壳管式换热器及空调机组的制作方法

1.本发明涉及空气处理设备技术领域，特别是一种壳管式换热器及空调机组。


背景技术：

2.制冷系统除压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器四大主要部件外，还需要油分离器、闪发器、气液分离器等辅助部件来提高机组性能，同时搭配管路、电控设备以保证机组可靠运行。在离心式冷水机组当中，常使用两级压缩两级节流中间不完全冷却制冷循环，即从冷凝器出来的高温高压制冷剂经过一级节流孔板进入闪发器实现气液分离，气体补气到高、低压级压缩机之间，液体经过二级节流孔板进入蒸发器。
3.特别是，离心机采用两级压缩两级节流中间不完全冷却制冷循环相比单级压缩制冷循环，提高了系统的能力、能效且降低了压缩机的排气温度，但同时也增加了节流孔板、闪发器以及连接管路件。一方面新增零部件增加了机组的制造成本、闪发器为压力容器增加了安全隐患，另一方面也增加了连接管路振动、冷媒泄漏的风险。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中制冷系统结构复杂而存在连接管路振动、冷媒泄露等技术问题，而提供一种将闪发结构与换热结构进行结合以减少结构复杂度的壳管式换热器及空调机组。
5.一种壳管式换热器，包括壳体和设置于所述壳体内的闪发结构和分液结构，所述壳体上设置有制冷剂入口，所述分液结构设置于所述闪发结构远离所述制冷剂入口的一侧，且所述制冷剂入口进入的制冷剂依次流经所述闪发结构和所述分液结构。
6.所述闪发结构包括至少两个节流板，所有所述节流板沿远离所述制冷剂入口的方向并列设置于所述壳体内，且最上层的所述节流板与对应的所述壳体之间和相邻两个所述节流板与对应的所述壳体之间均围成第一气液分离空间，所述制冷剂入口进入的制冷剂依次流经所有所述第一气液分离空间。
7.所述节流板的一端设置有节流孔，相邻两个所述节流板的所述节流孔交错设置。
8.所有所述节流板中至少包括位于最下层的第二节流板，所述第二节流板上形成有与水平面具有夹角的倾斜部，所述节流孔设置于所述倾斜部上。
9.沿所述第二节流板的宽度方向，所述第二节流板包括并列设置的平面部和倾斜部，所述平面部与相邻的所述节流板之间具有供制冷剂流通的间距，且沿远离所述平面部的方向，所述倾斜部与相邻的所述节流板之间的间距逐渐增加。
10.所述壳体上设置有补气口，所述补气口与所述间距连通。
11.所述闪发结构还包括滤液板，所述滤液板设置于所述倾斜部上，所述滤液板上设置有滤液孔，且所述滤液板、部分所述倾斜部和对应的所述壳体共同围成积液空间，所述滤液板、部分所述倾斜部、相邻的所述节流板和对应的所述壳体共同围成第一气液分离空间。
12.所述闪发结构还包括多个折流板，所有所述折流板交错设置与所述第一气液分离
空间内。
13.所述分液结构包括过流板，所有所述节流板包括位于最下层的第二节流板，所述过流板设置于所述第二节流板的下方，且所述过流板、所述第二节流板和对应的所述壳体之间围成第二气液分离空间。
14.所述过流板上设置有过流孔，所述过流孔与所述第二节流板上的节流孔错位设置。
15.所述壳管式换热器包括侧边挡板，所述侧边挡板位于所述第二节流板的下方、所述过流板的一侧，且在所述侧边挡板的第一侧，所述过流板、所述第二节流板和部分所述侧边挡板共同围成所述第二气液分离空间，在所述侧边挡板的第二侧，所述侧边挡板与对应的所述壳体构成排气区域。
16.所述侧边挡板上设置有出气口，所述第二气液分离空间与所述排气区域通过所述出气口连通。
17.所述出气口处设置有过滤机构。
18.所述过流板上设置有过流孔，所述出气口位于所述过流孔的上方。
19.所述壳体上设置有排气口，所述出气口和所述排气口之间设置有挡气板。
