閃發器和壓縮離心式冷水機組的製作方法

2023-07-19 16:19:06

本實用新型涉及熱交換領域，尤其涉及閃發器和壓縮離心式冷水機組。

背景技術：

在雙級及多級壓縮離心式冷水機組系統中，常採用補氣增焓技術以提高機組的性能，即在一級節流孔板後二級節流孔板前增設閃發器，在閃發器中，一級節流後形成的氣液混合態冷媒將進行氣液分離，分離出的氣態冷媒進入到壓縮機二級葉輪進口，降低二級葉輪進口氣態冷媒過熱度，減少二級葉輪做功，進而提高機組性能。

閃發器的氣液分離效率常常作為評判其性能的指標，目前在離心式冷水機組上常用的閃發器為臥式閃發器。臥式閃發器主要是利用氣液混合態冷媒在自由落下時，氣態冷媒和液態冷媒的慣性不同，從而使氣態冷媒和液態冷媒發生分離。但僅憑自由落下的慣性進行氣液分離，分離效率較低；並且，臥式閃發器的佔用安裝空間較大。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在於克服上述現有技術的缺陷，以解決現有技術中的閃發器氣液分離效率低的問題。

本實用新型一方面提供了一種閃發器，包括殼體，殼體上設置有進液管以允許氣液混合態冷媒流入到殼體內部，殼體的底部設置有出液管以允許經過氣液分離的液態冷媒流出到殼體外部，殼體內部設置有氣液分離軌道，氣液分離軌道自進液管的下方呈螺旋狀朝向殼體的底部延伸。

可選地，氣液分離軌道包括多個分段，相鄰的兩個分段的銜接部位具有軸向上的高度落差。

可選地，高度落差與氣液分離軌道的螺距之間的關係滿足：(1/2)P≤h≤P。

可選地，相鄰的兩個分段的銜接部位在水平面上的投影相互交疊，交疊區域所對應的圓心角不小於10°。

可選地，殼體包括側壁、頂蓋和底座，側壁呈圓柱面，側壁的母線高度與側壁的準線直徑之間的關係滿足：3≤H/D≤5。

可選地，氣液分離軌道的螺距與側壁的準線直徑之間的關係滿足：D/3≤P≤D/2。

可選地，進液管設置在側壁上，進液管距離側壁的底部邊緣的高度與側壁的母線高度之間的關係滿足：(1/2)H≤H』≤(2/3)H。

可選地，氣液分離軌道沿著側壁的內表面設置成圓柱螺旋狀，氣液分離軌道包括底板和側板，側板連接至底板的一個側邊，底板的另一個側邊連接至側壁的內表面。

可選地，頂蓋和底座呈碗狀，頂蓋的碗口部位連接至側壁的頂部周緣，底座的碗口部位連接至側壁的底部周緣，出液管設置在底座的碗底部。

可選地，頂蓋上設置有補氣口以允許經過氣液分離的氣態冷媒流出到殼體外部，補氣口設置在頂蓋的碗底部。

可選地，在殼體內部進液管的上方布置有擋氣板；和/或，在殼體內部補氣口的下方設置有氣液過濾網，氣液過濾網位於擋氣板上方。

可選地，擋氣板有多塊，多塊擋氣板在閃發器的軸向上間隔交錯布置。

本實用新型又一方面提供了一種壓縮離心式冷水機組，包括上述的閃發器。

本實用新型提供的閃發器內部設置螺旋狀的氣液分離軌道，使氣液混合態冷媒沿著螺旋軌道運動，利用液態冷媒與氣態冷媒慣性不一致的原理，延長氣液分離路徑，提高氣液分離效率。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本實用新型的閃發器的立體圖，示出閃發器的內部結構；

圖2是根據本實用新型的閃發器的剖切一部分殼體的立體圖，示出冷媒在閃發器中的流動路徑；

圖3是根據本實用新型的閃發器的剖切一部分殼體的立體圖，示出閃發器的內部結構。

附圖標記說明：

1 殼體 11 側壁 12 頂蓋

13 底座

2 進液管 3 出液管

5 氣液分離軌道 51 底板 52 側板

6 補氣口 7 擋氣板 8 氣液過濾網

h 高度落差 P 螺距 α 圓心角

H 母線高度 D 準線直徑 H』 進液高度

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型具體實施例及相應的附圖對本實用新型技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

