一种船用流动式蒸发器及其使用方法与流程

本发明涉及一种船用流动式蒸发器及其使用方法，属于制冷技术领域。

背景技术：

现有壳管式蒸发器中包括干式蒸发器、满液式蒸发器和降膜式蒸发器。干式蒸发器换热系数低，换热管采用内螺纹铜管，水在管外流动，受到折流板的作用，冲刷管壁，提高换热，制冷剂在管内流动，油随着制冷剂流动出蒸发器，故可靠性比较高，另外其制冷剂充注量比较少，适合船舶所在的颠簸场合，缺点是换热效果不佳。

满液式蒸发器换热系数高，换热管内部采用内螺纹强化流动，外表面采用蒸发强化设计，属于池沸腾，换热效果好，大量地用于中央空调主机中，目前市面上的满液式蒸发器，采用底部中间进液，通过底部分配器将气液两相均匀地分配到蒸发管束中，气液得到了均匀地分配到整个容器中，液体制冷剂的温度都是一致的，蒸发温度是一致的，油浓度的分布也比较均匀，机组回油效果减弱，导致蒸发器中的油浓度比较高，一则导致压缩机失油，使压缩机出现油位过低报警；二则油进入管外强化孔隙，影响到蒸发强化的效果；在出气的设计方面，一般的做法是在出气口下方约两倍吸气管径处，放置一块宽度约为吸气管径10倍左右的挡板，防止吸气直接带走吸气口下方液体制冷剂。但是，该方案还是会导致不少的液体制冷剂飘起，因为挡板入口的气流速度仍达到了2米/秒，为了降低气流速度，只能降低挡板高度，一则导致蒸发器空间减少，二则导致挡板靠近池表面，仍容易带走液体制冷剂；在制冷剂充注方面，满液式充注量最大。由于船舶会有晃动，在运行过程中，容易把满液式蒸发器的液体晃出来，因此现有的陆地满液式蒸发器不适合在船舶场合使用。

降膜式蒸发器换热系数高，换热管内部采用内螺纹强化流动，外表面采用蒸发强化设计，制冷剂经过顶部的分配器分配，液体均匀降落到水平排布的换热管上，重力冲击作用，提高了换热效果，油随着制冷剂降落、蒸发而浓缩，到达换热器底部，浓度达到最大，可以采用简单的方法进行回油，机组可靠性高；在制冷剂充注方面，降膜式蒸发器的充注量中等，为满液式的70％。同样的，船舶会有晃动，在运行过程中，容易把满液式蒸发器的液体晃出来，因此现有的陆地满液式蒸发器不适合在船舶场合使用。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是：现有的船用满液式蒸发器回油效果不佳，蒸发器换发效率较低，制冷剂冲注量高，由于船舶颠簸，为防止换热器中的液态冷媒晃动后自出气管排出对压缩机造成液击风险，换热器体积也被迫做的比较大，占用较多安装空间，可靠性也有不足。

本发明采取以下技术方案：

一种船用流动式蒸发器，包括筒体2、换热管束3、出气管6、进液口5；所述筒体2内壁上与筒体内壁垂直的方向上固定一组折流板8，所述折流板8上设有用于换热管束3穿过的小孔，所述折流板8将筒体内部隔成供制冷剂来回冲刷换热管束3的制冷剂通道；所述出气管6竖直向上，所述进液管5可根据所述制冷剂通道的布置设置在所述筒体2上的任意对应的位置；所述换热管束3内非制冷剂液体的流动方向与所述筒体2内制冷剂的流动方向相对。

进一步的，所述折流板8呈半圆形，所述船用流动式蒸发器为单流程结构。

进一步的，还包括分隔板4，所述分隔板4将所述筒体2隔成至少两个等份，每个等份形成一个制冷剂流程通道，呈扇形的折流板8的大小覆盖所述制冷剂流程通道的一部分截面积；所述分隔板4一端与端板1固定连接，另一端具有一缺口，缺口处是相邻的两个流程通道的相通之处。

