冷媒分配器以及降膜蒸發器的制作方法

本申請涉及換熱設備技術領域，尤其涉及一種冷媒分配器以及降膜蒸發器。

背景技術：

在制冷技術中，高效冷水機組所使用的蒸發器主要有滿液式蒸發器和降膜式蒸發器。其中，相比滿液式蒸發器，降膜式蒸發器具有換熱效率高、制冷劑注量少等優勢，因此，降膜式蒸發器應用前景更為廣泛。

在現有的降膜蒸發器中，液態冷媒自換熱管群頂部的一級分配器向下噴淋，并在換熱管表面布膜后向下流動，此時液態冷媒與換熱管內的冷卻水換熱，蒸發為氣態。由于冷卻水在換熱管內逐漸被冷卻，所以換熱管群中各部位冷媒與冷卻水的溫差不同，導致各部位的換熱量與冷媒蒸發量也有很大差異。尤其當液態冷媒流到換熱管群下部時，一部分液態冷媒已充分換熱蒸發，使得換熱管群下部的冷媒液膜變薄或者在換熱管表面覆蓋面積減少，并且，液態冷媒在重力的作用下沿換熱管的外表面向下降落的過程中，越到換熱管群下部，冷媒液膜的質量流量越小，因此為了保證每一排換熱管表面均能形成一定厚度的冷媒液膜，一級分配器流出的冷媒流量需大于冷媒在換熱管群上部的蒸發量。

根據多位學者關于液膜流態和液膜破斷臨界現象的研究，發現換熱管外出現干涸的臨界雷諾數為rel≈500，為保證下部換熱管外布膜完整，需保證蒸發器最底排換熱管臨界雷諾數為rel≈500。對于僅有一級分配器的降膜蒸發器，為保證底排換熱管臨界雷諾數為rel≈500，需要使一級分配器進液的質量流量大，過流倍率高，由此，冷媒進入一級分配器內的流速較高，蒸發器內上部換熱管外布膜厚，雷諾數遠大于500，而下部換熱管內布膜薄，雷諾數小于500，所以，換熱不均且換熱效率低下，并且，部分冷媒未參與充分換熱便落入蒸發器底部，利用率低。

可見，現有的降膜蒸發器的不足之處是：上部換熱管群管外液膜較厚，不利于上部管外液膜的蒸發傳質；同時一部分冷媒經過換熱管的干擾，在換熱管外并不能均勻布膜，造成部分換熱管外部形成干斑，而部分換熱管外部液膜過厚，換熱效率大大降低；再者，蒸發器的一級分配器在定位時，如果稍有傾斜，就會造成蒸發器內長度方向上的換熱不均，使得換熱管外的布膜差異變大。

為了進一步減少制冷劑充注量以及提高換熱效率，近年來國內外針對降膜蒸發器做了諸多改進，如專利文件1(cn201520228638.0)公開了一種再循環降膜蒸發器，其工作原理是使冷凝器提供的制冷劑經過第一級分配器和第二級分配器后匯集到蒸發器的底部，然后由引射泵或電動泵將蒸發器底部的液態的制冷劑輸送到第二級分配器上方，完成制冷劑的循環，這種方式的優點是在蒸發器中將氣液兩相的制冷劑分離，通過設置兩級分配器，提升了蒸發器整體的換熱效率。

在專利文件2(jp特表2015-515601)中，也公開了冷媒分配單元包括兩級分配器的技術方案。圖1是專利文件2的蒸發器的一個示意圖，如圖1所示，在蒸發器的筒體10內，冷媒經由位于盒體22的中間部位的管21進入盒體22，冷媒從盒體22流出并經過分配器23和分配器60所分配，并且，冷媒還可以通過管道6’進入分配器。

應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本發明的技術方案進行清楚、完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發明的背景技術部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。