需要說明的是，本實用新型的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本實用新型的實施例能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

圖1是根據本實用新型的閃發器的立體圖，示出閃發器的內部結構；圖2是根據本實用新型的閃發器的剖切一部分殼體的立體圖，示出冷媒在閃發器中的流動路徑；圖3是根據本實用新型的閃發器的剖切一部分殼體的立體圖，示出閃發器的內部結構。

參考圖1至圖3，本實用新型提供的閃發器包括殼體1，殼體1上設置有進液管2。氣液混合態的冷媒可以從進液管2進入到殼體1中。在殼體1的底部設置有出液管3，經過氣液分離的液態冷媒可以從出液管3流出到殼體1的外部。根據本實用新型的實施方式，殼體1內部設置有氣液分離軌道5，氣液分離軌道5自進液管2的下方呈螺旋狀朝向殼體1的底部延伸。氣液混合態的冷媒從進液管2進入到殼體1中後，沿著螺旋狀的氣液分離軌道5流動。氣液混合態的冷媒在螺旋運動過程中，一方面由於氣態冷媒和液態冷媒慣性不一致，部分氣態冷媒分離出來；另一方面螺旋狀的氣液分離軌道5加長了氣液混合態的冷媒的流動路徑，也促使更多的氣態冷媒分離出來。氣液混合態的冷媒經過氣液分離軌道5分離，最終形成較為純淨的液態冷媒，從出液管3流出到殼體1的外部。

可選地，根據本實用新型的實施方式，氣液分離軌道5包括多個分段，相鄰的兩個分段的銜接部位在軸向方向上具有高度落差h。也就是說，氣液分離軌道5設置成非連續狀的多個分段，上一個分段的尾端和下一個分段的首端之間形成高度落差h，使得氣液混合態冷媒能夠做類似瀑布的階躍式流動。這樣，氣液混合態的冷媒階段性地失去氣液分離軌道5的導向作用，在階躍式的流動過程中，液態冷媒慣性較大，將沿著原有的運動方向進入到下一個分段，而氣態冷媒由於慣性較小，將大量地被分離出來。

進一步地，根據本實用新型的實施方式，高度落差h與氣液分離軌道5的螺距P之間的關係滿足：(1/2)P≤h≤P。也就是說，高度落差h優選地設置成半個螺距P高度到一個螺距P高度之間的高度，這樣既可以保證氣液混合態冷媒能夠在各段氣液分離軌道5上連貫地流動而不脫離氣液分離軌道5，也能夠較好地利用高度落差h使更多的氣態冷媒分離出來。另外，需要指出的是，機組冷量越大，高度落差h可以取值越大，以提高氣液分離效率。

可選地，根據本實用新型的實施方式，相鄰的兩個分段的銜接部位在水平面上的投影相互交疊。也就是說，並非下一個分段的首端的邊沿位於上一個分段的尾端的邊沿的正下方，而是下一個分段的首端向上延伸一部分從而與上一個分段的尾端形成投影交疊區域。這樣，可以保證大部分液態冷媒能夠進入到下一分段，使冷媒能夠不脫離氣液分離軌道5連貫地流動。交疊區域過短，容易造成冷媒脫離氣液分離軌道5，根據本實用新型的優選實施方式，交疊區域所對應的圓心角(α)應不小於10°。值得注意的是，在上一分段和下一分段的銜接部位少量液態冷媒散落在氣液分離軌道5之外是允許的，這些冷媒脫離氣液分離軌道5後自由落體到殼體1底部，也可以實現一定的氣液分離效果。但散落的冷媒不宜超出允許的比例，否則會影響整個氣液分離的效率。

