能自动调节双干度分流的蒸发器的制作方法

本发明涉及蒸发器技术领域，特别是涉及一种能自动调节双干度分流的蒸发器。

背景技术：

蒸发器是重要的制冷器件之一，其广泛用于食品在真空条件下的低温浓缩，以及医药、化工等领域的物料浓缩。

部分蒸发器采用将热交换工质分离成高干度工质和低干度工质的方式来提高蒸发器的热交换效率。

但一般蒸发器分离得到的高干度工质和低干度工质，会因为气相工质和液相工质的混合比例不合理，而存在蒸发器热交换效率低的问题。

技术实现要素：

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种能自动调节双干度分流的蒸发器，通过改善气相工质和液相工质的混合比例，来提高蒸发器的热交换效率。

一种能自动调节双干度分流的蒸发器，包括依次连接的h段管程和h-1个气液分离箱，h-1个气液分离箱连接在相邻两段管程之间；每段所述管程均包括高干度管和低干度管；每个所述气液分离箱内设有混合腔、液相腔和气相腔，所述液相腔与混合腔连通，所述气相腔与混合腔或者液相腔之间连通有气孔；第n个气液分离箱的混合腔与第n段管程的高干度管和低干度管连通，第n个气液分离箱的液相腔与第n+1段管程的低干度管连通，第n个气液分离箱的气相腔与第n+1段管程的高干度管连通；在第p段管程的低干度管和第q段管程的高干度管之间设有将二者连通的补液管；所述n∈[1，h-1]，所述1≤p＜q≤h。

通过第n个双干度分流箱的混合腔与第n段管程的高干度管和低干度管连通。高干度管和低干度管内的工质在混合腔内混合，并进行气相工质、液相工质分层。高干度的气相工质先通过气孔进入气相腔，后沿第n+1段管程的高干度管流走；低干度工质在进入液相腔后沿第n+1段管程1的低干度管流走，使得高干度的气相工质热交换效率处于一个较低的水平。此时，在第p段管程的低干度管和第q段管程的高干度管之间设置有补液管。补液管能将低干度管内的液相工质补入到高干度管内，此种补入液相工质的方式，能更有利地把控气相工质与液相工质的混合比例。如此，对气相工质和液相工质混合比例的调控，能有效提高蒸发器的热交换效率。

在其中一个实施例中，所述q＝p+1，q∈[2，h]，所述补液管有h-1段，所述第n段补液管的一端与第n段管程的低干度管连通，第n段补液管的另一端与第n+1段管程的高干度管连通。此时，与气液分离箱中气相腔连接的每一段高干度管均连接有补液管，如此，被有利调控气相工质和液相工质比例的高干度管增多。随着被调控的高干度管的数量增多，蒸发器的热交换效率能够得到进一步提升。另外，在q＝p+1时，补液管连接的高干度管和低干度管相距尺寸小，补液管长度变短，能有效节省材料。

在其中一个实施例中，在每段所述管程外均套设有热交换套管，所述热交换套管用于通入加快管程内液相工质气化的介质。使用中，输入进热交换套管内流体温度高于与管程内工质的温度，流体能加快液相工质的气化，为后续热交换提供气相工质。

在其中一个实施例中，还包括连接管，所述连接管将所述热交换套管串接连通。各个热交换套管之间通过连接管连通，能够提高热交换套管内流体的利用率。

在其中一个实施例中，在所述液相腔内设有与气孔对应的浮塞，在所述浮塞随液相工质到第一位置时，浮塞堵住气孔，在浮塞随液相工质到第二位置时，浮塞敞开气孔。浮塞会随液相腔内液相工质的液面上、下浮动，当液相腔内液相工质的液面上升时，浮塞从第二位置向第一位置移动，浮塞能效地防止液相工质通过进入气相腔，避免了气相腔内气相工质的干度受到影响，如此能有效的控制气相腔内气相工质的干度。

