CN107131687B - 一种适用于低压制冷剂的换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于低压制冷剂的换热装置，包括冷凝器、蒸发器和节流装置，所述蒸发器内设有蒸发管束，所述冷凝器和所述蒸发器之间还连接有用于将所述蒸发器中的制冷剂液体引入所述蒸发管束进行再次分配的引射器，所述引射器具有高压管、低压管和出口管。本发明的换热装置克服了传统降膜蒸发器中制冷剂分配器的缺陷，能够适用于采用低压制冷剂的系统，其具有结构简单、传热效率高、制冷剂充注量少等优点。

Description

一种适用于低压制冷剂的换热装置

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种适用于低压制冷剂的换热装置。

背景技术

降膜蒸发器以其传热效率更高，制冷剂充注量更少等特点，已经在越来越多的制冷空调机组上得以应用。降膜蒸发器通常采用图1所示的结构，其包括蒸发器制冷剂出口管25、进液管24、制冷剂分配器22以及蒸发管束23。气液两相制冷剂经过进液管24进入蒸发器内，通过制冷剂分配器22后制冷剂液滴落在蒸发管束23上进行蒸发换热，产生的制冷剂气体经蒸发器制冷剂出口管25排出进入压缩机。图1中的制冷剂分配器22是降膜蒸发器中的关键部件，为实现制冷剂均匀分配到蒸发管束上，一般要求制冷剂分配器的内外侧有足够大的压差。比如，在采用中高压制冷剂(如R134a等)的制冷机组中，制冷剂分配器的内外侧压差通常需达到150～300kPa。

低压制冷剂R1233zd(E)因其环保、高效等优点，已经受到制冷空调行业越来越多的关注，表1是一个典型的制冷工况(蒸发温度5℃，冷凝温度36.7℃)下，R1233zd(E)与R134a蒸发压力、冷凝压力的比较，可以看到，R1233zd(E)蒸发压力与冷凝压力之差只有R134a的23.1％。对R1233zd(E)等低压制冷剂，传统降膜蒸发器中的制冷剂分配器显然不能满足要求。

表1 典型制冷工况

因此，需要一种能有效地均匀分配制冷剂到换热管上，适用于低压制冷剂的换热装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于低压制冷剂的换热装置，克服传统降膜蒸发器中制冷剂分配器的缺陷，很好地解决低压制冷剂的蒸发器制冷剂分配的问题，能够适用于采用低压制冷剂的系统。

在一方面，本发明提供了一种适用于低压制冷剂的换热装置，包括冷凝器、蒸发器和节流装置，所述蒸发器内设有蒸发管束，所述冷凝器和所述蒸发器之间还连接有用于将所述蒸发器中的制冷剂液体引入所述蒸发管束进行再次分配的引射器，所述引射器具有高压管、低压管和出口管。

在一个实施方案中，所述蒸发器内部布置有制冷剂分配器、降膜管束和气液分离腔，所述蒸发管束包括降膜管束。

在一个实施方案中，所述引射器的高压管与所述冷凝器的出口管相通，所述引射器的低压管与所述蒸发器的底部相通，所述引射器的出口管与所述蒸发器的入口管相通，所述节流装置设置在所述冷凝器的出口管和所述蒸发器的入口管之间。

在另一个实施方案中，所述冷凝器的出口管和所述蒸发器的入口管相连通，所述蒸发器内设置有的蒸发管束包括第一流程管束和第二流程管束，所述第二流程管束位于所述制冷剂分配器的下方，所述节流装置设置在所述冷凝器的出口管和所述引射器的高压管之间，所述引射器的低压管连接于所述蒸发器的第二流程管束的底部腔体，所述引射器的出口管与所述蒸发器的第一流程管束的底部腔体相通。

在一个实施方案中，第一流程管束与第二流程管束之间装有分隔板。

在一个实施方案中，所述冷凝器设置制冷剂进口管、制冷剂出口管，冷凝器内设置有冷凝管束、防冲板和过冷器。

在另一方面，本发明还提供了使用上述适用于低压制冷剂的换热装置的方法，所述方法包括：

气态制冷剂由所述冷凝器制冷剂进口管进入到所述冷凝器内，经过所述防冲板，进入所述冷凝管束进行冷凝换热，冷凝产生的饱和液体流过所述过冷器，进一步冷却为过冷液体，经所述冷凝器出口管流出；经所述冷凝器出口管出来的制冷剂一路通过所述节流装置进口管进入节流装置，另一路通过所述引射器高压管进入到所述引射器；

