CN116182435A - 冷凝器的去过热组件、冷凝器和制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种冷凝器的去过热组件、冷凝器和制冷系统。去过热组件包括:去过热盒,去过热盒具有去过热盒内腔,并具有与去过热盒内腔连通的用于接收气态工质的去过热盒气体进口和用于输出气态工质的去过热盒气体出口,去过热盒内腔包括与去过热盒气体进口和去过热盒气体出口连通的气体冷却腔;和第一换热管,安装于去过热盒上,第一换热管包括位于气体冷却腔内的去过热管段,去过热管段被配置为冷却气体冷却腔内的气态工质。本公开利于提高冷凝器的去过热换热的换热系数,从而提高冷凝器整体换热效率。
Description
技术领域
本公开涉及热交换设备技术领域,特别涉及一种冷凝器的去过热组件、冷凝器和制冷系统。
背景技术
目前,在制冷系统中使用最多的冷凝器是使用铜、铝、钛等材料,利用固体导热原理而制造成的壳管式冷凝器或板式冷凝器,其主要的工作原理是制冷剂工质和载冷剂工质分别位于不同的流程内,通过换热管的对流、热传导方式进行换热。
在一些制冷系统中,例如,在商用水冷机组的制冷系统中,经压缩机排出的高温高压气态冷媒为过热状态,因此制冷系统的冷凝器入口的制冷剂一般也处于过热状态。处于过热状态的气态冷媒在冷凝器的壳体内首先发生单相显热换热(去过热换热),制冷剂蒸汽只会释放热量而不会发生相变;气态冷媒从过热状态降温至饱和状态,然后饱和状态的气态冷媒发生潜热换热,转变为饱和态的液态冷媒。潜热换热的换热强度是单相显热换热的10-20倍。
去过热换热的换热量一般占到冷凝器总换热量的6%左右,部分工况下去过热区换热的换热量在冷凝器总换热量中的占比可高达10%,但因为单相显热换热的换热强度较低,导致冷凝器内会通过牺牲掉冷凝器大量顶部换热面积或者使用额外的辅助冷却设备来降低制冷剂的过热度。这阻碍了冷凝器,例如商用冷水机组中使用的卧式冷凝器能效的进一步提升和成本优化。
发明内容
本公开的目的在于提供一种冷凝器的去过热组件、冷凝器和制冷系统,旨在解决但因为冷凝器单相显热换热的换热强度较低的问题。
本公开第一方面提供一种冷凝器的去过热组件,包括:
去过热盒,所述去过热盒具有去过热盒内腔,并具有与所述去过热盒内腔连通的用于接收气态工质的去过热盒气体进口和用于输出所述气态工质的去过热盒气体出口,所述去过热盒内腔包括与所述去过热盒气体进口和所述去过热盒气体出口连通的气体冷却腔;和
第一换热管,安装于所述去过热盒上,所述第一换热管包括位于所述气体冷却腔内的去过热管段,所述去过热管段被配置为冷却所述气体冷却腔内的所述气态工质。
在一些实施例的去过热组件中,
所述去过热盒气体进口包括位于所述去过热盒的沿第一方向的中部的一个第一进气孔,所述去过热盒气体出口包括分别位于所述去过热盒的沿所述第一方向的两端的两个第一出气孔;或者
所述去过热盒气体进口包括位于所述去过热盒的沿第一方向的中部的一个第二进气孔,所述去过热盒气体出口包括位于所述去过热盒的沿所述第一方向分布的多个第二出气孔;或者,
所述去过热盒气体进口包括位于所述去过热盒的沿第一方向的两端的两个第三进气孔,所述去过热盒气体出口包括位于所述去过热盒的沿第一方向的中部的第三出气孔。
在一些实施例的去过热组件中,
所述去过热盒气体进口与所述去过热盒气体出口位于所述去过热盒的同侧;或
所述去过热盒气体进口与所述去过热盒气体出口位于所述去过热盒的相对的两侧;或
所述去过热盒气体进口与所述去过热盒气体出口位于所述去过热盒的相邻的两侧。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热盒包括安装孔板部,所述安装孔板部包括安装孔,所述第一换热管穿入所述安装孔以安装于所述去过热盒上。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热盒包括相对设置的两个所述安装孔板部,所述第一换热管同时穿入所述两个安装孔板部内以安装于所述去过热盒上。
在一些实施例的去过热组件中,所述第一换热管还包括位于所述去过热盒外部的冷却管段。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热组件包括并排间隔设置的多根所述第一换热管。
在一些实施例的去过热组件中,所述第一换热管为沿第一方向延伸的直管,所述去过热组件为相对于垂直于所述第一方向的一表面对称的对称结构和/或所述去过热组件相对于平行于所述第一方向的一表面对称的对称结构。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热盒气体进口包括位于所述去过热盒的沿第一方向的中部的第一进气孔,所述去过热盒气体出口包括分别位于所述去过热盒的沿所述第一方向的两端的两个第一出气孔,所述第一进气孔的直径与两个所述第一出气孔的直径满足
在一些实施例的去过热组件中,
所述去过热盒内腔还包括进气均气腔,所述进气均气腔位于所述去过热盒气体进口和所述气体冷却腔之间并与所述去过热盒气体进口和所述气体冷却腔连通;
所述去过热组件还包括位于所述去过热盒内的进气均气板,所述进气均气板位于所述进气均气腔和所述气体冷却腔之间以分隔所述进气均气腔和所述气体冷却腔,所述进气均气板上设置有连通所述进气均气腔和所述气体冷却腔的多个进气均气孔。
在一些实施例的去过热组件中,所述进气均气板包括与所述进气方向相对的进气挡板区和与所述进气挡板区连接的进气孔板区,所述多个进气均气孔位于所述进气孔板区上。
在一些实施例的去过热组件中,所述多个进气均气孔中,沿从所述进气挡板区至所述进气孔板区的方向分为多个进气均气孔组,其中靠近所述进气挡板区的进气均气孔组的第一进气均气孔的直径小于远离所述进气挡板区的进气均气孔组的第二进气均气孔的直径。
ΔP=Cρv2;
ρ为所述去过热盒气体进口的气态工质密度,单位为kg/m3;
v为所述去过热盒气体进口的气态工质流速,单位为m/s;
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热组件包括挡气板,所述挡气板位于所述进气均气板的面对所述气态工质的来流一侧。
在一些实施例的去过热组件中,
其中,α为对数平均温差和换热面积的乘积,α的取值范围为10~100,单位为m2*K;
n为所述第一换热管的数量;
d为所述第一换热管的外径,单位为m;
L为所述去过热管段的长度,单位为m;
Tin为所述去过热盒气体进口的气态工质温度,单位为K;
Tout为所述去过热盒气体出口的气态工质温度,单位为K;
Twall为所述去过热管段的外表面平均温度,单位为K。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热组件还包括折流板,所述折流板设置于所述气体冷却腔内,被配置为在所述气体冷却腔内形成折流流道,所述折流流道的入口端与所述去过热盒气体进口连通,所述折流流道的出口端与所述去过热盒气体出口连通,至少部分所述去过热管段位于所述折流流道内。
在一些实施例的去过热组件中,多个所述折流板沿所述第一换热管的延伸方向间隔布置于所述气体冷却腔内。
在一些实施例的去过热组件中,
所述折流流道的入口端位于所述气体冷却腔的沿所述第一换热管的轴向的中部,所述折流流道的出口端位于所述气体冷却腔的沿所述第一换热管的轴向的端部;或者
所述折流流道的入口端位于所述气体冷却腔的沿所述第一换热管的轴向的端部,所述折流流道的出口端位于所述气体冷却腔的沿所述第一换热管的轴向的中部。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热组件包括沿所述第一换热管的轴向布置的两个所述折流流道。
在一些实施例的去过热组件中,所述折流板与所述去过热管段的轴线成夹角设置,所述折流板上具有供所述去过热管段穿过的穿管孔。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热盒内腔包括出气均气腔,所述出气均气腔位于所述气体冷却腔与所述去过热盒气体出口之间,并与所述气体冷却腔和所述去过热盒气体出口连通。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热盒的至少部分壁部为双层壁,所述双层壁包括内层壁和设置于所述内层壁外侧的外层壁,所述出气均气腔的腔壁包括至少部分所述内层壁和至少部分所述外层壁,所述去过热盒气体出口设置于所述外层壁上。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热盒气体出口包括在所述外层壁上分布的多个第二出气孔。
在一些实施例的去过热组件中,所述多个第二出气孔从靠近所述去过热盒气体进口的一侧向远离所述去过热盒气体进口的一侧形成直径依次减小的多个出气孔组。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热组件满足:
ε=0.1-0.5;
其中,Tin为所述去过热盒气体进口的气态工质温度,单位为K;
Tout为所述去过热盒气体出口的气态工质温度,单位为K;
Twall为所述去过热管段的外表面平均温度,单位为K;
ρ为所去过热盒气体进口的气态工质密度,kg/m3;
D为所述去过热盒气体进口的进气孔处的通流部的直径,单位为m;
v为所述去过热盒气体进口的气态工质流速,单位为m/s;
L为所述去过热管段的长度,单位为m;
n为所述第一换热管的数量;
d为所述第一换热管的外径,单位为m;
dk为所述第一换热管的布管当量直径,单位为m;
λ为所述去过热盒内腔内的气态工质在平均温度下的导热系数,单位为W/(m*K);
Cp为所述去过热盒内腔内的气态工质在平均温度下的比热容,单位为kJ/(kg*K);
μ为所述去过热盒内腔内的气态工质在平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
μw为所述去过热盒内腔内的气态工质在所述去过热管段的管壁平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
Pt为所述第一换热管的管间距,单位为m;
Dk为所述去过热盒所在的冷凝器的壳体的内径,单位为m;
lb为相邻的所述折流板的间距,单位为m;
u为按照过热区流通截面计算的流速,m/s;
Pr为普朗特数;
ε为常数,取值0.1-0.5。
在一些实施例的去过热组件中,所述折流板的数量满足:
其中,
ΔP为气态工质流经所述去过热组件产生的压降;
nb为所述折流板的总数量;
c为常数,取值0.02-0.25。
在一些实施例的去过热组件中,所述折流板上设有供所述气态工质流过的通气孔。
在一些实施例的去过热组件中,所述通气孔的直径为2mm~8mm;和/或,所述折流板上所有通气孔的总通流面积占所述折流板总面积的1/8~3/4。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热组件包括至少两个折流板,所述至少两个折流板的平均水力直径为Dd,且在所述第一换热管的延伸方向上,相邻两所述折流板之间的距离为lb,Dd和lb满足如下关系:
其中,ΔP为所述气态工质流经所述去过热组件产生的压降;
C为常数,取值0.3~1.5;
ρ为所述去过热盒气体进口的气态工质密度,单位为kg/m3;
v0为气态工质流经所述至少两个折流板的平均流速,单位为m/s;
D为所述去过热盒气体进口的进气孔处的通流部的直径,单位为m;
v为所述去过热盒气体进口的气态工质流速,单位为m/s;
n为所述第一换热管的数量;
d为所述第一换热管的外径,单位为m。
在一些实施例的去过热组件中,所述第一换热管的外径为d,d满足如下关系:
其中,Tin为所述去过热盒气体进口的气态工质温度,单位为K;
Tout为所述去过热盒气体出口的气态工质温度,单位为K;
Twall为所述去过热管段的外表面平均温度,单位为K;
ρ为所述去过热盒气体进口的气态工质密度,kg/m3;D为所述去过热盒气体进口的进气孔处的通流部的直径,单位为m;
v为所述去过热盒气体进口的气态工质流速,单位为m/s;
L为所述去过热管段的长度,单位为m;
n为所述第一换热管的数量;
λ为所述去过热盒内腔内的气态工质在平均温度下的导热系数,单位为W/(m*K);
Cp为所述去过热盒内腔内的气态工质在平均温度下的比热容,单位为kJ/(kg*K);
μ为所述去过热盒内腔内的气态工质在平均温度下的粘度,单位为Pa*s;ε为常数,取值15~200;
de为所述第一换热管的布管当量直径,单位为m;
Pt为所述第一换热管的管间距,单位为m。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热组件包括出气均气板,所述出气均气板设置于所述去过热盒内,并位于所述气体冷却腔与所述出气均气腔之间,所述出气均气板上设置有连通所述气体冷却腔与所述出气均气腔的出气均气孔。
在一些实施例的去过热组件中,所述出气均气板具有出气挡板区和出气孔板区,所述出气挡板区与所述气体冷却腔内的折流板所在区域对应,所述出气孔板区位于所述出气挡板区的远离所述去过热盒气体进口的一侧。
在一些实施例的去过热组件中,沿所述去过热盒的第一方向,所述出气孔板区的长度L1与所述出气挡板区的长度L2之比为1/10~1/2。
在一些实施例的去过热组件中,所述出气均气板上设有多个所述出气均气孔,所述多个出气均气孔包括第一出气均气孔和第二出气均气孔,所述第一出气均气孔的直径大于所述第二出气均气孔的直径。
在一些实施例的去过热组件中,所述第一出气均气孔的直径为12mm~20mm;和/或,所述第二出气均气孔的直径为6mm~12mm。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热盒气体进口包括位于所述去过热盒的沿第一方向的两端的两个第三进气孔,所述去过热盒气体出口包括位于所述去过热盒的沿第一方向的中部的第三出气孔,所述第二出气均气孔相对于所述第一出气均气孔靠近所述出气均气板垂直于所述第一方向的第二方向的边缘,所述第一出气均气孔所在区域在所述第二方向的长度与所述第二出气均气孔所在区域在所述第二方向的长度之比为3~10。
在一些实施例的去过热组件中,所述出气均气板上还设置有均气板过液口。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热盒气体进口包括位于所述去过热盒的沿第一方向的两端的两个第三进气孔,所述去过热盒气体出口包括位于所述去过热盒的沿第一方向的中部的第三出气孔;所述去过热组件包括第一隔板,所述第一隔板设置于所述气体冷却腔内,并将所述气体冷却腔沿所述第一方向分隔为两个子冷却腔,所述两个子冷却腔与所述两个所述第三进气孔一一对应,每个所述子冷却腔内设置有所述折流板。
