阅读说明：本技术 一种复叠制冷系统多功能集成型冷凝蒸发器 (Multi-functional integrated type condensation evaporator of cascade refrigerating system ) 是由 韩献军 宋立斌 于 2020-05-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种复叠制冷系统多功能集成型冷凝蒸发器,包括壳体,所述壳体内由上至下设置有上管板和整流层,将壳体内腔分为由上至下的回气腔、上换热腔和下换热腔；所述冷凝蒸发器还包括与下换热腔相连通的进气管以及与上换热腔相连通的出液管；所述冷凝蒸发器还包括蒸发侧管路,所述蒸发侧管路包括设置在上换热腔中的换热管组件,所述换热管组件的换热管上端与所述回气腔相通；所述蒸发侧管路还包括用于为回气腔中分离出的液体进行加热的第一换热装置和用于为下换热腔中冷凝出的液体进行过冷的第二换热装置。本发明具有换热性能好、充值量低、体积小等优点。(The invention discloses a multifunctional integrated condensing evaporator of a cascade refrigeration system, which comprises a shell, wherein an upper tube plate and a rectifying layer are arranged in the shell from top to bottom, and an inner cavity of the shell is divided into an air return cavity, an upper heat exchange cavity and a lower heat exchange cavity from top to bottom; the condensation evaporator also comprises an air inlet pipe communicated with the lower heat exchange cavity and a liquid outlet pipe communicated with the upper heat exchange cavity; the condensation evaporator also comprises an evaporation side pipeline, the evaporation side pipeline comprises a heat exchange pipe assembly arranged in the upper heat exchange cavity, and the upper end of a heat exchange pipe of the heat exchange pipe assembly is communicated with the air return cavity; the evaporation side pipeline also comprises a first heat exchange device used for heating the separated liquid in the air return cavity and a second heat exchange device used for supercooling the condensed liquid in the lower heat exchange cavity. The invention has the advantages of good heat exchange performance, low recharging amount, small volume and the like.)

一种复叠制冷系统多功能集成型冷凝蒸发器

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种复叠制冷系统的集成型冷凝蒸发器。

背景技术

复叠制冷系统应用广泛，冷凝蒸发器是其中的关键换热部件。复叠制冷系统的冷凝蒸发器多采用满液式或重力供液式，优点是获得更好的换热性能，提升系统总体运行效率。

上述方案存在以下缺点：一、冷凝蒸发器组件体积大，工质充注量大，不利于复叠系统的集成化设计；二、压缩机排气直接冷凝，换热器两侧温差过大（低温侧排气过热度很高，排气温度约80℃，高温侧介质温度-30℃，两侧温差在换热器进口达到100℃以上），存在无法消除的温度应力，温差应力会造成换热器损坏，缩短换热器的使用寿命，影响整个复叠制冷系统的可靠性；三、满液式及重力供液式冷凝蒸发器需要进行液位控制及回油控制，相对而言，直膨式冷凝蒸发器的控制更加简单可靠；四、冷凝液无过冷或过冷度很小，不便于远距离输送。

发明内容

本发明提出了一种复叠制冷系统多功能集成型冷凝蒸发器，其目的是：强化换热，缩小冷凝蒸发器组件的体积；减小换热器两侧的温差，消除温差应力损坏，提高可靠性；简化液位和回油控制，提高冷凝液的过冷度。

本发明技术方案如下：

一种复叠制冷系统多功能集成型冷凝蒸发器，包括壳体，所述壳体内由上至下设置有上管板和整流层，将壳体内腔分为由上至下的回气腔、上换热腔和下换热腔；

所述冷凝蒸发器还包括与下换热腔相连通的进气管以及与上换热腔相连通的出液管；

所述冷凝蒸发器还包括蒸发侧管路，所述蒸发侧管路包括设置在上换热腔中的换热管组件，所述换热管组件的换热管上端与所述回气腔相通；

所述蒸发侧管路还包括用于为回气腔中分离出的液体进行加热的第一换热装置和用于为下换热腔中冷凝出的液体进行过冷的第二换热装置。

作为本装置的进一步改进：所述冷凝蒸发器还包括进液口、作为第一换热装置的第一螺旋管组、节流阀、作为第二换热装置的第二螺旋管组、回热腔、出气管和回油毛细管；

所述进液口依次通过第一螺旋管组、节流阀和第二螺旋管组与所述换热管组件相连通；

所述回气腔通过管道与回热腔相连通，所述第一螺旋管组设置在回热腔中，所述出气管的入口端与回热腔相通，所述回油毛细管一端与出气管相连通、另一端与回热腔底部相连通；

所述上换热腔中还设置有位于换热管组件下方的导流板，所述导流板与壳体内壁围成具有上开口的出液换热腔；所述第二螺旋管组设置在出液换热腔中，出液管的入口与出液换热腔相连通。