所述蒸发器底部液态制冷剂依靠所述引射器高压管中液体的高压射流作用，通过所述引射器低压管进入到所述引射器中；

所述引射器中高压管进入的制冷剂与所述低压管进入的制冷剂混合成中压两相制冷剂，经所述引射器出口管流出后与所述节流装置节流后的制冷剂相互混合，通过所述蒸发器进口管进入所述蒸发器内，经所述分配器进行分配后，滴落在所述降膜管束上进行蒸发；

通过所述降膜管束的制冷剂进入到所述气液分离腔进行分离，气态制冷剂经所述蒸发器出口管回到压缩机，液态制冷剂再次进入所述引射器。

在再一方面，本发明还提供了使用上述适用于低压制冷剂的换热装置的方法，所述方法包括：

气态制冷剂由所述冷凝器制冷剂进口管进入到所述冷凝器内，经过所述防冲板，进入所述冷凝管束进行冷凝换热，冷凝产生的饱和液体流过所述过冷器，进一步冷却为过冷液体，经所述冷凝器出口管流出；

所述冷凝器中的高温高压液体由所述出口管流出后分为两路，一路经所述蒸发器进口管直接进入到所述蒸发器内，另一路经所述节流装置进口管进入到节流装置；

直接进入所述蒸发器的制冷剂，经过所述分配器节流后进入所述蒸发器第二流程管束进行蒸发；

进入所述节流装置的制冷剂经过所述节流装置节流，成为中压液体进入到所述引射器高压管中；

所述蒸发器第二流程管束底部的液态制冷剂依靠所述引射器高压管中的高压射流作用，经过所述引射器低压管进入到所述引射器中；

所述引射器中制冷剂混合后，经过所述引射器出口管进入到所述蒸发器第一流程蒸发管束内，经所述第一流程管束蒸发后，制冷剂气体经所述制冷剂出口管回到压缩机。

本发明包括上述任一个或多个实施方案的任意结合。

本发明提供的一种适用于低压制冷剂的换热装置，其具有结构简单、传热效率高、制冷剂充注量少等优点。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了传统降膜蒸发器结构示意图；

图2示出了实施例一的换热装置的结构示意图；

图3示出了实施例二的换热装置的结构示意图；

图4示出了实施例二的换热装置制冷循环压焓图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

在本发明中，所述节流装置两端分别连接所述冷凝器的出口管和所述蒸发器的入口管。在工作时，依赖所述引射器的高压管中液体的高压射流作用，将所述蒸发器底部的液体引入所述引射器，混合成中压两相制冷剂，与经过所述节流装置的制冷剂混合后，进入所述蒸发器中的制冷剂分配器进行分配。

实施例一：

如图2所示，本实施例中适用于低压制冷剂的换热装置，包括冷凝器101、节流装置112和蒸发器103，蒸发器103内设有蒸发管束(降膜管束119)，在冷凝器101和蒸发器103之间还连接有引射器102，引射器102具有高压管108、低压管109和出口管110，引射器102可以将蒸发器103中的制冷剂液体重新引入蒸发器103内的蒸发器管束进行再次分配。冷凝器101设置有制冷剂进口管104、制冷剂出口管107，冷凝器101内布置冷凝管束118、防冲板105和过冷器106。蒸发器103设置有制冷剂进口管114，蒸发器103内部上端设置制冷剂分配器115，内部布置降膜管束119(降膜管束为蒸发管束的一种)，蒸发器103还设有气液分离腔117和制冷剂出口管116。引射器102与节流装置112并列布置，引射器102出口管110、节流装置112出口管113与蒸发器103进口管114相互连通。引射器102高压管108、节流装置112进口管111与冷凝器101底部出口管107相互连通。引射器102低压管109与蒸发器103底部相互连通。

