换热组件及热泵机组

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，特别是一种换热组件及热泵机组。

背景技术

在商用大型冷水机组用换热器类型中，降膜式结构的换热器在蒸发工况由于换热效率高、灌注量少、维护便捷等优势备受青睐。但由于冷凝工况时，气态制冷剂只能从换热器的顶部进入，并受顶部布液器阻挡，从顶部进气口进入的气态制冷剂会被布液器、挡液板隔挡，需要绕过布液器及挡液板后才能流动至换热管处进行换热，因此会在布液器与挡液板之间形成气相流动死区(见图1中虚线线框区域)，处于气相流动死区内的换热管与气态冷媒无法重复接触，造成冷凝效果不佳，严重影响换热器在冷凝工况的换热效率，造成换热器的换热效率低的问题。

发明内容

为了解决现有技术中降膜式换热器在冷凝工况下换热效率低的技术问题，而提供一种利用第一连通管将冷凝工况下的气态制冷剂送入均液器内并通过均液器直接与换热管接触换热以提高换热效果的换热组件及热泵机组。

一种换热组件，包括：

壳体；

布液器，所述布液器设置于所述壳体内，且所述布液器的内部形成布液腔；

第一连通管，所述第一连通管设置于所述壳体上，所述第一连通管的第一端与所述壳体的外部连通，第二端与所述布液腔连通；

所述第一连通管上设置有连通孔，所述连通孔与所述壳体的内部连通。

所述换热组件还包括单向流通结构，所述单向流通结构设置于所述第一连通管内，且所述单向流通结构位于所述连通孔和所述第二端之间，所述单向流通结构的连通方向由所述第一端指向所述第二端。

所述换热组件还包括过滤结构，所述过滤结构设置于所述布液器和所述壳体之间，且所述过滤结构和所述布液器将所述壳体的内部分隔为连通腔和换热腔，所述连通腔位于所述换热腔的上方，所述连通孔与所述连通腔连通。

所述换热组件还包括换热管，所述换热管均匀分布于所述换热腔内。

所述换热组件还包括挡液结构，所述挡液结构设置于所述换热腔内，且所述挡液结构将所述换热腔分隔为降膜区和过滤区，所述挡液结构的下端与所述壳体之间具有间距，所述降膜区和所述过滤区通过所述间距连通，所述换热管均匀分布于所述降膜区内。

所述挡液结构包括至少两块挡板，所述挡板的上端连接于所述过滤结构和所述布液器的连接位置处，所述挡板的下端与所述壳体之间形成所述间距，所有所述挡板和所述布液器共同围成所述降膜区。