作为本装置的进一步改进：所述第二螺旋管组通过气液分配器与换热管组件相连接，所述气液分配器的各出口分别通过导管与换热管组件中的各换热管一一对应连接。

作为本装置的进一步改进：所述气液分配器中设有超声波震荡器。

作为本装置的进一步改进：所述换热管为竖直设置，内部设有螺旋通道，外表面设有圆周均布的竖直棱状凸起。

作为本装置的进一步改进：所述上换热腔中还设有下管板，所述换热管组件底部通过下管板安装在壳体中；所述下管板上设有通孔。

作为本装置的进一步改进：所述节流阀采集出气管内气体温度和压力信号，调整自身开度。

作为本装置的进一步改进：所述上管板为倾斜设置，所述管道的入口与回热腔底部相通。

作为本装置的进一步改进：所述进气管与安装在下换热腔中的旋转式散流器相连通。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：（1）本发明提出了一种复叠系统专用的高效多功能集成型冷凝蒸发器，低温侧排气在下换热腔中通过气液混合消除过热度后再进行冷凝，使得冷凝蒸发器的换热面积利用率更高，同时充分利用蒸发侧来提高回气的过热度和出液的过冷度，消除了温差应力影响，冷凝侧与蒸发侧的换热都得到了加强，冷凝蒸发器整体换热性能大幅提升（高于满液式及重力式供液冷凝蒸发器），充注量大幅降低，并且缩小了装置体积，兼具冷凝液过冷和自动回油的功能；（2）通过对冷凝侧冷凝液过冷、控制蒸发侧回热后过热度，提供了冷凝侧液体远距离供液的可行性，并使蒸发侧具有一定的吸气带液消化能力，提高系统可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为换热管上端部分的剖视图。

图3为换热管上端部分的示意图。

图4为换热管的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案：

如图1，一种复叠制冷系统多功能集成型冷凝蒸发器，包括壳体1，所述壳体1内由上至下设置有上管板8和整流层5，将壳体1内腔分为由上至下的回气腔、上换热腔和下换热腔。其中，所述上管板8为倾斜5°设置。

所述冷凝蒸发器还包括与下换热腔相连通的进气管7以及与上换热腔相连通的出液管19。具体的，所述进气管7与安装在下换热腔中的旋转式散流器6相连通。所述上换热腔中还设置有位于换热管组件2下方的导流板17，所述导流板17与壳体1内壁围成具有上开口的出液换热腔，出液管19的入口与出液换热腔相连通。

所述冷凝蒸发器还包括蒸发侧管路，所述蒸发侧管路包括设置在上换热腔中的换热管组件2。如图2至4，所述换热管组件2包含多组竖直设置的换热管，换热管内部设有螺旋通道，外表面设有圆周均布的竖直棱状凸起。所述换热管组件2的换热管上端穿过上管板8与所述回气腔相通。

如图1，所述上换热腔中还设有下管板3，所述换热管组件2底部通过下管板3安装在壳体1中；所述下管板3上设有通孔。

所述蒸发侧管路还包括进液口、第一螺旋管组13、节流阀16、第二螺旋管组18、回热腔12、出气管10和回油毛细管11。

所述进液口依次通过第一螺旋管组13、节流阀16和第二螺旋管组18与所述换热管组件2相连通。所述第二螺旋管组18设置在出液换热腔中。

进一步的，所述第二螺旋管组18通过气液分配器14与换热管组件2相连接，所述气液分配器14的各出口分别通过导管4与换热管组件2中的各换热管一一对应连接。

所述气液分配器14中设有超声波震荡器15。

所述回气腔的底部通过管道9与回热腔12相连通，所述第一螺旋管组13设置在回热腔12中，所述出气管10的入口端与回热腔12相通，所述回油毛细管11一端与出气管10相连通、另一端与回热腔12底部相连通。

所述节流阀16采集出气管10内气体温度和压力信号，调整自身开度。

本装置的工作过程为：

冷凝侧：排气从进气管7进入，通过旋转式散流器6均匀散射到下换热腔中（在液面以下），并通过整流层5促使气液充分接触，排气在气液混合的过程中进行换热，消除了排气过热度成为饱和蒸汽，从而避免换热管束产生温度应力损坏换热器。整流层5上方的饱和蒸汽通过下管板3上的通孔到达换热管组件2处，在换热管的外侧冷凝液化后贮存在壳体1的底部空间。底部的冷凝液跨过导流板17，经过第二螺旋管组18管外空间，降温增加过冷度后，从出液管19输出向末端供液。

蒸发侧：高温液体从第一螺旋管组13进入（在回热腔12进行加热），通过节流阀16（采用过热度控制）节流降压降温后，进入第二螺旋管组18为冷凝液体过冷，然后进入气液分配器14。由于节流后为气液混合状态，为增强气液混合均匀性，采用雾化元件——超声波震荡器15使液体充分雾化成1~3微米级别液滴，此直径液滴成悬浮状态均匀分布于气液分配器14腔体，之后随导管4进入各换热管内与壳体1中的气体换热、被蒸发成饱和气体。换热管内部为内螺旋通道，可以增加紊流效果，提升换热效率及带油能力。换热管内的饱和气体进入回气腔，在倾斜的上管板8作用下，气体中的冷冻油及微量液体在回气腔底部汇集，通过管道9进入回热腔12，被第一螺旋管组13加热至蒸发。回热腔12中的冷冻油积存在回热腔12底部，饱和气体经过第一螺旋管组13加热后具有一定过热度，通过出气管10排出，同时通过回油毛细管11的引射作用将回热腔12底部的冷冻油吸入出气管10内部，随气体输出。节流阀16采集出气管10内气体的温度及压力信号进而调整开度。