所述多级均气孔板结构时，气流从远离吸气口的通孔进入各层孔板间隙形成碰撞，碰撞后气流经过最大水平方向折回路径并经由最上层孔板的通孔到达吸气口，气流中夹杂的液态物质则被多级均气孔板结构逐级阻挡分离在所述吸气口外。
进一步的，下层孔板在吸气口下方区域不设置通孔。
进一步的，各层孔板上的通孔错位排列设置的结构为：下层孔板开孔位置和上层孔板开孔位置交错排布，且上层孔板开孔尽可能布置在下层孔板开孔中心所组成的四边形中心。
进一步的，各层孔板均为无角度平整板；或者各层孔板沿中心线对折形成具有夹角的v型折叠孔板，v型折叠孔板两侧各板面相对中心线设有均匀的坡度。
一种防吸气带液的满液式蒸发器，其特征在于：包括顶部带有吸气口的蒸发器，和设置在蒸发器筒体内的多级均气孔板结构，多级均气孔板结构设置于所述吸气口下方。
进一步的，多级均气孔板结构中，最上层孔板与蒸发器筒体满焊固定，下层孔板左右两端焊接在蒸发器内左右两侧的均气挡板上，且下层孔板的周向与蒸发器筒体满焊或者留有间隙。
进一步的，蒸发器筒体壁与下层孔板接触的区域设置回液通道。
进一步的，v型折叠孔板采用v型开口朝上或朝下的方式设置。
由此，本发明设计了一种布置在蒸发器筒体内部的交错多级均气孔板结构，
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
1.由于本发明设计的多级均气孔板结构各级均气板上的开孔是变化的(越远离吸气口开孔越大)，且为多层均气板组合，可以更好的起到均匀流场作用，从而消除均气结构下方的高速流场集中区，减小气流速度，从机理上避免液滴被气体带飞；
2.多级均气结构在容器内部，气流速度较小，因此阻力小，气流经过多级均气孔板压降小；
3.多级孔板可多次进行撞击气液分离，气液分离效率高。
4.多级均气结构在容器内部，气液两相流经过多级均气孔板时，液滴加速时间短，速度较低，气液分离碰撞下一级均气板时不易破碎，以防止破碎的较小直径液滴继续跟随气体穿过多级均气孔板结构。
5.多级孔板可设置为“v”型和倒“v”型，从而使分离出的大部分液滴沿孔板的斜度回流满液区，避免液滴集中回落对气体向上运动产生影响。
6.本发明给出了各级均气板的安装方法以及合理的均气板级数和间距，同时加工工艺简单方便，材料以及制作成本较低。
附图说明
图1是根据本发明实施的多级均气孔板结构及带有多级均气孔板结构的满液式蒸发器结构原理图。
图2为图1内部结构立体图图(拆除外壳后)。
图3为蒸发器和多级均气孔板结构爆炸图。
图4为多级均气孔板结构的一个具体布孔结构图。
图5展示了利用多级均气孔板结构实现气液两相流体流动的局部示意图(放大图)。
图6本发明另一实施例满液式蒸发器的折叠式多级均气孔板结构。
图7为图6的折叠式多级均气孔板结构在满液式蒸发器中的安装状态示意图。
图8本发明又一实施例满液式蒸发器的折叠式多级均气孔板结构。
图9为图8的折叠式多级均气孔板结构在满液式蒸发器中的安装状态示意图。
具体实施方式
根据本发明实施的多级均气孔板结构及可防止吸气带液的满液式蒸发器如图1-9所示。
图1是根据本发明实施的多级均气孔板结构及带有多级均气孔板结构的满液式蒸发器结构原理图。图2为图1内部结构立体图(拆除外壳后)。满液式蒸发器横置，蒸发器筒体内部：多级均气孔板结构6两侧设置左右均气板挡板1，多级均气孔板结构6下方为多个支撑板7支撑连接的换热管区。在蒸发器筒体左侧设置封头3，右侧设置左右两侧设置盖体4，筒体底部设置进液管5，筒体顶部设置与压缩机连接的压缩机吸气口2。
工作过程中，蒸发器内制冷剂的液面通常要淹没换热管支撑板7内的所有换热管。多级均气孔板结构6焊接在位于蒸发器内的左右均气板挡板1上，左右均气板挡板1焊接在蒸发器的筒体上。多级均气孔板结构位于制冷剂液面上方空间。
图3为蒸发器和多级均气孔板结构爆炸图。所示多级均气孔板结构为三层，其中，61为第一级均气孔板；62为第二级均气孔板；63为第三级均气孔板。各级均气板均为无角度平整板。下层均气板(第一级均气孔板61、第二级均气孔板62)左右焊接在均气挡板1上，周向可以与筒体满焊或者留有一定间隙，顶级均气板(第三级均气孔板63)必须满焊。
由于压缩机吸气口位置2偏置，压缩机吸气口正下方制冷剂蒸发出气体更容易携带液滴进入压缩机，因此底层或下层均气板在吸气口下方不设置开孔为最优方案，示意图中显示为第一级均气板61和第二级均气板62吸气口下均气孔板不设置开孔。同时为了保障对容器整个空间的吸气均匀性，均气板结构特征为越远离进气口，开孔直径越大。值得注意的是本案例所提开孔以圆孔为例，具体实施中可用其它形状的开孔代替。另外，第三级或最上层均气孔板(第三级均气孔板63)必须和蒸发器筒体进行满焊避免气体携带液滴沿均气孔板和筒体间的缝隙向上流动至压缩机吸气口。