20.所述壳管式换热器还包括多根换热管，所有所述换热管均设置于所述分液结构的下方，且所有所述换热管均位于所述侧边挡板的第一侧。
21.所述分液结构还包括至少两个分液板，所有所述分液板并列设置于所述过流板的下方，且最上层的分液板与所述过流板之间、相邻的两个所述分液板之间均形成分液空间。
22.所述分液板上设置有分液孔，相邻两个所述分液板上的分液孔交错设置。
23.所述闪发结构包括至少两个节流板，所述分液结构还包括至少两个分液板，处于最上层的所述节流板与处于最下层的所述分液板处于同一侧的边沿之间连接有侧封板，所述侧封板与所述壳体的对应部分仿形设置。
24.一种空调机组，包括上述的壳管式换热器。
25.本发明提供的壳管式换热器及空调组，将闪发结构内置于壳管式换热器内，提高产品集成度，减少连接管路的使用而降低管路振动、冷媒泄漏的安全隐患，同时闪发结构节流后的制冷剂在进行气液分离，使得分液结构能够对经过气液分离后的液态制冷剂进行分液，能够提高分液均匀性，同时降低制冷剂冲击换热管外避免而造成制冷剂飞溅的问题，增强布膜效果，提高传热系数。
附图说明
26.图1为本发明所提供实施例的闪发结构和分液结构的结构示意图；
27.图2为本发明所提供实施例的另一结构示意图；
28.图3为本发明所提供实施例的壳管式换热器的剖视图；
29.图4为本发明所提供实施例的壳管式换热器的另一剖视图；
30.图5为本发明所提供实施例的壳管式换热器的另一剖视图；
31.图6为本发明所提供实施例的节流板的结构示意图；
32.图7为本发明所提供实施例的第二节流板的结构示意图；
33.图8为本发明所提供实施例的滤液板的结构示意图；
34.图9为本发明所提供实施例的过流板的结构示意图；
35.图10为本发明所提供实施例的侧边挡板及过流板的结构示意图；
36.图11为本发明所提供实施例的侧封板及节流板和分液板的结构示意图；
37.图中：
38.1、壳体；2、闪发结构；3、分液结构；101、制冷剂入口；21、节流板；22、第一气液分离空间；211、节流孔；212、第二节流板；213、倾斜部；214、平面部；102、补气口；23、滤液板；231、滤液孔；24、积液空间；25、折流板；31、过流板；26、第二气液分离空间；311、过流孔；4、侧边挡板；103、排气区域；41、出气口；42、挡气板；5、过滤机构；104、排气口；6、换热管；32、分液板；33、分液空间；321、分液孔；7、侧封板。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例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用于解释本发明，并不用于限定本发明。
40.如图1至图11所示的壳管式换热器，包括壳体1和设置于所述壳体1内的闪发结构2和分液结构3，所述壳体1上设置有制冷剂入口101，所述分液结构3设置于所述闪发结构2远离所述制冷剂入口101的一侧，且所述制冷剂入口101进入的制冷剂依次流经所述闪发结构2和所述分液结构3。由制冷剂入口101进入的制冷剂依次经过闪发结构2的节流和分液结构3的分液后，与设置在壳体1内的换热管进行接触，完成对制冷剂的闪发、分液和换热。将闪发结构2内置于壳管式换热器内，提高产品集成度，减少连接管路的使用而降低管路振动、冷媒泄漏的安全隐患，同时闪发结构2节流后的制冷剂在进行气液分离，能够提高分液均匀性，同时降低制冷剂冲击换热管外避免而造成制冷剂飞溅的问题，增强布膜效果，提高传热系数。
41.所述闪发结构2包括至少两个节流板21，所有所述节流板21沿远离所述制冷剂入口101的方向并列设置于所述壳体1内，且最上层的所述节流板21与对应的所述壳体1之间和相邻两个所述节流板21与对应的所述壳体1之间均围成第一气液分离空间22，所述制冷剂入口101进入的制冷剂依次流经所有所述第一气液分离空间22。通过设置多个节流板21，在壳体1内部对制冷剂进行多次节流，制冷剂在第一气液分离空间22内能够有效的增加壳管式换热器对制冷剂的节流闪发效果。
