专利名称：集成冷凝满液式蒸发器装置及使用方法
技术领域：
本发明涉及一种在制冷空调系统中的换热容器装置，特别是涉及在制冷空调系统 中的一种集成冷凝满液式蒸发器装置及使用方法。
背景技术：
制冷空调系统中的主要部件包括压缩机，油分离器，冷凝器，储液器，膨胀阀，蒸 发器等管路和电控设备。其制冷循环过程是将压缩机排出的高压过热的制冷剂和冷冻油气 相混合物经过油分离器进行气液两相分离后，制冷剂再进入冷凝器内通过常温载冷剂吸热 冷凝成高压过冷液体，经过膨胀阀节流后在蒸发器内再通过常温载冷剂放热气化成低压过 热蒸气被压缩机吸入，如此往复循环实现制冷过程。其中冷凝器和蒸发器对整个制冷空调 的节能降耗起着关键的核心作用。在制冷空调系统中，目前通用技术是采用单独的冷凝器和满液式蒸发器，整体结 构松散，制造成本高，不经济，不节能；阀件设置较多，漏点增多，制冷剂泄漏严重，污染环 境；管路系统复杂，压降增大，导致能效降低；过冷和过热效果不明显。
发明内容
节能和环保产品将是市场发展的方向，因此，在制冷空调系统中有必要对冷凝器 和满液式蒸发器进行重新设计和整合来优化结构以提高能效。提供一种在制冷空调系统 中使用的集成冷凝满液式蒸发器装置是本发明的目的所在。本发明的技术方案是是要 在同一圆筒内将高压过热的制冷剂和冷冻油气相混合物，气相制冷剂直接冷凝成过冷液 态；要在同一圆筒内将液态制冷剂完全蒸发成过热气态；同时实现制冷和制热及有效回油 的过程。本发明的技术方案通过如下的技术措施来具体实现的，在制冷空调系统中使用的 一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于它由圆筒、进气管、冷凝管束、冷凝侧支承板、 制冷剂液态出口、冷凝侧管板、冷凝侧载冷剂进出口、双层分隔板、进液管、分液器、蒸发管 束、蒸发侧支承板、回油低接口、回油高接口、吸气分配器、出气管、蒸发侧载冷剂进出口和 蒸发侧管板组成，其中二块宽度稍小于圆筒内直径的双层分隔板沿长度方向垂直安装在 横置的钢制圆筒的中间，双层分隔板之间用数条筋板焊接固定，双层分隔板之间的间距为 20mm-60mm，双层分隔板的四条长侧边与圆筒内侧壁焊接并密封固定，使圆筒内形成左右侧 二个独立的换热器腔，左侧为冷凝腔、右侧为蒸发腔(见附图1)。阵列式冷凝管束和蒸发管 束按正三角形排列分别布置在圆筒内的二个独立的换热器腔中，其中左侧的冷凝腔与圆筒 上部的进气管联接相通，冷凝腔的底部设置制冷剂液态出口 ；截面为梯形的分液器沿长度 方向安装在圆筒内右侧的下方，并与穿过圆筒右侧底部的进液管联接相通，形成一个相对 封闭的分液腔，该分液腔的长度比圆筒的长度短10-20%，在分液器梯形上平面和一侧斜面 上均布有多个导向孔，这些导向孔截面之和应是进液管通径的2-3倍，使制冷剂沿着圆筒 右侧的长度和宽度方向以恒定的流速均勻地分配在蒸发管束上，截面为梯形的吸气分配器 安装在圆筒内右侧的上方，并与穿过圆筒的上方的出气管联接相通，吸气分配器的长度与圆筒的长度相同，吸气分配器与蒸发管束之间留有适当的相变气化空间；吸气分配器的梯 形两斜面上均勻分布有多个气流孔，这些气流孔的截面之和应是出气管的通径5-7倍，为 的是使气化后的制冷剂以较低的流速由吸气分配器均勻地进入出气管，回油低接口和回油 高接口设置在圆筒内右侧的液面浮油层内，使圆筒内右侧的液面浮油层无论是高还是低都 能及时有效回油；冷凝管束和蒸发管束分别与两端半圆形冷凝侧管板和蒸发侧管板胀接固 定，中间用冷凝侧支承板和蒸发侧支承板支撑；冷凝侧载冷剂进出口分别设置在圆筒左侧 的同一端或左、右两端，蒸发侧载冷剂进出口分别设置在圆筒右侧的同一端或左、右两端。