一种气液两相绕流冷凝器

技术领域

本发明涉及空调机组技术领域，尤其涉及一种气液两相绕流冷凝器。

背景技术

近年来，随着国家节能减排的相关政策逐步深入，空调生产厂家对冷凝器的换热效率逐步重视，如图7所示为传统冷凝器的结构，气态制冷剂受到集中为一个整体的换热管的表层换热管的阻碍后，气流会经由管束间隙最大处(即气流阻力最小处)流往下层铜管。此时气态制冷剂无法按照设计给定的方向流经每层换热管表面，尤其是处于管束中心的区域换热管，无法充分的接触流动的气态制冷剂。与此同时，上方换热管冷凝形成的液滴会流经下方每层换热管表面，如此就形成了恶性的滴落、包裹、隔绝换热的循环，无法最大程度的利用冷凝区换热管的换热面积，尤其是位于管束中下部位的几排换热管的换热效率受到了极大的削弱，造成生产成本增大且能源消耗加剧。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种气液两相绕流冷凝器，使气态制冷剂能均匀的和每个换热管接触，且能隔绝液化后的制冷剂对换热管的附着，提升换热效率。

技术方案：一种气液两相绕流冷凝器包括管板、筒体、若干换热管、挡气板、若干导流板机构、过冷盖板机构，所述筒体顶部设有进气口，所述筒体底部设有排液口，在所述筒体长度方向上，所述筒体两端均设有所述管板，若干所述换热管、所述挡气板、若干所述导流板机构、所述过冷盖板机构均设于所述筒体内，若干所述换热管均跨设于两端的所述管板上，所述挡气板设于若干所述换热管上方且位于所述进气口正下方，在水平方向上，若干所述换热管之间设有所述过冷盖板机构，所述过冷盖板机构两侧和所述筒体密封连接，所述过冷盖板机构上方的若干所述换热管之间设有若干所述导流板机构，若干所述导流板机构均位于所述过冷盖板机构正上方，每个所述导流板机构的宽度大于其下方的若干所述换热管宽度，气态制冷剂从所述进气口进入，被所述挡气板阻挡后分散向下流动，经过若干所述换热管后变为液态制冷剂进入所述过冷盖板机构下方，最后在所述排液口排出。

进一步的，所述过冷盖板机构包括挡板、若干折流板，所述挡板长度小于所述筒体长度，在水平方向上，若干所述换热管之间设有所述挡板，所述挡板两侧和所述筒体内壁固定连接，若干所述导流板机构均位于所述挡板正上方，所述挡板下方固定设有若干间隔布设的所述折流板，若干所述折流板在所述挡板左右两侧交替布设，若干所述折流板均和所述筒体内壁固定连接，所述挡板下方的若干所述换热管穿过若干所述折流板，所述排液口设于若干所述折流板中间位置对应的所述筒体上。此结构的过冷盖板机构使挡板下方的液态制冷剂和挡板下方的换热管有更多的接触时间，增加紊流程度，提高换热系数，提高了换热效率。

进一步的，所述挡板设于所述筒体中间位置；所述排液口两侧若干所述折流板之间的距离相同。

进一步的，若干所述导流板机构设置三个，从上到下方向上，第一个所述导流板机构上方的所述换热管上下设置两排，第二个所述导流板机构上方的所述换热管上下设置两排，第三个所述导流板机构上方的所述换热管上下设置两排，第三个所述导流板机构下方的所述换热管设置一排或上下设置两排。

进一步的，上排相邻所述换热管之间的距离和下排相邻所述换热管之间的距离相同，上排所述换热管和下排所述换热管之间设有间隙，上排换热管位于下排相邻两个换热管之间的正上方。此结构布设的换热管能减少被液态制冷剂包裹时间，提升换热效率。