工作时，制冷剂由冷凝器101进口管104进入到冷凝器101内，经过防冲板105和冷凝管束118，流至过冷器106，通过过冷器106进一步过冷，然后经冷凝器101的出口管107流出。经冷凝器101出口管107出来的制冷剂一路通过节流装置112进口管111进入节流装置112，另一路通过引射器102高压管108进入到引射器102。蒸发器103底部液态制冷剂依靠引射器102高压管108中液体的高压射流作用，通过引射器102低压管109进入到引射器102中。引射器102中高压管108进入的制冷剂与低压管109进入的制冷剂混合成中压两相制冷剂，经引射器102出口管110流出后与节流装置112节流后的制冷剂相互混合，通过蒸发器103进口管114进入蒸发器103内，经分配器115进行分配后，滴落在降膜管束119上进行蒸发。通过降膜管束119的制冷剂进入到气液分离腔117进行分离，气态制冷剂经制冷剂出口管116回到压缩机(图中未示出)，液态制冷剂再次进入引射器102。

在上述装置中，靠引射器高压管中液体的高压射流作用，将蒸发器底部的液体引入引射器，混合成中压两相制冷剂，与经过节流装置的制冷剂混合后，进入蒸发器中的制冷剂分配器进行分配。因引射器的应用，制冷剂分配器两端的压差要大于图1所示传统降膜蒸发器，有利于提高制冷剂分配的均匀性。

实施例二：

如图3所示，本实施例中适用于低压制冷剂的换热装置，包括冷凝器201、节流装置208和蒸发器203，在冷凝器201和蒸发器203之间还连接有引射器202。蒸发器203设置制冷剂进口管212和制冷剂出口管214，蒸发器203内部布置的蒸发管束包括第一流程管束216和第二流程管束215，其中第一流程管束216为满液管束，第二流程管束215为降膜管束。在第二流程管束215上端布置制冷剂分配器213，第一流程管束216与第二流程管束215之间装有分隔板218，第一流程管束216底部设置进口，第二流程管束215底部设置出口。引射器202具有高压管211、低压管219和出口管217，节流装置208具有进口管209和出口管211。冷凝器201设置制冷剂进口管204、制冷剂出口管207，冷凝器201内布置冷凝管束220、防冲板205和过冷器206。本实施例中引射器202高压管211布置在节流装置208后，并且与节流装置208出口管210相互连通，引射器202低压管219与蒸发器203第二流程管束215底部相互连通，引射器202出口管217与蒸发器203第一流程管束216底部相互连通。冷凝器201出口管207分成两路与蒸发器203制冷剂进口管212和节流装置208进口管209连通。

如图3和4所示，工作时，制冷剂由冷凝器201制冷剂进口管204进入到冷凝器201内，经过防冲板205和冷凝管束220，流至过冷器206，通过过冷器206进一步过冷，然后经冷凝器201的出口管207流出。冷凝器201中的高温高压液体由出口管207流出后分为两路，一路经蒸发器203进口管212直接进入到蒸发器203内，另一路经节流装置208进口管209进入到节流装置208。直接进入蒸发器203的制冷剂，经过分配器213节流后，压力下降为Pe-1(图4中示例性示出温度降至5℃)，进入蒸发器203第二流程管束215进行蒸发。进入节流装置208的制冷剂经过节流装置208节流压力降为P3’，成为中压制冷剂进入到引射器202高压管211中。蒸发器203第二流程管束215底部的液态制冷剂依靠引射器202高压管211中制冷剂的高压射流作用，经过引射器202低压管219进入到引射器202中，与引射器202中制冷剂混合后，压力升高到Pe-2(图4中示例性示出温度升高至8℃)，经过引射器202出口管217进入到蒸发器203第一流程蒸发管束内，经第一流程蒸发管束216蒸发后，制冷剂气体经制冷剂出口管214回到压缩机(图中未示出)。

图4是本实施例工作过程制冷循环压焓图，其中与本实施例各个阶段制冷剂对应关系为：a点为冷凝器入口管对应的压力和焓值；b点为冷凝器出口管对应的压力和焓值；c点为引射器高压管对应的压力和焓值；d点为蒸发器内制冷剂分配器节流后的压力和焓值；e点、f点、n点为引射器内混合后制冷剂的压力和焓值；g点为引射器出口管对应的压力和焓值；m点为引射器低压管对应的压力和焓值；k点为蒸发器出口对应的压力和焓值。

