一种新型干式蒸发器及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型干式蒸发器及其使用方法,目前干式蒸发器中制冷剂有多流程，每个流程中的换热管数基本一样，每个流程的换热管一致，采用同一种管型，在制冷剂的流动过程中，制冷剂蒸发，流速增加，阻力增加，采用相同的流通面积和阻力特性就会导致总的压降增加,蒸发温度不高,换热效果不佳；本发明在每个流程进行了特殊处理：沿着制冷剂蒸发流动方向，流程数增加，流动阻力特性降低；采用相同换热管的，随着流程数增加，换热管数增加，上流程和下流程比例优选为2:3；采用不同换热管径的，随着流程数增加，换热管管径增加一档，换热面积可以一样，或者采用比例为5:6。这样的设计，换热器的流动阻力特性和流速很好地匹配，能够提高换热系数15%，提高了能效，节约了耗材，是一件节能高效的产品。
【专利说明】一种新型干式蒸发器及其使用方法【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷空调换热器设计，更具体地说，特别是涉及一种制冷空调系统中的干式蒸发器，采用专门的制冷剂流程设计，优化流速分布，降低沿程压降，属于换热器领域。
【背景技术】
[0002]现有的干式蒸发器有两种方案:基本型的干式蒸发器和U形管干式蒸发器。基本型干式蒸发器包括了几个流程，通过隔液筋分隔开，每一个流程的换热管数一样、换热管一样。U型管干式蒸发器包括了两流程，上流程和下流程通过U型弯连接，采用了同样的换热管，换热管数也一样。整个流通面积沿程都是一样的。但是制冷剂的流速却是不一样的，差别很大，蒸发器进口的制冷剂干度约20%,出口的干度100%。出口的流速是进口的5倍，随着制冷剂的沿程蒸发，制冷剂的流速呈近似线性增加，但是速度产生的压降却是呈3次方关系地增加，阻力的增加，导致前后的蒸发温度差异大，前段的蒸发温度高，换热效果不能很好显示出来。整一个换热器的压降有的能够达到1.5bar，前段的蒸发温度会比出口处的蒸发温度高2~4度，特别是前段的换热面积大，总体的换热效果损失严重。
【发明内容】
[0003]针对上述的问题:制冷剂蒸发气化流速上升，制冷剂沿程压降增加，导致换热效果降低。提出本发明的设计方案，即优化制冷剂在换热器中的流动压降分布:每个流程的流动速度尽量一致 ，避免后段压降大大于前段压降。通过合理的换热管型号搭配和换热管数上进行调整。
[0004]该干式蒸发器，包括了端板、筒体、换热管束、进水口、出水口、折流板、折流板定位杆、隔液板；其中换热管束通过隔液板进行分区，制冷剂从进液口进入上分区，然后流到下分区，如有更多的分区，依次流下去，最后通过出气口，取上分区的换热管数为X、换热管直径为D1、流通面积为Al，下分区的换热管数为Y、换热管直径为D2、流通面积为A2，，其特征在于:下分区流动阻力特性低于上分区的流动阻力特性；上分区的流通面积Al小于或者等于下分区的流通面积A2 ;上分区的换热管直径Dl小于或者等于下分区的换热管直径D2 ;如有更多分区，依次类推。保证前流程的制冷剂平均流程接近于后流程的。
[0005]所述的干式蒸发器，其进一步的特征在于所述上分区的换热管直径Dl等于下分区的换热管直径D2，上分区的换热管数X小于下分区的换热管数Y。
[0006]所述的干式蒸发器，进一步的特征在于所述的Y等于X的1.2^2倍。
[0007]所述的换热管数X和Y，进一步的特征是，Y优选为X的1.5倍。
[0008]所述的干式蒸发器，进一步的特征在于所述的上分区的换热管直径Dl小于下分区的换热管直径D2。
[0009]所述的换热管直径Dl和D2，进一步的特征在于所述的上分区的换热管直径Dl小于下分区的换热管直径D2—档。换热管大致有如下几档:6.35mm、7mm、7.94mm、9.52mm、12.56mm、15.88mm、19mm0
[0010]所述的换热管直径Dl和D2，进一步的特征在于所述的上分区的换热管直径Dl小于下分区的换热管直径D2两档。换热管大致有如下几档:6.35mm、7mm、7.94mm、9.52mm、12.56mm、15.88mm、19mm0