技術實現要素：

本申請的發明人發現，上述參考文件2至少存在如下的問題：

1、對于分配器60，冷媒從管道6’直接進入分配器60時，容易對分配器60內的液面產生較大的擾動；

2、對于盒體22，由于管21位于盒體22的中間部位，所以液體在經由管21進入盒體22時，也會對盒體22內的液面產生較大擾動；

3、由于管21位于盒體22的中間部位，管21的冷媒進入口僅能設置在管21的上方。

本申請實施例提供一種冷媒分配器以及降膜蒸發器，該冷媒分配器的盒體兩側部設置有分液器，因此，能夠使冷媒分配器中冷媒的液面更加平穩，此外，冷媒進入口在分液器上的設置位置更加靈活。

根據本申請實施例的第一方面，提供一種，其特征在于，所述冷媒分配器包括：

盒體，其具有容納冷媒的容置空間；以及

至少一個分液器，其位于所述盒體的側部；

其中，所述盒體的底面具有第一孔，所述分液器具有冷媒進入口，以及與所述容置空間連通的第二孔，冷媒經由所述冷媒進入口進入所述分液器，并從所述第二孔進入所述容置空間，所述容置空間內的冷媒經由所述盒體的底面的所述第一孔流出。

根據本申請實施例的第二方面，其中，所述分液器的截面為矩形，或由直線段和/或曲線段組合成的其它形狀。

根據本申請實施例的第三方面，其中，所述第二孔分布不均勻。

根據本申請實施例的第四方面，其中，所述第二孔分布均勻，并且，所述分液器內設置有不均勻的擋液板。

根據本申請實施例的第五方面，其中，所述冷媒進入口設置在所述分液器的周向的頂部、底部或側部，并且，所述冷媒進入口設置在所述分液器的長度方向的端部或不同于端部的位置。

根據本申請實施例的第六方面，其中，所述分液器為2個，分別位于所述盒體的兩個相對的側面。

根據本申請實施例的第七方面，其中，所述盒體的底面的所述第一孔分布均勻。

根據本申請實施例的第八方面，提供一種降膜蒸發器，所述降膜蒸發器具有筒體，設置于所述筒體的冷媒入口和冷媒出口，設置于所述筒體內的上分配器，位于所述上分配器下方的下分配器，位于所述上分配器和所述下分配器之間的上部換熱管群，位于所述下分配器下方的下部換熱管群，以及使所述筒體內的冷媒進行循環的冷媒循環系統，所述上分配器和所述下分配器中的至少一者是如上述第一至第七方面中任一項所述的冷媒分配器。

根據本申請實施例的第九方面，其中，所述降膜蒸發器還具有固定所述上部換熱管群和所述下部換熱管群的管板，

所述冷媒分配器的盒體的沿長度方向的兩端設置有端板，

所述端板與所述管板貼合，并且，所述端板上設置有供換熱管穿過的換熱管管孔。

根據本申請實施例的第十方面，其中，所述冷媒分配器的容置空間中沿長度方向穿插有換熱管。

根據本申請實施例的第十一方面，其中，所述冷媒循環系統具有引流裝置，所述引流裝置的一端與所述冷媒分配器的冷媒進入口和/或筒體的上部的冷媒入口連通，所述引流裝置的另一端與筒體的底部的冷媒出口連通，所述引流裝置將冷媒從所述筒體的底部的所述冷媒出口引流到所述冷媒分配器的冷媒進入口和/或所述筒體的上部的所述冷媒入口。

根據本申請實施例的第十二方面，其中，所述引流裝置是引射器或電動泵。

根據本申請實施例的第十三方面，其中，所述冷媒循環系統的數量為一套以上。

根據本申請實施例的第十四方面，其中，所述下分配器的數量為一個以上。

本申請的有益效果在于：使冷媒分配器中冷媒的液面更加平穩，此外，冷媒進入口在分液器上的設置位置更加靈活。

參照后文的說明和附圖，詳細公開了本申請的特定實施方式，指明了本申請的原理可以被采用的方式。應該理解，本申請的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權利要求的精神和條款的范圍內，本申請的實施方式包括許多改變、修改和等同。

附圖說明

所包括的附圖用來提供對本申請實施例的進一步的理解，其構成了說明書的一部分，用于例示本申請的實施方式，并與文字描述一起來闡釋本申請的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1是專利文件2的蒸發器的結構示意圖；