与实施实例一相比，采用此实施实例有两个优点：

1)制冷剂分配器前后压差更大，与蒸发器冷凝器之间的压差相当，有利于制冷剂分配均匀性的提高。

2)蒸发器出口饱和压力更高，有利于提高系统效率。如图4所示，传统制冷系统或实施实例1所示系统，蒸发器出口饱和压力为Pe-1，本实施实例，出口饱和压力升高为Pe-2，功耗节省为：Δh1+Δh2。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种适用于低压制冷剂的换热装置，包括冷凝器、蒸发器和节流装置，所述蒸发器内设有蒸发管束，其中所述冷凝器和所述蒸发器之间还连接有用于将所述蒸发器中的制冷剂液体引入所述蒸发管束进行再次分配的引射器，所述引射器具有高压管、低压管和出口管，

其中所述冷凝器包括制冷剂出口管，所述蒸发器包括制冷剂进口管，所述冷凝器的所述制冷剂出口管和所述蒸发器的所述制冷剂进口管流体连通，

其中所述蒸发管束包括第一流程管束和第二流程管束，所述第二流程管束设置在所述第一流程管束与所述蒸发器的制冷剂分配器之间，所述制冷剂分配器位于所述第二流程管束上方，并且所述第一流程管束与所述第二流程管束之间装有分隔板，

其中所述节流装置设置在所述冷凝器的所述制冷剂出口管与所述引射器的所述高压管之间，

其中所述节流装置被配置成从所述冷凝器接收第一部分制冷剂，

其中所述引射器被配置成：经由所述高压管从所述节流装置接收所述第一部分制冷剂；经由所述低压管从所述蒸发器的所述第二流程管束的出口接收液态制冷剂；将所述第一部分制冷剂与所述液态制冷剂混合以形成第一混合制冷剂；以及经由所述出口管将所述第一混合制冷剂引入所述蒸发器中，并且

其中所述蒸发器的所述第一流程管束被配置成从所述引射器的所述出口管接收所述第一混合制冷剂并且从所述冷凝器接收第二部分制冷剂，

其中所述引射器的所述低压管与所述蒸发器的所述第二流程管束的底部流体连通，并且所述引射器的所述出口管与所述蒸发器的所述第一流程管束的底部流体连通。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其中所述冷凝器包括所述制冷剂进口管、冷凝管束、防冲板和过冷器。

3.根据权利要求1所述的换热装置，其中所述蒸发管束包括降膜管束。

4.一种适用于低压制冷剂的换热装置，包括冷凝器、蒸发器和节流装置，所述蒸发器内设有蒸发管束，其中所述冷凝器和所述蒸发器之间还连接有用于将所述蒸发器中的制冷剂液体引入所述蒸发管束进行再次分配的引射器，所述引射器具有高压管、低压管和出口管，

其中所述节流装置被配置成从所述冷凝器接收第三部分制冷剂，

其中所述引射器被配置成：经由所述高压管从所述冷凝器接收第四部分制冷剂；经由所述低压管从所述蒸发器接收液态制冷剂；将所述第四部分制冷剂与所述液态制冷剂混合以形成第二混合制冷剂；以及经由所述出口管将所述第二混合制冷剂引入所述蒸发器中，

其中所述蒸发器被配置成从所述引射器接收所述第二混合制冷剂并且从所述节流装置接收所述第三部分制冷剂，并且

其中经由所述出口管从所述引射器流出的所述第二混合制冷剂以及经由所述节流装置流出的所述第三部分制冷剂被直接引入所述蒸发器中，

其中所述节流装置和所述引射器并列布置；

所述引射器的所述高压管与所述冷凝器的制冷剂出口管流体连通，所述引射器的所述低压管与所述蒸发器的底部流体连通，所述引射器的所述出口管与所述蒸发器的制冷剂进口管流体连通。

5.根据权利要求4所述的换热装置，其中：

所述节流装置设置在所述冷凝器的所述制冷剂出口管与所述蒸发器的所述制冷剂进口管之间；

所述蒸发器内部设置有制冷剂分配器和气液分离腔，所述蒸发管束包括降膜管束。

6.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，所述冷凝器设置有制冷剂进口管、制冷剂出口管，所述冷凝器内设置有冷凝管束、防冲板和过冷器。