所述换热组件还包括蒸发进液管，所述蒸发进液管的一端与所述壳体外部连通，另一端与所述布液腔连通，且所述蒸发进液管内设置有节流结构。

所述换热组件还包括补气管，所述补气管的一端与所述壳体外部联通，另一端与所述布液腔连通，且所述补气管与所述蒸发进液管相互换热。

所述换热组件还包括回气结构，所述回气结构设置于所述布液器的上方，所述回气结构内部形成回气腔，所述回气腔与所述布液腔连通，且所述补气管的端部位于所述回气腔内。

所述回气结构的下端设置有开口，所述回气腔通过所述开口与所述布液腔连通，且所述补气管的端部通过所述开口伸入至所述回气腔内。

所述补气管上设置有通断结构；

所述换热组件具有蒸发工况和冷凝工况：

当所述换热组件处于蒸发工况时，所述通断结构处于连通状态；

当所述换热组件处于冷凝工况时，所述通断结构处于断开状态。

所述蒸发进液管包括换热段，部分所述补气管位于所述换热段内。

位于所述换热段内的所述补气管上设置有翅片。

所述布液器包括布液器外壳和至少两层均液板，所有所述均液板沿竖直方向并列设置，且最上层的所述均液板与所述布液器外壳共同围成布液腔。

所述均液板上设置有过流孔，相邻两层所述均液板上的所述过流孔错位设置。

一种热泵机组，包括上述的换热组件。

本发明提供的换热组件及热泵机组，利用第一连通管将冷凝工况下的气态制冷剂送入布液器内，气态制冷剂能够通过布液器流动至布液器下方，从而有效的避免了现有技术中换热器内布液器和挡液板对气态制冷剂的阻挡，使得壳体内部不存在气相流动死区，有效的提升了气态制冷剂与换热管的接触能力，达到提高换热组件的换热效率的目的。而且由于气态制冷剂通过布液器后送至换热管处，布液器能够对气态制冷剂进行均流，使得气态制冷剂能够均匀的流动至换热管处，进一步的提高了换热管与气态制冷剂之间的换热效率，进一步地提升了换热组件的换热效率。而换热器处于蒸发工况时，在壳体内产生的气态制冷剂则能够通过连通孔进入第一连通管内，最终排出壳体，保证换热器在蒸发工况上的工作可靠，也即第一连通管在换热组件处于蒸发工况时作为蒸发排气管，而在换热组件处于冷凝工况时作为冷凝进气管，有效的降低了壳体上的开孔数量，降低了换热组件的结构复杂度以及空间占用的问题。

附图说明

图1为现有技术中降膜式换热器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的换热组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的换热组件的另一结构示意图；

图4为本发明实施例提供的换热组件处于冷凝工况下的制冷剂流动示意图；

图5为本发明实施例提供的蒸发进液管和补气管处的局部结构示意图；

图中：

1、壳体；2、布液器；21、布液腔；3、第一连通管；31、第一端；32、第二端；33、连通孔；34、单向流通结构；4、过滤结构；11、连通腔；12、换热腔；5、换热管；121、降膜区；122、过滤区；6、挡板；22、均液板；7、蒸发进液管；8、补气管；81、通断结构；71、换热段；72、节流结构；9、回气结构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语"上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有的降膜式换热器包括壳体、布液器及换热管，布液器和换热管均设置于壳体内部，并且换热管位于布液器的下方，壳体的顶部设置有第一连通口和第二连通口，布液器位于第一连通口和第二连通口的下方，其中第二连通口处设置有蒸发进液管，当降膜式换热器处于蒸发工况时，液态制冷剂能够通过蒸发进液管直接流入布液器内，利用布液器对液态制冷剂进行布液，此时第一连通口则作为蒸发工况的出气口，布液器布液后的液态制冷剂与换热管换热后变为气态制冷剂，并通过第一连通口排出降膜式换热器，完成蒸发换热过程；而当降膜式换热器处于冷凝工况时，第一连通口作为冷凝工况的进气口，气态制冷剂通过第一连通口流入壳体，并且由于布液器的阻挡，气态制冷剂只能绕过布液器向下流动，然后绕过挡液板后才与换热管接触换热，在布液器和挡液板的连接位置处形成气相流动死区(见图1中虚线线框区域)，气态制冷剂很难流动至气相流动死区内，因此气态制冷剂只能与下部的换热管进行换热，换热后形成的液态制冷剂由壳体底部的冷凝出口排出，因此现有技术中的换热器存在换热效率差的问题，为此，本申请提供了如图2至图5所示的换热组件，包括：壳体1；布液器2，所述布液器2设置于所述壳体1内，且所述布液器2的内部形成布液腔21；第一连通管3，所述第一连通管3设置于所述壳体1上，所述第一连通管3的第一端31与所述壳体1的外部连通，第二端32与所述布液腔21连通；所述第一连通管3上设置有连通孔33，所述连通孔33与所述壳体1的内部连通。利用第一连通管3将冷凝工况下的气态制冷剂送入布液器2内，气态制冷剂能够通过布液器2流动至布液器2下方，从而有效的避免了现有技术中换热器内布液器2和挡液板对气态制冷剂的阻挡，使得壳体1内部不存在气相流动死区，有效的提升了气态制冷剂与换热管的接触能力，达到提高换热组件的换热效率的目的。而且由于气态制冷剂通过布液器2后送至换热管处，布液器2能够对气态制冷剂进行均流，使得气态制冷剂能够均匀的流动至换热管处，进一步的提高了换热管与气态制冷剂之间的换热效率，进一步地提升了换热组件的换热效率。由于换热器具有蒸发工况和冷凝工况，蒸发工况需要在壳体1的顶部设置蒸发进气口和蒸发出气口，冷凝工况需要在壳体1的顶部设置冷凝进气口，使得壳体1的结构过于复杂，为了降低换热组件的结构复杂度，换热器处于蒸发工况时，在壳体1内产生的气态制冷剂则能够通过连通孔33进入第一连通管3内，最终排出壳体1，保证换热器在蒸发工况上的工作可靠，也即第一连通管3在换热组件处于蒸发工况时作为蒸发排气管，而在换热组件处于冷凝工况时作为冷凝进气管，有效的降低了壳体1上的开孔数量，降低了换热组件的结构复杂度以及空间占用的问题。