圖2是本實施例的冷媒分配器的一個立體示意圖；

圖3是本實施例2的降膜蒸發器的一個結構示意圖；

圖4是圖3的a-a位置的一個截面示意圖；

圖5是冷媒分配器200的容置空間中設置有換熱管的一個示意圖；

圖6是2套冷媒循環系統為冷媒分配器補充冷媒的一個示意圖；

圖7是1套冷媒循環系統為筒體的上部的冷媒入口補充冷媒的一個示意圖；

圖8是2套冷媒循環系統為筒體的上部的冷媒入口補充冷媒的一個示意圖。

具體實施方式

參照附圖，通過下面的說明書，本申請的前述以及其它特征將變得明顯。在說明書和附圖中，具體公開了本申請的特定實施方式，其表明了其中可以采用本申請的原則的部分實施方式，應了解的是，本申請不限于所描述的實施方式，相反，本申請包括落入所附權利要求的范圍內的全部修改、變型以及等同物。

在本申請的下述說明中，為了說明的方便，將以蒸發器的筒體的中心軸延伸的方向稱為“蒸發器的筒體的長度方向”，其它部件的長度方向可以與“蒸發器的筒體的長度方向”平行；將從冷媒入口指向冷媒出口的方向稱為“下方向”，將與“下方向”相反的方向稱為“上方向”；各部件的“頂部”、“底部”分別對應于各部件的“最上部”、“最下部”；各部件的“側部”可以是該部件長度方向的側向的部位。需要說明的是，上述對于上方向和下方向的定義只是為了說明的方便，并不限定該蒸發器和冷媒分配器在使用時的朝向。

實施例1

本申請實施例1提供一種冷媒分配器。圖2是本實施例的冷媒分配器的一個立體示意圖。

在本實施例中，如圖2所示，冷媒分配器200包括：盒體201和分液器202。

在本實施例中，盒體201可以具有容納冷媒的容置空間；分液器202可以位于盒體201的側部，并且，分液器202的數量可以為至少一個；盒體201的底面可以具有第一孔2011；分液器202可以具有冷媒進入口2021，以及與該容置空間連通的第二孔2022。

在本實施例中，冷媒可以經由冷媒進入口2021進入分液器202，并從第二孔2022進入盒體201的容置空間，并且，盒體201的容置空間內的冷媒可以從盒體201的底面的第一孔2011流出。

根據本實施例，由于盒體201的側部具有分液器202，能夠使冷媒在分液器202中被減速并從盒體的側部流入盒體201的容置空間中，因此，從側部進入的低流速冷媒對盒體內冷媒液面的干擾降低；并且，分液器202位于盒體201的側部，使得冷媒進入口2021的設置位置可以更加靈活。

在本實施例中，盒體201的側部可以是指沿盒體201的長度方向的側向的部位，盒體201的長度方向可以是圖2中l所示的方向。

在本實施例中，分液器202可以具有中空的結構，例如，分液器202的與盒體的長度方向垂直的截面可以是矩形，但本實施例并不限于此，該截面也可以是由直線段和/或曲線段組合成的其它形狀。

在本實施例中，分液器202的第二孔2022可以不均勻分布，從而使得從第二孔2022流出的冷媒具有均勻的流速，例如，第二孔2022可以大小不均勻，和/或間隔不均勻，并且，在冷媒流速越高的位置，第二孔2022的尺寸可以越小，和/或第二孔2022的間隔可以越大。

在本實施例中，第二孔2022也可以均勻分布，并且，分液器202內部可以設置有不均勻的擋液板(圖未示)，由此，也能使從第二孔2022流出的冷媒具有均勻的流速，例如，在冷媒流速越高的位置，擋液板對冷媒的阻擋作用可以越大，例如，擋液板可以被設置得越密和/或面積越大。

在本實施例中，分液器202的數量可以是2個，該2個分液器可以分別位于盒體201的兩個相對的側部。

在本實施例中，各分液器202的冷媒進入口2021可以設置在分液器202的周向的頂部、底部或側部；并且，冷媒進入口2021可以設置在分液器202長度方向的任何位置，例如，可以設置在長度方向的端部或不同于端部的位置。