本发明集成冷凝满液式蒸发器装置的使用方法是高压过热的制冷剂和冷冻油气 相混合物由进气管进入圆筒左侧的冷凝腔中，气相制冷剂以恒定的流速均勻地分配在冷凝 管束上，经过冷凝侧载冷剂热交换及蒸发腔的过冷作用，使气相制冷剂和冷冻油混合物直 接冷凝成过冷液态，并通过冷凝腔底部的制冷剂液态出口进入膨胀阀节流，节流后的低压 气液制冷剂混合物由进液管进入圆筒右侧的分液器，并以恒定的流速均勻地分配在蒸发管 束的外表面上，经过蒸发侧载冷剂热交换及冷凝腔的过热作用，使气液制冷剂进入相变气 化空间充分气化，气化后的制冷剂由吸气分配器上的气流孔均勻地流向出气管并进入压缩 机，冷冻油则在沸腾的过程中形成液面浮油层，由回油接口通过高压引射进入压缩机。本发明的装置中所述的二块宽度稍小于圆筒内直径的双层分隔板沿长度方向或 者是水平安装在横置的钢制圆筒的中间，双层分隔板之间用数条筋板焊接固定，双层分隔 板间距为20mm-60mm，双层分隔板的四条长侧边与圆筒内侧壁焊接并密封固定，使圆筒内形 成上下部二个独立的换热器腔，上部为冷凝腔、下部为蒸发腔。本发明的有益效果是，集成冷凝满液式蒸发器装置将单独的冷凝器和满液式蒸发 器两个换热器设备装置整合在同一个圆筒内，以一台换热器设备取代原来二台换热器设 备，整体结构紧凑，体积减小，节省了 20%的管路、阀件和原材料。从而可以降低10%压力 降，减少泄漏点，过冷效果更明显，总体提高8-10 %能效。
图1、本发明集成冷凝满液式蒸发器装置实施例的径向剖面结构示意图。图2、本发明集成冷凝满液式蒸发器装置实施例的水平轴向剖面结构示意图。
附图中各图例标记分别表示如下的意义1—圆筒、2—一进气管、4冷凝侧支承板、5制冷剂液态出口、7冷凝侧载冷剂进出口、 8双层分隔板、 10----分液器、11—蒸发管束、13――回油低接口、14――回油高接口，3冷凝管束、 6冷凝侧管板、 9-—进液管、 12——蒸发侧支承板、 15――吸气分配器、16-—出气管、17蒸发侧载冷剂进出口，18蒸发侧管板具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明本实施例是一种应用在热负荷量为610kW、制冷量为510kW，型号是ELNRMZ470H制 冷空调系统中使用的集成冷凝满液式蒸发器装置，它由圆筒1、进气管2、冷凝管束3、冷凝侧支承板4、制冷剂液态出口 5、冷凝侧管板6、冷凝侧载冷剂进出口 7、双层分隔板8、进液 管9、分液器10、蒸发管束11、蒸发侧支承板12、回油低接口 13、回油高接口 14、吸气分配器 15、出气管16、蒸发侧载冷剂进出口 17和蒸发侧管板18组成，各零部件按附图1、2给出的 结构安装起来，其中圆筒1的外径为Φ 516mm，长度为3000mm，采用钢板卷制而成；二块宽 度稍小于圆筒1内直径的垂直双层分隔板8沿长度方向安装在横置的钢制圆筒1的中间， 双层分隔板8之间间距为40mm，用数条筋板焊接固定，双层分隔板8的四条长侧边与圆筒1 内侧壁焊接并密封固定，使圆筒1内形成左右侧二个独立的换热器腔，左侧为冷凝腔、右侧 为蒸发腔(见附图1)。阵列式冷凝管束3和蒸发管束11按正三角形排列分别布置在圆筒 1内的二个独立的换热器腔中，其中左侧的冷凝腔与圆筒1上部的外径为Φ76πιπι进气管2 联接相通，冷凝腔的底部设置外径为Φ 38mm制冷剂液态出口 5 ；截面为梯形的分液器10沿 长度方向安装在圆筒1内右侧的下方，并与穿过圆筒1右侧底部的外径为Φ38πιπι进液管9 联接相通，形成一个相对封闭的分液腔，该分液腔的长度比圆筒1的长度短300mm，在分液 器10梯形上平面和一侧斜面上均布有多个导向孔，这些导向孔截面之和应是进液管9通径 的2. 