一种低压制冷剂分配器及该分配器的降膜蒸发器

本发明涉及一种低压制冷剂分配器及该分配器的降膜蒸发器，属于制冷空调。

背景技术：

1、低压制冷剂降膜蒸发器，它包括一个壳体；换热管束；位于壳体顶部的制冷剂气液分离器和分配器，以及壳体顶部的出气口。气液两相制冷剂从壳体顶部位置进入壳体，在气液分离器中分离为气体和液体，液体制冷剂经分配器分配进入壳侧后从上向下流过管束，吸热沸腾，蒸汽从壳体顶部的出口流出蒸发器。气液分离器分离的气体也从壳体顶部出口流出蒸发器。水在换热管束的管侧流动，将热量传给壳侧的制冷剂后水温下降，得到空调需要的冷水(例如，公开号为cn109642760a公开的用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器)。

2、与满液式蒸发器(例如公开号为cn211204506u所示的满液式蒸发器)相比，降膜蒸发器壳侧制冷剂液位低，一方面，有效降低了制冷剂的充注量；另一方面，也降低了制冷剂液体的静液柱压力，增大了壳侧制冷剂和管侧水之间的换热温差。低压制冷剂的饱和温度对压力敏感，例如，在6℃时，每1kpa压力变化，低压制冷剂r1233zde的饱和温度变化约为0.4℃，中压制冷剂r134a的饱和温度变化为0.1℃，因此降低制冷剂液体的静液柱压力对低压制冷剂蒸发器的换热性能具有重要意义，同时，降低蒸发器内的制冷剂气体的流动压降也是低压制冷剂蒸发器成功设计的一个关键。

3、专利215063028u公开了一种分配器及包含该分配器的降膜蒸发器，提出了一种降膜蒸发器的分配器设计。该分配器包括一级分配器和二级分配器，一级分配器是一个气液分离腔，沿蒸发器长度布置。在分离腔内部沿流动方向布置有多个多孔板，减小制冷剂轴向流动的扰动，促进气液分离。气液分离腔的底板均布小孔，分离的液体通过小孔落到二级分配器内。二级分配器是一个顶部开口，底部均布小孔的布液盒，布液盒内的液体通过小孔被均匀分配到分配器下面的管束上。该设计无专门的制冷剂轴向分配器，在低负荷工况时，气液分离腔内的液位沿长度方向不均匀，可能影响制冷剂分配沿管长的均匀性，降低低负荷时蒸发器的换热性能。

4、专利105518391a公开了用于降膜蒸发器的集成分离器-分配器，提出了一种降膜蒸发器的分离器和分配器设计。其中分离器有2种方案，方案1制冷剂从气液分离器中间进入，然后向两端流动，方案2制冷剂从分离器一端进入，向另一端流动。气液分离后的液体制冷剂流入轴向分配器，分配器沿轴向具有固定的截面形状。气液分离器分离的制冷剂气体通过通风竖管引导到底部的制冷剂液面附近。该设计的轴向分配器因为沿流动方向通流面积固定，所需的制冷剂较多，同时，由于制冷剂从进口端沿轴向向另一端流动过程中，流速逐渐降低，沿轴向的流体静压力升高，不利于轴向制冷剂分配的均匀性，设计的通风竖管将气体(夹带部分液滴)引导到底部的制冷剂液面，管道太长一方面耗费材料，另一方面也堵塞了蒸发器下部部分气流通道，增加了流动压降。另外，该专利设计的蒸发器的出气口安装在蒸发器筒体侧面，出气口距离底部的液面近，不利于蒸汽中所夹带的液滴的充分分离，易引起压缩机吸气带液，降低制冷机的性能。

5、专利109642760a公开了用于降膜式蒸发器的制冷剂分配器，提出了一种降膜蒸发器的分配器设计，其制冷剂气液分离器的上表面呈倾斜布置，在出气口位置处具有最小高度，在另一端或者筒体两端具有最大的高度，这种设计增大了出气口下的制冷剂流动的通流面积，降低了制冷剂蒸汽在出气口下的局部流动阻力。但是气液分离器与蒸发器筒体长度相近，制冷剂的充注量较大。另外，尽管在出气口处的气液分离器高度最小，但是分离器仍然阻挡了部分通流面积，增大了流动阻力。