由于连通孔33与第一连通管3连通，使得连通孔33能够同时与第一端31和第二端32均进行连通，当换热组件处于蒸发工况时，壳体1内产生的气态制冷剂在连通孔33流入第一连通管3后，会存在部分气态制冷剂通过第二端32再次流入布液腔21内而造成换热器的制冷剂排出量降低，使得换热器的换热效率降低，为此，所述换热组件还包括单向流通结构34，所述单向流通结构34设置于所述第一连通管3内，且所述单向流通结构34位于所述连通孔33和所述第二端32之间，所述单向流通结构34的连通方向由所述第一端31指向所述第二端32。利用单向流通结构34限制蒸发工况下的气态制冷剂流动方向，使得换热组件处于蒸发工况下，连通孔33进入的制冷剂只能通过第一端31排出壳体1，从而保证换热组件的换热效率，而当换热组件处于冷凝工况时，由第一端31流入的气态制冷剂的流速较高，可以保证大部分的气态制冷剂均通过单向流通结构34而流动至第二端32处，只有少部分通过连通孔33处流出第一连通管3，从而保证换热组件在冷凝工况下及蒸发工况下均能够进行可靠工作。

作为一种实施方式，为了保证换热组件在蒸发工况下气态制冷剂能够流动至连通孔33处，布液器2与壳体1的内壁之间具有间距，保证气态制冷剂的顺利流动，同时避免气态制冷剂中夹带液滴而造成与换热组件相连的结构吸气带液，所述换热组件还包括过滤结构4，所述过滤结构4设置于所述布液器2和所述壳体1之间，且所述过滤结构4和所述布液器2将所述壳体1的内部分隔为连通腔11和换热腔12，所述连通腔11位于所述换热腔12的上方，所述连通孔33与所述连通腔11连通。利用过滤结构4对气态制冷剂进行过滤，从而避免换热组件处于蒸发工况时存在气态制冷剂吸气带液的问题，也能够保证换热组件处于冷凝工况时部分气态制冷剂绕过布液器2而通过过滤结构4流动至换热腔12内，增加位于壳体1下部的换热管处的气态制冷剂的量，从而增加换热组件的换热效率。具体的，所述换热组件还包括换热管5，所述换热管5均匀分布于所述换热腔12内。在蒸发工况下，液态制冷剂通过布液器2的布液作用而流动至换热管5处进行热交换，并形成气态制冷剂后通过过滤结构4流动至连通孔33处，然后进入第一连通管3并通过第一端31排出，完成蒸发换热过程；同样的，在冷凝工况下，气态制冷剂分为两部分，大部分通过布液器2的布液作用而流动至换热管5处进行热交换，并形成液态制冷剂后积存在壳体1内；另一部分气态制冷剂通过连通孔33进入至连通腔11，并经过过滤结构4后流动至换热腔12内与换热管5接触换热，形成液态制冷剂后积存在壳体1内，积存在壳体1底部的液态制冷剂通过冷凝出液口排出，完成冷凝换热过程。

为了提高换热组件的换热效率，所述换热组件还包括挡液结构，所述挡液结构设置于所述换热腔12内，且所述挡液结构将所述换热腔12分隔为降膜区121和过滤区122，所述挡液结构的下端与所述壳体1之间具有间距，所述降膜区121和所述过滤区122通过所述间距连通，所述换热管5均匀分布于所述降膜区121内。挡液结构能够限制制冷剂在换热腔12内的流动，在蒸发工况下，液态制冷剂先流动至降膜区121内，并与换热管5进行热交换，此时挡液结构会迫使制冷剂与换热管5完成热交换后才能流动至过滤区122内，避免液态制冷剂直接进入过滤区122内而增加气态制冷剂吸气带液的问题，从而保证换热组件在蒸发工况下的工作效率。具体的，所述挡液结构包括至少两块挡板6，所述挡板6的上端连接于所述过滤结构4和所述布液器2的连接位置处，所述挡板6的下端与所述壳体1之间形成所述间距，所有所述挡板6和所述布液器2共同围成所述降膜区121。