5倍，使制冷剂沿着圆筒1右侧的长度和宽度方向以恒定的流速均勻地分配在蒸发管 束11上，截面为梯形的吸气分配器15安装在圆筒1内右侧的上方，并与穿过圆筒1的上方 的外径为Φ89πιπι出气管16联接相通，吸气分配器15的长度与圆筒的长度相同，吸气分配 器15与蒸发管束11之间留有适当的相变气化空间；吸气分配器15的梯形两斜面上均勻 分布有多个气流孔，这些气流孔的截面之和应是出气管16的通径6倍，为的是使气化后的 制冷剂以较低的流速由吸气分配器15均勻地进入出气管16，回油低接口 13和回油高接口 14设置在圆筒1内右侧的液面浮油层内，使圆筒1内右侧的液面浮油层无论是高还是低都 能及时有效回油；冷凝管束3和蒸发管束11分别与两端半圆形冷凝侧管板6和蒸发侧管板 18胀接固定，中间用冷凝侧和蒸发侧支承板4和12支撑；冷凝侧载冷剂进出口 7分别设置 在圆筒1左侧左、右两端，蒸发侧载冷剂进出口 17分别设置在圆筒1右侧左、右两端。本实施例的使用方法是高压过热的制冷剂和冷冻油气相混合物由进气管2进入 圆筒1左侧的冷凝腔中，气相制冷剂以恒定的流速均勻地分配在冷凝管束3上，经过冷凝侧 载冷剂热交换及蒸发腔的过冷作用，使气相制冷剂和冷冻油混合物直接冷凝成过冷液态， 并通过冷凝腔底部的制冷剂液态出口 5进入膨胀阀节流，节流后的低压气液制冷剂混合物 由进液管9进入圆筒1右侧的分液器10，并以恒定的流速均勻地分配在蒸发管束11的外表 面上，经过蒸发侧载冷剂热交换及冷凝腔的过热作用，使气液制冷剂进入相变气化空间充 分气化，气化后的制冷剂由吸气分配器15上的气流孔均勻地流向出气管16并进入压缩机， 冷冻油则在沸腾的过程中形成液面浮油层，由回油接口 13和14通过高压引射进入压缩机。本实施例整体结构紧凑，体积减小，节省了 20%的管路、阀件和原材料。降低10% 压力降，减少泄漏点，总体提高8-10 %能效。
权利要求
1.在制冷空调系统中使用的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于它由圆筒、 进气管、冷凝管束、冷凝侧支承板、制冷剂液态出口、冷凝侧管板、冷凝侧载冷剂进出口、双 层分隔板、进液管、分液器、蒸发管束、蒸发侧支承板、回油低接口、回油高接口、吸气分配 器、出气管、蒸发侧载冷剂进出口和蒸发侧管板组成，其中密二块宽度稍小于圆筒内直径 的双层分隔板沿长度方向垂直安装在横置的钢制圆筒的中间，双层分隔板之间用数条筋板 焊接固定，双层分隔板的四条长侧边与圆筒内侧壁焊接并封固定，使圆筒内形成左右侧二 个独立的换热器腔，左侧为冷凝腔、右侧为蒸发腔；阵列式冷凝管束和蒸发管束按正三角形 排列分别布置在圆筒内的二个独立的换热器腔中，其中左侧的冷凝腔与圆筒上部的进气管 联接相通，冷凝腔的底部设置制冷剂液态出口 ；截面为梯形的分液器沿长度方向安装在圆 筒内右侧的下方，并与穿过圆筒右侧底部的进液管联接相通，形成一个相对封闭的分液腔， 该分液腔的长度比圆筒的长度短，在分液器梯形上平面和一侧斜面上均布有多个导向孔， 这些导向孔截面之和应大于进液管通径，使制冷剂沿着圆筒右侧的长度和宽度方向以恒定 的流速均勻地分配在蒸发管束上，截面为梯形的吸气分配器安装在圆筒内右侧的上方，并 与穿过圆筒的上方的出气管联接相通，吸气分配器的长度与圆筒的长度相同，吸气分配器 与蒸发管束之间留有适当的相变气化空间；吸气分配器的梯形两斜面上均勻分布有多个气 流孔，这些气流孔的截面之和应大于出气管的通径，为的是使气化后的制冷剂以较低的流 速由吸气分配器均勻地进入出气管，回油低接口和回油高接口设置在圆筒内右侧的液面浮 油层内，使圆筒内右侧的液面浮油层无论是高还是低都能及时有效回油；冷凝管束和蒸发 管束分别与两端半圆形冷凝侧管板和蒸发侧管板胀接固定，中间用冷凝侧和蒸发侧支承板 支撑；冷凝侧载冷剂进出口分别设置在圆筒左侧的同一端或左、右两端，蒸发侧载冷剂进出 口分别设置在圆筒右侧的同一端或左、右两端。