42.所述节流板21的一端设置有节流孔211，相邻两个所述节流板21上的所述节流孔211交错设置。例如在相邻两个所述节流板21中，一个所述节流板21的第一端处设置有所述节流孔211，另一所述节流板21的第二端处设置有所述节流孔211。也即制冷剂在节流板21之间的流程路径呈s形，在一定的空间内尽可能的增加制冷剂的节流流动路径，从而增加制冷剂的节流效果。
43.所有所述节流板21中至少包括位于最下层的第二节流板212，所述第二节流板212上形成有与水平面具有夹角的倾斜部213，所述节流孔211设置于所述倾斜部213上。利用倾斜部213进一步实现气液分离的效果，液相制冷剂会在重力的作用下沿着倾斜部213进行流动，而气态制冷剂则会留存在液相制冷剂的上方，从而实现气液分离的效果，同时将节流孔211设置在倾斜部213处，能够尽可能的使液相制冷剂通过节流孔211向下流动，进一步增加
气液分离的效果。
44.沿所述第二节流板212的宽度方向，所述第二节流板212包括并列设置的平面部214和倾斜部213，所述平面部214与相邻的所述节流板21之间具有供制冷剂流通的间距，且沿远离所述平面部214的方向，所述倾斜部213与相邻的所述节流板21之间的间距逐渐增加。
45.所述壳体1上设置有补气口102，所述补气口102与所述间距连通。经过至少一次节流板21的气液分离的气态制冷剂，虽然其中仍然含有液相制冷剂，但是液相制冷剂的量相对较少，已经可以满足对压缩机进行补气的要求，因此，可以将补气口102设置在该间距处而利用该间距内气态制冷剂对压缩机进行补气。
46.所述闪发结构2还包括滤液板23，所述滤液板23设置于所述倾斜部213上，所述滤液板23上设置有滤液孔231，且所述滤液板23、部分所述倾斜部213和对应的所述壳体1共同围成积液空间24，所述滤液板23、部分所述倾斜部213、相邻的所述节流板21和对应的所述壳体1共同围成第一气液分离空间22。利用滤液板23，对第二节流板212上方的制冷剂进行进一步的分离，大一点的液滴接触滤液板23后，在气流吹动作用下通过滤液孔231汇聚于积液空间24内，并在积液空间24内形成具有一定液位高度的液相制冷剂，滤液板23能够减弱气相制冷剂对液面的吹扰，进而在第二节流板212的节流孔211处形成液封，保证该节流孔211的稳定工作。
47.所述闪发结构2还包括多个折流板25，所有所述折流板25交错设置与所述第一气液分离空间22内。利用多个折流板25，尽可能的增加制冷剂在第一气液分离空间22内的流动距离，同时制冷剂在撞击折流板25时，小的制冷剂液滴在撞击的过程中会凝聚成大液滴，从而实现气液分离。
48.所有所述折流板25呈上下交错设置。充分利用制冷剂自身的重力进行分液，增加分液效果。优选为间隔设置的上折流板和下折流板。
49.所述分液结构3包括过流板31，所有所述节流板21包括位于最下层的第二节流板212，所述过流板31设置于所述第二节流板212的下方，且所述过流板31、所述第二节流板212和对应的所述壳体1之间围成第二气液分离空间26。气液两相制冷剂进入第二气液分离空间26，小液滴向下流动时撞击过流板31凝聚成大液滴，实现气液碰撞分离。同时液滴利用重力自然沉降到第二气液分离空间26的底部，实现气液重力分离。
50.所述过流板31上设置有过流孔311，所述过流孔311与所述第二节流板212上的节流孔211错位设置，尽可能的增加制冷剂的流动距离。优选的，第二节流板212的第二端设置有节流孔211，而过流孔311位于与第二节流板212的第一端相对的位置。