在其中一个实施例中，在所述浮塞上设有与所述气孔渐变配合的封堵面，在浮塞从第二位置向第一位置移动的过程中，浮塞与气孔之间的通道截面逐渐减小。液相工质的液位上升，浮塞上浮，浮塞与气孔之间的通道截面减小。如此能根据气相工质和液相工质比例，来自动调整浮塞与气孔之间的通道截面。能有效保证气相工质和液相工质的有效分流。

在其中一个实施例中，还包括与所述浮塞滑动配合的导向柱，所述导向柱固接在气液分离箱内，浮塞沿导向柱在第一位置和第二位置之间移动。导向柱的设置，能限定浮塞的浮动轨迹，保证了浮塞与气孔对应配合的准确性。

在其中一个实施例中，在所述气液分离箱内设有引液管和离心导流管，所述离心导流管与混合腔内的低干度管连通，所述引液管与气相腔内的高干度管连通；所述补液管位于气液分离箱内，补液管的一端与离心导流管连通，补液管的另一端与引液管连通。在低干度管内工质进入混合腔前，离心导流管利用气工质和液相工质具有不同的离心力，将气相工质和液相工质分离开来，并利用液相工质离心力大的特性，将液相工质通过补液管引入到高干度管内。通过补入的液相工质能够调整气相工质的干度，使高干度管内的工质具有高热交换效率。

在其中一个实施例中，在所述离心导流管内设有积液区，水平设置的补液管一端与所述积液区相连。在工质从首段段管程流到尾段管程的过程中，低干度管内的液相工质会逐渐减少，液相工质会增多。此时，离心导流管内的积液区能汇集液态工质。汇集的液态工质能对高干度管进行有效地补液，如此能有效地调控高干度管内的气相工质和液相工质的比例，进而提高蒸发器的热交换效率。

在其中一个实施例中，所述首段管程为混合管程和/或所述尾段管程为混合管程。尾段管程和尾段管程均为采用混合管程能简化整体机构，节省成本。

附图说明

图1为本发明实施例所述的能自动调节双干度分流的蒸发器的结构示意图；

图2为图1中气液分离箱的连接结构剖视图；

图3为图2中a-a向的剖视图；

图4为图2中b-b向的剖视图。

附图标记说明：1、管程，11、高干度管，12、低干度管，2、气液分离箱，21、混合腔，211、离心导流管，212、补液孔，22、液相腔，221、导向柱，23、气相腔，231、引液管，24、气孔，3、补液管，4、热交换套管，5、浮塞，6、连接管。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1-图4，本实施例一种能自动调节双干度分流的蒸发器，包括依次连接的h段管程1和h-1个气液分离箱2，h-1个气液分离箱2连接在相邻两段管程1之间；每段所述管程1均包括高干度管11和低干度管12；每个所述气液分离箱2内设有混合腔21、液相腔22和气相腔23，所述液相腔22与混合腔21连通，所述气相腔23与混合腔21或者液相腔之间连通有气孔24；第n个气液分离箱2的混合腔21与第n段管程1的高干度管11和低干度管12连通，第n个气液分离箱2的液相腔22与第n+1段管程1的低干度管12连通，第n个气液分离箱2的气相腔23与第n+1段管程1的高干度管11连通；在第p段管程1的低干度管12和第q段管程1的高干度管11之间设有将二者连通的补液管3；所述n∈[1，h-1]，所述1≤p＜q≤h。

通过第n个双干度分流箱2的混合腔21与第n段管程1的高干度管11和低干度管12连通。高干度管11和低干度管12内的工质在混合腔21内混合，并进行气相工质、液相工质分层。高干度的气相工质先通过气孔24进入气相腔23，后沿第n+1段管程1的高干度管11流走；低干度工质在进入液相腔22后沿第n+1段管程1的低干度管12流走，使得高干度的气相工质热交换效率处于一个较低的水平。此时，在第p段管程1的低干度管12和第q段管程1的高干度管11之间设置有补液管3。补液管3能将低干度管12内的液相工质补入到高干度管11内，此种补入液相工质的方式，能更有利地把控气相工质与液相工质的混合比例。如此，对气相工质和液相工质混合比例的调控，能有效提高蒸发器的热交换效率。

