三维螺旋双效立式闪蒸器及具有该闪蒸器的热泵系统的制作方法

本发明涉及化工设备制造技术领域，尤其涉及一种三维螺旋双效立式闪蒸器及具有该闪蒸器的热泵系统。

背景技术：

中间喷气增焓的大工作温差热泵空调产品已经成为北方热泵及南方空调市场的主要产品之一，其中间喷气增焓的主要部件又分为闪蒸器、经济器。相对于经济器，闪蒸器因补气温度低、成本低、效率高且可兼具储液器等功能而得到较多应用。

目前使用的闪蒸器结构主要采用重力及气液两相的密度差进行分离，分离效率低。尤其是变工况下运行时，进入闪蒸气的气液两相流流量增大，气液两相冷媒接近或淹没出气管管口时，就会导致补气带液。部分产品则通过在闪蒸器出气口下部增设过滤网或孔板格栅等，其功能虽然可进一步提升气液分离效率，但其产生的阻力较大、且有形成气塞的可能性，对系统的补气量、cop值及压缩机的安全性均有一定程度的影响。

因此，对闪蒸器的结构进行改进，提高闪蒸器的气液分离效率并减小阻力成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种三维螺旋双效立式闪蒸器及具有该闪蒸器的热泵系统，其气液分离效率高，可随工况的变化确保补气的低含液率及排液的低含气率，节省压缩机的压缩功，较大幅度的提升热泵系统的效率，提高压缩机的安全性和稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供一种三维螺旋双效立式闪蒸器，包括壳体，所述壳体的两端分别设有气体出口和液体出口，所述壳体通过安装孔连接气液两相入口；所述壳体为三维螺旋状结构，且所述壳体的两端为渐缩锥形。

根据本发明的三维螺旋双效立式闪蒸器，所述液体出口中设有涡旋破坏结构。

根据本发明的三维螺旋双效立式闪蒸器，所述涡旋破坏结构包括涡旋破坏板和若干根连接柱，所述连接柱的两端分别固定所述液体出口的内壁和所述破坏板。

根据本发明的三维螺旋双效立式闪蒸器，所述涡旋破坏结构为涡旋破坏簧，所述涡旋破坏簧连接于所述液体出口的内壁，所述涡旋破坏簧包括大簧端和小簧端。

根据本发明的三维螺旋双效立式闪蒸器，本发明还提供一种具有所述闪蒸器的热泵系统，包括压缩机，所述压缩机分别连接冷凝器和蒸发器；所述冷凝器的出口连接闪蒸器的气液两相入口，所述蒸发器的进口连接所述闪蒸器的液体出口，所述闪蒸器的气体出口连接所述压缩机。

根据本发明的热泵系统，所述闪蒸器设有两个，包括第一闪蒸器和第二闪蒸器，所述第一闪蒸器的液体出口连接所述第二闪蒸器的气液两相入口；所述第一闪蒸器的气液两相入口连接所述冷凝器；所述第二闪蒸器的液体出口连接所述蒸发器，所述第一闪蒸器的气体出口、所述第二闪蒸器的气体出口分别连接喷射器的工作流体入口和引射流体入口；所述喷射器的混合流体出口连接所述压缩机；所述第一闪蒸器和第二闪蒸器之间连接有节流阀。

本发明的目的在于提供一种三维螺旋双效立式闪蒸器及具有该闪蒸器的热泵系统，通过设置三维螺旋状结构的闪蒸器，闪蒸器包括壳体，所述壳体的两端分别设有气体出口和液体出口，所述壳体通过安装孔连接气液两相入口；三维螺旋状结构的闪蒸器能够形成重力、离心力及表面张力耦合的作用空间，使得气体和液体制冷剂分界层更加明显、气液分离效率更高，同时设备流阻较小；另外，三维螺旋状结构的闪蒸器无需外部额外动力，即可使入口气液两相流形成螺旋流向下的混合流，入口下方气液分离出来的气体上升过程中，受到壳体的约束形成螺旋气流，进一步分离气体中的液滴。本发明还提供一种具有该闪蒸器的热泵系统。综上所述，本发明的有益效果是：气液分离效率高，可随工况的变化确保补气的低含液率及排液的低含气率，节省压缩机的压缩功，较大幅度的提升热泵系统的效率，提高压缩机的安全性和稳定性。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明的安装孔结构示意图；

图3是图1的a-a向结构示意图；

图4是本发明涡旋破坏结构一实施例结构示意图；

图5是本发明涡旋破坏结构另一实施例结构示意图；

图6是本发明热泵系统结构示意图；

在图中：1-壳体，2-气液两相入口，3-气体出口，4-液体出口，5-安装孔，6-涡旋破坏板，61-连接柱，7-涡旋破坏簧，8-压缩机，81-冷凝器，82-蒸发器，83-第一闪蒸器，831-第二闪蒸器，84-节流阀，85-喷射器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2，本发明提供了一种三维螺旋双效立式闪蒸器，包括壳体1，壳体1的两端分别设有气体出口3和液体出口4，壳体1上设有安装孔5，并通过安装孔5连接气液两相入口2。

