CN108662812B

CN108662812B - 流平衡器和具有该流平衡器的蒸发器

Info

Publication number: CN108662812B
Application number: CN201710207825.4A
Authority: CN
Inventors: 黄兴华; H.李; 董科利
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: CN108662812A; US11486615B2; EP3601921B1; WO2018183619A1; US20200056817A1; EP3601921A1

Abstract

本发明涉及一种用于蒸发器的流平衡器，其包括：可穿透组件，其包括至少一个气体和液体可穿透的板，并且位于所述蒸发器的换热管束的上方；封闭组件，其设置在所述可穿透组件的周边并且构造为使气体和液体不可穿透；以及安装组件，其构造为支承所述可穿透组件和所述封闭组件。本发明还涉及一种包括上述流平衡器的蒸发器。本发明的流平衡器具有结构简单、易于制造、安装方便等优点，并且能够平衡在换热管束上方的压力分布，并使得制冷剂液面在换热管束的长度方向上更均匀地分布。

Description

流平衡器和具有该流平衡器的蒸发器

技术领域

本发明涉及制冷或空调领域，并且更具体而言，涉及一种用于满液式蒸发器的流平衡器，以及包含该流平衡器的蒸发器。

背景技术

已知的是，满液式蒸发器中设置有用于引导水的一个或多个管束或换热管，并且制冷剂在满液式蒸发器中流过的同时与管束中的水进行热交换。然而，在现有的满液式蒸发器中，制冷剂常由于在吸入口处的较低的压力而形成较高的液体携带量，使得蒸发器的吸气带液极限冷量(Liquid Carryover (LCO) Limit)降低。此外，在管束或换热管上方可形成非均匀的压力分布，从而引起沿管束或换热管的长度方向上的非均匀的制冷剂液面水平分布，增大盖住所有换热管所需的制冷剂的量。

为了防止上述情况的发生，本领域中通常采取的措施是增大蒸发器的尺寸。然而，这使得蒸发器的成本增加，也不会解决在换热管长度方向上制冷剂液面水平不均匀的问题。

因此，所期望的是提供一种改进的蒸发器，其能够解决上述问题中的至少一个。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种设置于满液式蒸发器中的流平衡器，其能够平衡在换热管束上方的压力分布，并使得制冷剂液面在换热管的长度方向上更均匀地分布。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述流平衡器的蒸发器。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种用于蒸发器的流平衡器，其包括：