进一步的，所述冷凝器还包括设于所述筒体内的支撑板A和支撑板B，所述支撑板A、所述支撑板B均和所述管板平行设置且和所述筒体内壁固定连接，所述支撑板A分别设于若干所述换热管两端和其间隙配合，若干所述导流板机构均和所述支撑板A固定连接，两个所述支撑板A之间设有两个所述支撑板B，若干所述换热管均穿过所述支撑板B，若干所述导流板机构均穿过所述支撑板B和其间隙配合。支撑板A、支撑板B对换热管、导流板机构起到支撑作用防止其弯曲，提升稳定性。

进一步的，两个所述支撑板B分别设于两个所述支撑板A之间的三等分位置上，两个所述支撑板B下端之间通过连接杆固定连接。使支撑板B支撑更加平稳。

进一步的，所述支撑板B和所述筒体内壁接触的两侧均设有凹槽。提升筒体内部气态制冷剂流动效率。

进一步的，所述导流板机构包括横板、竖板，在水平方向上，若干所述换热管之间设有所述横板，所述横板设于所述过冷盖板机构正上方，每个所述横板的宽度大于其下方的若干所述换热管宽度，所述横板两侧分别设有所述竖板，所述竖板上端和所述横板固定连接，两侧的所述竖板均和所述管板固定连接。

有益效果：本发明的优点是通过若干导流板机构和过冷盖板机构将若干换热管分隔为若干区域，使气态制冷剂能较为容易的进入不同的区域的换热管束内，提升换热管和气态制冷剂的接触面积，提升换热效率；过冷盖板机构下方液化后的制冷剂在筒体内折流后增加紊流程度，提高换热系数，增加液态制冷剂与换热管的接触时间强制过冷，从而提升换热效率。

附图说明

图1为冷凝器整体示意图；

图2为冷凝器正视示意图；

图3为冷凝器左视示意图；

图4为冷凝器俯视示意图；

图5为图1中C处局部放大示意图；

图6为图1中D处局部放大示意图；

图7为传统冷凝器的结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

一种气液两相绕流冷凝器，如图1-图3所示，包括管板1、筒体2、若干换热管3、挡气板4、若干导流板机构5、过冷盖板机构6，筒体2为圆柱管，使用时筒体2为水平放置状态，筒体2顶部设有进气口7，筒体2底部设有排液口8，气态制冷剂在进气口7进入，在筒体2内换热液化后在排液口8排出，在筒体2长度方向上，筒体2两端均设有管板1，管板1和筒体2之间密封连接，即管板1和筒体2形成一个密闭的空间，若干换热管3、挡气板4、若干导流板机构5、过冷盖板机构6均设于筒体2内，若干换热管3均跨设于两端的管板1上，即若干换热管3是沿着筒体2长度方向设置的，若干换热管3穿过两端的管板1，筒体2内部的若干换热管3参与换热，若干换热管3和两端的管板1之间密封连接，即若干换热管3需要在密封的筒体2内工作，挡气板4设于若干换热管3上方且位于进气口7正下方，挡气板4和若干换热管3之间有间隙，不是完全贴紧的，挡气板4的作用是防止在进口气进入的气态制冷剂直接冲击换热管3，对换热管3产生震动，经过挡气板4阻挡的气态制冷剂会分散开，在筒体2顶部区域形成较为均匀的气流，然后向下流动，改变气态制冷剂的流向，提升换热效率，在水平方向上，若干换热管3之间设有若干换热管3的过冷盖板机构6，过冷盖板机构6两侧和筒体2密封连接，即过冷盖板机构6是水平设置的，过冷盖板机构6将若干换热管3分为两个相对独立的区域，具体的，过冷盖板机构6在若干换热管3的下半部区域将若干换热管3分隔开，即上半部分有较多的换热管3，下半部分有较少的换热管3，过冷盖板机构6上方的若干换热管3之间设有若干导流板机构5，若干导流板机构5均位于过冷盖板机构6正上方，每个导流板机构5的宽度大于其下方的若干换热管3宽度，即若干导流板机构5也是水平设置的，若干导流板机构5将过冷盖板机构6上方的若干换热管3分隔为若干区间，一个过冷盖板机构6和若干导流板机构5在水平方向上将若干换热管3分隔为多个区域。