参见图1和图3，壳体1为三维螺旋状结构，且壳体1的两端为渐缩锥形结构，气液两相入口2通过该安装孔5嵌入壳体1。气液两相入口2可紧贴壳体1内壁面，也可伸入至壳体1内部。

气液两相流经过气液两相入口2进入壳体1内部，气液两相流可沿着其连接处的壳体1内壁或对侧内壁沿螺旋管道被动式形成离心力，惯性力较小的气态制冷剂聚集在螺旋管道的中心位置，惯性力较大的液态制冷剂聚集在螺旋管道的内壁处；气态制冷剂沿气液两相入口2上方螺旋管道上升，自气体出口3排出，液态制冷剂沿气液两相入口2下方螺旋管道的管壁向下流动，并从液体出口4排出。此为气液两相流的第一次分离作用。

气态制冷剂沿气液两相入口2上方螺旋管道上升过程中，受到壳体1三维螺旋状边界条件的约束，其流动过程中会形成螺旋气流，液滴因离心力的作用被甩至壳体1的内壁上，分离出的液滴仍然沿螺旋管道的管壁向下流动，从液体出口4排出。此为气液两相流的第二次分离作用。

另外，由于壳体1为三维螺旋状结构，气液两相流在壳体1内部的行走路径加长，延长了气液两相流的分离时间，提高分离效果。

本发明利用气液两相流的重力、螺旋离心力及浮升力，使存在密度差的气、液两相，在表面张力及粘度的作用下，沿螺旋管道形成明显的分界层及不同流速的错流，进而在两相流下降过程中分离。

三维螺旋双效立式闪蒸器的优点是：可根据使用工况的变化，调整多场协同气液分离的作用力，利用螺旋离心力、重力、浮升力及表面张力，使气液两相沿着螺旋流道形成不同流速的错流，产生明显的气液分界层，实现第一次气液分离过程。同时分离后的气体沿着气液两相入口2上方螺旋流道上升，受到三维螺旋状边界条件的约束，其流动过程中形成的螺旋气流为二次气液分离过程的实现提供条件，双效气液分离可有效降低补气含液率，保证机组平稳高效运行的同时，也可降低设备的有效容积及成本。

本发明中，壳体1底部的液体出口4中可设置涡旋破坏结构，参见图4，作为一种实施例，涡旋破坏结构包括涡旋破坏板6和若干根连接柱61，连接柱61的两端分别固定液体出口4的内壁和破坏板6。参见图5，作为一种实施例，涡旋破坏结构为涡旋破坏簧7，涡旋破坏簧7连接于液体出口4的内壁，涡旋破坏簧7包括大簧端和小簧端。由于壳体1为三维螺旋状结构，液体制冷剂在向下流动过程中会形成旋涡，旋涡的中心涡流处会夹带气体，通过涡旋破坏结构破坏旋涡的中心涡流，使涡流夹带的气体溢出，沿螺旋管道上升，从而避免气体向下进入液体出口4，确保排液的低含气率同时，可有效提高底部液位高度。

本发明还提供一种具有该闪蒸器的热泵系统，包括压缩机8，压缩机8分别连接冷凝器81和蒸发器82；冷凝器81的出口连接闪蒸器的气液两相入口2，蒸发器82的进口连接闪蒸器的液体出口4，闪蒸器的气体出口3连接压缩机8。

本发明中，闪蒸器设有两个，包括第一闪蒸器83和第二闪蒸器831，第一闪蒸器83的液体出口4连接第二闪蒸器831的气液两相入口2；第一闪蒸器83的气液两相入口2连接冷凝器81；第二闪蒸器831的液体出口4连接蒸发器82，第一闪蒸器83的气体出口、第二闪蒸器831的气体出口分别连接喷射器85的工作流体入口和引射流体入口；喷射器85的混合流体出口连接压缩机8。第一闪蒸器83和第二闪蒸器831之间连接有节流阀84。

由于本发明的闪蒸器气液分离效率高，补气含液率低、排液含气率低，从冷凝器2导出的液态冷媒经第一闪蒸器83和第二闪蒸器831的两级分离，将冷媒中的气相大量分离出并经喷射器85直接进入压缩机8，回收部分有用能，节省了压缩机8对该部分蒸汽的压缩功，提高了蒸发器换热效率，较大幅度的提升热泵系统的效率，提高压缩机的安全性。

综上所述，本发明通过设置三维螺旋状结构的闪蒸器，闪蒸器包括壳体，所述壳体的两端分别设有气体出口和液体出口，所述壳体通过安装孔连接气液两相入口；三维螺旋状结构的闪蒸器能够形成重力、离心力及表面张力耦合的作用空间，使得气体和液体制冷剂分界层更加明显、气液分离效率更高，同时设备流阻较小；另外，三维螺旋状结构的闪蒸器无需外部额外动力，即可使入口气液两相流形成螺旋流向下的混合流，入口下方气液分离出来的气体上升过程中，受到壳体的约束形成螺旋气流，进一步分离气体中的液滴。本发明还提供一种具有该闪蒸器的热泵系统。综上所述，本发明的有益效果是：气液分离效率高，可随工况的变化确保补气的低含液率及排液的低含气率，节省压缩机的压缩功，较大幅度的提升热泵系统的效率，提高压缩机的安全性和稳定性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。