可穿透组件，其包括至少一个气体和液体可穿透的板，并且位于蒸发器的换热管束的上方；

封闭组件，其设置在可穿透组件的周边并且构造为使气体和液体不可穿透；以及

安装组件，其构造为支承可穿透组件和封闭组件。

可选地，可穿透组件包括第一板、第二板和用于间隔第一板和第二板的第一角钢，第二板设置在第一板之上并且与第一板以第一距离间隔开。

可选地，第一板和第二板上设置有多个圆形、椭圆形、三角形或多边形的通孔。

可选地，第一板和第二板上的通孔构造为在垂直方向上至少部分地彼此错开。

可选地，第一板和第二板上的通孔构造为在垂直方向上完全彼此错开。

可选地，第一板和/或第二板构造为相对于水平面形成平板、斜板、V形或倒V形横截面。

可选地，第一板和/或第二板之间设置有加强筋，第一角钢设置在第一板和第二板的边缘处。

可选地，第一板和第二板上分别设置有多个定位螺栓，用于在安装时确定该第一板和第二板的相对位置。

可选地，第一板和/或第二板构造为具有20%-40%的孔隙度。

可选地，在通孔为圆形的情况下，第一距离构造为通孔的直径的50%-100%。

可选地，安装组件包括：

多个安装平台，其一端构造为附接到蒸发器的入口分配器，安装平台上附接有第二角钢；以及

侧板，其设置在第二角钢与第一板之间，使得第一板与换热管以第二距离间隔开。

可选地，第二距离构造为4-8英寸。

可选地，侧板与第二角钢之间、侧板与第一板之间、以及第二角钢与安装平台之间通过焊接来固定就位。

可选地，封闭组件包括：带状部件，其内周边与安装组件联接，并且其外周边构造为适于附接到蒸发器的内壁上。

可选地，可穿透组件还包括第三板，第三板设置在第二板的上方并且与第二板以第三距离间隔开。

可选地，第一距离与第三距离构造为相同或不同的。

可选地，第三板通过位于其边缘处的第三角钢来与第二板间隔开。

一种蒸发器，其包括上述流平衡器。

可选地，蒸发器的下部设置有多个与安装平台固定的换热管。

可选地，安装组件构造为固定到蒸发器的内壁上。

可选地，可穿透组件的尺寸构造为在长度方向上比蒸发器的出口半径长20-40英寸，其中，出口设置在蒸发器的顶部处。

本发明的流平衡器和蒸发器具有结构简单、易于制造、安装方便等优点，并且能够平衡在换热管束上方的压力分布，并使得制冷剂液面在换热管束的长度方向上更均匀地分布。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1是本发明的蒸发器的一个实施例的部分横截面视图。

图2是图1的局部放大视图。

图3是本发明的流平衡器的一个实施例的立体视图。

图4a是图3所示实施例的板的俯视图。

图4b是图4a中A-A截面的横截面视图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。

首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中的方向来定义的，它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而变化。所以，不应将这些或其他方位用语理解为限制性用语。

此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的本发明的其他实施例。

应当注意的是，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的组件。

图1是本发明的蒸发器的一个实施例的部分横截面视图。其中，蒸发器100的顶部设置有出口101，并且流平衡器200大致设置在蒸发器100的中间部位。尽管图1中未示出，但本领域技术人员可以领会的是，在蒸发器100的下半部分可设置有多个换热管。

在使用中，制冷剂从蒸发器100下半部分上的未示出的入口分配器(将在下文中详细描述)中进入蒸发器100，并且通过与换热管中的水进行热交换，使得制冷剂中的一部分转化或蒸发为气体。制冷剂的气体和液体部分随后继续上升通过流平衡器200所在的位置，然后通过出口101离开蒸发器100，从而进入未示出的压缩机。

在现有技术的蒸发器中，蒸发器内并没有设置流平衡器或类似的装置。因此，制冷剂的气体和液体部分将直接流通至蒸发器的上部，也即流通至蒸发器内部没有设置换热管的区域。由于换热的非均匀性和出口位置的影响，蒸发器上部中的制冷剂的气体和液体流动将趋向于形成非均匀的压力分布。这将引起在换热管束上沿长度方向上形成非均匀的制冷剂池水平。在此情况下，为了使换热管完全浸没在制冷剂中，需要向蒸发器内充注更多的制冷剂。

在图1所示的蒸发器100中，由于在蒸发器100内设置了流平衡器200，其可有效地防止在换热管束的长度方向上形成非均匀的制冷剂池水平，从而降低了制冷剂的需求，改善了吸气带液性能。

在图1中所示的实施例中，流平衡器200大致位于蒸发器100的中间位置处。然而，根据实际需要，本领域技术人员还可将类似的流平衡器设置在蒸发器的其他位置处，包括但不限于蒸发器的上半部分或下半部分中。

流平衡器200可构造为覆盖换热管束的整个长度，或选择性地覆盖换热管束的整个长度的至少一部分，或构造为具有期望的几何形状。

图2是图1的局部放大视图。其中，流平衡器200包括：可穿透组件210，其包括至少一个气体和液体可穿透的板，并且位于蒸发器100的换热管束之上；封闭组件220，其设置在可穿透组件210的周边并且构造为使气体和液体不可穿透；以及安装组件230，其构造为支承可穿透组件210和封闭组件220。

如图所示，可穿透组件210包括第一板211和第二板212。第一板211与第二板212之间以第一距离D1间隔开。第一角钢213设置在第一板211和第二板212之间。

可选地，第一板211上带有第一加强筋211a，并且第二板212和第二板212之间带有第二加强筋212a。

在图示的实施例中，流平衡器200包括第一板211和第二板212。然而，根据实际需要，本领域技术人员还可额外设置一个或多个板，或移除第一板211和第二板212之一。各个板之间的距离既可以是相等的，也可以是部分相等的或完全不同的。在板的数量增加时，可相应地在板之间设置定位用的角钢。

容易理解的是，各个板之间的距离如果过大的话，将不利于液体和气体的分离，而距离如果过小的话，气体的流动阻力将过大。因此，本领域技术人员可根据实际需要和下文的详细记载来确定预定的板间距。