气态制冷剂从进气口7进入，直接撞击到挡气板4，被挡气板4阻挡后气态制冷剂分散开，均匀的向下流动，在经过若干换热管3后变为液态制冷剂，被液化的制冷剂进入过冷盖板机构6下方，最后在排液口8排出，如此循环。

过冷盖板机构6包括挡板61、若干折流板62，挡板61长度小于筒体2长度，其目的是在挡板61两端留出间隙使液态制冷剂在挡板61两端向下流动，在水平方向上，若干换热管3之间设有挡板61，即若干换热管3是挡板61将其分隔开的，挡板61两侧和筒体2内壁固定连接，若干导流板机构5均位于挡板61正上方，挡板61下方固定设有若干间隔布设的折流板62，若干折流板62之间是平行于管板1设置的，若干折流板62在挡板61左右两侧交替布设，如图4所示，即在挡板61下方左侧设置一个折流板62，然后相隔一段距离的右侧设置一个折流板62，再在相隔一段距离的左侧设置一个折流板62，如此反复，若干折流板62和筒体2内壁固定连接，挡板61下方的若干换热管3穿过若干折流板62，若干折流板62和挡板61连接后和筒体2之间形成“S”形折回通道，此结构的设置使挡板61下方的液态制冷剂在折流板62的引导下载筒体1内横向运动，冲刷筒体1，提高湍流程度，即折流后的液态制冷剂延长了筒体1的流道长度，增加液态制冷剂与换热管的接触时间，增加管间流速，增加紊流程度，提高换热系数，达到提高热交换器的传热效果的目的，排液口8设于若干折流板62中间位置对应的筒体2上，液态制冷剂从两端向中间处流动提升液态制冷剂的流出效率进一步提升换热管3的换热效率。

挡板61设于筒体2中间位置，其目的是上方液化后的制冷剂在挡板61两端进入挡板61下方，设于中间位置保证两边液态制冷剂均匀的进入挡板61下方；排液口8两侧的若干折流板62之间的距离相同设置，其目的是保证排液口8两侧的液态制冷剂紊流时间提升换热效率。

在平衡材料成本、空间利用率和换热效率角度设计，若干导流板机构5设置三个，从上到下方向上，第一个导流板机构5上方的换热管3上下设置两排，第二个导流板机构5上方的换热管3上下设置两排，第三个导流板机构5上方的换热管3上下设置两排，设置两排即在水平方向上有两排换热管3，第三个导流板机构5下方的换热管3上下设置一排或两排，根据内部筒体2内部空间大小和换热管3数量，在第三个导流板机构5下方的换热管3设置设置一排或上下设置两都可以。

上下两排设置的换热管3，上排相邻换热管3之间的距离和下排相邻换热管3之间的距离相同，上排换热管3和下排换热管3之间设有间隙，即换热管3之间都有间隙，不直接接触，上排换热管3位于下排相邻两个换热管3之间的正上方，即两排设置的换热管3，换热管3之间等间距布设，上一排的换热管3是设置在下一排两个相邻换热管3之间的正上方，也可以理解为，下一排换热管3是设置在上一排的两个相邻的换热管3之间的正下方，其工作原理是当气态制冷剂靠近上一排换热管3时，会放热液化，此时形成的液态制冷剂会附着在上一排换热管3上，然后聚集到一定程度就会向下滴落，此时，因为下一排的换热管3是位于上一排相邻两个换热管3之间的正下方，液态的制冷剂不会滴落到下一排的制冷剂管上，会直接滴落到导流板机构5上，尽量少液态制冷剂附着在换热管3上的机会，提升换热效率。

