一种新型制冷用满液式蒸发器的制作方法

本实用新型涉及制冷技术领域，具体涉及一种新型制冷用满液式蒸发器。

背景技术：

蒸发器是制冷/热泵装置中的核心换热设备，根据被冷却介质种类的不同，蒸发器可分为水(液)冷蒸发器和风冷蒸发器。根据供液方式的不同，可分为干式、满液式和降膜式蒸发器等。

满液式蒸发器常用于大、中型制冷机组，是制冷系统中的重要的换热设备，其性能的好坏，将对制冷机组的能效产生很多影响。目前，满液式蒸发器中使用的换热管为圆形蒸发管，尽管通过管外壁表面结构的改变可以增加蒸发过程中的汽化核心数以及加快气泡离去时间，但在管型上无法增加液相湍动强度及提高对流换热速率。

因此，有必要开发性能更加优良的新型满液式蒸发器。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种新型制冷用满液式蒸发器，其换热管束依靠管道本身的凹凸点相互接触，起到自支撑作用，不需要折流板，能有效解决传统折流板满液式蒸发器的弊端。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种新型制冷用满液式蒸发器，具有二管程和一壳程，包括壳体、冷冻水进口、挡水隔板、左管板、左分水箱、三维变结构换热铜管、右管板、右集水箱、冷冻水出口、制冷剂进液口、制冷剂出气口、过热管和钢丝滤网；

左分水箱位于壳体左端并通过左管板与壳体内部相隔开，右集水箱位于壳体右端并通过右管板与壳体内部相隔开，挡水隔板位于左分水箱中，并将左分水箱分为上下相隔的两个腔室，冷冻水进口与左分水箱下部腔室连通，冷冻水出口与左分水箱上部腔室连通，制冷剂进液口通过左右两根管道与壳体底部连通，制冷剂出气口与壳体顶部连通，过热管为多根，平铺在壳体内部上方，钢丝滤网设置在过热管上方；

三维变结构换热铜管为多根，排列组合成三维变结构换热铜管束，两端分别安装在左管板和右管板上，以连通左分水箱和右集水箱，各三维变结构换热铜管之间的间隙构成制冷剂流动的壳程通道，各三维变结构换热铜管管腔构成冷冻水流动的管程通道。

本实用新型的制冷用满液式蒸发器，采用三维变结构换热铜管束，壳程流道横截面沿管束纵向周期性变化，使壳程流体产生以旋转和周期性的物流分离与混合为主要特点的强扰动。同时还可提高管程流体流速，增大管程侧流体的对流传热系数，从而增大整个满液式蒸发器的总传热系数。在相同的制冷量下，可减少换热管的数量或换热面积，且可减少壳体体积，使其结构更紧凑，最终达到整个满液式蒸发器节能、节材和减少制冷剂充注量的目的。壳体内没有折流板，壳程不存在流动死区，有利于制冷剂蒸汽/液体沿壳程流道扩散，从而达到充分传热的目的。在壳体内部上方设置一排换热管作为过热管，以达到气化制冷剂蒸汽内携带的液滴的用途，同时，保持制冷剂一定的过热度，有利于制冷机组性能的提升。在壳体内部上方设置钢丝滤网，可达到消除液滴，防止制冷剂蒸汽带液进入制冷剂吸气管内的目的。

进一步地，所述的三维变结构换热铜管由圆形蒸发铜管经螺旋扭曲而成，相邻的三维变结构换热铜管在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。自支撑结构可有效避免因冷冻水和制冷剂流速过大所产生的震动和噪声。同时还可减小管外液相沸腾气泡上升冲击换热管所产生的管束振动，换热管可在提供较小的上升阻力下，诱使气泡发生横向位移，增加管壁与气泡的接触时间，从而破坏传热边界层，加强管外液相的对流换热。

进一步地，所述的三维变结构换热铜管束是由多根三维变结构换热铜管按正三角形、正方形或正方形转45度角的形式布管排列组合而成。三维变结构换热铜管束结构紧凑，有利于减小换热器壳体直径，减少壳程液相充注量。

进一步的，还包括沿所述的三维变结构换热铜管轴向间隔分布的多条扎带，所述的三维变结构换热铜管束用扎带捆扎。从而取消传统满液式蒸发器内的折流板，可有效提高管程内冷冻水流速而不发生震动，达到提高管程传热系数的作用。

进一步的，还包括沿所述的三维变结构换热铜管轴向间隔分布的多个支撑板，支撑板设有与所述的三维变结构换热铜管束截面形状相匹配的支撑孔。支撑板抱住整个三维变结构换热铜管束，没有像传统折流板上的圆形换热管穿孔。

进一步的，所述的钢丝滤网为多层金属丝结构。能有效消除制冷剂蒸汽中的液滴，防止制冷剂蒸汽带液进入制冷剂吸气管内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的制冷用满液式蒸发器，在结合普通圆形蒸发管表面多孔结构的优势的同时，改变其换热管管型以取消折流板，获得管与管之间网格化自支撑的紧凑结构，缩小换热器壳体体积，减少制冷剂充注量。

2.本实用新型的制冷用满液式蒸发器，其换热管束为自支撑结构，排列方式可为正三角形、正方形、正方形转45度角等多种形式布管、正方形、正方形转45度角等多种形式布管，每根管以相同的螺旋线旋转方向排列，并用扎带捆扎固定，在管束的轴向形成了多角度的轴向多通道又没有了折流板，无换热管与管板之间的磨损。

