一种气液分配部件以及具有该部件的封头和板翅式换热器的制作方法

本发明属于低温换热技术领域，尤其是涉及一种气液分配部件以及具有该部件的封头和板翅式换热器。

背景技术：

板翅式换热器是天然气中广泛应用的低温换热器。该换热器通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心。冷热流体通过隔板和翅片进行热量交换。

当板翅式换热器在使用的过程中，由于制冷剂气液相不纯问题会导致换热器性能的下降。制冷剂气液相不纯时，冷流体中存在部分的气体会夹杂在制冷剂中一块进入，从而在通道的四周壁面形成气泡或气膜，不利于冷热流体通过隔板和翅片进行换热。从而导致换热器的性能下降。目前尚无技术解决气液相不纯导致的换热器性能下降的问题。

经对现有技术的文献检索发现，已有专利号为cn102914204a，名称为“一种分配器及具有该分配器的板翅式换热器”的发明专利，通过在气液两相流体的入口处与换热器内的各层通道之间设置分配器，并将分配器壳体空间用隔板分隔成若干个气液相通道，从而解决在晃动情况下制冷剂在各通道中分配不均匀的问题。但目前技术尚无法解决因入口制冷剂掺杂大量气体而导致的换热器换热性能下降的问题。

同时已有专利号为cn104990433a，名称为“板翅式换热器”的发明专利，通过在换热器侧面设置封头从而利用重力来实现入口制冷剂的气液分离来解决因为气液相混合导致的换热器效率下降的问题。但其只能对气液相进行粗略的分开而且可能存在部分液相进入气相通道的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中换热器性能因为气液相不纯而下降方面的不足，提供一种气液分配部件，包括气液分配室和与气液分配室连通的入口导流管；气液分配室的纵剖面的上边长小于下边长；气液分配室的顶部设置有上开口；气液分配室的底部设置有下开口；下开口呈向下的漏斗状。

进一步地，下开口的数量大于1个；入口导流管的出口端通过上开口伸入气液分配室中，入口导流管的外径小于上开口的内径。

进一步地，入口导流管的管壁到上开口的边缘的最短距离是30-50mm。

进一步地，漏斗状的下开口的高度为20-40mm。

进一步地，下开口的位置被设置为避开入口导流管的出口端的正下方。有利于增加制冷剂流向换热装置的通道入口的距离，从而更好的气液分离。

进一步地，入口导流管所用材质与换热装置的壳体材质一致，入口导流管的管壁厚度适用于大于2mpa的高压环境。入口导流管的直径与换热装置的制冷剂入口直径相同。

进一步地，气液分配室的围合组件所用的材质与换热装置的壳体材质一致。换热器为换热装置中的一种。

进一步地，气液分配室的纵剖面呈梯形。梯形隔板构成了该梯形的上边和侧边；平面隔板组成了该梯形的下边。

进一步地，该梯形的两侧边长相等，上开口为该梯形的中心轴上。

本发明还提供一种封头，包括封头壳体，还包括如上所述的气液分配部件；气液分配部件设置在封头壳体内，入口导流管的进口端露出封头壳体；封头壳体上设置有排气管，排气管位于上开口的上方。

进一步地，气液分配室将封头分隔成上半段和下半段；排气管设置在上半段上；下半段用于与换热装置的通道入口连接；上半段和下半段通过气液分配室的上开口和下开口联通。

进一步地，下半段的高度是50-80mm。

进一步地，封头的纵剖面呈镜像对称结构，气液分配室的纵剖面也呈镜像对称结构；封头的纵剖面的中心轴与气液分配室的纵剖面的中心轴同轴分布。

本发明还提供一种板翅式换热器包括如上所述的气液分配部件。或者一种板翅式换热器包括如所述的封头。进一步地，板翅式换热器的冷流体通道入口位于板翅式换热器的上侧。

在应用时，气液混杂的制冷剂从入口导流管流入气液分配室，两相流体在这里短暂停留，使得气态制冷剂上浮，从上开口流入封头的上半段，进而通过排气管流出封头；漏斗状的下开口可以保证气液分离效果，确保流入封头的下半段内的制冷剂全为液相，有效解决了进入通道的制冷剂气液相不纯导致的换热器性能下降的问题。气液分配结构之后，纯液体制冷剂流入通道入口，与隔板和翅片另一侧的气相制冷剂完成热量交换后流出。