在一些实施例的去过热组件中,还包括第二隔板,所述第二隔板位于所述子冷却腔内并将所述子冷却腔分隔为与所述去过热盒气体进口连通的第一气体冷却腔和第二气体冷却腔,所述第二隔板上或所述第二隔板与所述去过热盒之间设有连通所述第一气体冷却腔和所述第二气体冷却腔的连通口,所述折流板设置于所述第二气体冷却腔内。
在一些实施例的去过热组件中,还包括滤网,所述滤网设置于所述去过热盒上,并位于所述去过热盒气体出口处,被配置为分离通过所述去过热盒气体出口的气态工质内的液体。
在一些实施例的去过热组件中,
所述去过热盒还包括去过热盒液体出口;
所述去过热盒内腔还包括集液腔,所述集液腔位于所述气体冷却腔和所述去过热盒液体出口之间;
所述去过热组件还包括隔液板,所述隔液板上设置有连通所述气体冷却腔和所述去过热盒液体出口的隔液板过液口。
在一些实施例的去过热组件中,还包括出液管,所述出液管连接于所述去过热盒上,并与所述去过热盒液体出口连通。
在一些实施例的去过热组件中,所述去过热组件还包括进气管,所述进气管与所述去过热盒气体进口连通。
本公开第二方面提供一种冷凝器,包括:
壳体,具有气态工质进口和液态工质出口;
本公开第一方面所述的去过热组件,所述去过热组件位于所述壳体内,所述去过热盒与所述壳体形成冷凝腔,所述气态工质进口与所述去过热盒气体进口连通,所述去过热盒气体出口与所述冷凝腔连通,所述液态工质出口与所述冷凝腔连通;和
第二换热管,位于所述冷凝腔内,被配置为将从去过热盒气体出口进入所述冷凝腔的气态工质冷凝为液态工质。
在一些实施例的冷凝器中,还包括支撑板组件,所述支撑板组件包括支撑板和支撑杆,所述去过热盒连接于所述支撑板上,所述支撑板与所述壳体的内壁连接,所述支撑杆连接所述支撑板和用于支撑所述第二换热管的管板。
在一些实施例的冷凝器中,所述壳体为圆柱状,所述去过热盒的长度方向沿所述壳体的轴向延伸,所述第一换热管和所述第二换热管沿所述壳体的轴向延伸。
在一些实施例的冷凝器中,所述去过热盒相对于通过所述壳体的轴线的一平面对称布置,其中,
所述去过热盒在所述平面的截面的沿所述壳体的径向方向的距离与所述壳体的内径之比为0.1~0.35;和/或
沿所述壳体的轴向,所述去过热盒的长度与所述壳体的长度之比为0.4~1。
在一些实施例的冷凝器中,所述第一换热管的数量与所述第一换热管和所述第二换热管的数量之和的比为3~25%。
本公开第三方面提供一种制冷系统,包括压缩机和冷凝器,所述冷凝器为本公开第二方面所述的冷凝器,所述压缩机的排气口与所述冷凝器的气态工质进口连接。
基于本公开提供的冷凝器的去过热组件,可以将其安装在冷凝器的壳体内,并使去过热组件的去过热盒气体进口与冷凝器的气态工质进口连接,使气态工质在进入冷凝器的冷凝腔之前,先进入去过热盒的去过热盒内腔,被去过热盒的气体冷却腔内的去过热管段冷却,利于使气态工质在气体冷却腔内与去过热管段充分换热,利于更好地组织去过热盒内的气流流动,从而利于提高冷凝器的去过热换热的换热系数,提高冷凝器整体换热效率。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述,本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解,构成本公开的一部分,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。在附图中:
图1为本公开第一实施例的冷凝器的结构示意图。
图2为图1所示的冷凝器的去过热组件的结构示意图,其中未示出去过热盒的顶板。
图3为图2所示的去过热组件的带局部剖视的主视结构示意图。
图4为图3所示的去过热组件的剖视结构示意图。
图5为图2所示的去过热组件的去过热盒的一个方向的剖视结构示意图。
图6为图5所示的去过热盒的另一个方向的剖视结构示意图。
图7为图2所示的去过热组件的进气均气板的一个方向的结构示意图。
图8为图7所示的进气均气板的另一个方向的结构示意图。
图9为图1所示的冷凝器的去过热组件与支撑板组件的连接结构示意图。
图10为本公开第二实施例的冷凝器的换热组件的结构示意图。
图11为图10所示实施例的冷凝器的换热组件的剖视结构示意图。
图12为图10所示实施例的冷凝器的不包括第一换热管的去过热组件和进气管的组合结构的结构示意图。
图13为图12所示的组合结构的分解结构示意图。
图14为图13所示的组合结构去除了外层壁的结构示意图。
图15为图14的剖视结构示意图。
图16为图14的侧视结构示意图。
图17为图10所示的冷凝器的去过热组件的折流板的结构示意图。
图18为图10所示的冷凝器的去过热组件的去过热盒的双层壁的外层壁的结构示意图。
图19为图18所示的外层壁的局部结构示意图。
图20为本公开第三实施例的冷凝器的结构示意图。
图21为图20所示的冷凝器中去过热组件与壳体的组合结构的侧视图。
图22为图20所示的冷凝器中去过热组件的立体图。
图23为图20所示的冷凝器中去过热组件的内部结构。
图24为图20所示的冷凝器中第一折流板的结构。
图25为图20所示的冷凝器中第二折流板的结构。
图26为图20所示的冷凝器中均气板的侧视图。
图27为图20所示的冷凝器中均气板的俯视图。
图28为图20所示的冷凝器中均气板的单个板体上均气孔的分布示意图。
图1至图28中,各附图标记分别代表:
1、左水室;
2、左侧边管板;
3、壳体,3A、气态工质进口,3B、液态工质出口,3C、冷凝腔;
4、第二换热管;
5、去过热组件,501、去过热盒,5011、第一壁,5012、第二壁,5013、第三壁,5014、安装孔板部,501A、去过热盒气体进口,501B、去过热盒气体出口,501C、去过热盒,C1、进气均气腔、C2、气体冷却腔,C21、第一气体冷却腔,C22、第二气体冷却腔,C3、出气均气腔,C4、集液腔,501D、去过热盒液体出口;502、进气均气板均气板,5021、进气挡板区,5022、进气孔板区,5023、围板区,502A、第一进气均气孔,502B、第二进气均气孔,503、第一换热管,504、挡气板,505、进气管,506、折流板,506A、穿管孔,506B、通气孔,507、出气均气板,507A、第一出气均气孔,507B、第二出气均气孔,507C、均气板过液口,508、第一隔板,509、第二隔板,510、滤网,511、隔液板,511A、隔液板过液口,512、出液管;
6、支撑板组件,601、支撑板,602、支撑杆;
7、右侧边管板;
8、右侧法兰;
9、右水室;
10、右水室垫片;
11、集液部;
12、左水室垫片;
13、左侧法兰;
14、下水室接管;
15、上水室接管。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本公开的描述中,需要理解的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
在本公开的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本公开和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本公开保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
如图1至图28所示,本公开实施例提供一种冷凝器的去过热组件5。去过热组件5包括去过热盒501和第一换热管503。
去过热盒501具有去过热盒内腔501C,并具有与去过热盒内腔501C连通的用于接收气态工质的去过热盒气体进口501A和用于输出气态工质的去过热盒气体出口501B。去过热盒内腔501C包括与去过热盒气体进口501A和去过热盒气体出口501B连通的气体冷却腔C2。
第一换热管503安装于去过热盒501上,第一换热管503包括位于气体冷却腔C2内的去过热管段5031,去过热管段5031被配置为冷却气体冷却腔C2内的气态工质。
根据本公开实施例的冷凝器的去过热组件,可以将其安装在冷凝器的壳体内,并使去过热组件的去过热盒气体进口与冷凝器的气态工质进口连接,使气态工质在进入冷凝器的冷凝腔之前,先进入去过热盒的去过热盒内腔,被气体冷却腔内的去过热管段冷却,利于使气态工质在气体冷却腔内与去过热管段充分换热,利于更好地组织去过热盒内的气流流动,从而利于提高冷凝器的去过热换热的换热系数,提高冷凝器整体换热效率。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图9所示,去过热盒气体进口501A包括位于去过热盒501的沿第一方向的中部的一个第一进气孔,去过热盒气体出口501B包括分别位于去过热盒501的沿第一方向的两端的两个第一出气孔。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图19所示,去过热盒气体进口501A包括位于去过热盒501的沿第一方向的中部的一个第二进气孔,去过热盒气体出口501B包括位于去过热盒501的沿第一方向分布的多个第二出气孔。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,去过热盒气体进口501A包括位于去过热盒501的沿第一方向的两端的两个第三进气孔,去过热盒气体出口501B包括位于去过热盒501的沿第一方向的中部的第三出气孔。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,去过热盒气体进口501A与去过热盒气体出口501B位于去过热盒501的同侧。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图9所示,去过热盒气体进口501A与去过热盒气体出口501B位于去过热盒501的相对的两侧;或
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图19所示,去过热盒气体进口501A与去过热盒气体出口501B位于去过热盒501的相邻的两侧。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图28所示,去过热盒501包括安装孔板部5014、5014’或5014”,安装孔板部5014、5014’或5014”包括安装孔5014A,第一换热管503穿入安装孔5014A以安装于去过热盒501上。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图28所示,去过热盒501包括相对设置的两个安装孔板部5014、5014’或5014”,第一换热管503同时穿入两个安装孔板部5014、5014’或5014”内以安装于去过热盒501上。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图28所示,第一换热管503还包括位于去过热盒501外部的冷却管段5032。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图28所示,去过热组件5包括并排间隔设置的多根第一换热管503。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图28所示,第一换热管503为沿第一方向延伸的直管,去过热组件5为相对于垂直于第一方向的一表面对称的对称结构和/或去过热组件5相对于平行于第一方向的一表面对称的对称结构。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图9所示,去过热盒气体进口501A包括位于去过热盒501的沿第一方向的中部的第一进气孔,去过热盒气体出口501B包括分别位于去过热盒501的沿第一方向的两端的两个第一出气孔,第一进气孔的直径与两个第一出气孔的直径满足
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图9所示,去过热盒内腔501C还包括进气均气腔C1,进气均气腔C1位于去过热盒气体进口501A和气体冷却腔C2之间并与去过热盒气体进口501A和气体冷却腔C2连通;去过热组件5还包括位于去过热盒501内的进气均气板502,进气均气板502位于进气均气腔C1和气体冷却腔C2之间以分隔进气均气腔C1和气体冷却腔C2,进气均气板502上设置有连通进气均气腔C1和气体冷却腔C2的多个进气均气孔。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图9所示,进气均气板502包括与进气方向相对的进气挡板区5021和与进气挡板区5021连接的进气孔板区5022,多个进气均气孔位于进气孔板区5022上。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图9所示,多个进气均气孔中,沿从进气挡板区5021至进气孔板区5022的方向分为多个进气均气孔组,其中靠近进气挡板区5021的进气均气孔组的第一进气均气孔502A的直径小于远离进气挡板区5021的进气均气孔组的第二进气均气孔502B的直径。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图9所示,进气孔板区5022包括两个进气均气孔组,靠近进气挡板区5021的进气均气孔组的第一进气均气孔502A的直径与远离进气挡板区5021的进气均气孔组的第二进气均气孔502B的直径满足
ΔP=Cρv2;
ρ为去过热盒气体进口501A的气态工质密度,单位为kg/m3;
v为去过热盒气体进口501A的气态工质流速,单位为m/s;
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图9所示,去过热组件5包括挡气板504,挡气板504位于进气均气板502的面对气态工质的来流一侧。
其中,α为对数平均温差和换热面积的乘积,α的取值范围为10~100,单位为m2*K;
n为第一换热管503的数量;
d为第一换热管503的外径,单位为m;
L为去过热管段5031的长度,单位为m;
Tin为去过热盒气体进口501A的气态工质温度,单位为K;
Tout为去过热盒气体出口501B的气态工质温度,单位为K;
Twall为去过热管段5031的外表面平均温度,单位为K。
