一种船用制冷喷淋式半降膜蒸发器的制作方法

1.本发明涉及一种船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，主要适用于船用大型冷水机组。


背景技术：

2.目前制冷用半降膜式蒸发器主要应用在陆用制冷领域，其同时具有满液式蒸发器和全降膜式蒸发器换热形式的换热区域，即满液区和降膜区。半降膜式蒸发器不仅存在降膜式蒸发器的布液降膜过程的膜状沸腾，同时也存在满液式换热管浸没在制冷剂中池状沸腾。其布液方式分为重力滴淋式供液和冷剂泵强制供液。
3.重力供液方式通常在制冷剂入口有制冷剂分配器，制冷剂液体通过制冷剂分配器均匀的分配到换热管表面，液滴在换热管表面形成一层向下流动的薄膜，与管内冷冻水进行换热。此种形式主要应用在陆用领域，其对蒸发器的安装形式和使用条件要求较高，在船用倾斜摇摆的情况下换热管表面的液膜厚度会发生变化，换热管表面液膜发生破坏，换热能力大幅下降。
4.工质泵强制供液通过工质泵循环喷液，把蒸发器底部制冷剂通过工质泵升压从蒸发器顶部喷淋至换热管表面形成液膜换热，此种形式虽然对使用条件不高，但需要在系统管路单独配置工质泵，增加了系统复杂性和能耗。


技术实现要素：

5.本发明的目的是要提出一种船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，可以在船用条件下实现降膜蒸发，同时利用制冷系统压差实现供液，不需要单独配置工质泵，可以直接应用到船用大型冷水机组的场合。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，包括气液分离器、喷嘴、换热管、过热换热管、筒体，所述筒体下部内装有换热管，所述换热管上部布置有多个喷嘴、过热换热管，所述喷嘴通过管道连接管板顶部的气液分离器，气液分离器顶部设有闪发蒸气口，底部设有进液管。
7.进一步，所述筒体内设置气液分离网，防止未蒸发的液体进入排气管路导致压缩机吸气带液，气液分离网下部布置的过热换热管，能保证气体完全蒸发。
8.进一步，所述筒体两侧留有空腔气道，换热管两侧布置挡液板，挡液板上部留有气孔，在筒体两侧形成气道。
9.进一步，所述喷嘴数量根据制冷剂流量及单个喷嘴的流量确定，喷嘴布置保证覆盖所有上层换热管表面。
10.进一步，所述喷嘴内置螺旋流道，保证布液均匀。
11.进一步，所述换热管包括上部降膜蒸发换热管和下部池状沸腾换热管。
12.进一步，所述上部降膜蒸发换热管和下部池状沸腾换热管的布置和间距不同，上部降膜蒸发换热管采用转角30度正三角叉排布置，且换热管间距比下部池状沸腾换热管间距大，保证液体能顺利从上层管向下层管流动，同时蒸发气体能顺利流到筒体两侧的气道。
13.进一步，所述下部池状沸腾换热管采用正三角排列，降低满液蒸发部分的换热管布置高度，从而降低制冷剂充液量。
14.进一步，所述气液分离器内置气液分离网，保证蒸发器供液为全液相，闪发蒸气直接汇入蒸发器排气口进入压缩机吸气口。
15.本发明的有益效果是：
16.本发明的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器能满足船用条件的应用场合，具备降膜式蒸发器换热效率高及系统充液量少的优点，同时利用蒸汽压缩制冷循环的压差实现压力供液，省却了制冷系统的节流元件和循环工质泵，提高了系统功耗。
附图说明
17.图1是本发明的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器示意图；
18.图2是喷嘴布置示意图；
19.图3是喷嘴结构剖视图；
20.图4是上部降膜蒸发换热管布置图；
21.图5下部池状沸腾换热管布置图。
具体实施方式
22.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
23.如图1所示，本发明的一种船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，由气液分离器1、进液管2、排气管3、管板4、气液分离网5、喷嘴6、端盖7、筒体8、换热管9、挡液板10、过热换热管11组成。筒体8下部内装有换热管9，换热管9上部两侧设有挡液板10，换热管9上部布置有喷嘴6以及过热换热管11，喷嘴6以及过热换热管9上部设有气液分离网5，喷嘴6通过管道连接管板4顶部的气液分离器1，气液分离器1顶部设有闪发蒸气口12，底部设有进液管2。
24.其中，取消制冷循环的节流元件，利用蒸气压缩制冷循环的压差实现压力供液。利用气液分离器实现全液体供液，提高供液效率。
25.其次，换热器表面液膜不受船用条件的影响，未蒸发的制冷剂液体留存到蒸发器筒体下部继续蒸发，保证蒸发器的换热量。
26.本发明利用制冷循环系统压差实现供液，气液分离器1内置气液分离网，保证蒸发器供液为全液相，闪发蒸气直接汇入蒸发器排气口进入压缩机吸气口。
27.如图2所示，根据制冷剂流量及单个喷嘴6的流量确定喷嘴6数量，喷嘴6布置保证覆盖所有上层换热管表面。
28.如图3所示，喷嘴6内置螺旋流道，保证布液均匀。
29.筒体8内设置气液分离网5，防止未蒸发的液体进入排气管路导致压缩机吸气带液，气液分离网5下部布置过热换热管11，保证气体完全蒸发。
30.筒体8两侧留有空腔气道，换热管9两侧布置挡液板10，挡液板10上部留有气孔，在筒体8两侧形成气道。喷淋到挡液网的制冷剂液体回弹到换热管继续蒸发。未蒸发的制冷剂液体积存到筒体底部继续池态沸腾，沸腾的蒸发气体从两侧气道上升到筒体上部气腔。
31.换热管9包括上部降膜蒸发换热管和下部池状沸腾换热管。
32.如图4所示，上部降膜蒸发换热管采用转角30度正三角叉排布置，且换热管间距比
下部池状沸腾换热管间距大，保证液体能顺利从上层管向下层管流动，同时蒸发气体能顺利流到筒体两侧的气道。
33.如图5所示，下部池状沸腾换热管采用正三角排列，降低满液蒸发部分的换热管布置高度，从而降低制冷剂充液量。