[0011]所述的干式蒸发器，进一步的特征在于所述的上分区的制冷剂平均流速等于下分区的制冷剂流速，误差10%。
[0012]本装置的制冷剂管理和油管理是这样实现的:两相低压低温制冷剂和油的混合物通过进液口进入到第一流程管束，制冷剂和油的混合物从一端流到另一端，流动过程中，不断气化，流速增加；进入下一流程之后，由于流通面积突然增加，下一流程的初始流速和上一流程的初始流速一样，制冷剂和油的混合物从一端流到另一端，不断气化，流速增加，最后的流动速度和上流程末端的流动速度一样，这样保证了前后的制冷剂气体压降几乎一致，压降最小化，制冷剂前段的蒸发温度不至于高出后段的太多；完全气化的制冷剂从出气口流出，油随着制冷剂流动，最后被气态制冷剂带出系统，整个过程中制冷剂的蒸发温度变化控制在0.5° C左右。
[0013]本方案相对于基本型干式蒸发器和U型管蒸发器，根据制冷剂沿程蒸发、加速流动、阻力增加的特性，不同流程，随着流程数的增加，采用了换热管数增加的排布方式或者采用大直径的换热管，用以减少后段压降，具有独到的优势。整个过程中制冷剂的蒸发温度变化控制在0.5° C左右，能够提高换热效果15%以上。本方案同样可以用到双系统的干式蒸发器，凡是利用本方案的设计思想的干式蒸发器，都属于本发明保护的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1、新型干式蒸发器的左视图；
附图中各图例标记表不如下的意义:
I――端板、2----筒体、3----换热管束、4----折流板定位孔、5----隔液板、101——螺栓孔、
301上分区、302下分区、X上分区换热管数、Y下分区换热管数、
Dl上分区换热管直径、D2下分区换热管直径 【具体实施方式】:
下面结合附图1对本发明进行介绍。
[0015]端板I上开通孔，换热管束3穿过，两者进行了涨接或焊接，端板I的作用是隔断制冷剂和水，筒体2和端板I焊接，用来隔断外界和内部的水，起到承压作用，上边开有一个进水口和一个出水口，水受到折流板的作用，冲刷换热管，强化换热，折流板定位孔4用来定位折流板的间距，保证整个过程水流均匀冲刷。换热管束3被隔液板5分隔成两个区:上分区301和下分区302，隔液板5隔断上流程和下流程，本案例是两流程，隔液板5隔断了进液和出气，制冷剂从进液口进入上分区301，到另一端后折流到下分区302，从下分区302流出，干度100%。
[0016]制冷剂和油的管理是这样实现的:两相低压低温制冷剂和油的混合物通过进液口进入到第一流程管束，制冷剂和油的混合物从一端流到另一端，流动过程中，不断气化，流速增加；进入下一流程之后，由于流通面积突然增加，下一流程的初始流速和上一流程的初始流速一样，制冷剂和油的混合物从一端流到另一端，不断气化，流速增加，最后的流动速度和上流程末端的流动速度一样，这样保证了前后的制冷剂气体压降几乎一致，压降最小化，制冷剂前段的蒸发温度不至于高出后段的太多；完全气化的制冷剂从出气口流出，油随着制冷剂流动，最后被气态制冷剂带出系统，整个过程中制冷剂的蒸发温度变化控制在
0.5° C左右。
[0017]在一个60kW的机组上，采用了三种设计；第一种设计中，换热管采用了 9.52mm的，上分区301的换热管数为52,下分区302的换热管数为78，是上分区301的换热管数的1.5倍。本机组是一台风冷模块机，在环境温度35°C的情况下测试，机组进水温度12°C，出水温度7° C，干式蒸发器进口的干度为18%，经过上分区301后干度为50%，在下分区302的出口处得到3度过热度的过热蒸气，上分区301入口的蒸发温度为4.5° C、上分区302出口的蒸发温度为4.3° C，下分区302出口的蒸发温度为4.00C ;整个机组的能效为3.25，达到国家二级能效。第二种设计中，换热管采用了不同的换热管，上分区301采用了 7.94mm的换热管，换热管数为60,下分区302采用了 9.52mm的换热管,换热管数78,放置在一台60kW的风冷模块机上测试，环境温度35° C，进水温度12° C，出水温度7° C，干式蒸发器进口的干度为18%，经过上分区301后干度为51%，在下分区302的出口得到3° C过热度的过热蒸气，上分区301入口的蒸发温度为4.6° C、上分区302出口的蒸发温度为4.4° C，下分区302出口的蒸发温度为4.2°C ;整个机组的能效为3.29，达到国家二级能效。第三种设计中，换热管采用了不同的换热管，上分区301采用了 7.94mm的换热管，换热管数为65，下分区302采用了