本公开各实施例中,涉及去过热盒501C内的气态工质的平均温度的,一般指Tin与Tout的平均值。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图28所示,去过热组件5还包括折流板506,折流板506设置于气体冷却腔C2内,被配置为在气体冷却腔C2内形成折流流道P,折流流道P的入口端PA与去过热盒气体进口501A连通,折流流道P的出口端PB与去过热盒气体出口501B连通,至少部分去过热管段5031位于折流流道P内。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图28所示,多个折流板506沿第一换热管503的延伸方向间隔布置于气体冷却腔C2内。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图19所示,折流流道P的入口端PA位于气体冷却腔C2的沿第一换热管503的轴向的中部,折流流道P的出口端PB位于气体冷却腔C2的沿第一换热管503的轴向的端部。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,折流流道P的入口端PA位于气体冷却腔C2的沿第一换热管503的轴向的端部,折流流道P的出口端PB位于气体冷却腔C2的沿第一换热管503的轴向的中部。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图28所示,去过热组件5包括沿第一换热管503的轴向布置的两个折流流道P。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图28所示,折流板506与去过热管段5031的轴线成夹角设置,折流板506上具有供去过热管段5031穿过的穿管孔506A。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图28所示,去过热盒内腔501C包括出气均气腔C3,出气均气腔C3位于气体冷却腔C2与去过热盒气体出口501B之间,并与气体冷却腔C2和去过热盒气体出口501B连通。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图19所示,去过热盒501的至少部分壁部为双层壁,双层壁包括内层壁5012’和设置于内层壁5012’外侧的外层壁5016’,出气均气腔C3的腔壁包括至少部分内层壁5012’和至少部分外层壁5016’,去过热盒气体出口501B设置于外层壁5016’上。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图19所示,去过热盒气体出口501B包括在外层壁5016’上分布的多个第二出气孔。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图19所示,多个第二出气孔从靠近去过热盒气体进口501A的一侧向远离去过热盒气体进口501A的一侧形成直径依次减小的多个出气孔组。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图19所示,去过热组件5满足:
ε=0.1-0.5;
其中,Tin去过热盒气体进口501A的气态工质温度,单位为K;
Tout为去过热盒气体出口501B的气态工质温度,单位为K;
Twall为去过热管段5301的外表面平均温度,单位为K;
ρ为去过热盒气体进口501A的气态工质密度,kg/m3;
D为去过热盒气体进口501A的进气孔处的通流部的直径,例如为与去过热盒气体进口501A连接的进气管505的内直径,单位为m;
v为去过热盒气体进口501A的气态工质流速,单位为m/s;
L为去过热管段5031的长度,单位为m;
n为第一换热管503的数量;
d为第一换热管503的外径,单位为m;
dk为第一换热管503的布管当量直径,单位为m;
λ为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的导热系数,单位为W/(m*K);
Cp为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的比热容,单位为kJ/(kg*K);
μ为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
μw为去过热盒内腔501C内的气态工质在去过热管段5031的管壁平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
Pt为第一换热管503的管间距,单位为m;
Dk为去过热盒5所在的冷凝器的壳体3的内径,单位为m;
lb为相邻的折流板506的间距,单位为m;
u为按照过热区流通截面计算的流速,m/s;
Pr为普朗特数;
ε为常数,取值0.1-0.5。
在一些实施例的去过热组件5中,如图10至图19所示,折流板506的数量满足:
其中,
ΔP为气态工质流经去过热组件5产生的压降;
nb为折流板506的总数量;
c为常数,取值0.02-0.25。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,折流板506上设有供气态工质流过的通气孔506B。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,通气孔506B的直径为2mm~8mm;和/或,折流板506上所有通气孔506B的总通流面积占折流板506总面积的1/8~3/4。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,去过热组件5包括至少两个折流板506,至少两个折流板506的平均水力直径为Dd,且在第一换热管503的延伸方向上,相邻两折流板506之间的距离为lb,Dd和lb满足如下关系:
其中,ΔP为气态工质流经去过热组件5产生的压降;
C为常数,取值0.3~1.5;
ρ为去过热盒气体进口501A的气态工质密度,单位为kg/m3;
v0为气态工质流经至少两个折流板506的平均流速,单位为m/s;
D为去过热盒气体进口501A的进气孔处的通流部的直径,单位为m;
v为去过热盒气体进口501A的气态工质流速,单位为m/s;
n为第一换热管503的数量;
d为第一换热管503的外径,单位为m。
第一换热管503的外径为d,d满足如下关系:
其中,Tin为去过热盒气体进口501A的气态工质温度,单位为K;
Tout为去过热盒气体出口501B的气态工质平均温度,单位为K;
Twall为去过热管段5301的外表面平均温度,单位为K;
ρ为去过热盒气体进口501A的气态工质密度,kg/m3;
D为去过热盒气体进口501A的进气孔处的通流部的直径,例如为与去过热盒气体进口501A连接的进气管505的内直径,单位为m;
v为去过热盒气体进口501A的气态工质流速,单位为m/s;
L为去过热管段5031的长度,单位为m;
n为第一换热管503的数量;
λ为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的导热系数,单位为W/(m*K);
Cp为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的比热容,单位为kJ/(kg*K);
μ为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
ε为常数,取值15~200;
de为第一换热管503的布管当量直径,单位为m;
Pt为第一换热管503的管间距,单位为m。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,去过热组件5包括出气均气板507,出气均气板507设置于去过热盒501内,并位于气体冷却腔C2与出气均气腔C3之间,出气均气板507上设置有连通气体冷却腔C2与出气均气腔C3的出气均气孔。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,出气均气板507具有出气挡板区5071和出气孔板区5072,出气挡板区5071与气体冷却腔C2内的折流板506所在区域对应,出气孔板区5072位于出气挡板区5071的远离去过热盒气体进口501A的一侧。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,沿去过热盒501的第一方向,出气孔板区5072的长度L1与出气挡板区5071的长度L2之比为1/10~1/2。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,出气均气板507上设有多个出气均气孔,多个出气均气孔包括第一出气均气孔507A和第二出气均气孔507B,第一出气均气孔507A的直径大于第二出气均气孔507B的直径。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,第一出气均气孔507A的直径为12mm~20mm;和/或,第二出气均气孔507B的直径为6mm~12mm。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,去过热盒气体进口501A包括位于去过热盒501的沿第一方向的两端的两个第三进气孔,去过热盒气体出口501B包括位于去过热盒501的沿第一方向的中部的第三出气孔,第二出气均气孔507B相对于第一出气均气孔507A靠近出气均气板507垂直于第一方向的第二方向的边缘,第一出气均气孔507A所在区域在第二方向的长度与第二出气均气孔507B所在区域在第二方向的长度之比为3~10。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,出气均气板507上还设置有均气板过液口507C。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,去过热盒气体进口501A包括位于去过热盒501的沿第一方向的两端的两个第三进气孔,去过热盒气体出口501B包括位于去过热盒501的沿第一方向的中部的第三出气孔;去过热组件5包括第一隔板508,第一隔板508设置于气体冷却腔C2内,并将气体冷却腔C2沿第一方向分隔为两个子冷却腔,两个子冷却腔与两个第三进气孔一一对应,每个子冷却腔内设置有折流板506。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,还包括第二隔板509,第二隔板509位于子冷却腔内并将子冷却腔分隔为与去过热盒气体进口501A连通的第一气体冷却腔C21和第二气体冷却腔C22,第二隔板509上或第二隔板509与去过热盒501之间设有连通第一气体冷却腔C21和所述第二气体冷却腔C22的连通口,折流板506设置于第二气体冷却腔C22内。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,还包括滤网510,滤网510设置于去过热盒501上,并位于去过热盒气体出口501B处,被配置为分离通过去过热盒气体出口501B的气态工质内的液体。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,去过热盒501还包括去过热盒液体出口501D;去过热盒内腔501C还包括集液腔C4,集液腔C4位于气体冷却腔C2和去过热盒液体出口501D之间;去过热组件5还包括隔液板511,隔液板511上设置有连通气体冷却腔C2和去过热盒液体出口501D的隔液板过液口511A。
在一些实施例的去过热组件5中,如图20至图28所示,还包括出液管512,出液管512连接于去过热盒501上,并与去过热盒液体出口501D连通。
在一些实施例的去过热组件5中,如图1至图28所示,去过热组件5还包括进气管505,进气管505与去过热盒气体进口501A连通。
本公开还提共一种冷凝器,如图1至图28所示,冷凝器包括壳体3、本公开实施例的去过热组件5和第二换热管4。
壳体3具有气态工质进口3A和液态工质出口3B。
去过热组件5位于壳体3内,去过热盒501与壳体3形成冷凝腔3C,气态工质进口3A与去过热盒气体进口501A连通,去过热盒气体出口501B与冷凝腔3C连通,液态工质出口3B与冷凝腔3C连通。
第二换热管4位于冷凝腔3C内,被配置为将从去过热盒气体出口501B进入冷凝腔3C的气态工质冷凝为液态工质。
本公开实施例的冷凝器与本公开实施例的去过热组件5具有相同的优点。
在一些实施例的冷凝器中,如图1至图28所示,还包括支撑板组件6,支撑板组件包括支撑板601和支撑杆602,去过热盒501连接于支撑板601上,支撑板601与壳体3的内壁连接,支撑杆602连接支撑板601和用于支撑第二换热管4的管板(如图1和图20中的左侧边管板2和/或右侧边管板7)。
在一些实施例的冷凝器中,如图1至图28所示,壳体3为圆柱状,去过热盒501的长度方向沿壳体3的轴向延伸,第一换热管503和第二换热管4沿壳体3的轴向延伸。
在一些实施例的冷凝器中,如图1至图28所示,去过热盒501相对于通过壳体3的轴线的一平面对称布置,其中,
去过热盒501在平面的截面的沿壳体3的径向方向的距离与壳体3的内径之比为0.1~0.35;和/或沿壳体的轴向,去过热盒501的长度与壳体3的长度之比为0.4~1。
在一些实施例的冷凝器中,如图1至图28所示,第一换热管503的数量与第一换热管503和第二换热管4的数量之和的比为3~25%。
本公开实施例还提供一种制冷系统,包括压缩机和本公开实施例的冷凝器,压缩机的排气口与冷凝器的气态工质进口3A连接。
本公开的制冷系统与本公开的去过热组件5和冷凝器具有相同的优点。
以下结合图1至图28对本公开实施例的去过热组件5、冷凝器和制冷系统作出进一步说明。此外,下面所描述的本公开不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1至图9示出了本公开第一实施例的冷凝器及其去过热组件5。
如图1所示,本公开实施例的冷凝器为卧式冷凝器,用作制冷系统的冷凝器。本实施例中气态工质为气态冷媒,液态工质为液态冷媒。
如图1所示,卧式冷凝器包括左水室1、左侧边管板2、壳体3、换热管4、去过热组件5、支撑板组件6、右侧边管板7、右侧法兰8、右水室9、右水室垫片10、集液部11、左水室垫片12、左侧法兰13、下水室接管14、上水室接管15。去过热组件5的进气管505与气态工质进口3A连接,集液部11与液态工质出口3B连接。
由左水室1、左水室垫片12、左侧法兰13、下水室接管14、上水室接管15构成的左水室组件位于壳体3的左侧,依次通过左侧边管板2、左水室垫片12、左侧法兰13与壳体3左端连接,而右水室9依次通过右侧边管板7、右水室垫片10、右侧法兰8和壳体3的右端连接。去过热组件5由中部定位的支撑板组件6定位于壳体3上。第一换热管503和第二换热管4的两端分别安装于左侧边管板2和或右侧边管板7上,并与左水室1和右水室9相通。