繼續參考圖1至圖3，根據本實用新型的實施例，殼體1包括側壁11、頂蓋12和底座13。頂蓋12和底座13封堵在側壁11的頂部和底部，以形成容納冷媒的容器。根據本實用新型的實施方式，頂蓋12和底座13呈碗狀，頂蓋12的碗口部位連接至側壁11的頂部周緣，底座13的碗口部位連接至側壁11的底部周緣。在頂蓋12上設置有補氣口6，經過氣液分離的氣態冷媒能夠從補氣口6流出至殼體1外部向壓縮機補氣。優選地，補氣口6設置在頂蓋12的碗底部，出液管3設置在底座13的碗底部。碗狀的頂蓋12具有聚攏氣態冷媒的作用，並且補氣口6設置在頂蓋12的碗底部可以延長氣態冷媒的流動路徑，在氣態冷媒流出殼體1外部的過程中可以進一步甩掉與之粘附的液滴，改善氣液分離效果。碗狀的底座13具有匯聚液態冷媒的作用，並且出液管3設置在底座13的碗底部可以使純淨的冷媒能夠更順暢地流出到殼體1的外部。

可選地，根據本實用新型的實施方式，側壁11呈圓柱面，用以使殼體1具有較好的耐壓性能。可選地，圓柱面的側壁的母線高度H和準線直徑D之間的關係滿足3≤H/D≤5。也就是說，本實用新型提供的閃發器是立式閃發器，側壁11的母線高度是準線直徑D的3倍到5倍。這樣，可以保證氣液分離軌道5具有足夠的延伸長度，以保證氣液分離效果。可選地，氣液分離軌道5的螺距P與側壁11的準線直徑D之間的關係滿足D/3≤P≤D/2。值得注意的是，機組冷量越大，P的取值應越小，以延長氣液分離軌道5的延伸長度，提高氣液分離效率。

可選地，根據本實用新型的實施方式，進液管2設置在側壁11上，與側壁11相切。進液管2的末端與氣液分離軌道5銜接，從進液管2進入到殼體1中的氣液混合態冷媒能夠落在氣液分離軌道5上。根據本實用新型的實施方式，進液管2距離側壁11的底部邊緣的進液高度H』與側壁11的母線高度H之間的關係滿足(1/2)H≤H』≤(2/3)H。這樣，可以保證氣液分離軌道5具有足夠的延伸長度的同時，可以保證進液管2和補氣口6之間具有足夠的距離，使得補氣口6和冷媒液面之間具有足夠的落差，以保證向壓縮機補氣時不會出現補氣帶液。

可選地，根據本實用新型的實施方式，氣液分離軌道5沿著側壁11的內表面設置成圓柱螺旋狀。氣液分離軌道5的本體可以由鈑金件組焊而成，焊接好的氣液分離軌道5的本體可以焊接在側壁11的內壁上。根據本實用新型的優選實施方式，氣液分離軌道5可以包括底板51和側板52，底板51用來形成冷媒的主要承載結構，側板52用來阻擋冷媒散落。底板51的一個側邊連接側板52，另一個側邊連接到側壁11的內表面上。主要，底板51、側板52和側壁11組成引導冷媒的流動軌道。當然，氣液分離軌道5也可以以其他方式形成，變形的實施方式方式也在本實用新型的保護範圍內。

仍然參考圖1至圖3。殼體1內部螺旋狀的氣液分離軌道5的中心部位形成類似於天井的中央通道。混合態冷媒在氣液分離軌道5上流動時，氣態冷媒從混合態冷媒中分離出來，沿著中央通道中向上匯集，流向補氣口6。可選地，在殼體1內部進液管2的上方布置有擋氣板7，用以改變氣態冷媒的流動路徑，使得帶液氣態冷媒在流動過程中能夠進一步甩掉粘附的液滴，避免發生補氣帶液。優選地，擋氣板7有多塊，多塊擋氣板7在閃發器的軸向上間隔交錯布置。這樣，帶液氣態冷媒可以多次改變流動方向，從而更優地實現氣液分離。可選地，根據本實用新型的實施方式，還可以在殼體1內部補氣口6的下方設置氣液過濾網8。氣液過濾網8可以是重疊編織的不鏽鋼絲網，用以進一步實現氣液分離。可選地，氣液過濾網8設置在擋氣板7上方。

本實用新型另一方面還提供一種壓縮離心式冷水機組，該壓縮離心式冷水機組包括上述的閃發器。

以上所述僅為本實用新型的實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的權利要求範圍之內。