3.三维变结构换热铜管两端圆管横截面周长与中段螺旋变形管横截面周长相同，由于中段变形管截面面积相对两端圆管缩小30-70％，使得管束空间内相变产生的气体有更大的整体流动空间，减小了气相上升阻力；同时也提高了管内流体速度，强化了管内传热。

4.管束间不设折流板，在壳体顶部有限空间内设置一排过热管作为过热器，以达到气化制冷剂蒸汽内携带的液滴的用途，过热管同样采用三维变结构换热铜管，自支撑结构有效减小过热器体积，充分利用了壳体空间，并且易于安装。

附图说明

图1是本实用新型的制冷用满液式蒸发器的主视平面示意图；

图2是本实用新型的制冷用满液式蒸发器的剖面示意图；

附图标记说明：1-壳体；2-冷冻水进口；3-挡水隔板；4-左管板；5-左分水箱；6-三维变结构换热铜管；7-右管板；8-右集水箱；9-冷冻水出口；10-制冷剂进液口；11-制冷剂出气口；12-支撑板；13-扎带；14-过热管；15-钢丝滤网。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种新型制冷用满液式蒸发器，具有二管程和一壳程，包括壳体1、冷冻水进口2、挡水隔板3、左管板4、左分水箱5、三维变结构换热铜管6、右管板7、右集水箱8、冷冻水出口9、制冷剂进气口10、制冷剂出液口11、支撑板12、扎带13、过热管14和钢丝滤网15。

左分水箱5位于壳体1左端并通过左管板4与壳体1内部相隔开，右集水箱8位于壳体1右端并通过右管板7与壳体1内部相隔开，挡水隔板3位于左分水箱5中，并将左分水箱5分为上下相隔的两个腔室，冷冻水进口2与左分水箱5下部腔室连通，冷冻水出口9与左分水箱5上部腔室连通，制冷剂进液口10通过左右两根管道与壳体1底部连通，制冷剂出气口11与壳体1顶部连通。过热管14采用自支撑结构的三维变结构换热铜管，呈一排铺设在壳体1内部上方，靠近制冷剂出气口11，以达到气化制冷剂蒸汽内携带的液滴的用途，同时，保持制冷剂一定的过热度，有利于制冷机组性能的提升。钢丝滤网15位于过热管14的上方，内有多层金属丝，带液滴的制冷剂蒸汽经过时，能有效地消除液滴，防止制冷剂蒸汽带液进入制冷剂吸气管内。

三维变结构换热铜管6为多根，按正三角形、正方形或正方形转45度角的形式布管排列组合，以构成三维变结构换热铜管束，三维变结构换热铜管束两端分别安装在左管板4和右管板7上，以连通左分水箱5和右集水箱8，各三维变结构换热铜管6之间的间隙构成制冷剂流动的壳程通道，各三维变结构换热铜管6管腔构成冷冻水流动的管程通道。三维变结构换热铜管6由圆形蒸发铜管经螺旋扭曲而成，相邻的三维变结构换热铜管6在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构，可避免因冷冻水和制冷剂流速过大所产生的震动和噪声。

三维变结构换热铜管束通过多个支撑板12支撑，同时通过多组扎带13捆扎固定。支撑板12整个抱住三维变结构换热铜管束，没有像传统折流板上的圆形换热管穿孔。通过支撑板12和扎带13代替常规满液式蒸发器的折流板，可有效提高管程内冷冻水流速而不发生震动，达到提高管程传热系数的作用，同时可使管束结构紧凑，有利于减小换热器壳体直径，减少壳程液相充注量。

三维变结构换热铜管6的螺旋结构，由于其管型不断变化，气泡在上升时与管壁接触会受到横向作用力，减小气泡冲击管壁时产生的反弹，并伴随着横向位移，这种横向移动增加了气泡与管壁的接触时间，增强了气泡对于液相的扰动作用，破坏了近壁边界层，同时不会对气泡上升过程产生较大阻力。绝大部分气泡会趋向于管间空隙最大处，这些管间空隙最大处在竖直方向上则形成了气体的上升通道，大大减小气泡撞击管束产生的诱导振动。

下面对本实用新型的制冷用满液式蒸发器的运行过程进行说明：

空调系统的冷冻水从冷冻水进口2流入满液式蒸发器的左分水箱5，经挡水隔板3分液后，依次流过左管板4、位于挡水隔板3以下的三维变结构换热铜管6(第一管程)、右管板7、右集水箱8、位于挡水隔板3以上的三维变结构换热铜管6(第二管程)、最后从冷冻水出口9流出，完成在满液式蒸发器内的热交换，得到降温后的冷冻水，再送入空调系统末端作制冷之用。

从制冷机组冷凝器流出的制冷剂经节流装置节流后，变成低温低压的制冷剂液体，经过制冷剂进液口10流入左管板4与右管板7之间的壳体1中，在满液式蒸发器内，与三维变结构换热铜管6内的冷冻水进行换热，吸热蒸发成带液滴的制冷剂气体后，流经壳体1内部上方的过热管14后，制冷剂中的液滴被进一步吸热蒸发，再经钢丝滤网15过滤后，制冷剂中的液滴被彻底清除，最后经制冷剂出气口11流出，吸入压缩机。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。