如图1至图6、图9所示,去过热盒501具有去过热盒内腔501C并具有去过热盒气体进口501A和去过热盒气体出口501B,进气管505与去过热盒501连接于去过热盒气体进口501A,进气管505穿过冷凝器的气态工质进口3A以连通过热盒气体进口501A与气态工质进口3A,进气管505的管口形成去过热盒气体进口501A的进气孔的通流部。
如图1至图6、图9所示,去过热盒501包括第一壁5011、与第一壁5011间隔设置的第二壁5012、分别位于第一壁5011和第二壁5012的两侧并连接第一壁5011和第二壁5012的两个第三壁5013、以及分别连接于第一壁5011、第二壁5012和第三壁5013的两端的两个封板形式的安装孔板部5014,第一换热管503的中部位于去过热盒内腔501C内的部分为去过热管段5031,第一换热管503的两端位于冷凝腔3C内的部分为冷却管段5032,安装孔板部5014上设有用于第一换热管503穿过的穿管孔5014A。去过热盒气体进口501A设置于第一壁5011上,去过热盒气体出口501B设置于第二壁5012上。
如图1至图3、图9所示,冷凝器的壳体3为圆柱状,去过热盒501为具有去过热盒内腔501C的去过热盒501并沿壳体3的轴向延伸,第一换热管503和第二换热管4沿壳体的轴向延伸。去过热盒501的长度方向为第一方向,该第一方向沿壳体3的轴向延伸。多个第一换热管503并排间隔布置并沿第一方向延伸。多个第二换热管4并排间隔布置并沿第一方向延伸。
如图1至图6、图9所示,去过热盒气体进口501A位于去过热盒501的与气态工质进口3A相对的一侧的沿第一方向的中部,去过热盒气体出口501B位于去过热盒501的沿第一方向的远离气态工质进口3A的一侧的端部。
如图1至图9所示,去过热盒气体出口501B包括相对于去过热盒气体进口501A对称的两个第一出气孔。
如图9所示,冷凝器还包括支撑板组件6,支撑板组件6包括支撑板601,去过热盒501连接于支撑板601上,支撑板601与壳体3的内壁连接。支撑板组件6还包括支撑杆602,支撑杆602连接支撑板601和用于支撑第二换热管4的管板(左侧边管板2和/或右侧边管板7)。本实施例中,第一换热管503的两端和第二换热管4的两端均分别支撑于左侧边管板2和/或右侧边管板7上。
去过热组件5和支撑板组件6可以在与壳体3组装前连接为一个整体,以便整体安装定位。
去过热盒501相对于通过气态工质进口3A的中心线与壳体3的轴线的平面对称布置,其中,去过热盒501在该平面的截面的沿壳体3的径向方向的距离与壳体3的内径之比为0.1~0.35,例如为0.2。去过热盒501的长度与壳体3的长度之比为0.4~1,例如为0.6、0.8等。
合理设置去过热盒501与壳体3的相对尺寸,利于换热空间在去过热换热和冷凝换热之间合理划分,利于利用第一换热管503充分实现气态工质去过热以及利于防止气态工质在去过热盒内腔501C内过度冷却形成液态工质。
第一换热管503的数量与第一换热管503和第二换热管4的数量之和的比为3~20%。合理设置该比例,利于利用第一换热管503充分实现气态工质去过热以及利于防止气态工质在去过热盒内腔501C内过度冷却形成液态工质。
冷凝器定位安装后,壳体3的轴线水平。
如图1至图4、图6至图9所示,去过热组件5包括具有多个均气孔的进气均气板502,进气均气板502位于去过热盒内腔501C内并设置于去过热盒气体出口501A和去过热盒气体出口501B之间,去过热管段5031位于进气均气板502与去过热盒气体出口501B之间的气体冷却腔C2内。去过热盒气体出口501A与进气均气板502之间的去过热盒内腔501C形成进气均气腔C1。进气均气板502与第一换热管503大致平行。进气均气板502使气态工质大致垂直于第一换热管503的轴向且均匀流过去过热盒内腔501C内的去过热管段5301。因此,利于提高气态工质与去过热盒内腔501C内的去过热管段5031的换热效率,从而提高冷凝器的整体换热效率。
如图1至图4、图6至图9所示,进气均气板502包括与进气方向相对的进气挡板区5021和与进气挡板区5021连接的进气孔板区5022,均气孔位于进气孔板区5022上。设置进气挡板区5021利于防止气态工质气流直冲第一换热管503。
如图1至图4、图6至图9所示,多个均气孔沿从进气挡板区5021至进气孔板区5022方向分为多个均气孔组,其中靠近进气挡板区5021的均气孔组的第一进气均气孔502A的直径小于远离进气挡板区5021的均气孔组的第二进气均气孔502B的直径。
合理设置均气孔的直径,利于气态工质均匀流过去过热盒内腔501C内的去过热管段5031,从而利于气态工质与去过热盒内腔501C内的去过热管段5031的各部分均匀换热,利于提高冷凝器的整体热效率。
ΔP=Cρv2
其中,ρ为去过热盒气体进口501A的气态工质密度,单位为kg/m3;
v为去过热盒气体进口501A的气态工质流速,单位为m/s;
通过合理控制均气板上的开孔参数来改变C的值,达到控制换热器压降的目的,使本专利换热器压降控制在合理的区间之内。压降ΔP和C成正比,且随着的增大而减小,随着和的增大而增大。从而,可以通过合理设计去过热盒气体进口501A的直径和各组均气孔直径使气态工质流经去过热组件5的压降ΔP控制在合理的范围。
如图1至图4、图6至图9所示,进气均气板502还包括围板区5023,围板区5023位于进气挡板区5021和进气孔板区5022的边缘并与进气挡板区5021和进气孔板区5022具有夹角,围板区5023与去过热盒501连接。
如图1至图4、图6至图9所示,去过热组件5包括挡气板504,挡气板504位于进气挡板区5021的面对气态工质的来流一侧。
挡气板504可以挡在进气均气板502与气态工质来流一侧,防止气流直冲进气均气板502。
如图1至图9所示的实施例中,
其中,α为对数平均温差和换热面积的乘积,α的取值范围为10~100,单位为m2*K;
n为第一换热管503的数量;
d为第一换热管503的外径,单位为m;
L为去过热管段5031的长度,单位为m;
Tin为去过热盒气体进口501A的气态工质温度,单位为K;
Tout为去过热盒气体出口501B的气态工质温度,单位为K;
Twall为去过热管段5031的外表面平均温度,单位为K。
随着α的增大,在总换热量不变的前提下,换热器的去过热换热系数越小。通过对参数α的控制使换热管数量和尺寸参数(包括外径和长度)保持在现有换热设计合理区间范围内,使换热器可以适应不同的工况。
本公开实施例的卧式冷凝器中,去过热组件5位于冷凝器的壳体3的内部空间上部。去过热盒501的垂直于壳体3的截面呈现上小下大的梯形。过热的气态冷媒通过进气管505进入去过热组件5的去过热盒501的去过热盒内腔501C,与其气体冷却腔C2内的去过热管段5301换热降温至饱和态后再从去过热盒501的底部的第二壁5012上的沿壳体3的轴向两端的作为去过热盒气体出口501B的两个第一出气孔流出并进入冷凝器的冷凝腔3C相变。
本公开实施例相比于相关技术的卧式冷凝器,增加了用于强化单相显热换热的内置的去过热组件5。过热的气态冷媒通过进气管505进入过热组件5的去过热盒501。气态冷媒碰撞在其下侧的挡气板504上而向进气均气板502的沿冷凝器的壳体3的轴向两侧的进气孔板区5022分流。分流的气态冷媒经过进气孔板区5022上的多个第一进气均气孔502A和第二进气均气孔502B后进入气体冷却腔C2,在气体冷却腔C2内与去过热管段5301换热,气态冷媒的热量由去过热管段5301内的冷却介质,如冷却水带走而降温,降温的气态冷媒为饱和态或接近饱和态,并从去过热盒501的第二壁5012上的作为去过热盒气体出口501B的两个第一出气孔流至冷凝腔3C内与第二换热管4和第一换热管503的位于冷凝腔3C的冷却管段5032换热。
去过热盒501将冷凝器的去过热换热过程和冷凝换热过程隔开,为单独强化去过热换热提供了可控空间。其次,去过热组件5的位于进气管505下侧的挡气板504减小了较高速气流对第一换热管503的振动冲击,提升去过热组件5及冷凝器的结构安全性。同时,进气均气板502及其上的开设的均气孔将气流由平行于第一换热管503的方向转至垂直于第一换热管503的方向,利于增大横掠管束的流速,且减小了冷媒气流与第一换热管503的传热方向的夹角,即强化了单相显热换热的场协同效应,提升了去过热换热强度。
所以,这种结构改进能够进一步提升对应卧式冷凝器能效。同时,因其能大幅强化去过热换热过程,故可对应减小用于去过热换热过程的换热面积,即可减小换热管数量,从而利于降低成本和冷凝器小型化。
在去过热组件5中设置第一换热管503,来提升单相换热强度,还可以在去过热组件5内实现油气分离功能。由于设置第一换热管503,可以增大去过热组件5的用于与冷媒碰撞分离的面积,因此,去过热组件5还具有较好的油气分离效果。
本公开实施例还提供一种冷凝器和制冷系统。冷凝器包括本公开实施例的去过热组件。制冷系统包括本公开实施例的冷凝器。本公开实施例的冷凝器与制冷系统与本公开实施例的去过热组件具有相同的优点。
图10至图19示出了本公开第二实施例的冷凝器及其去过热组件5。以下描述中,第二实施例的冷凝器的未说明的部件可以参考第一实施例的相关描述。
如图10至图19所示,冷凝器包括壳体3、去过热组件5和第二换热管4。
壳体3具有气态工质进口3A和液态工质出口3B。去过热组件5位于壳体3内,包括去过热盒501、折流板506和第一换热管503。去过热盒501具有去过热盒内腔501C。去过热盒501与壳体3形成冷凝腔3C。冷凝腔3C通过去过热盒501上的去过热盒气体出口501B与去过热盒内腔501C连通。气态工质进口3A通过去过热盒气体进口501A与去过热盒内腔501C连通。液态工质出口3B与冷凝腔3C连通。
折流板506设置于去过热盒内腔501C内,被配置为在气体冷却腔C2内形成折流流道P。折流流道P的入口端PA与气态工质进口3A连通。冷凝腔3C与折流流道P的出口端PB连通。第一换热管503包括位于去过热盒内腔501C的气体冷却腔C2内以冷却去过热盒内腔501C内的气态工质的去过热管段5031,至少部分去过热管段5031位于折流流道P内。
第二换热管4位于冷凝腔3C内,被配置为将从去过热盒内腔501C进入冷凝腔3C的气态工质冷凝为液态工质。
通过设置去过热盒内腔501C并在去过热盒内腔501C的气体冷却腔C2内设置折流板506形成折流流道P,可以对过热状态的气态工质,如气态冷媒,进行不断的折流和扰流,充分利用去过热盒内腔501C内的去过热管段5031的换热面积,加强气态工质与去过热管段5031的换热效率,从而达到用较少的去过热管段5031降低过热状态的气态工质的温度的作用。
在去过热组件5中设置第一换热管503和折流板506还可以在去过热组件5内实现油气分离功能。由于设置第一换热管503,可以增大去过热组件5的用于与冷媒碰撞分离的面积,因此,去过热组件5还具有较好的油气分离效果。
本实施例中,气态工质为气态冷媒(制冷剂),液态工质为液态冷媒,换热介质例如为水。
本公开实施例中,冷凝器为卧式冷凝器,壳体3为圆筒状,卧式冷凝器安装就位后,其换热组件如图10所示,去过热组件5位于壳体3的内部上方,第二换热管4位于去过热组件5下方。第一换热管503和第二换热管4均沿壳体3的轴向延伸,从而第一换热管503和第二换热管4的轴向与壳体3的轴向同向。第一换热管503和第二换热管4的两端均分别伸入位于壳体3的轴向两端的左侧边管板2和右侧边管板7内,从而定位于壳体3内。
在一些实施例的冷凝器中,如图10至图13、图16所示,去过热盒501具有去过热盒内腔501C并具有去过热盒气体进口501A和去过热盒气体出口501B。去过热组件5包括进气管505,进气管505与去过热盒气体进口501A连接并穿过气态工质进口3A,从而连通气态工质进口3A和去过热盒气体进口501A。
如图10、图13至图15所示,去过热盒内腔501C沿第一换热管503的轴向(对应于第一方向)延伸,多个折流板506沿第一换热管503的轴向间隔布置于去过热盒内腔501C内。该设置利于气态工质的流动路径较长,从而与去过热管段5031之间充分换热,利于提高单相显热换热的换热效率。
如图10、图12至图15所示,折流流道P的入口端PA位于去过热盒内腔501C的沿第一换热管503的轴向的中部,折流流道P的出口端PB位于去过热盒内腔501C的沿第一换热管503的轴向的端部。
如图10、图12至图15所示,冷凝器包括沿第一换热管503的轴向布置的两个折流流道。
在一些实施例的冷凝器中,如图1所示,折流板506与去过热管段5031的轴线成夹角设置,折流板506上具有供去过热管段5031穿过的穿管孔506A。该设置利于气态工质横向流过去过热管段5031,提高气态工质与去过热管段5031之间的换热强度,从而利于提高冷凝器整体的换热效率。图10至图19所示的实施例中,折流板506与去过热管段5031的轴线垂直。
如图10至图16所示,去过热盒501包括具有安装孔5014A的安装孔板部5014’,第一换热管503的轴向两端穿过安装孔板部5014’上的安装孔5014A。安装孔板部5014’设置为封板。
如图10、图11和图13所示,去过热盒501被配置为将去过热盒内腔501C分隔为气体冷却腔C2和与气体冷却腔C2连通的出气均气腔C3。气态工质进口3A与气体冷却腔C2连通。折流板506和去过热管段5031设置于气体冷却腔C2内。折流流道P的入口端PA与气态工质进口3A连通。出气均气腔C3与折流流道P的出口端PB连通。去过热盒501上的去过热盒气体出口501B连通出气均气腔C3与冷凝腔3C。
如图10至图16所示,气体冷却腔C2由去过热盒501围成,出气均气腔C3由去过热盒501围成。
如图11和图13所示,去过热盒501的至少部分壁部为双层壁。双层壁包括内层壁5012’和设置于内层壁5012’外侧的外层壁5016’。内层壁5012’构成去过热盒内腔501C的至少部分腔壁。出气均气腔C3由内层壁5012’和外层壁5016’围成,去过热盒气体出口501B设置于外层壁5016’上。
如图12至图13、图18至图19所示,去过热盒气体出口501B包括均匀分布于去过热盒501的外层壁5016’上的多个第二出气孔。
在一些实施例的冷凝器中,如图19所示,多个第二出气孔包括从远离第二换热管4的一侧向靠近第二换热管4的一侧分为直径依次减小的多个出气孔组。
如图10至图19所示,本公开实施例的去过热盒501包括第一壁5011’、双层壁、端部连接壁5015’和安装孔板部5014’。如前所述,双层壁包括内层壁5012’和位于内层壁5012’外层的外层壁5016’。