更进一步的，所述分隔板4为一块穿过所述筒体中轴线的平板，将所述筒体分隔为两个制冷剂流程通道，所述折流板8呈90°扇形，半圆形截面的制冷剂流程通道一分为二。

进一步的，筒体1横卧设置；出气管6靠近进水口，垂直布置在筒体1上部；进液口靠近出水口。

更进一步的，换热管束3和端板1通过涨接或焊接固定，分隔板4在一端与端板1贴合，无缝隙，在另一端与端板1保留一定的空隙，使制冷剂可以从上区流到下区，分隔板4将蒸发管束分区，第一蒸发区301和第二蒸发区302，分区数量和水的流程数相同，使制冷剂与水呈反向流动。

更进一步的，所述的换热管束3在高度方向或宽度方向上被分隔板4分区；分隔板4另一端与端板1的空隙，随着制冷剂流程数增加而增加；折流板8的间隔沿着制冷剂流动方向越来越大。

一种上述的流动式蒸发器的使用方法,当两相低压低温制冷剂和油的混合物通过进液口5进入时，制冷剂只能在被分隔板4分隔的换热管束3的分区中向前流动，流动过程中，受到折流板的作用，冲刷换热管束3，在分区的尽头，通过分隔板4另一端和端板之间的空隙，进入到下一分区，在这一分区中进行同样的流动，然后进入再下一分区，直到到达出气口；分隔板4将换热管束3进行分区，区数等于水的流程数，也等于制冷剂的流程数；水的流动方向和制冷剂的流动方向相反，形成逆流换热；制冷剂的出气口6靠近进水口，保证出气能够带有一定的过热度，同时将油进行充分的浓缩；油随着制冷剂流动，最后被气态制冷剂带出系统。

一种上述的流动式蒸发器的使用方法,若干个权利要求1所述流动式蒸发器的进行组合，前一个流动式蒸发器的出口为下一个流动式蒸发器的入口，组合体包括一个制冷剂液体入口5和一个气体出口6，其相对位置为水平并列或者垂直层叠。

一种上述的流动式蒸发器的使用方法,流动式蒸发器和满液式蒸发器进行组合，制冷剂先流经满液式蒸发器，气体上升进入压缩机，剩余的液体进入流动式蒸发器，然后气化，进入压缩机；或者，流动式蒸发器的和降膜式蒸发器进行组合，制冷剂先流经降膜式蒸发器，气体上升进入压缩机，剩余的液体进入流动式蒸发器，然后气化，进入压缩机。

本发明的有益效果在于：相对于干式蒸发器，同样具有结构紧凑、回油方便、制冷剂充注量低的优点，没有换热系数低的缺点；相对于满液式蒸发器，由于有了制冷剂冲刷的作用，具有更高的换热系数，增强10％，结构更紧凑，制冷剂充注量只有30％(因为气液混合物密度小)，无回油顾虑；相对于降膜蒸发器，具有同等的换热系数，结构更紧凑，制冷剂充注量更低，设计成本、制造成本更低；进液口的位置可以根据流程设计自由设置，而不是必须设置在筒体的底部，结构设置自由度更高。

下面对有益效果的缘由具体说明：

结构紧凑：由于冷媒在筒体中没有气液分层，无需担心液态冷媒晃动后自出液口流出，所以筒体上部无需预留存储气态制冷剂的空间，所以结构也可以做到紧凑的效果；

回油方便：气态和液态的制冷剂一同在筒体内部流动，携带冷冻油，避免冷冻油滞留在筒体内部，因此回油有保证；

制冷剂冲注量低：制冷剂呈气液混合的流动状态，密度较低，所以制冷剂的冲注量也可以做到较低；

换热系数高：气液混合状态下的制冷剂在折流板的作用下来回冲刷蒸发管束，换热系数较高；

结构设置自由度更高：传统的满液式换热器进液口必须设置在筒体底部，从而增加与出气口的距离，避免液态制冷剂晃动后飞溅出出气口，造成可靠性问题，而本发明气液混合状态的制冷剂在筒体内按照流程进行流动，因此并无将进液口设置在筒体底部的必要性，结构设置自由度更高。