类似地，本领域技术人员也可根据实际需要来设置加强筋的高度和各个角钢的尺寸。

安装组件230包括：多个安装平台231，其一端构造为附接到未示出的换热管上，安装平台231上可选地附接有第二角钢233；以及侧板232，其设置在第二角钢233与第一板211之间，使得第一板211与换热管束以第二距离间隔开。

可选地，第二距离构造为4-8英寸。

可选地，侧板232与第二角钢233之间、侧板232与第一板211之间、以及第二角钢233与安装平台231之间通过焊接来固定就位。根据实际需要，也可采用螺栓连接、螺纹连接、粘合、整体成型等附接方式。

封闭组件220包括：带状部件221，其内周边与安装组件230联接，并且其外周边构造为适于附接到蒸发器100的内壁上。封闭组件220构造为防止制冷剂的气体和液体从位于换热管束与蒸发器壳体内侧之间的间隙通过。可选地，带状部件221可为阻止制冷剂流通过的屏蔽带或带状物。

流平衡器200可设置在换热管束之上，以平衡在换热管束之上的压力，并且能够使沿换热管束长度方向分布的制冷剂液面水平更加均匀。

图3是本发明的流平衡器的一个实施例的立体视图。如图所示，多个安装平台231附接到入口分配器300上，并且多个安装平台231通过安装组件共同支承第一板211。出于清楚的目的，第一板211的一部分未显示，以示出安装平台231和第二角钢233的形状。类似地，位于入口分配器300和第一板211之间的换热管束也未示出，以示出入口分配器300的形状。

容易理解的是，入口分配器300上可设置有未示出的多个孔，以便将制冷剂在垂直方向上分送。未示出的换热管束设置在入口分配器300和第一板211之间。在制冷剂向上运动时，制冷剂将首先与未示出的换热管束进行热交换，然后继续上行经过第一板211。

在图示的实施例中，四个安装平台231用于支承第一板211。然而，本领域技术人员也可根据实际需要来设置更多或更少的安装平台231。容易理解的是，安装平台231还可支承未示出的换热管束。

可选地，安装组件230也可构造为直接附接到换热器壳体上。

可选地，入口分配器300可由钢制成。

可选地，安装平台231与入口分配器300接触的位置处可设有一个或多个用于协助固定安装平台231的固定部231a。

图4a是图3所示实施例的板的俯视图。其中，第二板212大致具有平板形状。在第二板212上有多个孔212b，第一板211和第二板212间设置有多个加强筋212a。

可选地，加强筋212a可根据实际需要布置成特定的拓扑形状，包括但不限于三角形、矩形、六边形等。根据实际需要，加强筋212a可设置为分段的。

可选地，第二板212上的多个孔212b的尺寸设定为使得总的开孔度为20%-40%。

可选地，板上的透气结构不限于图4a中所示的圆孔，并且可为具有其他合适的形状的通孔，这些形状包括但不限于槽、缝、正多边形、不规则多边形、椭圆形、三角形等。

可选地，各个板之间的间距可构造为为开孔直径的0.5-1倍。同样地，在图示的实施例中，板上的所有孔的孔径是一致的。然而，根据实际需要，也可在同一板上设置不同孔径的孔。这些不同孔径的孔可根据需要而间隔地设置或连续地设置。

可选地，在设置有多个板的情况下，一个板上的孔可构造为与另一个板上的孔错开，以避免液体直接快速通过各个板。这样的构造有助于液体和气体的分离，从而降低吸气带液。图4a中的虚线代表的是在下方的板上的开孔。如图所示，在图4a中所示的实施例中，各个板上的孔构造为完全错开。

可选地，最接近换热管束的板至换热管的距离可构造为大约4-8英寸。在图示的实施例中，最接近换热管束的是第一板211。

可选地，各个板的尺寸构造为在长度方向上比出口101的半径长大约20-40英寸，以有效地调节液体和气体的流动。

图4b是图4a中A-A截面的横截面视图。其中，第一板211和第二板212之间设置有加强筋212a，并且加强筋212a在一些位置处可为间断的。

可选地，第一板211和第二板212还可分别设置有多个定位螺栓212c，用于在安装时确定该第一板211和第二板212的相对位置。在图示的实施例中，共设置了四个定位螺栓212c。

在上文所公开的实施例中，板构造为平面形状的，然而，根据实际需要，也可将板构造为其他形状。流平衡器的板在横截面上可构造为相对于水平面形成平板、V形、倒V形或斜板形状，并且在安装时可采用不同形状的板来进行组合。例如，顶部的板可采用V形形状，而位于其下方的另一板可采用平板形状。