参见图4，具体的，上述气相腔23位于液相腔22的上方，二者之间通过气孔24连通；混合腔21位于液相腔22和气相腔23的一侧，混合腔21与液相腔22连通。液相工质和气相工质在混合腔21内混合后，进入到液相腔21中，高干度的气相工质通过气孔24进入气相腔23内，低干度的工质通过低干度管流走。此处的低干度工质为液相工质；或者低干度工质为气相工质和液相工质；或者低干度工质为气相工质。

例：若h＝5，则有五段管程、四个气液分离箱、一段补液管。第一段管程、第一气液分离箱、第二段管程、第二气液分离箱、第三段管程、第三气液分离箱、第四段管程、第四气液分离箱和第五段管程依次相连。补液管的连接关系为下述之一：

当p＝1，q＝2时，补液管将第一管程的低干度管和第二管程的高干度管连通。

当p＝1，q＝3时，补液管将第一管程的低干度管和第三管程的高干度管连通。

当p＝1，q＝4时，补液管将第一管程的低干度管和第四管程的高干度管连通。

当p＝1，q＝5时，补液管将第一管程的低干度管和第五管程的高干度管连通。

当p＝2，q＝3时，补液管将第二管程的低干度管和第三管程的高干度管连通。

当p＝2，q＝4时，补液管将第二管程的低干度管和第四管程的高干度管连通。

当p＝2，q＝5时，补液管将第二管程的低干度管和第五管程的高干度管连通。

当p＝3，q＝4；p＝3，q＝5；p＝4，q＝5时，补液管的连接就不再赘述。

优选的，所述q＝p+1，q∈[2，h]，所述补液管3有h-1段，所述第n段补液管3的一端与第n段管程1的低干度管12连通，第n段补液管3的另一端与第n+1段管程1的高干度管11连通。

例：若h＝5、p∈[1，4]，则有五段管程、四个气液分离箱、四段补液管。第一段管程、第一气液分离箱、第二段管程、第二气液分离箱、第三段管程、第三气液分离箱、第四段管程、第四气液分离箱和第五段管程依次相连。四段补液管的连接关系如下：

当p＝1时，第一补液管将第一管程的低干度管和第二管程的高干度管连通。

当p＝2时，第二补液管将第二管程的低干度管和第三管程的高干度管连通。

当p＝3时，第三补液管将第三管程的低干度管和第四管程的高干度管连通。

当p＝4时，第四补液管将第四管程的低干度管和第五管程的高干度管连通。

此时，与气液分离箱2中气相腔23连接的每一段高干度管11均连通有补液管3，如此，被调控气相工质和液相工质比例的高干度管11增多。随着被调控的高干度管11的数量增多，蒸发器的热交换效率能够得到显著提升。

另外，在q＝p+1时，补液管3连接的高干度管11和低干度管12相距尺寸小，补液管3长度变短，能有效节省材料。当然，在其他实施例中，q＝p+2、q＝p+3或q＝p+4也是可以的；同时在其他实施例中，同时存在q＝p+x、q＝p+y，x≠y，也是可以的。

本实施例能自动调节双干度分流的蒸发器，在每段所述管程1外均套设有热交换套管4，所述热交换套管4用于通入加快管程1内液相工质气化的介质。

使用中，输入进热交换套管4内流动的介质温度高于管程内工质的温度，流体能加快液相工质的气化，为后续热交换提供气相工质。

优选的，所述能自动调节双干度分流的蒸发器还包括连接管6，所述连接管6将所述热交换套管4串接连通。

各个热交换套管4之间通过连接管6相互连通，如此能够提高热交换套管4内流体的利用率。

本实施例能自动调节双干度分流的蒸发器，在所述液相腔22内设有与气孔24对应的浮塞5，在所述浮塞5随液相工质到第一位置时，浮塞5堵住气孔24，在浮塞5随液相工质到第二位置时，浮塞5敞开气孔24。

