具有氣道的滿液式殼管蒸發器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制冷與低溫領域的技術，具體是一種具有氣道的滿液式殼管蒸發器。
【背景技術】
[0002]滿液式殼管蒸發器具有結構緊湊、換熱性能好、安全可靠的優點，因而在冷水機組中具有廣泛的應用。換熱管作為其中最重要的換熱元件，一般是通過等管距的緊湊排布方式來最大限度地提高管束的換熱面積。然而滿液式蒸發器在實際工作過程中會不斷生成氣泡，這些氣泡無法及時導出會形成額外的管外熱阻從而削弱管外換熱能力，特別地，蒸發器頂部區域大量積聚的氣泡會嚴重降低管外換熱系數，從而造成蒸發器整體換熱能力下降，整機換熱性能無法得到充分發揮。因此，為了進一步提高蒸發器的換熱性能，需要充分考慮減小氣泡對換熱管換熱能力的影響。
[0003]經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN104819604A，公開(公告)日為2015年8月5日，公開了一種分層式的滿液式蒸發器，該滿液式蒸發器將管束排布進行分層處理，雖然能夠減少制冷劑充注量，但是每層換熱管的緊密排布方式會導致氣泡容易堵塞在各換熱管之間；同時由于每排換熱管之間還設置有長度與橫向管排總長一致的托盤，使得每層換熱管表面生成的氣泡無法立即導出，而是需要沿著較長的托盤向兩側流走，這樣就無法保證每一層換熱管的換熱能力得到充分的發揮。
[0004]中國專利文獻號CN203489538U，公開(公告)日為2014年3月19日，公開了一種新型高效滿液式蒸發器，該滿液式蒸發器通過改進分配器的結構來實現制冷劑的均勻分配，但換熱管的排布仍然采用緊密的等邊三角形排布，整個蒸發器底部和中部區域生成的氣泡將無法快速導出，從而大量氣泡將積聚在蒸發器頂部并導致整機換熱能力下降。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術存在的上述不足，提出了一種具有氣道的滿液式殼管蒸發器，能夠降低氣泡帶來的額外熱阻對換熱管性能的影響，保證各區域的換熱管都能充分發揮其換熱能力，從而提高蒸發器的換熱性能。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的，
[0007]本發明包括:管封頭、殼程筒體和換熱管，其中:殼程筒體兩端設有管封頭，換熱管以管束的方式設置于殼程筒體內部；
[0008]所述的殼程筒體按橫截面將殼程筒體分為底層區域、中間層區域和頂層區域，層與層之間設有橫向氣道，頂層區域設有若干個縱向氣道。
[0009]所述的底層區域設有等距排布的換熱管。
[0010]所述的中間層區域和頂層區域設有非等距排布的換熱管，其中:換熱管之間的橫向間距和縱向間距相比于底層區域均增大，橫向間距的增大幅度比縱向間距大，且頂層區域的橫向間距和縱向間距的增大幅度比中間層區域大。 技術效果
[0011]與現有技術相比，本發明通過在各區域之間增加橫向氣道，并在頂層區域增加縱向氣道，同時采用換熱管非等距排布的方案，減少了換熱管上附著的氣泡數量，從而降低氣泡帶來的額外熱阻對換熱管換熱能力的影響，保證了蒸發器內各區域換熱能力的充分發揮，顯著提高了蒸發器的換熱性能。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明中殼程筒體的橫截面示意圖；
[0013]圖2為本發明的結構不意圖；
[0014]圖3為本發明中氣泡流動示意圖，其中:箭頭表示氣泡流動的方向；
[0015]圖中:殼程進口1、管程進口 2、殼程出口 3、管程出口 4、管封頭5、殼程筒體6、換熱管
7、底層區域8、中間層區域9、頂層區域10、橫向氣道11、縱向氣道12。
【具體實施方式】
[0016]下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0017]如圖1和圖2所示，本實施例包括:管封頭5、殼程筒體6和換熱管7，其中:殼程筒體6兩端設有管封頭5，換熱管7以管束的方式設置于殼程筒體6內部；
[0018]所述的殼程筒體6按橫截面將殼程筒體分為底層區域8、中間層區域9和頂層區域10，層與層之間設有橫向氣道11，頂層區域10設有若干個縱向氣道12。
[0019]所述的底層區域8設有等距排布的換熱管7，底層區域8內的換熱管7結構緊湊、單位體積內的換熱面積大，能夠迅速將過冷制冷劑液體升溫至蒸發溫度，充分保證底層區域8的換熱需求。
[0020]所述的等距排布包括:等邊三角形排布、正方形排布和圓形排布，本實施例優選為等邊三角形排布。