内层壁5012’包括与第一壁5011’间隔设置的第二壁50121’和分设于第二壁50121’两侧的第三壁50122’。第一壁5011’分别与两个第三壁50122’连接,第一壁5011’与第二壁5012’连接成筒状主体。第一壁5011’的垂直于壳体3的轴线的截面为朝向远离第二壁5012’的一侧拱起的弧形曲线,第二壁50121’的垂直于壳体3的轴线的截面为上大下小的梯形。各折流板506与筒状主体连接,并与筒状主体之间形成流通孔供气态工质通过。
外层壁5016’包括贴合于第二壁50121’的远离第一壁5011’的一侧的底板部50161’和分设于底板部50161’两侧的两个多孔板部50162’,每个多孔板部50162’的远离底板部50161’的一侧还设有边缘板部50163’,边缘板部50163’与第一壁5011’连接。
端部连接壁5015’为扁筒,两个端部连接壁5015’分别连接于筒状主体的沿壳体3的轴向的两端并与第一壁5011’和外层壁5016’连接,扁筒的与第一壁5011’连接的壁面的垂直于壳体3的轴线的截面形状与第一壁5011’的垂直于壳体3的轴线的截面形状相同,扁筒的与外层壁5016’连接的壁面的垂直于壳体3的轴线的截面形状与外层壁5016’的垂直于壳体3的轴线的截面形状相同。两安装孔板部5014’分别连接于扁筒的远离筒状主体的一侧。
从而,筒状主体内形成气体冷却腔C2,筒状主体每一侧的内层壁5012’的第三壁50122’、外层壁5016’的多孔板部50162’和边缘板部50163’形成一出气均气腔C3,气体冷却腔C2和出气均气腔C3通过端部连接壁5015’内侧空间连通。
如图19所示,每个多孔板部50162’上均匀分布多个第二出气孔。本实施例中,从低到高,每两排第二出气孔形成一个出气孔组,多个出气孔组的第二出气孔的直径从下至上依次增加。如此设置去过热盒气体出口501B的尺寸目的是为了分配经去过热后的气液混合态冷媒,可以通过不同的孔径的第二出气孔流进冷凝腔3C,液态形式的冷媒经过底部较小孔径的第二出气孔流出,气态工质逐步通过上面依次增大的第二出气孔流出。其中孔径最小的第二出气孔的直径例如为φ2mm。相邻两组第二出气孔的直径的递增量例如可以为2mm~3mm。
如图10所示,冷凝器还包括支撑板组件6,去过热组件5的去过热盒501通过支撑板组件6连接于壳体3的内壁。
第一换热管503的直径小于或等于第二换热管4的直径。例如,第一换热管503的可以采用比第二换热管4小一个规格的换热管,第一换热管503的管内径例如为19.05mm-22.23mm。
第一换热管503为翅片管或光管。
如图10至图11所示,壳体3为圆柱状,去过热盒501具有去过热盒内腔501C,去过热盒501的长度方向,即第一方向,沿壳体3的轴向延伸。第一换热管503和第二换热管4沿壳体3的轴向延伸。其中,去过热盒501的长度与壳体3的长度之比为0.4~1。合理设置去过热盒501与壳体3的相对尺寸,利于换热空间在去过热换热和冷凝换热之间合理划分,利于利用第一换热管503充分实现气态工质去过热以及利于防止气态工质在去过热盒内腔501C内过度冷却形成液态工质。
第一换热管503的数量与第一换热管503和第二换热管4的数量之和的比为10-25%。合理设置该比例,利于利用第一换热管503充分实现气态工质去过热以及利于防止气态工质在去过热盒内腔501C内过度冷却形成液态工质。
去过热组件5满足:
ε=0.1-0.5;
其中,Tin去过热盒气体进口501A的气态工质温度,单位为K;
Tout为去过热盒气体出口501B的气态工质温度,单位为K;
Twall为去过热管段5301的外表面平均温度,单位为K;
ρ为去过热盒气体进口501A的气态工质密度,kg/m3;
D为去过热盒气体进口501A的进气孔处的通流部的直径,例如为与去过热盒气体进口501A连接的进气管505的内直径,单位为m;
v为去过热盒气体进口501A的气态工质流速,单位为m/s;
L为第一换热管503的去过热管段5031的长度,单位为m;
n为第一换热管503的数量;
d为第一换热管503的外径,单位为m;
dk为第一换热管503的布管当量直径,单位为m;
λ为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的导热系数,W/(m*K);
Cp为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的比热容,单位为kJ/(kg*K);
μ为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的粘度,Pa*s;
μw为去过热盒内腔501C内的气态工质在第一换热管503的管壁平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
Pt为第一换热管503的管间距(相邻两第一换热管503的中心轴线之间的间距),单位为m;
Dk为壳体3的内径,单位为m;
lb为相邻的折流板506的间距,单位为m;
u为按照过热区流通截面(过热区流通截面参见图5中阴影部分S)计算的流速,m/s;
Pr为普朗特数;
ε为常数,取值0.1-0.5。
通过调整参数ε来综合控制影响换热器换热能力的换热管外径、管间距等因素,使气态冷媒进口流速保持在合理范围之内,使换热器在获得尽可能高是换热性能之下气态冷媒产生的压降最小。其中,随着参数ε增大,去过热区的总换热系数越小。
可以根据气态工质流经去过热组件5所需控制的压降ΔP合理设置折流板506的总数量,折流板506的总数量满足以下公式:
其中,
ΔP为气态工质流经去过热组件5产生的压降;
nb为折流板506的总数量;
c为常数,取值0.02-0.25。
随着c值的增大,压降ΔP也越大。
图20至图28示出了本公开第三实施例的冷凝器及其去过热组件5。以下描述中,第三实施例的冷凝器的未说明的部件可以参考第一实施例和第二实施例的相关描述。
第三实施例中,仍以冷凝器用于制冷系统、气态工质为气态冷媒,液态工质为液态冷媒,冷却介质为水为例进行描述。
如图20至图28所示,去过热组件5设置于冷凝器的壳体3内部。其包括去过热盒501和第一换热管503。去过热盒501具有去过热盒内腔501C。去过热盒内腔501C包括气体冷却腔C2。且去过热盒501上设有去过热盒气体进口501A和去过热盒气体出口501B。去过热盒气体进口501A将气体冷却腔C2与压缩机排气口(图中未示出)连通,以使从压缩机排出的气态工质流至气体冷却腔C2。去过热盒气体出口501B将气体冷却腔C2与冷凝器的冷凝腔3C连通,以使冷媒经由去过热盒气体出口501B从气体冷却腔C2流至冷凝腔3C内,与冷凝腔3C内的第二换热管4换热。第一换热管503的去过热管段5031位于气体冷却腔C2内,以与由去过热盒气体进口501A流向去过热盒气体出口501B的冷媒换热。
本公开实施例通过在去过热组件5上设置第一换热管503,利用第一换热管503的去过热管段5031来在冷媒流经流向第二换热管4之前,预先与冷媒进行单相换热,可以有效提升冷凝器的单相换热强度,增强冷凝器的去过热换热强度,提升冷凝器的能效。
同时,在去过热组件5中设置第一换热管503,来提升单相换热强度,还可以在去过热组件5内实现油气分离功能。由于设置第一换热管503,可以增大去过热组件5的用于与冷媒碰撞分离的面积,因此,去过热组件5还具有较好的油气分离效果。
并且,由于第一换热管503位于去过热组件5的去过热盒501内部,无需额外占用空间,因此,还有利于实现冷凝器的小型化,可以防止因解决过热气体强化换热问题而导致冷凝器内布管空间减小而影响冷凝器能效。
可见,本公开实施例的冷凝器采用本公开实施例的去过热组件5,冷媒在流经冷凝器的过程中,可以经过第一换热管503和第二换热管4两级换热,能实现冷凝器单相换热强度的提升,以及冷凝器的小型化,从而有效提升冷凝器的整体能效。还能够实现气态冷媒的油气分离功能。
而为了进一步提升冷凝器的能效,参见图23,去过热组件5还包括至少两个折流板506,这至少两个折流板506设置于气体冷却腔C2内,并使冷媒流经第一换热管503时,进行折流流动。
折流板506被配置为在气体冷却腔C2内形成折流流道P。折流流道P的入口端PA与去过热盒气体进口501A连通。冷凝腔3C与折流流道P的出口端PB连通。第一换热管503包括位于去过热盒内腔501C的气体冷却腔C2内以冷却去过热盒内腔501C内的气态工质的去过热管段5031,至少部分去过热管段5031位于折流流道P内。
如图23所示,折流流道P的入口端PA位于去过热盒内腔501C的沿第一换热管503的轴向的端部,折流流道P的出口端PB位于去过热盒内腔501C的沿第一换热管503的轴向的中部。
其中,去过热组件5内的折流板506在第一换热管503的沿延伸方向(第一方向)上并排布置,且折流板506通过与其相邻的折流板506在与第一换热管503的沿第一方向的相交的方向(例如去过热组件5的高度方向或宽度方向,即图23的上下方向或前后方向)上交错布置,来使冷媒在流经第一换热管503时,来回折返流动,形成类似于波浪形的折流流动。
由于所设置的折流板506,可以减小气体冷却腔C2内的通流面积,提升横掠管束的气体流速(在总流量不变的前提下,通流面积减小,流速增加),并减小气体流向与第一换热管503之间的角度,使原本平行于第一换热管503的气体流向变为相对于第一换热管503倾斜,因此,可以提高气态冷媒与第一换热管503之间的换热充分性,有效提升过热气态冷媒在第一换热管503处的换热强度,实现对单相换热强度的进一步增强,从而进一步提升冷凝器的能效。
同时,所设置的折流板506,也可以增加油滴的碰撞分离面积,从而提高油气分离效率,提升冷凝器的能效。
可见,通过在气体冷却腔C2内进一步设置折流板506,可以进一步提升单相换热强度和油气分离效率,从而实现对冷凝器能效的进一步提升。
图24和图25进一步示出了折流板506的结构。
参见图24至图25,并结合图23,折流板506上设有穿管孔506A,第一换热管503经由穿管孔506A穿过折流板506。此时,第一换热管503可以对折流板506起到支撑作用,有效提高结构稳定性,而且,由于折流板506集成于第一换热管503上,因此,更便于折流板506与第一换热管503配合,有效提升单相换热强度和油气分离效率。
另外,参见图24和图25,在一些实施例中,折流板506上设有供冷媒流过的通气孔506B。
虽然折流板506上也可以不设置通气孔506B,但设置通气孔506B后,可以允许部分气态工质经由通气孔506B穿过折流板506,因此,可以在一定程度上减小气态冷媒的折流压降,有效防止折流后流出的气态工质压降过大。
在折流板506上设有通气孔506B的情况下,可以对通气孔506B的尺寸和数量进行设计,以控制通气孔506B的总通流面积,进而同时实现较好的折流效果和较好的防降压效果。例如,在一些实施例中,通气孔506B的直径为2mm~8mm;和/或,折流板506上所有通气孔506B的总通流面积占折流板506总面积的1/8~3/4。这样,既可以有效减小压降,又可以实现较好的折流效果,不至于因通气孔506B过大和/或过多,而影响折流板506折流效果的发挥。
至少两个折流板506的平均水力直径为Dd,且在第一换热管503的延伸方向上(第一方向),相邻两折流板506之间的距离为lb,Dd和lb满足如下关系:
其中,ΔP为气态工质流经去过热组件5产生的压降;
C为常数,取值0.3~1.5;
ρ为去过热盒气体进口501A的气态工质密度,单位为kg/m3;
v0为气态工质流经至少两个折流板506的平均流速,单位为m/s;
D为去过热盒气体进口501A的进气孔处的通流部的直径,即进气管505的内直径,单位为m;
v为去过热盒气体进口501A的气态工质流速,单位为m/s;
n为第一换热管503的数量;
d为第一换热管503的外径,单位为m。
基于上述公式,方便对第一换热管503和折流板506进行设计,便于设计得到更能有效去过热的去过热组件5。
其中,压降△P和C成正比,随着C的增大而增大。通过控制C的取值和影响气态冷媒流经所有折流板6的平均流速v0的大小,来综合控内置油分102的压降和换热性能。具体地,可以通过合理设计D、和d等尺寸参数的取值,来使内置油分102在换热性能最佳的时候压降较小。
第一换热管503的外径为d,d满足如下关系:
其中,Tin为去过热盒气体进口501A的气态工质温度,单位为K;
Tout为去过热盒气体出口501B的气态工质平均温度,单位为K;
Twall为去过热管段5301的外表面平均温度,单位为K;
ρ为去过热盒气体进口501A的气态工质密度,kg/m3;
D为去过热盒气体进口501A的进气孔处的通流部的直径,例如为与气态工质进口3A连接的进气管505的内直径,单位为m;
v为去过热盒气体进口501A的气态工质流速,单位为m/s;
L为去过热管段5031的长度,单位为m;
n为第一换热管503的数量;
λ为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的导热系数,单位为W/(m*K);
Cp为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的比热容,单位为kJ/(kg*K);
μ为去过热盒内腔501C内的气态工质在平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
ε为常数,取值15~200;
de为第一换热管503的布管当量直径,单位为m;
Pt为第一换热管503的管间距,单位为m。
基于上述公式,方便对第一换热管503进行设计,便于设计得到更能有效去过热的去过热组件5。具体地,可以通过合理设计D、d、L、de和Pt等尺寸参数的取值,来使内置油分102实现较好的去过热效果。其中,在去过热组件5中设有折流板506的情况下,ε的具体取值可以根据折流板506的设计情况确定。在进出口温差不变的情况下,ε与内置油分102去过热换热系数成正比,去过热换热系数随着ε的增大而增大。
参考图23,去过热组件5还包括出气均气板507,出气均气板507设置于去过热盒501内,并位于第一换热管503与去过热盒气体出口501B之间,且出气均气板507具有出气孔板区5072,出气孔板区5072设有出气均气孔,与第一换热管503换热后的冷媒经由出气均气孔流向去过热盒气体出口501B。
由于所设置的出气均气板507可以均匀流场,使通过第一换热管503流向去过热盒气体出口501B的气态冷媒分布更加均匀,且可以增加与冷媒中油滴的碰撞,增强去过热组件5的撞击分离能力,因此,可以有效提高去过热组件5的油气分离效率。