浮塞5会随液相腔22内液相工质的液面上、下浮动。当液相腔22内液相工质的液面上升时，浮塞5从第二位置向第一位置移动，浮塞5能效地防止液相工质通过进入气相腔23，避免了气相腔23内气相工质的干度受到影响，如此能有效的控制气相腔23内气相工质的干度。

优选的，在所述浮塞5上设有与所述气孔渐变配合的封堵面，在浮塞5从第二位置向第一位置移动的过程中，浮塞5与气孔24之间的通道截面逐渐减小。

液相工质的液位上升，浮塞5上浮，浮塞5与气孔24之间的通道截面减小。如此能根据气相工质和液相工质比例，来自动调整浮塞5与气孔24之间的通道截面。能有效保证气相工质和液相工质的有效分流。

具体的，参见图4，上述的封堵面呈台阶面。当然，除了台阶面，封堵面也还可以渐变的曲面。

优选的，本实施例能自动调节双干度分流的蒸发器，还包括与所述浮塞5滑动配合的导向柱221，所述导向柱221固接在气液分离箱2内，浮塞5沿导向柱221在第一位置和第二位置之间移动。

具体的，在本实施例中，导向柱221固定在液相腔22内。

导向柱221的设置，能限定浮塞5的浮动轨迹，保证了浮塞5与气孔24对应配合的准确性。

优选的，在所述气液分离箱2内设有引液管231和离心导流管211，所述离心导流管211与混合腔21内的低干度管12连通，所述引液管231与气相腔23内的高干度管11连通；所述补液管3位于气液分离箱2内，补液管3的一端与离心导流管211连通，补液管3的另一端与引液管231连通。

在低干度管12内工质进入混合腔21前，离心导流管211利用气工质和液相工质具有不同的离心力，将气相工质和液相工质分离开来，并利用液相工质离心力大的特性，将液相工质通过补液管3引入到高干度管11内。通过补入的液相工质能够调整气相工质的干度，使高干度管11内的工质具有高热交换效率。

优选的，在所述离心导流管211内设有积液区，水平设置的补液管3一端与所述积液区相连。在工质从首段段管程1流到尾段管程1的过程中，低干度管12内的液相工质会逐渐减少，液相工质会增多。此时，离心导流管211内的积液区能汇集液态工质。汇集的液相工质能对高干度管11进行有效地补液，如此，能有效地调控高干度管11内的气相工质和液相工质的比例，进而提高蒸发器的热交换效率。

在本实施例中，上述的积液区是包含了离心导流管211内流动工质离心力最大处的区域。

参见图3，在本实施例中，控制补液量体积的补液孔212开设于离心导流管211的补液区内，通过设置补液孔212的大小来调整补液量。当然，在其他实施例中，也可以是通过来改变补液管3内的通道直径的大小来控制补液量。

在本实施例中，蒸发器内的h段管程1呈螺旋型。如此能减小管程1内工质流动的阻力。另外，在其他实施例中，h段管程1可以呈盘型。

为了优化前段管程1的热交换效率，本实施例能自动调节双干度分流的蒸发器，还包括连接有增压器的补气管，所述补气管的一端与尾段管程1的高干度管11和/或低干度管12连通，所述补气管的另一端与首段管程1的低干度管12和/或高干度管11连通。

尾段高干度管11内的气态工质在增压泵的作用下，沿补气管流向首段管程1的低干度管12和/或高干度管11内。在工况使用中，首段管程1内存在的主要是液相工质，尾段管程1内存在的主要是气相工质。要提高管程1内工质的热交换效率，需要调整气相工质和液相工质的比例。补入的气相工质避免了需要依靠气化首段管程1内液相工质，来得到气相工质的问题。能有效提高蒸发器内前段管程1的热交换效率。

所述首段管程1为混合管程和/或所述尾段管程1为混合管程。

蒸发器内首段管程1是工质的流入段，尾段管程1是工质的流出段。流入首段管程1的工质是主要液相工质，流出尾段管程1的工质主要气相工质。基于此，首段管程和尾段管程内的高干度管和低干度管可以合并成一根管程，即该管程为混合管程。混合管程的替换能简化整体机构，节省成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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。