蒸發器及具有其的空調器的製作方法

2023-04-29 22:16:17

本實用新型涉及空氣調節設備領域，具體而言，涉及一種蒸發器及具有其的空調器。

背景技術：

在離心式冷水機組中吸氣帶液將直接導致機組壽命、可靠性、性能等降低，影響機組品質，吸氣帶液對機組影響主要表現在以下幾個方面：

1、吸氣帶液出現後，壓縮機吸氣端不再是純粹的氣態冷媒，而是包含液滴狀的液態冷媒的混合態，這將導致壓縮機吸氣負載變化，壓縮機運行電流出現較大波動，導致機組出現假象喘振，影響機組運行可靠性。

2、吸氣帶液的情況下，液滴狀液態冷媒經壓縮機吸氣口以較高流速進入葉輪，將會對葉輪葉片帶來較大衝擊，造成葉片易損壞，這將直接影響機組的壽命。

3、吸氣帶液情況致使蒸發器中的冷媒未完全進行相變換熱就進入到壓縮機中再次壓縮，一方面直接導致機組製冷量降低，另一方面液態冷媒進入壓縮機導致壓縮機做工增加，同時機組製冷量降低，機組性能係數將明顯降低。

基於上述情況，應儘量減少壓縮機吸氣帶液，但是實際工作中，這一情況難以避免，尤其是在高壓比等工況下，蒸發器中液面較高，機組比較容易出現吸氣帶液情況。

技術實現要素：

本實用新型旨在提供一種能夠避免吸氣帶液的蒸發器及具有其的空調器。

本實用新型提供了一種蒸發器，其包括殼體、設置在殼體上的出氣口、設置在殼體內的慣性分離部，慣性分離部設置在出氣口下方，且慣性分離部包括沿蒸發器長度方向延伸的齒形結構。

進一步地，齒形結構的齒的形狀為弧形。

進一步地，齒形結構的齒的形狀為半圓形。

進一步地，齒形結構的齒的形狀為三角形。

進一步地，齒形結構的齒的形狀為矩形。

進一步地，慣性分離部還包括兩個安裝板，兩個安裝板間隔設置在殼體的周壁上，且出氣口位於兩個安裝板與殼體的周壁的接觸位置之間，齒形結構固定設置在兩個安裝板的遠離殼體的一側。

進一步地，安裝板的迎氣面與出氣口的軸線之間具有夾角，且沿靠近出氣口的方向，兩個安裝板逐漸遠離。

進一步地，安裝板的靠近殼體的一側設置有通氣開口。

進一步地，齒形結構的齒的齒頂與齒根之間的距離h小於或等於15mm。

進一步地，當吸氣流速小於或等於10m/s時，齒形結構的齒的齒頂與齒根之間的距離h小於或等於10mm；當吸氣流速小於或等於20m/s並大於10m/s時，齒形結構的齒的齒頂與齒根之間的距離h小於或等於15mm且大於10mm。

進一步地，蒸發器內還設置過濾網，過濾網位於慣性分離部下方。

根據本實用新型的另一方面，提供一種空調器，空調器包括蒸發器和壓縮機，蒸發器為上述的蒸發器。

進一步地，壓縮機的進氣口通過吸氣管與出氣口連接，吸氣管內壁上設置有導流片，沿出氣口到進氣口的方向，導流片的螺旋延伸方向與壓縮機的葉輪的旋轉方向一致。

進一步地，導流片的靠近進氣口的一端具有出氣角α，出氣角α為壓縮機的葉輪的軸線與導流片在靠近進氣口的一端的切線的夾角，出氣角α的取值範圍為小於或等於壓縮機的葉輪葉片進口角β。

根據本實用新型的蒸發器及具有其的空調器，通過在殼體內設置慣性分離部，使得蒸發器內的含有液滴狀冷媒的氣態冷媒在慣性分離部上急速轉向，從而由於液滴狀冷媒和氣態冷媒之間的慣性不同而實現氣態冷媒與液滴狀冷媒的分離，從而確保出氣口流出的冷媒為氣態冷媒，避免吸氣帶液情況。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，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蒸發器和壓縮機的立體結構示意圖；

圖2是根據本實用新型的蒸發器的弧線形齒的齒形結構的示意圖；

圖3是根據本實用新型的蒸發器的三角形齒的齒形結構的示意圖；

圖4是根據本實用新型的蒸發器的矩形齒的齒形結構的示意圖；

圖5是根據本實用新型的空調器的吸氣管的剖視結構示意圖。

附圖標記說明：

1、殼體；11、出氣口；2、過濾網；31、齒形結構；311、齒；32、安裝板；321、通氣開口；4、吸氣管；5、導流片；6、葉輪；7、壓縮機。

具體實施方式

下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。

如圖1所示，根據本實用新型的實施例，提供一種蒸發器，蒸發器包括殼體1、設置在殼體1上的出氣口11、設置在殼體1內的慣性分離部，慣性分離部設置在出氣口11下方，且慣性分離部包括沿蒸發器長度方向延伸的齒形結構31。