2.根据权利要求1所述的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于所述的双层分 隔板之间间距为20mm-60mm，间距之间用数条筋板焊接固定。
3.根据权利要求1所述的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于所述的由分液 器和圆筒右侧组成的相对封闭的分液腔的长度比圆筒的长度短10-20%。
4.根据权利要求1所述的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于所述的分液器 上的导向孔，这些导向孔截面之和应是进液管通径的2-3倍。
5.根据权利要求1所述的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于所述的吸气分 配器上的多个气流孔，这些气流孔的截面之和应是出气管通径的5-7倍。
6.根据权利要求1所述的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于所述的二块宽 度稍小于圆筒内直径的双层分隔板沿长度方向或者是水平安装在横置的钢制圆筒的中间， 使圆筒内形成上下部二个独立的换热器腔，上部为冷凝腔、下部为蒸发腔。
7.—种上述集成冷凝满液式蒸发器装置的使用方法，其特征在于高压过热的制冷剂和 冷冻油气相混合物由进气管进入圆筒左侧的冷凝腔中，气相制冷剂以恒定的流速均勻地分 配在冷凝管束上，经过冷凝侧载冷剂热交换及蒸发腔的过冷作用，使气相制冷剂和冷冻油 混合物直接冷凝成过冷液态，并通过冷凝腔底部的制冷剂液态出口进入膨胀阀节流，节流 后的低压气液制冷剂混合物由进液管进入圆筒右侧的分液器，并以恒定的流速均勻地分配 在蒸发管束的外表面上，经过蒸发侧载冷剂热交换及冷凝腔的过热作用，使气液制冷剂进 入相变气化空间充分气化，气化后的制冷剂由吸气分配器上的气流孔均勻地流向出气管并进入压缩机，冷冻油则在沸腾的过程中形成液面浮油层，由回油接口通过高压引射进入压 缩机。
全文摘要
本发明涉及一种集成冷凝满液式蒸发器装置及使用方法。目前通用技术是采用单独的冷凝器和满液式蒸发器，本发明的技术方案是要将冷凝器和满液式蒸发器组合在同一圆筒内。它由圆筒、进气管、冷凝管束、冷凝侧支承板、制冷剂液态出口、冷凝侧管板、冷凝侧载冷剂进出口、双层分隔板、进液管、分液器、蒸发管束、蒸发侧支承板、回油低接口、回油高接口、吸气分配器、出气管、蒸发侧载冷剂进出口和蒸发侧管板组成，本发明的有益效果是，将单独的冷凝器和满液式蒸发器两个换热器装置整合在同一个圆筒内，是一种结构紧凑，节省了20％的管路、阀件和原材料。降低10％压力降，减少泄漏点，总体提高8-10％能效，既经济又节能。
文档编号F25B39/00GK102052803SQ20101058649
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者冯国明, 邹顺达 申请人:上海环球制冷设备有限公司