12.56mm的换热管，换热管数65，放置在一台60kW的风冷模块机上测试，环境温度35° C，进水温度12° C，出水温度7° C，干式蒸发器进口的干度为18%，经过上分区301后干度为52%，在下分区302的出口得到3° C过热度的过热蒸气，上分区301入口的蒸发温度为4.5° C、上分区302出口的蒸发温度为4.3°C，下分区302出口的蒸发温度为4.TC ;整个机组的能效为3.27，达到国家二级能效。
[0018]上述的是两流程的方案，当制冷剂流动需要更多流程时，制冷剂的压降管理方案仍然是上流程压降等于下流程的，下流程采用更多的管数或者采用更大管径的换热管，来抵消制冷剂蒸发产生流速增加、压降增加。流程越多，意味着每个流程的换热管长度短了，这样能得到更低的压降。
【权利要求】
1.一种新型干式蒸发器，包括了端板(I)、筒体(2)、换热管束(3)、进水口、出水口、折流板、折流板定位杆(4)、隔液板(5);其中换热管束(3)通过隔液板(5)进行分区，制冷剂从进液口进入上分区(301)，然后流到下分区(302)，如有更多的分区，依次流下去，最后通过出气口，上分区(301)的换热管数为X、换热管直径为D1、流通面积为Al，下分区(302)的换热管数为Y、换热管直径为D2、流通面积为A2,，其特征在于: 1)、下分区(301)流动阻力特性低于上分区(302)的流动阻力特性； 2)、上分区(301)的流通面积Al小于或者等于下分区(302)的流通面积A2； 3)、上分区(301)的换热管直径Dl小于或者等于下分区(302)的换热管直径D2； 4)、如有更多分区，依次类推。
2.根据权利要求1所述的干式蒸发器，其特征在于所述的上分区(301)的换热管直径Dl等于下分区的换热管直径D2，上分区(301)的换热管数X小于下分区(302)的换热管数Y。
3.根据权利要求2所述的干式蒸发器，其特征在于所述的Y等于X的1.2^2倍。
4.根据权利要求3所述的干式蒸发器，其特征在于所述的Y优选为X的1.5倍。
5.根据权利要求1所述的干式蒸发器， 其特征在于所述的上分区(301)的换热管直径Dl小于下分区(302)的换热管直径D2。
6.根据权利要求5所述的干式蒸发器，其特征在于所述的上分区(301)的换热管直径Dl小于下分区(302)的换热管直径D2—档。
7.根据权利要求5所述的干式蒸发器，其特征在于所述的上分区(301)的换热管直径Dl小于下分区(302)的换热管直径D2两档。
8.根据权利要求1所述的干式蒸发器，其特征在于所述的上分区(301)的制冷剂平均流速等于下分区(302)的制冷剂流速，误差10%。
9.一种权利要求1所述干式蒸发器的使用方法，其特征在于，两相低压低温制冷剂和油的混合物通过进液口进入到第一流程管束，制冷剂和油的混合物从一端流到另一端，流动过程中，不断气化，流速增加；进入下一流程之后，由于流通面积突然增加，下一流程的初始流速和上一流程的初始流速一样，制冷剂和油的混合物从一端流到另一端，不断气化，流速增加，最后的流动速度和上流程末端的流动速度一样，前流程和后流程的制冷剂气体压降几乎一致，最小化压降，制冷剂前段的蒸发温度高出后段的值约0.2° ;完全气化的制冷剂从出气口流出，油随着制冷剂流动，最后被气态制冷剂带出系统，整个过程中制冷剂的蒸发温度变化控制在0.5° C左右。
【文档编号】F25B39/02GK103615843SQ201310597426
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】胡仿冰 申请人:昆山方佳机械制造有限公司