6、专利111919075a公开了一体式分离器和分配器，提出了一种用于降膜蒸发器的一体化的气液分离器和分配器结构，制冷剂在分离器中分离后，液体制冷剂直接从位于分离器底部的两侧开口流入沟槽，沟槽沿蒸发器轴向布置，进入沟槽的液体从位于沟槽通道顶部的一系列沿着轴向布置的小孔流出，因此，沟槽实际起到了轴向分配器的作用。该发明的优点是制冷剂的轴向分配通过较小的沟槽来实现，有助于降低制冷剂充注量，但是沟槽加工较为复杂，同时，气液分离器沿着轴向伸展到出气口下面，阻挡了部分气流通道。为了减小气体制冷剂的流动阻力，需要较大的蒸发器筒体来安置气液分离器。

7、为此，针对上述情况，设计一种低压制冷剂分配器及该分配器的降膜蒸发器来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、本发明提出一种低压制冷剂分配器及该分配器的降膜蒸发器，旨在一方面具有气液分离器和分配器制冷剂充注量低的特点，采用本专利设计，降膜蒸发器制冷剂充注量可以降低15％左右，靠近蒸发器出气口位置处气体流速最大，是对流动阻力最敏感的区域，通过气液分离器设计增大出气口下的通流面积,减小流动阻力，或者说在保持同样流动阻力的情况下，可以降低筒体直径10％左右，有效降低蒸发器成本，再者分离器上设置出气引导管，可以有效去除出气引导管中夹带的制冷剂液体，避免液体通过出气口流入压缩机，造成吸气带液。

2、具体采用以下技术方案来实现：

3、一种低压制冷剂分配器，包括锥形结构的轴向分配盒和布液盒，所述轴向分配盒通过多个支撑结构安装在布液盒内，且多个支撑结构沿布液盒轴向等距布置，用于将布液盒中的制冷剂液体沿轴向分成了多个等距的小室，支撑结构可用作支撑轴向分配盒，另一方面所述轴向分配盒的上表面沿轴向设有出流小孔，当轴向分配盒内制冷剂液体通过出流小孔流出而落入布液盒内，进入多个小室后汇聚，所述布液盒的底面为一个多孔板，汇聚后的制冷剂通过多孔板上的小孔流出。

4、采用上述方案，当液体从轴向分配盒大的一端进入轴向分配盒后，沿着轴向向另一端流动，沿程部分液体从轴向分配盒的上面流出，轴向分配盒内轴向流动的液体流量减小，但由于轴向分配盒的通流截面积沿程逐渐减小，制冷剂液体沿着轴向的流速可以保持近似不变，因此，流体的静压力保持几乎不变，因而轴向分配盒的每个小孔的内外压差保持不变，每个小孔的出流流量保持不变，此外，轴向分配盒沿轴向出流的不均匀性经过小室的汇聚作用后得到进一步降低，从而强化了制冷剂沿轴向分配的均匀性，另外也可以降低制冷剂的充注量。

5、一种降膜蒸发器，包括筒体、第一出气口、气液分离器、进液管、上述的轴向分配盒和布液盒，所述第一出气口设在筒体的一端，并与筒体内部连通，所述气液分离器安装在筒体内，从第一出气口延伸到筒体的另一端，用于避开出气口下方空间，增加出气口下方空隙，降低了气流流动阻力，并所述进液管一端伸入气液分离器的内部，并与所述气液分离器的一端面相对应，制冷剂通过进液管进入气液分离器后，喷在气液分离器端面，然后流动反向，液体从气液分离器的另一端的出液口流出；