如图23和图26至图27所示,出气均气板507还具有出气挡板区5071,出气挡板区5071未设置出气均气孔,并与气体冷却腔C2内的折流板506所在区域对应,出气孔板区5072位于出气挡板区5071的远离去过热盒气体进口501A的一侧。
基于上述设置,出气均气板507在折流板506所对应区域的部分上不开孔,而只在折流板506之后的部分上开孔,可以充分发挥折流板506的折流作用,实现对单相换热强度和油气分离效率的有效提高。
具体地,参见图27,出气孔板区5072的长度L1与出气挡板区5071的长度L2之比为1/10~1/2。此时,出气孔板区5072和出气挡板区5071的比例较为适宜,可以在实现较好均气效果的同时,提供足够的折流长度进行强化换热和分离油滴,并使流经出气均气板507后的冷媒压降较为适宜,不至于过大。
另外,参见图28,在一些实施例中,出气均气板507上设有多个出气均气孔,且这多个出气均气孔包括第一出气均气孔507A和第二出气均气孔507B,第一出气均气孔507A的直径大于第二出气均气孔507B的直径。此时,出气均气板507上设有直径不同的出气均气孔,便于对不同粒径大小的油滴进行分离,且有利于控制压降在合理范围内。
第一出气均气孔507A的直径为12mm~20mm;和/或,第二出气均气孔507B的直径为6mm~12mm。此时,第一出气均气孔507A和第二出气均气孔507B的直径大小较为适宜,方便加工,且可以在满足不同粒径大小油滴分离需求的同时,有效控制压降在合理范围内。
参见图28,在一些实施例中,第二出气均气孔507B相对于第一出气均气孔507A靠近出气均气板507的宽度方向的边缘,第一出气均气孔507A所在区域的宽度(参见图28,为2H1)与第二出气均气孔507B所在区域的宽度(参见图28,为2H2)之比为3~10。此时,第一出气均气孔507A和第二出气均气孔507B的分布范围较为合理,可以在满足不同粒径大小油滴分离需求的同时,有效控制压降在合理范围内。
参考图23,去过热盒501的去过热盒气体进口501A包括位于其长度方向的两端的两个第三进气孔,这两个第三进气孔均与气体冷却腔C2连通。这样,冷媒可以从两侧的去过热盒气体进口501A进入去过热组件5,并从中部的去过热盒气体出口501B流出至去过热组件5外部,且在由两侧向中部流动的过程中,流经气体冷却腔C2内的第一换热管503的去过热管段5031,进行单相换热,去过热。此时,换热效率和油气分离效率均较高。
在去过热盒501上设有两个第三进气口的情况下,参见图23,在一些实施例中,去过热组件5包括第一隔板508,第一隔板508设置于气体冷却腔C2内,并将气体冷却腔C2分隔为两个子冷却腔,这两个子冷却腔与两个第三进气孔一一对应。如此,两个子冷却腔内的冷媒互不干扰,可以实现更加高效的单相换热和油气分离过程。
并且,继续参见图23,在一些实施例中,两个子冷却腔内均设有折流板506。这样,两个子冷却腔内均可以进行折流,单相换热强度和油气分离效率更高。
本公开实施例的冷凝器包括去过热组件5;制冷系统包括本公开的冷凝器。
接下来对图10至图28所示的第三实施例予以进一步地介绍。如图20至图28所示,在该实施例中,冷凝器为卧式冷凝器,其包括去壳体3和第二换热管4,并且还包括去过热组件5。去过热组件5设置于壳体3内。壳体3内未设置去过热组件5的区域形成冷凝腔3C。第二换热管4位于冷凝腔3C内。
壳体3大致呈中空圆柱形,且轴线大致水平,沿着图中左右方向。壳体3的底部设有集液部11,集液部11与冷凝腔3C连通,以收集冷凝得到的液体。
去过热组件5和第二换热管4均设置于壳体3中。其中,去过热组件5设置于壳体3的内部上侧。壳体3内未设置去过热组件5的区域形成冷凝腔3C,第二换热管4设置于冷凝腔3C内,并位于壳体3的内部中下侧,以与从去过热组件5流出的冷媒换热,实现对冷媒的冷凝。如图20所示,在该实施例中,冷凝腔3C内设有多根第二换热管4,这些第二换热管4均沿着壳体3的轴向(也是去过热组件5的第一方向)贯穿冷凝腔3C,且两端被左侧边管板2和右侧边管板7支撑。
如图22至图28所示,去过热组件5在长度方向和宽度方向上大致对称,且整体横截面呈V字型。
如图22和图23所示,去过热组件5包括去过热盒501、滤网510、两个进气管505、出气均气板507、第一换热管503、折流板506、第一隔板508、第二隔板509和隔液板511。
其中,去过热盒501用于为去过热组件5的其他结构部件提供安装基础,并对设置于其内部的结构部件起到一定的保护作用。由图22和图23可知,在该实施例中,去过热盒501包括两个封板形式的安装孔板部5014”、两个侧板5011”、两个封板5013”、两个连接板5012”和边框5015”。两个安装孔板部5014”在长度方向(即图22和图23的左右方向,也即第一方向)上相对设置,并大致呈扇形。两个侧板5011”均大致呈V字型,二者在宽度方向(即图22和图23的前后方向)上相对设置,并与两个安装孔板部5014”的前后边缘连接。两个封板5013”均呈多边形(例如具有5条折边),二者布置于两个安装孔板部5014”之间,并在长度方向上间隔设置,分别与两个侧板5011”及对应侧的安装孔板部5014”连接。两个连接板5012”分别连接于两个封板5013”的远离安装孔板部5014”的一侧。边框5015”则布置于两个连接板5012”之间,并与两个连接板5012”以及两个侧板5011”均连接。如此,两个安装孔板部5014”、两个侧板5011”、两个封板5013”、两个连接板5012”和边框5015”围合形成整体呈V字型且内部设有去过热盒内腔501C的去过热盒501。其中,两个安装孔板部5014”和两个侧板5011”一起形成去过热盒501的四周和底部轮廓,而两个封板5013”、两个连接板5012”以及边框5015”则一起形成去过热盒501的上部轮廓。
边框5015”形成去过热组件5的去过热盒气体出口501B,用于将去过热盒内腔501C与冷凝器的冷凝腔3C连通。边框5015”用于支撑滤网510,滤网510设置于边框5015”上,并位于边框5015”下方。从去过热组件5流出的冷媒,流经滤网510和边框5015”,进入冷凝器的冷凝腔3C,与冷凝腔3C内的第二换热管4换热。冷媒流经滤网510时,可以被滤网510过滤,以进一步油气分离。因边框5015”中部镂空,因此,不会对从滤网510流出的冷媒形成阻挡。
由于边框5015”位于去过热组件5的沿第一方向(长度方向)的中部,使得去过热盒气体出口501B位于去过热组件5的沿第一方向的中部。因此,设置于边框5015”上的滤网510也位于去过热组件5长度方向的中部。
两个进气管505分别与去过热盒气体进口501A的两个第三进气孔连接。如图22和图23所示,两个进气管505分别设置在两个封板5013”上。并且,两个进气管505的下端均穿过对应的封板5013”,并伸至去过热盒内腔501C中,与去过热盒内腔501C连通,同时,两个进气管505的上端均穿过对应的封板5013”,并伸至去过热盒501外部,用于与压缩机(图中未示出)的排气口连接,以将压缩机的排气口与去过热盒内腔501C连通,以便压缩机排气经由两个进气管505,流至去过热组件5中。
在滤网510和两个进气管505的作用下,冷媒能够从长度方向的两侧流至去过热盒内腔501C中,并从长度方向的中部流出至去过热盒内腔501C外部,与冷凝腔3C的第二换热管4换热。
出气均气板507、第一换热管503、折流板506、第一隔板508、第二隔板509和隔液板511均设置于去过热盒内腔501C中。
其中,出气均气板507和隔液板511沿着由上至下的方向依次布置,并与去过热盒501配合,将去过热盒内腔501C分隔为集液腔C4、气体冷却腔C2和出气均气腔C3,以分别实现油液存储、油气分离和冷媒过滤功能。
如图23所示,在该实施例中,隔液板511设置于去过热盒内腔501C的下部,且四周边缘与两个安装孔板部5014”和两个侧板5011”接触,使得隔液板511与去过热盒501一起围合形成位于隔液板511下方的集液腔C4,以收集油气分离得到的油液。隔液板511的边缘设有隔液板过液口511A,油气分离得到的油液经由隔液板过液口511A,落至集液腔C4内。集液腔C4与出液管512连通。出液管512连接于去过热盒501的去过热盒液体出口501D,从集液腔C4的一侧伸出,以方便所收集油液的引出。
出气均气板507设置于去过热盒内腔501C的上部,并位于滤网510的下方。出气均气板507的四周边缘与两个连接板5012”以及两个侧板5011”接触。如此,出气均气板507与两个连接板5012”、两个侧板5011”以及滤网510之间围合形成出气均气腔C3,且出气均气板507与两个安装孔板部5014”、两个侧板5011”、两个封板5013”以及两个连接板5012”之间围合形成气体冷却腔C2。气体冷却腔C2位于出气均气腔C3和集液腔C4之间,用于实现去过热组件5的气体冷却和油气分离功能。出气均气腔C3位于气体冷却腔C2的远离集液腔C4的一侧,用于实现去过热组件5的均气和冷媒过滤功能。
如图23所示,去过热盒501被配置为将去过热盒内腔501C分隔为气体冷却腔C2和与气体冷却腔C2连通的出气均气腔C3。去过热盒气体进口501A与气体冷却腔C2连通。折流板506和去过热管段5031设置于气体冷却腔C2内。折流流道P的入口端PA与去过热盒气体进口501A连通。出气均气腔C3与折流流道P的出口端PB连通。去过热盒501上的去过热盒气体出口501B连通出气均气腔C3与冷凝腔3C。
图26至图28进一步示出了出气均气板507的结构。
如图26至图28所示,出气均气板507大致呈V字型,并在长度方向和宽度方向上采用对称布局。出气均气板507宽度方向的两侧边缘上均设有隔液板过液口511A,以方便油液滴落。并且,出气均气板507在长度方向上设有两个出气挡板区5071以及位于两个出气挡板区5071之间的出气孔板区5072。其中,两个出气挡板区5071位于出气均气板507长度方向的两端,并与两个子冷却腔一一对应。两个出气挡板区5071长度相等,均为L2,且二者上均未开孔。出气孔板区5072位于出气均气板507长度方向的中部,长度为L1。出气孔板区5072上开有出气均气孔。出气孔板区5072上设有两个孔单元,这两个孔单元在长度方向上对称布置,且每个孔单元均包括多个直径较大的第一出气均气孔507A和多个直径较小的第二出气均气孔507B。所有第一出气均气孔507A均匀布置于出气均气板507的靠近宽度方向的中部,并关于出气均气板507的V型弯折线对称布置,使得每个孔单元包括在宽度方向上对称分布的两组第一出气均气孔507A。全部第一出气均气孔507A所在区域的宽度方向的两侧均设有多个均匀分布的第二出气均气孔507B,使得每个孔单元包括在宽度方向上对称分布的两组第二出气均气孔507B。其中,出气孔板区5072和出气挡板区5071的长度比L1/L2大约为1/10~1/2,第一出气均气孔507A的直径大约为12mm~20mm,第二出气均气孔507B的直径大约为6mm~12mm,且第一出气均气孔507A所在区域与第二出气均气孔507B所在区域的宽度比H1/H2大约为3~10。可以理解,L1为横跨两个孔单元的总长度。
第一换热管503、折流板506、第一隔板508和第二隔板509均设置于气体冷却腔C2内,以实现去过热组件5的油气分离和强化换热功能。
如图23所示,第一隔板508设置于气体冷却腔C2的沿第一方向的中部,且顶端与出气均气板507的中部连接。在第一隔板508的作用下,气体冷却腔C2被分隔为沿着长度方向并排布置的两个子冷却腔。这两个子冷却腔与两个进气管505一一对应地连通,使得冷媒能够经由两个进气管505分别进入两个子冷却腔内。其中,结合图23和图27可知,出气均气板507的位于两个孔单元之间的部分与第一隔板508连接,且出气均气板507的用于安装第一隔板508的部分的宽度L3大约为2mm~20mm。这种情况下,前面提及的L1是包括L3的,具体来说,L1是两个孔单元的长度与L3之和。
第一换热管503贯穿两个子冷却腔,使得第一换热管503贯穿整个气体冷却腔C2。具体地,如图23所示,多根第一换热管503并排设置于气体冷却腔C2内,并均贯穿两个子冷却腔。这些第一换热管503的沿第一方向的(即壳体3的轴向)的两端从两个安装孔板部5014”穿出,并被冷凝器的两个管板支撑。并且,在贯穿两个子冷却腔时,第一换热管503穿过第一隔板508、两个第二隔板509以及折流板506,使得第一换热管503两端之间的部分被第一隔板508、第二隔板509以及折流板506支撑。
两个子冷却腔内均设有折流板506和第二隔板509。如图23所示,在每个子冷却腔内,第二隔板509位于安装孔板部5014”与连接板5012”之间,且顶端与封板5013”连接,使得经由进气管505进入子冷却腔内的冷媒,可以先经过第二隔板509的折流作用。第二隔板509将气体冷却腔C2分为第一气体冷却腔C21和第二气体冷却腔C22。第二隔板509上或第二隔板509与去过热盒501之间设有连通第一气体冷却腔C21和第二气体冷却腔C22的连通口。并且,在每个子冷却腔内,均设有至少两个折流板506,这至少两个折流板506位于出气均气板507的出气挡板区5071的下方,并沿着子冷却腔的沿第一方向的(也是去过热盒501、去过热组件5和冷凝器的沿第一方向的)间隔布置,且相邻两个折流板506上下错位布置,使得子冷却腔内的折流板506之间,形成引导子冷却腔内的冷媒进行折流流动的折流通道。
图24和图25进一步示出了折流板506的结构。
其中,图24示出了子冷却腔内任意相邻两个折流板506中较靠上的那个折流板506的结构。图25示出了子冷却腔内任意相邻两个折流板506中较靠下的那个折流板506的结构。
为了方便描述,将子冷却腔内任意相邻两个折流板506中较靠上的那个折流板506称为第一折流板,并将子冷却腔内任意相邻两个折流板506中较靠下的那个折流板506称为第二折流板。
结合图24和图25可知,第一折流板和第二折流板均大致呈V字型,且第一折流板和第二折流板上均设有多个穿管孔506A和多个通气孔506B。多个穿管孔506A分为两组,分别位于折流板506(第一折流板或第二折流板)的相对折弯形成V字型的两个板体上,以供第一换热管503穿过,使得去过热组件5包括沿着宽度方向(即图22和图23的前后方向)间隔布置的两组第一换热管503,这两组第一换热管503在宽度方向上彼此对称。每组第一换热管503中第一换热管503呈三角形布管,也就是说,每组第一换热管503中的第一换热管503排布呈三角形。多个通气孔506B则位于两组穿管孔506A之间,供冷媒穿过。在该实施例中,第一折流板和第二折流板上通气孔506B的直径相同,均为2mm~8mm,同时,第一折流板和第二折流板上通气孔506B的总通流面积占相应折流板506总面积的1/8~3/4。