[0021]所述的中間層區域9和頂層區域10設有非等距排布的換熱管7，其中:位于中間層區域9的換熱管7之間的橫向間距相比于底層區域8增大20%，縱向間距相比于底層區域8增大15%;位于頂層區域10的換熱管7之間的橫向間距相比于底層區域8增大40%，縱向間距相比于底層區域8增大25%，保證了中間層區域9和頂層區域10的換熱需求。
[0022]所述的縱向氣道12是通過在頂層區域10內每隔I?3列換熱管7設置一個缺列實現的；缺列的設置根據氣泡運動規律來決定，由于氣泡主要往殼程筒體6兩側運動，因此缺列主要布置在頂層區域10兩側，缺列數量不限于本實施例中的4個。
[0023]所述的橫向氣道11越靠近頂層區域10，其高度越大，其中:所述的底層區域8與中間層區域9之間的橫向氣道11的高度為2倍的換熱管管徑，所述的中間層區域9與頂層區域10之間的橫向氣道11的高度為3倍的換熱管管徑。
[0024]本裝置的工作原理如下:
[0025]制冷劑液體從殼程進口I進入殼程筒體6，載冷劑從管程進口 2進入換熱管7，制冷劑通過換熱管7與載冷劑進行換熱，在殼程筒體6內沸騰蒸發，制冷劑蒸汽從殼程出口 3離開，冷卻的載冷劑從管程出口 4離開；
[0026]底層區域8:制冷劑從殼程進口I進入殼程筒體6，在此過程中吸熱蒸發并產生少量微小氣泡，這部分氣泡通過布置在底層區域8和中間層區域9之間的橫向氣道11流向殼程筒體6的兩側，減少了對中間層區域9和頂層區域10換熱能力的影響；
[0027]中間層區域9:中間層區域9內換熱管7表面生成的微小氣泡與流動上來的底層區域8內未被導向殼程筒體6兩側的微小氣泡結合，形成數量較多的小氣泡，同時部分小氣泡結合成大氣泡;這些數量較多的小氣泡以及部分大氣泡能夠在增大了間距的換熱管7之間快速流動，并通過布置在中間層區域9和頂層區域10之間的橫向氣道11流向殼程筒體6的兩側，從而降低氣泡對換熱管7換熱能力的影響，保證中間層區域9的換熱能力得到充分發揮；
[0028]頂層區域10:頂層區域10內換熱管7表面生成的氣泡和流動上來的其余區域未被導向殼程筒體6兩側的氣泡積聚在一起，氣泡數量顯著增多、體積明顯增大;這些數量眾多、體積增大的氣泡能夠在進一步增大了間距的換熱管7之間迅速流出，進入殼程出口3，同時大氣泡能通過縱向氣道12及時排走，避免氣泡在換熱管7之間聯結形成氣膜，嚴重惡化換熱，從而降低氣泡對換熱管7換熱能力的影響，保證頂層區域10的換熱能力得到充分發揮。
[0029]通過對優化后的樣機進行實驗對比，本發明所涉及的滿液式殼管蒸發器結構與未設置氣道的滿液式殼管蒸發器相比，管外平均換熱系數能夠提高11.8%。
【主權項】
1.一種具有氣道的滿液式殼管蒸發器，其特征在于，包括:管封頭、殼程筒體和換熱管，其中:殼程筒體兩端設有管封頭，換熱管以管束的方式設置于殼程筒體內部； 所述的殼程筒體按橫截面將殼程筒體分為底層區域、中間層區域和頂層區域，層與層之間設有橫向氣道，頂層區域設有若干個縱向氣道。2.根據權利要求1所述的具有氣道的滿液式殼管蒸發器，其特征是，所述的縱向氣道是通過在頂層區域每隔I?3列換熱管設置一個缺列來實現的。3.根據權利要求1所述的具有氣道的滿液式殼管蒸發器，其特征是，所述的中間層區域設置若干個橫向氣道，氣道高度從底層區域往上至頂層區域逐漸增大。4.根據權利要求1所述的具有氣道的滿液式殼管蒸發器，其特征是，所述的底層區域設有等距排布的換熱管。5.根據權利要求1所述的具有氣道的滿液式殼管蒸發器，其特征是，所述的中間層區域和頂層區域設有非等距排布的換熱管，其中:中間層區域換熱管之間的橫向間距相比于底層區域增大10%?30%，縱向間距相比于底層區域增大10%?20%;頂層區域換熱管之間的橫向間距相比于底層區域增大30%?50%，縱向間距相比于底層區域增大20%?30%。
【專利摘要】一種制冷與低溫技術領域的具有氣道的滿液式殼管蒸發器，包括：管封頭、殼程筒體和換熱管，其中：殼程筒體兩端設有管封頭，換熱管以管束的方式設置于殼程筒體內部；所述的殼程筒體按橫截面將殼程筒體分為底層區域、中間層區域和頂層區域，層與層之間設有橫向氣道，頂層區域設有若干個縱向氣道。本發明能夠降低氣泡帶來的額外熱阻對換熱管性能的影響，保證各區域的換熱管都能充分發揮其換熱能力，從而提高蒸發器的換熱性能。
【IPC分類】F25B39/02
【公開號】CN105546882
【申請號】CN201510895172
【發明人】胡海濤, 宋強, 丁國良, 詹飛龍, 陳松, 莊大偉
【申請人】上海交通大學, 青島海爾空調電子有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月7日