6、所述布液盒设在筒体内部，且所述布液盒和轴向分配盒均位于气液分离器的下方，所述气液分离器的底部与轴向分配盒相连通。

7、需要说明的是，气液分离器的截面形状是矩形的，但本发明并不限制分离器截面形状，可以是圆形、椭圆形、曲线型等其他形状。

8、优选的，所述出流小孔沿蒸发器长度方向均匀分布或者沿分配盒长度方向均匀分布，轴向分配盒的锥形角度为3-7°。

9、优选的，所述进液管为弯管，且所述进液管的另一端伸出筒体。

10、优选的，所述气液分离器的另一端上布置两个第二出气口，两个所述第二出气口对称设置，并均靠近气液分离器的上部，气液分离后的气体从第二出气口流出，且所述出液口与气液分离器底面平齐，有利于液体流出。

11、需要说明的是，在分离器出气口可以布置挡液板或除沫器，消除气流中夹带的部分液滴。

12、优选的，所述气液分离器的出液口上连通有液管，所述液管的另一端伸入布液盒内，并与布液盒内的轴向分配盒相连通。

13、需要说明的是，位于液管连接的轴向分配盒端部大于轴向分配盒的另一端。

14、采用上述方案，液管中液体提供的静液柱压头，用于克服制冷剂液体在轴向分配盒中的流动阻力。

15、优选的，降膜蒸发器还包括在筒体中分别设置的管束支撑板、罩板、穿过管束支撑板管孔的换热管束，所述罩板的形状为l型，且所述罩板的水平边封闭布液盒的上部，罩板的垂直边紧贴管束支撑板的侧边向下延伸，直到超过管束支撑板底部的降膜区管孔为止，所述布液盒的侧面板上方开设有缺口，且所述罩板与布液盒的侧面板之间还设有间隙，用于通过设置缺口和间隙，形成压力平衡通道，保持布液盒的内部压力与降膜管束区压力相等，从而可使布液盒中的液体依靠液柱静压力下落到降膜管束区。

16、需要说明的是，落入布液盒内的制冷剂经过布液盒上的多孔板，并经多孔板上的小孔滴落到降膜管束上。

17、l形结构的罩板的垂直边包住降膜管束区外侧，可以引导降膜管束区蒸发产生的气体向下和液滴同向流动，避免气流横向流动，可能破坏液滴的流动。

18、优选的，降膜蒸发器还包括在筒体和罩板之间安装有除沫丝网，用于去除制冷剂气体中夹带的液滴。

19、需要说明的是，为了降低穿网流速，除沫丝网安装在靠近筒体中心水平面处或者倾斜安装，倾斜角度相对于水平面在±30°以内。

20、优选的，降膜蒸发器还包括设在筒体内的导气管，所述导气管与气液分离器的第二出气口相连通，另一端伸入到除沫丝网的下方，用于导气管将气液分离器出来的气流以及其中夹带的液滴引导到除沫丝网的下方，并与管束蒸发产生的气流混合，然后向上穿过除沫丝网。

21、采用上述方案，与公开号为cn105518391a不同，本发明设计的导气管只需穿过筒体中心水平面处的除沫丝网，就可以去除其中夹带的液滴，不需要将引导管引导到底部的液池附近。一方面通过除沫丝网有效去除了夹带的液滴，另一方面，减小了导气管的长度，节省了成本，同时也避免了较长的导气管堵塞蒸发器下部部分气流通道，增加了流动压降。

22、还需要说的是，一种降膜蒸发器，第一出气口布置在靠近筒体轴向中间位置时，出气口的两边可布置两个气液分离器，每个气液分离器各有一个进液管、一个出液口、一个或两个第二出气口；每个气液分离器的出液口通过各自的液管与下面的两个锥形的轴向分配盒分别连接；每个轴向分配盒都放置在布液盒内；每个轴向分配盒保证制冷剂沿轴向的均匀分配，布液盒汇聚制冷剂液体再二次分配到下方的降膜管束上。

23、本发明的有益效果是：本发明设计的气液分离器可以有效降低气流阻力，与现有技术相比，在保持同样流动阻力的情况下，可以降低筒体直径10％左右，有效降低蒸发器成本。锥形的轴向分配盒保持轴向流动中制冷剂静压力不变，使轴向流量分配的不均匀性保持在10％以下。气液分离器和锥形分配盒可以有效降低制冷剂充注量，可使降膜蒸发器制冷剂充注量降低15％左右。