附图说明

图1、本发明船用流动式蒸发器换热器的左视图。

图2、本发明船用流动式蒸发器换热器的正视图

图3、制冷剂单区流动图。

图4、换热器内制冷剂流动图

图5、折流板呈90°扇形时的示意图。

图6、水室和水流动图。

图7、两个流动式蒸发器组合左视图。

图8、两个流动式蒸发器组合主视图。

图9、两个流动式蒸发器组合的制冷剂流动图。

图10、折流板呈180°扇形时的示意图。

附图中各图例标记表示如下的意义：

1.端板、2.筒体、3.换热管束、4.分隔板、5.进液口、6.出气口；

7a.左水室、7b.右水室、8.折流板(90°扇形)、9.连接管、1a.左端板、1b.右端板、1u.上端板、1d.下端板、1ua.左上端板、1ub.右上端板、1da.左下端板、1db.右下端板、2u.上筒体、2d.下筒体、3u.上换热管束、3d.下换热管束、101.吊孔、102.螺栓孔、702.进水箱、703.进水管、704.出水管、705.出水箱、8s.折流板(180°扇形)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

本发明中的流动式蒸发器，其原理是，壳体内采用干式蒸发器的结构，水的流动方案和制冷剂的流动方案采用满液式蒸发器的，于是水在换热管内流动，制冷剂在换热管外流动，通过折流板进行折流，液体制冷剂在气态制冷剂的带动下冲刷换热管，提高换热系数，制冷剂入口靠近出水口，制冷剂的出口靠近进水口，油随着气态制冷剂的流动，被带出蒸发器，利用分隔板将换热管束进行分区，分区数和水流动的流程数相同，保证制冷剂的流动和水的流动逆向，形成逆流换热。

实施例一：

本实施例是应用在制冷量为500kw，冷冻水回水温度12℃、出水温度7℃、蒸发温度6.5℃、型号为fje150制冷空调系统中使用的一种流动式蒸发器，按图1和图2的结构安装起来的，由端板1、筒体2、蒸发管束3、分隔板4、进液口5、出气管6、折流板8组成；端板1和外径φ500、长度3000mm的钢制筒体2构成一个封闭空间，外径φ100mm的出气管6靠近出水口，垂直布置，在筒体2上部；蒸发管束3和端板1通过涨接或焊接固定，分隔板4将蒸发管束分成上下两区，第一蒸发区301和第二蒸发区302，和水的流程数同样为2；进液口5靠近出水口，水平布置；折流板8设置在壳体内，使制冷剂顺着折流板，冲刷换热管壁；分隔板4在一端与端板1贴合，无缝隙，在另一端与端板1保留一定的空隙，使制冷剂可以从下部区域流到上部区域；折流板8的间隔沿着制冷剂流动方向越来越大。进液口5水平布置。

换热管束分区内，制冷剂在折流板8的作用下进行折流，冲刷换热管壁，如图3所示。

制冷剂在折流板8、分隔板4的作用进行折流，从下部区域流到上部区域,如图4所示。

水的流动方向，上进下出，即上进，由右及左，向下，然后由左及右，流出，如图6所示。与制冷剂的流向正好相反，形成逆流换热。

实施例二：

图7和图8是流动式蒸发器的组合，相对位置为上下层叠，下部流动式蒸发器的出口为上部流动式蒸发器的入口，通过管路9实现，组合体包括一个制冷剂液体入口5和一个气体出口6，折流板8b的间隔沿着制冷剂流动方向越来越大，其中的流动式蒸发器没有分隔板4。

如图9所示，制冷剂在折流板8的作用下在流动式蒸发器组合中进行流动。

换热管的管内和管外都进行换热强化处理，加上制冷剂的冲刷，本发明的换热系数要优于满液式蒸发器，和降膜式蒸发器，由于设计简单和制造简单，本换热器的成本优于降膜式蒸发器，由于制冷剂呈两相流态，故制冷剂充注量低，约为满液式蒸发器的30％；由于油的流动方式和干式蒸发器接近，被气态制冷剂携带，故无回油的顾虑，无需回油装置，成本也低；由于管束可以布满筒体，故换热器的容积利用率高，成本低；由于没有重力的作用，该换热器可以用于一些晃荡的场合，如船舶空调或者制冰上。该流动式换热器除了自身组合外，还可以和满液式蒸发器进行组合，制冷剂先流经满液式蒸发器，然后流经流动式蒸发器；也可以和降膜式蒸发器组合，制冷剂先流经降膜式蒸发器，然后流经流动式蒸发器。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。