蒸發器中的液態冷媒在殼體1內的下部蒸發成氣態冷媒(主要為氣態可能還有一部分液滴狀的液態冷媒)，並通過出氣口11流出蒸發器，為確保從出氣口11流出的冷媒為氣態冷媒，在蒸發器內設置慣性分離部，並使之處於出氣口11下方，使進入出氣口11內的冷媒先通過慣性分離部的齒形結構31，在包含有液滴狀液態冷媒的氣態冷媒進入出氣口11之前，先經過慣性分離部，在慣性分離部氣態冷媒(含有液滴狀的液態冷媒)急速轉向，由於氣態冷媒與液態冷媒的慣性不一致，液滴狀冷媒運動軌跡與氣態冷媒運動軌跡不同從而達到兩者分離的目的，分離後的氣態冷媒通過出氣口11進入壓縮機，由此實現了避免壓縮機7吸氣帶液的目的，確保蒸發器的換熱效率，同時保護壓縮機，確保壓縮機使用壽命。

在本實施例中，慣性分離部除包括齒形結構31外，還包括兩個安裝板32，兩個安裝板32用於安裝齒形結構31，同時也具有一定除液功能。

如圖1所示，兩個安裝板32間隔設置在殼體1的周壁上，且出氣口11位於兩個安裝板32與殼體1的周壁的接觸位置之間，齒形結構31固定設置在兩個安裝板32的遠離殼體1的一側。這樣齒形結構31能夠通過兩個安裝板32固定在殼體1上。在本實施例中，齒形結構31垂直於出氣口11的軸線。由此使得進入出氣口11的冷媒必須先經過慣性分離部，從而確保分離效果，放置壓縮機吸氣帶液。

沿蒸發器殼體1的長度方向，安裝板32的端部與殼體1鄰近的端部之間具有間隙，使得一部分冷媒可以通過這一間隙進入兩個安裝板32之間的空間，進而進入出氣口11。這一部分冷媒在進過安裝板32和齒形結構31的邊沿時也具有慣性分離效果。

此外，為了確保壓縮機7的進氣量，安裝板32的靠近殼體1的一側設置有通氣開口321。即，如圖1所示，安裝板32上設置有多個凹槽，該凹槽即為安裝板32的通氣開口321。冷媒可以通過該通氣開口321進入兩個安裝板32之間的空間，從而進入出氣口11。當然，在其他實施例中，通氣開口321可以設置在安裝板32的其它位置，也可以為其它形狀，只要保證能夠實現氣液分離，且確保進入出氣口11的氣量即可。

優選地，沿蒸發器殼體1的長度方向，安裝板32上設置有多個通氣開口321。

在本實施例中，安裝板32的迎氣面與出氣口11的軸線之間具有夾角，且沿靠近出氣口11的方向，兩個安裝板32逐漸遠離。這樣使得冷媒在迎氣面上的分離效果更好。

如圖2至4所示，齒形結構31包括一個基板和設置在基板上的多個齒311，基板上設置齒311的一面朝向遠離出氣口11的方向。

齒形結構31的齒311的形狀(此齒形狀是指齒311在圖1中平行出氣口11的軸線且垂直於蒸發器的端板)可以為弧形、三角形或矩形等。齒311的形狀可以根據需要的不同而確定。多個三角形的齒311可以形成鋸齒狀的迎氣面(如圖3所示)。若齒311的形狀為矩形，則兩個齒311之間應具有一定間距(如圖4所示)。

優選地，如圖2所示，齒形結構31的齒311的形狀為半圓形。多個半圓形的齒3形成的迎氣面為波浪形，波浪形的迎氣面可以時冷媒在整個迎氣面上進行氣液分離，效果良好。根據實驗及仿真分析，波浪形迎氣面氣液分離效率較高，帶來的壓降也相對較小。矩形齒形成的迎氣面的氣液分離效率最高，但壓降也最大，最優選擇為波浪形的迎氣面。波浪形迎氣面一般採用鈑金滾筋加工而成。當然，在其他實施例中，也可以通過在平的基板上焊接半圓形長條齒311形成。

根據壓縮機7吸氣流速不同，波浪形的迎氣面的每個齒311的波峰(齒頂)和波谷(齒根)的距離h應控制在不同的範圍內，以達到最佳的氣液分離效果。優選地，每個齒311的波峰(齒頂)和波谷(齒根)的距離h小於或等於15mm。