第二、三级均气板结构62、63的结构特点为：其开孔位置和上一级均气板开孔位置交错排布，且下级均气板开孔尽可能布置在上一级均气板开孔中心所组成的四边形中心，比如第二级均气板结构62左边第一开孔e布置在上一级均气板61的开孔a、b、c、d所形成的四边形中心，如图4所示。
图5展示了气液两相流体流动的局部示意图。当一定速度的气流携带液滴经过第一级均气板上a和b开孔后，由于一二级均气板均气孔交错布置，两相流会直接撞击第二级均气板62的无开孔位置(壁面)，由于气体的密度比较小，会沿着一二级均气板间的通道流动并寻找最近的二级均气板开孔e流出，而液滴密度比较大，惯性较大，撞击到下一级均气板上改变速度方向回落到液相制冷剂区域，很难穿过级与级间的流动通道，同理从e流出的流体同样会撞击下一级孔板进一步气液分离，结果从最后一级孔板f、g流出的气体几乎不夹带液滴。
另外由于多级均气挡板位于蒸发器内，气流速度较低，再加上液滴的加速时间短、速度低，液滴不易破碎，增强了气液分离效果。这样就可以实现制冷剂的气液分离，从而避免吸气带液现象的发生。理论上，为了满足较佳的气液分离效果，均气孔板的级数越多越好，但是较多的均气孔板级数会造成蒸发器的压降增大，降低机组的效率。因此级数设置在2～5层。另外，为了避免较小的板间间距影响气体的流出通道以及较大的板间距离影响气液分离效果，各级平行均气板间距保持在5-100mm之间。顶级或最上层均气板63满焊在筒体上目的是在最后阶段阻止第二、三级均气板结构62、63间部分未分离液滴沿着均气板和筒体壁面间隙流向吸气口。
替代方案一：
图6为本发明另一实施例的折叠式多级均气孔板的示意图。其结构特点为原设计方案中各级均气平孔板沿中心线折叠一定角度α形成倒“v”型结构，保证孔板两侧相对中心线有一定均匀倾斜的坡度，布孔方法和原始方案保持相同(见图4)。各级均气板开孔位置仍然采用交错排布的结构特点。因此，倒“v”型多级均气孔板具备多级均气平板的均气作用和高效气液分离作用。另外，下层均气板611以及中层均气板621左右焊接在均气挡板1上，周向方向和筒体壁面留余5-10mm的间隙，最上一级均气挡板631和筒体保持满焊。如此，气流携带液滴在均气板611-621以及621-631间流道流动时，未能穿过两级通道的液滴可以沿着倒“v”型坡度附壁向板两侧流动，由板上开孔以及板端和筒体的缝隙流回满液区，从而在很大程度上避免向下集中回落的液滴影响蒸发的气体向上运动。而均气挡板631的满焊设计可以在最后阶段阻止均气板621-631间部分未分离液滴沿着均气板和筒体的壁面间隙流向吸气口(因经过多层分离，从最后一级均气板631流出的气体几乎不夹带液滴，不再需要在均气板和筒体壁面间留液滴回流通道)。图7为该孔板的安装结构示意图。
替代方案二：
图8为本发明又一实施例的折叠式多级均气孔板的示意图。图9为该孔板的安装结构示意图。
其结构特点为各级均气平孔板沿中心线折叠一定角度β形成“v”型结构，保证孔板两侧相对中心线有一定均匀的坡度，布孔方法和原始方案保持相同(见图4)。各级均气板开孔位置仍然采用交错排布的结构特点。因此，倒“v”型多级均气孔板具备多级均气平板的均气作用和高效气液分离作用。如此，气流携带液滴从下往上由上一级均气板进入到下一级均气板时，未能穿过两级通道的液滴可以沿着“v”型坡度附壁流动，在重力的作用下经坡度向下流动，遇到开孔即流回到满液区，以防止出现的分离液滴都从中心流回满液区，从而对板下方的气体流场起到较大的干扰作用。结构上均气板622和均气板612左右焊接在均气挡板1上，周向可以与筒体满焊或者留有一定间隙，均气板632与筒体必须满焊，以在最后阶段阻止均气板622-632间部分未分离液滴沿着均气板和筒体壁面间隙流向吸气口。
由此，本发明多级均气孔板结构及带有多级均气孔板结构的满液式蒸发器中，具有如下有益效果：
多级均气孔板结构的各级均气板上的开孔是变化的；
多级均气孔板结构可进行气液多次分离；
多级孔板可设置为带有开孔的“v”型和倒“v”型；
另外，对于现有防吸气带液措施，本发明设计的多级交错孔板结构既可以均匀蒸发器内气体流场流速，又可实现蒸发器内气液以较高的效率分离，相对于目前使用的稠密不锈钢滤网，结构简单，节省成本。