在本實施例中，各分液器202的冷媒進入口2021的數量可以是1個以上，例如，1個、2個、或3個。此外，各分液器202的冷媒進入口2021的數量可以相同或不同。

在本實施例中，冷媒進入口2021可以連接冷媒進入管2023，該冷媒進入管2023可以引導冷媒進入冷媒進入口2021。

在本實施例中，盒體201的底面的第一孔2011可以分布均勻，由此，冷媒能夠均勻地從盒體201的底面流出。

在本實施例中，盒體201的沿長度方向的兩端部可以設置有至少一個端板2012，端板2012可以阻擋該容置空間中的冷媒從盒體201的端部流出。但是，本實施例不限于此，盒體201也可以不具有端板2012。

根據本實施例，由于盒體201的側部具有分液器202，能夠使冷媒在分液器202中被減速并從盒體的側部流入盒體201的容置空間中，因此，進入的冷媒對盒體內冷媒液面的干擾降低；并且，分液器202位于盒體201的側部，使得冷媒進入口2021的設置位置可以更加靈活。

實施例2

本申請實施例2提供一種降膜蒸發器，該降膜蒸發器可以包括實施例1所述的冷媒分配器200。

圖3是本實施例2的降膜蒸發器的一個結構示意圖，圖4是圖3的a-a位置的一個截面示意圖。

如圖3、圖4所示，降膜蒸發器300包括：筒體301，冷媒入口302，冷媒出口303，上分配器304，下分配器305，上部換熱管群306，下部換熱管群307，以及冷媒循環系統308。

在本實施例中，冷媒入口302和冷媒出口303設置于筒體301；上分配器304設置于筒體301內，下分配器305設置于上分配器304的下方；上部換熱管群306位于上分配器304和下分配器305之間，上部換熱管群306可以包括1根以上的換熱管；下部換熱管群307位于下分配器305的下方，下部換熱管群306可以包括1根以上的換熱管；冷媒循環系統308可以使筒體301內的冷媒進行循環，冷媒循環系統308可以有至少一部分被設置在筒體301的內部，或者全部被設置在筒體301的外部。

在本實施例中，上分配器304和下分配器305中的至少一者可以具有實施例1所述的冷媒分配器200的結構，由此，在本申請的降膜蒸發器中，冷媒在進入上分配器和/或下分配器過程中，對上分配器和/或下分配器內冷媒液面的干擾被降低；并且，上分配器和/或下分配器的冷媒進入口的設置位置可以更加靈活。

在本實施例中，上分配器304和下分配器305可以相互平行且水平設置；此外，下分配器305的數量可以是1個以上，例如，可以有2個下分配器，該2個下分配器可以上下設置，由此，提高換熱效率。

在圖4中，下分配器305具有圖2的冷媒分配器200的結構，所以，在下面的說明中，涉及到下分配器305的說明內容，采用實施例1中冷媒分配器200的附圖標記。需要說明的是，雖然下面的說明內容基于圖4，但是本實施例并不限于此，有關冷媒分配器200的說明內容，同樣適用于上分配器304具有冷媒分配器200的結構的情況。

在本實施例中，如圖3所示，降膜蒸發器300還具有用于固定上部換熱管群306和下部換熱管群307的管板309，該管板309的數量可以是2個。

在本實施例中，冷媒分配器200的盒體201的沿長度方向的兩端設置的端板2012可以與管板309貼合，由此，可以將冷媒分配器200的盒體201嵌于該2個管板309之間。

圖5是冷媒分配器200的容置空間中設置有換熱管的一個示意圖。

在本實施例中，端板2012上還可以設置有供換熱管穿過的換熱管管孔2013，并且，冷媒分配器200的容置空間中可以沿長度方向穿插有換熱管310，換熱管310可以從換熱管管孔2013穿過。由此，容置空間中的冷媒液面在接觸到換熱管的情況下，能夠進行浸沒式換熱，從而提高了換熱效率。