附图说明

图1是本发明所涉及的封头的安装位置示意图。

图2是具有气液分配部件的封头的纵剖面的结构示意图。

图3是制冷剂流经无气液分配部件的封头的效果图。

图4是制冷剂流经具有气液分配部件的封头的效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

图1示出了本发明所涉及的封头的安装位置的一种情况。如图1所示，封头1安装在换热装置2的通道入口21上。通道入口21位于换热装置2的上侧。

图2示出了本发明所涉及的封头的一种具体实施方式。如图2所示，封头1包括气液分配部件3和封头壳体11。气液分配部件3设置在封头壳体11内，包括气液分配室31和入口导流管32。气液分配室31的纵剖面呈镜像对称的梯形。梯形隔板33构成了该梯形的上边和侧边；平面隔板34组成了该梯形的下边，即气液分配室31由梯形隔板33和平面隔板34围合而成。梯形隔板33与平面隔板34相接处通过焊接密封。气液分配室31的顶部设置有上开口311，底部设置有多个下开口312。入口导流管32的进口端321露出封头壳体11，出口端322穿过上开口311伸入气液分配室31内。下开口312呈向下的漏斗状，且其位置不与出口端322的正下方重叠。

平面隔板34的边缘与封头壳体11焊接密封，使得气液分配室31将封头1分隔成上半段12和下半段13。上半段12上设置有排气管14，下半段13与换热装置2(板翅式换热器是换热装置中的一种)的通道入口21连接。上半段12和下半段13通过上开口311和下开口312联通。

图4和3分别示出了具有和不具有气液分配部件的封头对气液相混合制冷剂进入换热装置的影响。如图3所示，当气液相混合制冷剂通过无气液分配部件的封头进入时，气相和液相并没有得到分离，而是一同进入了换热装置2。

然而，如图4所示，当气液相混合制冷剂进入具有气液分配部件的封头后，气液相混合制冷剂先进入气液分配室31。制冷剂需要通过下开口312才能进入换热装置2。由于下开口312呈向下的漏斗状，且存在一定的漏斗高度，使得两相流体螺旋流动，增加流动距离，以及漏斗状说明出口直径由大变小，制冷剂通过的时候会受到出口直径由大变小的挤压，在液体制冷剂的张力和重力作用下，气体制冷剂不易于通过狭窄的漏斗出口。于是气体制冷剂上升，通过上开口311流入上半段12，从排气管14排出；液体制冷剂向下流过下开口312，进入下半段13，从通道入口21进入换热装置2内进行换热，从而实现了气相和液相的分离，有效解决了进入换热装置通道的制冷剂气液相不纯导致的换热装置性能下降的问题。

此外，可以根据实际情况对本发明做进一步的设定。比如：入口导流管32由不锈钢板加工而成，与换热装置2的壳体材质保持一致。由于壳体内是大于2mpa的高压空间，入口导流管32的管壁厚度需要根据实际压力决定。入口导流管32的直径与换热装置2的制冷剂入口直径相等。

梯形隔板33由铝板或不锈钢板加工而成，与换热装置2的壳体的材质保持一致。梯形隔板33的厚度需要根据实际压力决定，大小视封头1的内部空间大小决定，梯形隔板33的中心轴与封头1入口中心轴同轴分布，并且在梯形隔板33的顶端开口，即上开口311。上开口311的边缘不与入口导流管32的管壁接触，留有30-50mm的间距。

平面隔板34由铝板或不锈钢板加工而成，与换热装置2的壳体的材质保持一致。平面隔板34的厚度需要根据实际压力决定，平面隔板34的大小与封头1俯视截面相同，平面隔板34的边缘与梯形隔板33的底部焊接且密封，且平面隔板34的底面与通道入口21保持50-80mm距离。平面隔板34上的漏斗状入口，即下开口312，由铝板或不锈钢板加工而成，厚度需要根据实际压力决定，高度为20-40mm。

以上详细描述了本发明的一个具体实施方式，仅为了说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。