本发明的满液式蒸发器可与热交换器一起设置在制冷机组中，以便提供制冷剂和水之间的换热。本领域技术人员将领会的是，本发明的满液式蒸发器也可应用于其他期望的场合。如果需要的话，本发明的流平衡器还可应用于除满液式蒸发器之外的其他场合。

本说明书参考附图来公开本发明，并且还使本领域中的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统、选用合适的材料以及使用任何结合的方法。本发明的范围由请求保护的技术方案限定，并且包含本领域中的技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他实例应当被认为处于由本发明请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims

1.一种用于蒸发器的流平衡器，其特征在于，其包括：

可穿透组件，其包括至少一个气体和液体可穿透的板，并且位于所述蒸发器的换热管束的上方；

封闭组件，其设置在所述可穿透组件的周边并且构造为使气体和液体不可穿透；以及

安装组件，其构造为支承所述可穿透组件和所述封闭组件；

其中，所述封闭组件包括：带状部件，其内周边与所述安装组件联接，并且其外周边构造为适于附接到所述蒸发器的内壁上。

2.根据权利要求1中所述的流平衡器，其特征在于，所述可穿透组件包括第一板、第二板和用于间隔所述第一板和所述第二板的第一角钢，所述第二板设置在所述第一板之上并且与所述第一板以第一距离间隔开。

3.根据权利要求2所述的流平衡器，其特征在于，所述第一板和所述第二板上设置有多个圆形、椭圆形、三角形或多边形的通孔。

4.根据权利要求3所述的流平衡器，其特征在于，所述第一板和所述第二板上的通孔构造为在垂直方向上至少部分地彼此错开。

5.根据权利要求3所述的流平衡器，其特征在于，所述第一板和所述第二板上的通孔构造为在垂直方向上完全彼此错开。

6.根据权利要求2所述的流平衡器，其特征在于，所述第一板和/或所述第二板构造为相对于水平面形成平板、斜板、V形或倒V形横截面。

7.根据权利要求2所述的流平衡器，其特征在于，所述第一板和/或所述第二板之间设置有加强筋，所述第一角钢设置在所述第一板和所述第二板的边缘处。

8.根据权利要求2所述的流平衡器，其特征在于，所述第一板和所述第二板上分别设置有多个定位螺栓，用于在安装时确定该第一板和第二板的相对位置。

9.根据权利要求3所述的流平衡器，其特征在于，所述第一板和/或所述第二板构造为具有20%-40%的孔隙度。

10.根据权利要求3中所述的流平衡器，其特征在于，在通孔为圆形的情况下，所述第一距离构造为所述通孔的直径的50%-100%。

11.根据权利要求2所述的流平衡器，其特征在于，所述安装组件包括：

多个安装平台，其一端构造为附接到蒸发器的入口分配器，所述安装平台上附接有第二角钢；以及

侧板，其设置在所述第二角钢与所述第一板之间，使得所述第一板与所述换热管以第二距离间隔开。

12.根据权利要求11中所述的流平衡器，其特征在于，所述第二距离构造为4-8英寸。

13.根据权利要求11所述的流平衡器，其特征在于，所述侧板与所述第二角钢之间、所述侧板与所述第一板之间、以及所述第二角钢与所述安装平台之间通过焊接来固定就位。

14.根据权利要求2中所述的流平衡器，其特征在于，所述可穿透组件还包括第三板，所述第三板设置在所述第二板的上方并且与所述第二板以第三距离间隔开。

15.根据权利要求14中所述的流平衡器，其特征在于，所述第一距离与所述第三距离构造为相同或不同的。

16.根据权利要求14所述的流平衡器，其特征在于，所述第三板通过位于其边缘处的第三角钢来与所述第二板间隔开。

17.一种蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括根据权利要求1-16中任一项所述的流平衡器。

18.根据权利要求17中所述的蒸发器，其特征在于，所述蒸发器的下部设置有多个与所述安装平台固定的换热管。

19.根据权利要求17中所述的蒸发器，其特征在于，所述安装组件构造为固定到所述蒸发器的内壁上。

20.根据权利要求17中所述的蒸发器，其特征在于，所述可穿透组件的尺寸构造为在长度方向上比所述蒸发器的出口半径长20-40英寸，其中，所述出口设置在所述蒸发器的顶部处。