技术特征：
1.一种船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，其特征在于：包括气液分离器、喷嘴、换热管、筒体，所述筒体下部内装有换热管，所述换热管上部布置有多个喷嘴、过热换热管，所述喷嘴通过管道连接管板顶部的气液分离器，气液分离器顶部设有闪发蒸气口，底部设有进液管。2.根据权利要求1所述的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，其特征在于：所述筒体内设置气液分离网，防止未蒸发的液体进入排气管路导致压缩机吸气带液，气液分离网下部布置的过热换热管，能保证气体完全蒸发。3.根据权利要求1所述的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，其特征在于：所述筒体两侧留有空腔气道，换热管两侧布置挡液板，挡液板上部留有气孔，在筒体两侧形成气道。4.根据权利要求1所述的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，其特征在于：所述喷嘴数量根据制冷剂流量及单个喷嘴的流量确定，喷嘴布置保证覆盖所有上层换热管表面。5.根据权利要求1所述的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，其特征在于：所述喷嘴内置螺旋流道，保证布液均匀。6.根据权利要求1所述的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，其特征在于：所述换热管包括上部降膜蒸发换热管和下部池状沸腾换热管。7.根据权利要求6所述的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，其特征在于：所述上部降膜蒸发换热管和下部池状沸腾换热管的布置和间距不同，上部降膜蒸发换热管采用转角30度正三角叉排布置，且换热管间距比下部池状沸腾换热管间距大，保证液体能顺利从上层管向下层管流动，同时蒸发气体能顺利流到筒体两侧的气道。8.根据权利要求7所述的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，其特征在于：所述下部池状沸腾换热管采用正三角排列，降低满液蒸发部分的换热管布置高度，从而降低制冷剂充液量。9.根据权利要求1所述的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，其特征在于：所述气液分离器内置气液分离网，保证蒸发器供液为全液相，闪发蒸气直接汇入蒸发器排气口进入压缩机吸气口。

技术总结
本发明涉及一种船用制冷喷淋式半降膜蒸发器，包括气液分离器、喷嘴、换热管、过热换热管、筒体，所述筒体下部内装有换热管，所述换热管上部布置有多个喷嘴、过热换热管，所述喷嘴通过管道连接管板顶部的气液分离器，气液分离器顶部设有闪发蒸气口，底部设有进液管。所述筒体内设置气液分离网，防止未蒸发的液体进入排气管路导致压缩机吸气带液，气液分离网下部布置的过热换热管，能保证气体完全蒸发。本发明的船用制冷喷淋式半降膜蒸发器能满足船用条件的应用场合，具备降膜式蒸发器换热效率高及系统充液量少的优点，同时利用蒸汽压缩制冷循环的压差实现压力供液，省却了制冷系统的节流元件和循环工质泵，提高了系统功耗。提高了系统功耗。提高了系统功耗。


技术研发人员：周翔 赵一力 李斌 杨丁丁 赵海臣
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/2/3