51.具体的，过流孔311的数量为多个。
52.所述壳管式换热器包括侧边挡板4，所述侧边挡板4位于所述第二节流板212的下方、所述过流板31的一侧，且在所述侧边挡板4的第一侧，所述过流板31、所述第二节流板212和部分所述侧边挡板4共同围成所述第二气液分离空间26，在所述侧边挡板4的第二侧，所述侧边挡板4与对应的所述壳体1构成排气区域103。利用侧边挡板4能够抵挡并收集降膜蒸发过程中飞溅的液滴，同时方便直接将第二气液分离空间26内的气态制冷剂送至排气区域103内，避免气态制冷剂进入分液结构3及换热管区域，提高分液结构3的分液效果及换热管的换热效果。
53.所述侧边挡板4上设置有出气口41，所述第二气液分离空间26与所述排气区域103通过所述出气口41连通。
54.所述出气口41处设置有过滤机构5。利用过滤机构5对通过出气口41进入排气区域103的气流进行过滤，使得气流中携带的液滴与过滤机构5进行接触并在过滤机构5的吸附作用下形成大液滴而滴落至第二气液分离空间26内，实现气液滤网分离的目的，最终保证排气区域103内气态制冷剂的可靠性。
55.所述过流板31上设置有过流孔311，所述出气口41位于所述过流孔311的上方。方便过滤机构5形成的大液滴在滴落至第二气液分离空间26内后直接进入分液结构3内进行分液，避免大液滴再次被气流带走而影响过滤机构5的过滤效果。
56.优选的，过滤机构5包括气液过滤网。
57.所述壳体1上设置有排气口104，所述出气口41和所述排气口104之间设置有挡气板42。增加出气口41到排气口104的气体行程，形成“u”型气道，降低压缩机吸气带液隐患。
58.所述壳管式换热器还包括多根换热管6，所有所述换热管6均设置于所述分液结构3的下方，且所有所述换热管6均位于所述侧边挡板4的第一侧。充分利用侧边挡板4来形成“u”型气道(第二气液分离空间26—分液结构3—换热结构—排气区域103)，增加液相制冷剂吸热后形成的气态制冷剂的行程，降低压缩机吸气带液隐患。
59.所述分液结构3还包括至少两个分液板32，所有所述分液板32并列设置于所述过流板31的下方，且最上层的分液板32与所述过流板31之间、相邻的两个所述分液板32之间均形成分液空间33。通过设置多个分液板32，进一步增加分液结构3的分液效果。液相制冷剂依次经过多个分液空间33，从而实现均匀分液的效果。特别是，液相制冷剂在分液孔上方形成稳定液封，不同位置制冷剂状态相同且无气流吹绕液位，因此液相制冷剂仅在重力作用下通过分液孔进行分液。同时也避免了气液两相制冷剂混合分液之后流速过高喷射到换热管6外壁面，影响布膜效果。
60.所述分液板32上设置有分液孔321，相邻两个所述分液板32上的分液孔321交错设置，增加分液效果。
61.具体的，在相邻两层分液板32中，上层的分液板32上的分液孔321的轴线与下层分液板32上的分液孔321的轴线不共线，可以在水平方向上的x方向和/或y方向上存在间距。
62.所述闪发结构2包括至少两个节流板21，所述分液结构3还包括至少两个分液板32，处于最上层的所述节流板21与处于最下层的所述分液板32处于同一侧的边沿之间连接有侧封板7，所述侧封板7与所述壳体1的对应部分仿形设置。利用侧封板7使闪发结构2和分液结构3形成一个整体，同时侧封板7还能够进一步增加闪发结构2和分液结构3的密封效果，避免闪发结构2和分液结构3均需要直接与壳体1的内表面进行密封设置而增加加工难度。
63.特别的，壳管式换热器还包括侧边封板，侧边封板与折流板25平行设置，且侧边封板对所有节流板21的第一端和所有分液板32的第一端进行封闭，增加闪发结构2和分液结构3的密封效果，避免闪发结构2和分液结构3均需要直接与壳体1的内表面进行密封设置而增加加工难度。
64.实施例
65.以闪发结构2包括两个节流板21，分液结构3包括两个分液板32为例：