7.一种使用权利要求4-6任一项所述的换热装置的方法，所述方法包括：

气态制冷剂经由所述换热装置的冷凝器的制冷剂进口管进入到所述冷凝器内，经过所述冷凝器的防冲板，进入所述冷凝器的冷凝管束进行冷凝换热，冷凝产生的饱和液体流过所述冷凝器的过冷器，进一步冷却为过冷液体，经所述冷凝器的制冷剂出口管流出；

经由所述冷凝器的所述制冷剂出口管出来的制冷剂的一路通过所述换热装置的节流装置进口管进入节流装置，另一路通过所述换热装置的引射器的高压管进入到所述引射器；

所述蒸发器的底部的液态制冷剂依靠所述引射器的所述高压管中液体的高压射流作用，通过所述引射器的低压管进入到所述引射器中；

通过所述引射器中的所述高压管进入的制冷剂与通过所述引射器的所述低压管进入的制冷剂混合成中压两相制冷剂，经所述引射器的出口管流出后与所述节流装置节流后的制冷剂相互混合，通过所述蒸发器的制冷剂进口管进入所述蒸发器内，经所述蒸发器内的分配器进行分配后，滴落在所述蒸发器的降膜管束上进行蒸发；

通过所述降膜管束的制冷剂进入到所述蒸发器的气液分离腔进行分离，气态制冷剂经蒸发器出口管回到所述换热装置的压缩机，液态制冷剂再次进入所述引射器。

8.一种使用如权利要求1-3任一项所述的换热装置的方法，所述方法包括：

气态制冷剂由所述换热装置的冷凝器的制冷剂进口管进入到所述冷凝器内，经过所述冷凝器的防冲板，进入所述冷凝器的冷凝管束进行冷凝换热，冷凝产生的饱和液体流过所述冷凝器的过冷器，进一步冷却为过冷液体，经所述冷凝器的制冷剂出口管流出；

所述冷凝器中的高温高压液体由所述制冷剂出口管流出后分为两路，一路经所述换热装置的蒸发器的制冷剂进口管直接进入到所述蒸发器内，另一路经所述换热装置的节流装置进口管进入到节流装置；

直接进入所述蒸发器的制冷剂，经过所述蒸发器的分配器节流后进入所述蒸发器的第二流程管束进行蒸发；

进入所述节流装置的制冷剂经过所述节流装置节流，成为中压液体进入到所述换热装置的引射器的高压管中；

所述蒸发器的所述第二流程管束底部的液态制冷剂依靠所述引射器的所述高压管中的高压射流作用，经过所述引射器的低压管进入到所述引射器中；

所述引射器中制冷剂混合后，经过所述引射器的出口管进入到所述蒸发器的第一流程蒸发管束内，经所述第一流程管束蒸发后，制冷剂气体经所述蒸发器的制冷剂出口管回到所述换热装置的压缩机。

9.一种换热装置，包括：

冷凝器，所述冷凝器被配置为接收制冷剂，所述冷凝器包括制冷剂出口管；

蒸发器，所述蒸发器包括蒸发管束，其中所述蒸发器包括制冷剂进口管，所述制冷剂进口管被配置为与所述冷凝器的所述制冷剂出口管流体连通并且直接从所述冷凝器的所述制冷剂出口管接收一定量的制冷剂，所述蒸发管束包括第一流程管束和第二流程管束，所述第二流程管束设置在所述第一流程管束和所述蒸发器的制冷剂分配器之间，其中所述制冷剂分配器位于所述第二流程管束的上方，并且所述第一流程管束和所述第二流程管束之间装有分隔板；

节流装置，所述节流装置设置在所述蒸发器和所述冷凝器之间，其中所述节流装置被配置为从所述冷凝器接收制冷剂的第一部分；以及

引射器，所述引射器设置在所述蒸发器和所述冷凝器之间，其中所述引射器包括高压管、低压管和出口管，所述引射器被配置为经由所述高压管从所述节流装置接收所述制冷剂的所述第一部分，所述引射器被配置为经由所述低压管从所述蒸发器的所述第二流程管束的出口接收所述制冷剂的第二部分，并且所述引射器被配置为将所述制冷剂的所述第一部分和所述制冷剂的所述第二部分混合以形成混合制冷剂并经由所述出口管将所述混合制冷剂引导至所述蒸发器，其中所述引射器的所述低压管和所述蒸发器的所述第二流程管束的底部流体连通，并且所述引射器的所述出口管和所述蒸发器的所述第一流程管束的底部流体连通。

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