在本實施例中，如圖4所示，冷媒循環系統308可以具有引流裝置3081，引流裝置3081的第一端可以與冷媒分配器200的冷媒進入口2021和/或筒體301的上部的冷媒入口302連通，第二端可以與筒體301的底部的冷媒出口303連通，并且，引流裝置3081可以將冷媒從筒體301的底部的冷媒出口303引流到冷媒分配器200的冷媒進入口2021和/或筒體301的上部的冷媒入口302，由此，使得筒體301內的冷媒進行循環，從而達到在不增加冷媒充注量的同時增強換熱效果的目的。

在本實施例中，該引流裝置3081可以是引射器，并且，該引射器可以具有第三端，該第三端可以與來自冷凝器的供液管連通，其中，來自冷凝器的供液管中的制冷劑為高溫高壓狀態，而在該引射器的第二端處的處于低溫低壓狀態的制冷劑能夠基于文丘里效應被吸入該引射器，并與高溫高壓狀態的制冷劑混合后，經由第一端進入冷媒分配器200的冷媒進入口2021和/或筒體301的上部的冷媒入口302。

此外，本實施例不限于此，該引流裝置3081也可以是電動泵等。

在本實施例中，如圖4所示，降膜式蒸發器300的工作原理如下：冷媒進入降膜式蒸發器時，先與上部換熱管群306的換熱管進行換熱，因冷媒進來時溫度為最高，使得與降膜式蒸發器的換熱溫差較高，從而使得熱流密度較高，在這樣的情況下，把上部換熱管群306與下部換熱管群307內的載冷劑流動方向設計成自上而下流動，就可以實現上部換熱管群306的管外換熱性能得到提升，使得降膜式蒸發器的換熱系數提升。從上分配器304中噴淋而下的流動狀態較為規則的冷媒液體一部分經過上部換熱管群306進行換熱后相變為氣體，另一部分以比較雜亂的滴淋狀態向下進行降落，為了使原本比較雜亂的不規則滴淋狀態變得類似于剛從上分配器305中流出的狀態(均勻，規則)，在上分配器304的下方設計了一個下分配器305。下分配器305承接自上部換熱管群滴落而下的冷媒液體，在下分配器305中形成冷媒液位，液位完全或部分淹沒端板上管孔中安裝的換熱管外表面，即設置于下分配器305中的換熱管被冷媒液體浸沒，形成浸沒式(池沸騰)換熱，下分配器305匯聚來自上方的液體并在其中形成一定的液位后，重新分配到下方的下部換熱管群上。因下分配器305的底部設置有均勻分布的若干等徑圓孔，下分配器305上方無遮擋，可以基本接收上部換熱管群中未蒸發為氣體的冷媒液體，底部的等徑圓孔作為下分配器305的出口，在降膜分配器工作的穩定狀態時，下分配器305接收到的冷媒液體等于從底部均勻分布的圓孔中流出的冷媒液體，同時在下分配器305中形成一定的冷媒液位，當下分配器305中存在液位后，從其底部的每個等徑圓孔中流出的冷媒液體基本是相等的，這就實現了下分配器305將原本較雜亂的冷媒液體滴淋流動狀態轉化為均勻的冷媒液體理想滴淋流動狀態的目的，冷媒經過下部換熱管群后，未氣化的冷媒液體在富油區集聚，然后通過冷媒循環系統進入下分配器305形成循環。

在本實施例中，該冷媒循環系統308的數量可以是1套，或多于1套。

圖6是2套冷媒循環系統為冷媒分配器補充冷媒的一個示意圖，圖7是通過1套冷媒循環系統為筒體301的上部的冷媒入口302補充冷媒的一個示意圖，圖8是通過2套冷媒循環系統為筒體301的上部的冷媒入口302補充冷媒的一個示意圖，其中，如圖7和圖8所示，冷媒入口302可以位于膨脹閥20的下游側。

根據本實施例，降膜蒸發器的換熱效率得到提高。

以上結合具體的實施方式對本申請進行了描述，但本領域技術人員應該清楚，這些描述都是示例性的，并不是對本申請保護范圍的限制。本領域技術人員可以根據本申請的精神和原理對本申請做出各種變型和修改，這些變型和修改也在本申請的范圍內。