在该实施例中,第一换热管503的结构参数与去过热组件5的进出口温度满足如下关系:
其中涉及的各参数参与本实施例前述相关说明。
折流板506和第一换热管503的结构参数与去过热组件5的进出口压降ΔP之间满足如下关系:
其中涉及的各参数参与本实施例前述相关说明。
基于该实施例的去过热组件5,冷凝器工作时,过热气态工质携带油滴从两个进气管505分别进入两个子冷却腔内,并在子冷却腔内先进入第一气体冷却腔C21,经过第二隔板509折流后进入折流板506所在的第二气体冷却腔C22,并最终穿过出气均气板507,从上部滤网510流出,进入冷凝腔3C中。在该过程中,经过与第二隔板509、折流板506、第一换热管503、出气均气板507、滤网510以及隔液板511的碰撞分离,冷媒中的油滴积聚分离,从各部件边缘的隔液板过液口511A落下,汇聚于集液腔C4内,实现油滴的分离。同时,过热气态工质与第一换热管503进行单相换热,使过热气态工质温度降低至饱和态再至冷凝腔3C相变换热,实现其去过热过程。
由于进入冷凝器的冷媒,先后经过去过热组件5内的第一换热管503以及冷凝腔3C内的第二换热管4的两级换热,第一换热管503能够强化过热气态冷媒的单相换热,因此,可以有效提升冷凝器的去过热换热强度,提升冷凝器的整体能效。
而且,在第一换热管503的基础上,进一步设置折流板506,可以进一步提升单相换热强度。
同时,第一换热管503和折流板506,可以增加油滴碰撞分离面积,提升油气分离效率。
并且,由于第一换热管503和折流板506均设设置于去过热组件5中,无需额外占用空间,因此,有利于冷凝器的小型化。
可见,该实施例的冷凝器和去过热组件5,可以基于较简单的结构和较小的体积,实现对单相换热强度和油气分离效率的有效提升,这有利于提高冷凝器的能效。
基于本公开实施例的去过热组件5和冷凝器,本公开实施例还提供一种制冷系统,其包括压缩机,并且还包括本公开实施例的冷凝器,冷凝器的去过热盒气体进口501A与压缩机的排气口连接。
由于去过热组件5和冷凝器的能效得以提升,因此,制冷系统的能效也能够被有效提升。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换,其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。
Claims (50)
1.一种冷凝器的去过热组件(5),其特征在于,包括:
去过热盒(501),所述去过热盒(501)具有去过热盒内腔(501C),并具有与所述去过热盒内腔(501C)连通的用于接收气态工质的去过热盒气体进口(501A)和用于输出所述气态工质的去过热盒气体出口(501B),所述去过热盒内腔(501C)包括与所述去过热盒气体进口(501A)和所述去过热盒气体出口(501B)连通的气体冷却腔(C2);和
第一换热管(503),安装于所述去过热盒(501)上,所述第一换热管(503)包括位于所述气体冷却腔(C2)内的去过热管段(5031),所述去过热管段(5031)被配置为冷却所述气体冷却腔(C2)内的所述气态工质。
2.根据权利要求1所述的去过热组件(5),其特征在于,
所述去过热盒气体进口(501A)包括位于所述去过热盒(501)的沿第一方向的中部的一个第一进气孔,所述去过热盒气体出口(501B)包括分别位于所述去过热盒(501)的沿所述第一方向的两端的两个第一出气孔;或者
所述去过热盒气体进口(501A)包括位于所述去过热盒(501)的沿第一方向的中部的一个第二进气孔,所述去过热盒气体出口(501B)包括位于所述去过热盒(501)的沿所述第一方向分布的多个第二出气孔;或者,
所述去过热盒气体进口(501A)包括位于所述去过热盒(501)的沿第一方向的两端的两个第三进气孔,所述去过热盒气体出口(501B)包括位于所述去过热盒(501)的沿第一方向的中部的第三出气孔。
3.根据权利要求1所述的去过热组件(5),其特征在于,
所述去过热盒气体进口(501A)与所述去过热盒气体出口(501B)位于所述去过热盒(501)的同侧;或
所述去过热盒气体进口(501A)与所述去过热盒气体出口(501B)位于所述去过热盒(501)的相对的两侧;或
所述去过热盒气体进口(501A)与所述去过热盒气体出口(501B)位于所述去过热盒(501)的相邻的两侧。
4.根据权利要求1所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热盒(501)包括安装孔板部(5014,5014’,5014”),所述安装孔板部(5014,5014’,5014”)包括安装孔(5014A),所述第一换热管(503)穿入所述安装孔(5014A)以安装于所述去过热盒(501)上。
5.根据权利要求4所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热盒(501)包括相对设置的两个所述安装孔板部(5014,5014’,5014”),所述第一换热管(503)同时穿入所述两个安装孔板部(5014,5014’,5014”)内以安装于所述去过热盒(501)上。
6.根据权利要求1所述的去过热组件(5),其特征在于,所述第一换热管(503)还包括位于所述去过热盒(501)外部的冷却管段(5032)。
7.根据权利要求1所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热组件(5)包括并排间隔设置的多根所述第一换热管(503)。
8.根据权利要求1所述的去过热组件(5),其特征在于,所述第一换热管(503)为沿第一方向延伸的直管,所述去过热组件(5)为相对于垂直于所述第一方向的一表面对称的对称结构和/或所述去过热组件(5)相对于平行于所述第一方向的一表面对称的对称结构。
10.根据权利要求1所述的去过热组件(5),其特征在于,
所述去过热盒内腔(501C)还包括进气均气腔(C1),所述进气均气腔(C1)位于所述去过热盒气体进口(501A)和所述气体冷却腔(C2)之间并与所述去过热盒气体进口(501A)和所述气体冷却腔(C2)连通;
所述去过热组件(5)还包括位于所述去过热盒(501)内的进气均气板(502),所述进气均气板(502)位于所述进气均气腔(C1)和所述气体冷却腔(C2)之间以分隔所述进气均气腔(C1)和所述气体冷却腔(C2),所述进气均气板(502)上设置有连通所述进气均气腔(C1)和所述气体冷却腔(C2)的多个进气均气孔。
11.根据权利要求10所述的去过热组件(5),其特征在于,所述进气均气板(502)包括与所述进气方向相对的进气挡板区(5021)和与所述进气挡板区(5021)连接的进气孔板区(5022),所述多个进气均气孔位于所述进气孔板区(5022)上。
12.根据权利要求11所述的去过热组件(5),其特征在于,所述多个进气均气孔中,沿从所述进气挡板区(5021)至所述进气孔板区(5022)的方向分为多个进气均气孔组,其中靠近所述进气挡板区(5021)的进气均气孔组的第一进气均气孔(502A)的直径小于远离所述进气挡板区(5021)的进气均气孔组的第二进气均气孔(502B)的直径。
15.根据权利要求10所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热组件(5)包括挡气板(504),所述挡气板(504)位于所述进气均气板(502)的面对所述气态工质的来流一侧。
17.根据权利要求1所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热组件(5)还包括折流板(506),所述折流板(506)设置于所述气体冷却腔(C2)内,被配置为在所述气体冷却腔(C2)内形成折流流道(P),所述折流流道(P)的入口端(PA)与所述去过热盒气体进口(501A)连通,所述折流流道(P)的出口端(PB)与所述去过热盒气体出口(501B)连通,至少部分所述去过热管段(5031)位于所述折流流道(P)内。
18.根据权利要求17所述的去过热组件(5),其特征在于,多个所述折流板(506)沿所述第一换热管(503)的延伸方向间隔布置于所述气体冷却腔(C2)内。
19.根据权利要求18所述的去过热组件(5),其特征在于,
所述折流流道(P)的入口端(PA)位于所述气体冷却腔(C2)的沿所述第一换热管(503)的轴向的中部,所述折流流道(P)的出口端(PB)位于所述气体冷却腔(C2)的沿所述第一换热管(503)的轴向的端部;或者
所述折流流道(P)的入口端(PA)位于所述气体冷却腔(C2)的沿所述第一换热管(503)的轴向的端部,所述折流流道(P)的出口端(PB)位于所述气体冷却腔(C2)的沿所述第一换热管(503)的轴向的中部。
20.根据权利要求19所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热组件(5)包括沿所述第一换热管(503)的轴向布置的两个所述折流流道(P)。
21.根据权利要求17所述的去过热组件(5),其特征在于,所述折流板(506)与所述去过热管段(5031)的轴线成夹角设置,所述折流板(506)上具有供所述去过热管段(5031)穿过的穿管孔(506A)。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热盒内腔(501C)包括出气均气腔(C3),所述出气均气腔(C3)位于所述气体冷却腔(C2)与所述去过热盒气体出口(501B)之间,并与所述气体冷却腔(C2)和所述去过热盒气体出口(501B)连通。
23.根据权利要求22所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热盒(501)的至少部分壁部为双层壁,所述双层壁包括内层壁(5012’)和设置于所述内层壁(5012’)外侧的外层壁(5016’),所述出气均气腔(C3)的腔壁包括至少部分所述内层壁(5012’)和至少部分所述外层壁(5016’),所述去过热盒气体出口(501B)设置于所述外层壁(5016’)上。
24.根据权利要求23所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热盒气体出口(501B)包括在所述外层壁(5016’)上分布的多个第二出气孔。
25.根据权利要求24所述的去过热组件(5),其特征在于,所述多个第二出气孔从靠近所述去过热盒气体进口(501A)的一侧向远离所述去过热盒气体进口(501A)的一侧形成直径依次减小的多个出气孔组。
26.根据权利要求17所述的冷凝器,其特征在于,所述去过热组件(5)满足:
ε=0.1-0.5;
其中,Tin为所述去过热盒气体进口(501A)的气态工质温度,单位为K;
Tout为所述去过热盒气体出口(501B)的气态工质温度,单位为K;
Twall为所述去过热管段(5031)的外表面平均温度,单位为K;
ρ为所述去过热盒气体进口(501A)的气态工质密度,kg/m3;
D为所述去过热盒气体进口(501A)的进气孔处的通流部的直径,单位为m;
v为所述去过热盒气体进口(501A)的气态工质流速,单位为m/s;
L为所述去过热管段(5031)的长度,单位为m;
n为所述第一换热管(503)的数量;
d为所述第一换热管(503)的外径,单位为m;
dk为所述第一换热管(503)的布管当量直径,单位为m;
λ为所述去过热盒内腔(501C)内的气态工质在平均温度下的导热系数,单位为W/(m*K);
Cp为所述去过热盒内腔(501C)内的气态工质在平均温度下的比热容,单位为kJ/(kg*K);
μ为所述去过热盒内腔(501C)内的气态工质在平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
μw为所述去过热盒内腔(501C)内的气态工质在所述去过热管段(5031)的管壁平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
Pt为所述第一换热管(503)的管间距,单位为m;
Dk为所述去过热盒(5)所在的冷凝器的壳体(3)的内径,单位为m;
lb为相邻的所述折流板(506)的间距,单位为m;
u为按照过热区流通截面计算的流速,m/s;
Pr为普朗特数;
ε为常数,取值0.1-0.5。
28.根据权利要求17所述的去过热组件(5),其特征在于,所述折流板(506)上设有供所述气态工质流过的通气孔(506B)。
29.根据权利要求28所述的去过热组件(5),其特征在于,所述通气孔(506B)的直径为2mm~8mm;和/或,所述折流板(506)上所有通气孔(506B)的总通流面积占所述折流板(506)总面积的1/8~3/4。
30.根据权利要求28所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热组件(5)包括至少两个折流板(506),所述至少两个折流板(506)的平均水力直径为Dd,且在所述第一换热管(503)的延伸方向上,相邻两所述折流板(506)之间的距离为lb,Dd和lb满足如下关系:
其中,ΔP为所述气态工质流经所述去过热组件(5)产生的压降;
C为常数,取值0.3~1.5;
ρ为所述去过热盒气体进口(501A)的气态工质密度,单位为kg/m3;
v0为气态工质流经所述至少两个折流板(506)的平均流速,单位为m/s;
D为所述去过热盒气体进口(501A)处的通流部的直径,单位为m;
v为所述去过热盒气体进口(501A)的气态工质流速,单位为m/s;
n为所述第一换热管(503)的数量;
d为所述第一换热管(503)的外径,单位为m。
31.根据权利要求28所述的去过热组件(5),其特征在于,所述第一换热管(503)的外径为d,d满足如下关系:
其中,Tin为所述去过热盒气体进口(501A)的气态工质温度,单位为K;
Tout为所述去过热盒气体出口(501B)的气态工质温度,单位为K;
Twall为所述去过热管段(5301)的外表面平均温度,单位为K;
ρ为所述去过热盒气体进口(501A)的气态工质密度,kg/m3;
D为所述去过热盒气体进口(501A)的进气孔处的通流部的直径,单位为m;
v为所述去过热盒气体进口(501A)的气态工质流速,单位为m/s;L为所述去过热管段(5031)的长度,单位为m;
n为所述第一换热管(503)的数量;
λ为所述去过热盒内腔(501C)内的气态工质在平均温度下的导热系数,单位为W/(m*K);
Cp为所述去过热盒内腔(501C)内的气态工质在平均温度下的比热容,单位为kJ/(kg*K);
μ为所述去过热盒内腔(501C)内的气态工质在平均温度下的粘度,单位为Pa*s;