冷凝器还包括设于筒体2内的支撑板A21和支撑板B22，支撑板A21、支撑板B22均和管板1平行设置且和筒体2内壁固定连接，支撑板A21和支撑板B22在两侧和筒体2内壁固定连接，如图5所示，支撑板A21分别设于若干换热管3两端和其间隙配合，即若干换热管3直接穿过两个支撑板A21的，不和支撑板A21接触，若干导流板机构5均和支撑板A21固定连接，即若干导流板机构5的两端是搭接在两个支撑板A21上的，支撑板A21在筒体2两端对若干导流板机构5起到支撑作用，两个支撑板A21之间设有两个支撑板B22，如图6所示，若干换热管3均穿过支撑板B22，即支撑板B22和若干换热管3之间没有间隙，支撑板B22需要对若干换热管3有支撑作用，防止其下弯，若干导流板机构5均穿过支撑板B22和其间隙配合，即若干导流板机构5穿过支撑板B22，但和支撑板B22不接触，若干导流板机构5和支撑板B22之间有间隙，气态制冷剂和液态制冷剂能通过间隙。

为了方便支撑板A21安装并能起到支撑作用，支撑板A21距离其对应一侧的管板1距离为30mm，

两个支撑板B22分别设于两个支撑板A21之间的三等分位置上，即两个支撑板B22将两个支撑板A21之间分为三等分，一个支撑板B22位于一个等分点位置上，此时能平均对换热管3起到支撑作用，两个支撑板B22下端之间通过连接杆23固定连接，连接杆23使两个支撑板B22更加稳定。

支撑板B22和筒体2内壁接触的两侧均设有凹槽24，即支撑板B22和筒体2内壁的连接处是断开的，提高气态制冷剂的通过效率，提升换热效率。

导流板机构5包括横板51、竖板52，横板51是水平方向布设的，竖板52是竖直方向布设的，在水平方向上，若干换热管3之间横板51，即若干换热管3是由横板51隔开的，横板51设于过冷盖板机构6正上方，每个横板51的宽度大于其下方的若干换热管3宽度，横板51两侧分别设有竖板52，竖板52上端和横板51固定连接，即横板51两侧的竖板52和横板51之间形成一个向下的凹形，此机构能加强整个导流板机构5的强度和稳定性，其两侧的竖板52能对横板51上液化的制冷剂起到引流作用，使液态制冷剂能直接向下滴落防止液态制冷剂沿着横板51底部流动到中间区域滴落，保护其下方的若干换热管3，提升换热管3的换热效率，两侧的竖板52均和支撑板A21固定连接，即两侧的竖板52是搭接在支撑板A21上的，横板51和竖板52均穿过支撑板B22和其间隙配合，即横板51、竖板52和支撑板B22之间的间隙能通过气态或液态的制冷剂，增加流动性提升换热效率，横板51和竖板52的厚度均为2mm，竖板52的长度为15mm。

根据平衡筒体2内空间、换热管3直径和成本的测算，换热管3设置86根，每个换热管3直径为19mm，在过冷盖板机构6下方设置7根，在过冷盖板机构6上方设置一排，以适应筒体2内空间、换热管3直径和成本平衡，相邻的换热管3之间间接20mm。

本发明工作方式和原理是气态制冷剂在筒体2顶部的进气口7进入筒体2内，然后在挡气板4的作用下，直入的气流会改变流向向水平方向分散流动，以此改变直入的气流对换热管3的冲击和引起气流过于集中于一点向下流动，气流是沿着筒体2内壁向下流动的，因为设置了多个导流板机构5将若干换热管3分隔成若干区域，使得向下的气态制冷剂能顺利的经过每个换热管3，提升换热效率，导流板机构5分隔开的区域内，每个区域内的换热管3设置两排，上排的换热管3设置于下排相邻两个换热管3之间的正上方，使上排换热管3上液化的制冷剂能直接滴落到导流板机构5上，导流板机构5上的液态制冷剂向下滴，在下方第三个导流板机构5的两端滴落到过冷盖板机构6下方的区域内，过冷盖板机构6上方的液态制冷剂都是在过冷盖板机构6两端进入其下方的，在经过下方若干折流板62的引导，液态制冷剂从过冷盖板机构6两端向中间流动最后在排液口8排出，折流板62在左右两侧依次交替布设，使液态制冷剂和挡板61下方的换热管3延长壳程液态制冷剂的流道长度，增加介质与换热管的接触时间，增加管间流速，增加紊流程度，提高换热系数，达到提高热交换器的传热效果的目的。