66.沿远离制冷剂入口101的方向，两个节流板21分别为一级节流板和二级节流板(第二节流板212)，两个分液板32分别为一级分液板和二级分液板。
67.制冷剂入口101处设置有进液管，补气口102处设置有补气管，排气口104处设置有排气管。
68.冷凝器排出的高温高压液相制冷剂通过壳体1上部进液管进入蒸发器，制冷剂向下流动通过一级节流板上的一级节流孔实现节流降压转为气液两相。一级节流孔位于换热器轴向一端。气液两相制冷剂进入第一气液分离空间22，第一气液分离空间22由顶部的一级节流板、底部的二级节流板、轴向的侧边封边、周向的侧封板7、壳体1内壁面组成。如第一气液分离空间22内沿换热器轴向设置上下交错分布的折流板25。气液两相制冷剂经过上折流板以及下折流板，通过碰撞实现气液分离。二级节流板在周向一端折弯为倾斜向下的结构，并在低处轴向一端设置二级节流孔，同时在其倾斜面中间高度设置水平放置的滤液板23，滤液板23上加工滤液孔231。因此滤液板23底部与二级节流板、侧封板7、侧边封板组成积液空间24，积液空间24位于第一气液分离空间22的底部，因此液态制冷剂在重力作用及气流吹动作用下汇聚于此。在第一气液分离空间22内，气液两相制冷剂沿壳体1轴向流动，经过上折流板以及下折流板时，两相制冷剂与其发生碰撞且流向发生改变，小液滴将会凝聚成大液滴，一方面沿折流板25、侧封板7向下滴落，另一方面大液滴轴向流动时在重力作用下逐渐沉降在空间底部，最终大液滴接触滤液板23顶部，在气流吹动作用下通过滤液孔231汇聚于积液空间24。积液空间24内液相制冷剂形成一定液位高度，滤液板23能够减弱气相制冷剂吹扰液面，进而在二级节流孔处形成液封，使节流孔211稳定工作。一级节流孔、二级节流孔分置于换热器轴向两端，充分利用换热器轴向长度增加制冷剂流动行程，增强气液分离效果。在换热器轴向的二级节流孔同端、周向的另一端，壳体1上设置补气管，将经过第一气液分离空间22后分离出来的气相制冷剂引导进入压缩机进行补气。
69.二级节流后的两相制冷剂进入第二气液分离空间26，第二气液分离空间26由顶部的二级节流板、底部的过流板31、周向的出气板、轴向的侧边封板组成。在侧边封板远离二级节流孔的一端且较高位置加工有出气孔，同时在第二气液分离空间26内出气孔周围设置气液过滤网(过滤机构5)，在过流板31远离二级节流孔的一端加工有过流孔311。两相制冷剂进入第二气液分离空间26，小液滴向下流动时撞击过流板31凝聚成大液滴，实现气液碰撞分离。同时液滴在大空间利用重力自然沉降到第二气液分离空间26底部，实现气液重力分离。气流携带少部分细小液滴到达位于较高位置的出气孔时，与气液过滤网接触，小液滴在气液过滤网的吸附作用下形成大液滴并滴落到第二气液分离空间26底部，实现气液滤网分离。最终液滴在轴向流动气流吹动作用下通过过流孔311，制冷剂气体则通过出气孔进入换热器的换热空间。
70.液相制冷剂经过过流孔311进入一级分液空间33，底部为一级分液板。一级分液板沿换热器轴向、周向加工有均匀分布的分液孔321，液相制冷剂经过一级分液板的分液孔321进入二级分液空间，底部为二级分液板，二级分液板同样沿换热器轴向、周向加工有均匀分布的分液孔321。在一、二级分液空间内，液相制冷剂在分液孔321上方形成稳定液封，不同位置制冷剂状态相同且无气流吹绕液位，因此液体仅在重力作用下通过分液孔321进行分液。同时也避免了气液两相制冷剂混合分液之后流速过高喷射到换热管6外壁面，影响布膜效果。两层分液板32上的分液孔321沿轴向、周向均为交错分布，以增强分液效果。
71.一种空调机组，包括上述的壳管式换热器。
72.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。