當吸氣流速v小於或等於10m/s時(吸氣流速v≤10m/s)，齒形結構31的齒311的齒頂與齒根之間的距離h小於或等於10mm(h≤10mm)；當吸氣流速小於或等於20m/s並大於10m/s時(10m/s<v≤20m/s)，齒形結構31的齒311的齒頂與齒根之間的距離h小於或等於15mm且大於10mm(10mm<h≤15mm)。

優選地，為了提高氣液分離效果，蒸發器內還設置過濾網2，過濾網2位於慣性分離部下方。過濾網2設置在蒸發器中上部，其主要用於過濾氣態冷媒中含有的較大的液滴。

根據本實用新型的另一方面，提供一種空調器，空調器包括蒸發器和壓縮機7，蒸發器為上述的蒸發器。

本實施例中，空調器為離心式冷水機組。採用上述的蒸發器，被過濾網2過濾後的冷媒通過慣性分離部，運用慣性分離原理，在結構上促使氣流急速轉向，從而使液滴狀冷媒運動軌跡與氣態冷媒運動軌跡不同而達到分離的目的，有效減少壓縮機7出現吸氣帶液的情況。

優選地，壓縮機7的進氣口通過吸氣管4與出氣口11連接，吸氣管4內壁上設置有導流片5，沿出氣口11到進氣口的方向，導流片5的螺旋延伸方向與壓縮機7的葉輪6的旋轉方向一致。通過設置在吸氣管4上的導流片5，不僅能夠減少離心式冷水機組吸氣帶液的情況，還能穩定壓縮機7的吸氣氣流，將葉輪6的進口氣流預旋，提高離心式冷水機組性能。

導流片5可以通過焊接的方式固定在吸氣管4的內壁上。也可以通過開模的方式與吸氣管4一體成型。導流片5的軌跡以及數量可以根據流場仿真結果確定。

優選地，導流片5的靠近進氣口的一端具有出氣角α，出氣角α為壓縮機7的葉輪6的軸線與導流片5在靠近進氣口的一端的切線的夾角，出氣角α的取值範圍為小於或等於壓縮機7的葉輪6葉片進口角β。吸氣管4中的導流片5的旋轉方向應與葉輪6的葉片旋轉方向一致。如圖5所示，導流片5的出氣角α應當根據葉輪6的葉片進口角β(葉片進口角β為葉輪6的固有參數)確定，一般而言，出氣角α≤葉片進口角β，葉輪6的轉速越高，導流片5的出氣角α越接近葉片進口角β。

運用慣性分離原理，採用波浪狀的吸氣擋板，同時在吸氣管中設置導流片，一方面有效減少機組出現吸氣帶液，提高機組性能和可靠性，另一方面吸氣管中導流片可以穩定吸氣氣流，減少紊流，將葉輪進口氣流預旋，提高機組性能。

本實施例的離心式冷水機組通過設置慣性分離部和帶有導流片5的吸氣管4可以減少吸氣帶液的情況。

在離心式冷水機組運行過程中，其工作過程如下：

蒸發器底部液態冷媒蒸發，經過蒸發器中上部的氣液過濾網2，過濾網2攔截蒸發後氣態冷媒中的大部分液滴，隨後氣態冷媒(含有小液滴)撞向慣性分離部的迎氣面，在慣性分離部的波浪狀迎氣面上(此處以波浪狀迎氣面為例說明)，氣態冷媒(含有小液滴)急速轉向，由於慣性不一致，液滴狀冷媒運動軌跡與氣態冷媒運動軌跡不同，從而分離，經過慣性分離部進行氣液分離的氣態冷媒通過出氣口11進入到吸氣管4，在該吸氣管4中設置有導流片5，在該吸氣管4中，氣態冷媒沿著導流片5預旋(預旋方向和葉輪6旋轉方向一致)，一方面利用氣液分離原理，可以進一步的達到氣液分離，減少吸氣帶液，另一方面，利用導流片5的導向作用，可以降低氣態冷媒出現氣流畸變、紊流等不良流動現象，預旋後的氣態冷媒進入到葉輪6進口，可以有效提高離心式冷水機組的性能。

根據本實用新型的蒸發器及具有其的空調器具有如下技術效果：

通過設置慣性分離部使得氣液分離效果良好，避免了吸氣帶液的情況，從而防止壓縮機產生假象喘振，避免液滴對葉輪的葉片產生衝擊，尤其可以避免在高壓比工況下的吸氣帶液現象。

通過在吸氣管內設置導流片使得氣液分離效果進一步加強且對氣態冷媒進行了預旋，提高了性能。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，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保護範圍之內。