ε为常数,取值15~200;
de为所述第一换热管(503)的布管当量直径,单位为m;
Pt为所述第一换热管(503)的管间距,单位为m。
32.根据权利要求22所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热组件(5)包括出气均气板(507),所述出气均气板(507)设置于所述去过热盒(501)内,并位于所述气体冷却腔(C2)与所述出气均气腔(C3)之间,所述出气均气板(507)上设置有连通所述气体冷却腔(C2)与所述出气均气腔(C3)的出气均气孔。
33.根据权利要求32所述的去过热组件(5),其特征在于,所述出气均气板(507)具有出气挡板区(5071)和出气孔板区(5072),所述出气挡板区(5071)与所述气体冷却腔(C2)内的折流板(506)所在区域对应,所述出气孔板区(5072)位于所述出气挡板区(5071)的远离所述去过热盒气体进口(501A)的一侧。
34.根据权利要求33所述的去过热组件(5),其特征在于,沿所述去过热盒(501)的第一方向,所述出气孔板区(5072)的长度L1与所述出气挡板区(5071)的长度L2之比为1/10~1/2。
35.根据权利要求32所述的去过热组件(5),其特征在于,所述出气均气板(507)上设有多个所述出气均气孔,所述多个出气均气孔包括第一出气均气孔(507A)和第二出气均气孔(507B),所述第一出气均气孔(507A)的直径大于所述第二出气均气孔(507B)的直径。
36.根据权利要求35所述的去过热组件(5),其特征在于,所述第一出气均气孔(507A)的直径为12mm~20mm;和/或,所述第二出气均气孔(507B)的直径为6mm~12mm。
37.根据权利要求36所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热盒气体进口(501A)包括位于所述去过热盒(501)的沿第一方向的两端的两个第三进气孔,所述去过热盒气体出口(501B)包括位于所述去过热盒(501)的沿第一方向的中部的第三出气孔,所述第二出气均气孔(507B)相对于所述第一出气均气孔(507A)靠近所述出气均气板(507)垂直于所述第一方向的第二方向的边缘,所述第一出气均气孔(507A)所在区域在所述第二方向的长度与所述第二出气均气孔(507B)所在区域在所述第二方向的长度之比为3~10。
38.根据权利要求32所述的去过热组件(5),其特征在于,所述出气均气板(507)上还设置有均气板过液口(507C)。
39.根据权利要求17所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热盒气体进口(501A)包括位于所述去过热盒(501)的沿第一方向的两端的两个第三进气孔,所述去过热盒气体出口(501B)包括位于所述去过热盒(501)的沿第一方向的中部的第三出气孔;所述去过热组件(5)包括第一隔板(508),所述第一隔板(508)设置于所述气体冷却腔(C2)内,并将所述气体冷却腔(C2)沿所述第一方向分隔为两个子冷却腔,所述两个子冷却腔与所述两个所述第三进气孔一一对应,每个所述子冷却腔内设置有所述折流板(506)。
40.根据权利要求39所述的去过热组件(5),其特征在于,还包括第二隔板(509),所述第二隔板(509)位于所述子冷却腔内并将所述子冷却腔分隔为与所述去过热盒气体进口(501A)连通的第一气体冷却腔(C21)和第二气体冷却腔(C22),所述第二隔板(509)上或所述第二隔板(509)与所述去过热盒(501)之间设有连通所述第一气体冷却腔(C21)和所述第二气体冷却腔(C22)的连通口,所述折流板(506)设置于所述第二气体冷却腔(C22)内。
41.根据权利要求1至21中任一项所述的去过热组件(5),其特征在于,还包括滤网(510),所述滤网(510)设置于所述去过热盒(501)上,并位于所述去过热盒气体出口(501B)处,被配置为分离通过所述去过热盒气体出口(501B)的气态工质内的液体。
42.根据权利要求1至21中任一项所述的去过热组件(5),其特征在于,
所述去过热盒(501)还包括去过热盒液体出口(501D);
所述去过热盒内腔(501C)还包括集液腔(C4),所述集液腔(C4)位于所述气体冷却腔(C2)和所述去过热盒液体出口(501D)之间;
所述去过热组件(5)还包括隔液板(511),所述隔液板(511)上设置有连通所述气体冷却腔(C2)和所述去过热盒液体出口(501D)的隔液板过液口(511A)。
43.根据权利要求42所述的去过热组件(5),其特征在于,还包括出液管(512),所述出液管(512)连接于所述去过热盒(501)上,并与所述去过热盒液体出口(501D)连通。
44.根据权利要求1至21中任一项所述的去过热组件(5),其特征在于,所述去过热组件(5)还包括进气管(505),所述进气管(505)与所述去过热盒气体进口(501A)连通。
45.一种冷凝器,其特征在于,包括:
壳体(3),具有气态工质进口(3A)和液态工质出口(3B);
根据权利要求1至44中任一项所述的去过热组件(5),所述去过热组件(5)位于所述壳体(3)内,所述去过热盒(501)与所述壳体(3)形成冷凝腔(3C),所述气态工质进口(3A)与所述去过热盒气体进口(501A)连通,所述去过热盒气体出口(501B)与所述冷凝腔(3C)连通,所述液态工质出口(3B)与所述冷凝腔(3C)连通;和
第二换热管(4),位于所述冷凝腔(3C)内,被配置为将从去过热盒气体出口(501B)进入所述冷凝腔(3C)的气态工质冷凝为液态工质。
46.根据权利要求45所述的冷凝器,其特征在于,还包括支撑板组件(6),所述支撑板组件包括支撑板(601)和支撑杆(602),所述去过热盒(501)连接于所述支撑板(601)上,所述支撑板(601)与所述壳体(3)的内壁连接,所述支撑杆(602)连接所述支撑板(601)和用于支撑所述第二换热管(4)的管板。
47.根据权利要求46所述的冷凝器,其特征在于,所述壳体(3)为圆柱状,所述去过热盒(501)的长度方向沿所述壳体(3)的轴向延伸,所述第一换热管(503)和所述第二换热管(4)沿所述壳体(3)的轴向延伸。
48.根据权利要求47所述的冷凝器,其特征在于,
所述去过热盒(501)相对于通过所述壳体(3)的轴线的一平面对称布置,其中,
所述去过热盒(501)在所述平面的截面的沿所述壳体(3)的径向方向的距离与所述壳体(3)的内径之比为0.1~0.35;和/或
沿所述壳体的轴向,所述去过热盒(501)的长度与所述壳体(3)的长度之比为0.4~1。
49.根据权利要求45至48中任一项所述的冷凝器,其特征在于,所述第一换热管(503)的数量与所述第一换热管(503)和所述第二换热管(4)的数量之和的比为3~25%。
50.一种制冷系统,包括压缩机和冷凝器,其特征在于,所述冷凝器为根据权利要求45至49中任一项所述的冷凝器,所述压缩机的排气口与所述冷凝器的气态工质进口(3A)连接。
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117906314A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-04-19 | 约克(无锡)空调冷冻设备有限公司 | 一种冷凝器及包括其的制冷系统 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102419034A (zh) * | 2010-09-27 | 2012-04-18 | 上海富田空调冷冻设备有限公司 | 高效冷凝器 |
| CN202973672U (zh) * | 2012-11-06 | 2013-06-05 | 重庆美的通用制冷设备有限公司 | 壳管式冷凝器及制冷机组 |
| WO2016095919A1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Johnson Controls Denmark Aps | A shell-and-plate condenser, a method for removing oil from a refrigerant and use of a shell-and-plate condenser |
| CN106895612A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-06-27 | 刘焓 | 一种内置油分离器的冷凝器 |
| CN107940838A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-04-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 油分离装置、冷凝器及制冷系统 |
| CN209783047U (zh) * | 2018-08-07 | 2019-12-13 | 南京冷德节能科技有限公司 | 一种用于磁悬浮离心式压缩机的蒸发器 |
| CN113776239A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-10 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | 冷凝器及制冷系统 |
| CN114111135A (zh) * | 2021-08-24 | 2022-03-01 | 珠海格力电器股份有限公司 | 油分离结构、换热器及空调 |
| CN216953629U (zh) * | 2022-02-15 | 2022-07-12 | 麦克维尔空调制冷(武汉)有限公司 | 一种带过冷盒的冷凝器 |
| US20220349634A1 (en) * | 2019-09-30 | 2022-11-03 | York (Wuxi) Air Conditioning And Refrigeration Co., Ltd | Oil Separation Device, Condenser, and Refrigeration System Using Oil Separation Device or Condenser |
| CN219346850U (zh) * | 2023-02-17 | 2023-07-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 冷凝器的去过热组件、冷凝器和制冷系统 |
-
2023
- 2023-02-17 CN CN202310130778.3A patent/CN116182435A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102419034A (zh) * | 2010-09-27 | 2012-04-18 | 上海富田空调冷冻设备有限公司 | 高效冷凝器 |
| CN202973672U (zh) * | 2012-11-06 | 2013-06-05 | 重庆美的通用制冷设备有限公司 | 壳管式冷凝器及制冷机组 |
| WO2016095919A1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Johnson Controls Denmark Aps | A shell-and-plate condenser, a method for removing oil from a refrigerant and use of a shell-and-plate condenser |
| CN106895612A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-06-27 | 刘焓 | 一种内置油分离器的冷凝器 |
| CN107940838A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-04-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 油分离装置、冷凝器及制冷系统 |
| CN209783047U (zh) * | 2018-08-07 | 2019-12-13 | 南京冷德节能科技有限公司 | 一种用于磁悬浮离心式压缩机的蒸发器 |
| US20220349634A1 (en) * | 2019-09-30 | 2022-11-03 | York (Wuxi) Air Conditioning And Refrigeration Co., Ltd | Oil Separation Device, Condenser, and Refrigeration System Using Oil Separation Device or Condenser |
| CN114111135A (zh) * | 2021-08-24 | 2022-03-01 | 珠海格力电器股份有限公司 | 油分离结构、换热器及空调 |
| CN113776239A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-10 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | 冷凝器及制冷系统 |
| CN216953629U (zh) * | 2022-02-15 | 2022-07-12 | 麦克维尔空调制冷(武汉)有限公司 | 一种带过冷盒的冷凝器 |
| CN219346850U (zh) * | 2023-02-17 | 2023-07-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 冷凝器的去过热组件、冷凝器和制冷系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117906314A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-04-19 | 约克(无锡)空调冷冻设备有限公司 | 一种冷凝器及包括其的制冷系统 |
| WO2025180208A1 (zh) * | 2024-02-27 | 2025-09-04 | 约克(无锡)空调冷冻设备有限公司 | 一种冷凝器及包括其的制冷系统 |
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