所述布液器2包括布液器外壳和至少两层均液板22，所有所述均液板22沿竖直方向并列设置，且最上层的所述均液板22与所述布液器外壳共同围成布液腔21。通过设置多层均液板22提高布液器2的均流程度。特别是在冷凝工况下，气态制冷剂进入均液腔内后，均液板22上的过流孔会对气态制冷剂产生节流效果，从而提高换热组件在冷凝工况下的换热效率。所述均液板22上设置有过流孔，相邻两层所述均液板22上的所述过流孔错位设置。通过错位设置的过流孔进一步的提高布液器2的布液效果。如图2所示，布液器2包括顶部圆弧板、最上层的均液板22及侧边封板，顶部圆弧板、均液板22及侧边封板共同围成均液腔，过滤结构4与均液板22处于同一平面内，而挡板6的上端连接于过滤结构4与均液板22的连接位置。其中顶部圆弧板的中心轴线与布液器2上方的壳体1的中心轴线共线，在壳体1的上方形成环形的连通腔11，使得在连通腔11内流动的气态制冷剂能够顺畅流动，减少阻力以提高换热组件的换热效率。

所述换热组件还包括蒸发进液管7，所述蒸发进液管7的一端与所述壳体1外部连通，另一端与所述布液腔21连通，且所述蒸发进液管7内设置有节流结构72。在换热组件处于蒸发工况时，蒸发进液管7用于向布液腔21内部送入液态制冷剂，并且在节流结构72的节流作用下，制冷剂形成气态制冷剂和液态制冷剂共存的汽液共存态制冷剂，汽液共存态制冷剂进入布液腔21内，在重力的作用下，液态制冷剂和气态制冷剂分离，液态制冷剂会在均液板22上汇集，并通过均液板22上的均液孔流动至布液器2下方的换热管5处进行热交换，从而实现换热组件的换热过程，在换热管5处换热后的气态制冷剂则通过过滤结构4流动至连通孔33处，最终通过第一连通管3的第一端31排出，换热组件完成蒸发换热过程。由于制冷剂会在布液腔21内进行气液分离而产生部分气态制冷剂，为了充分利用此部分气态制冷剂，所述换热组件还包括补气管8，所述补气管8的一端与所述壳体1外部联通，另一端与所述布液腔21连通，利用补气管8将分离出的气态制冷剂送至与换热组件相连的压缩机处进行补气，提高压缩机的压缩效率，同时所述补气管8与所述蒸发进液管7相互换热。利用补气管8内的气态制冷剂与蒸发进液管7内的液态制冷剂进行换热，液态制冷剂的温度能够消除气态制冷剂内的液体，同时提升气态制冷剂的过热度，进而提升换热组件所在机组的能效。而且在布液器2内进行气液分离而形成的气态制冷剂的温度较高，即使即将流入连通孔33内的第一连通管3的气态制冷剂在接触布液器2外壁或壳体1的内壁而夹带液滴时，液滴也会被蒸发，从而保证第一连通管3的第一端31处的气态制冷剂的可靠性，有效消除吸气带液的隐患。

由于补气管8与布液腔21连通，为了避免液态制冷剂进入补气管8内，所述换热组件还包括回气结构9，所述回气结构9设置于所述布液器2的上方，所述回气结构9内部形成回气腔，所述回气腔与所述布液腔21连通，且所述补气管8的端部位于所述回气腔内。利用回气腔与布液腔21的高度差，尽可能减少液态制冷剂进入回气腔内，从而实现了避免液态制冷剂进入补气管8的目的。如图2所示，所述回气结构9的下端设置有开口，所述回气腔通过所述开口与所述布液腔21连通，且所述补气管8的端部通过所述开口伸入至所述回气腔内。补气管8的形状呈U形，气态制冷剂需要从回气腔内向下流动进入补气管8，在经过U形弯折后，继续向上流动，利用回气腔与补气管8之间形成的折流流道，消除气态制冷剂中夹带的液态制冷剂，保证补气可靠。

所述补气管8上设置有通断结构81；所述换热组件具有蒸发工况和冷凝工况：当所述换热组件处于蒸发工况时，所述通断结构81处于连通状态，补气管8能够将布液腔21内的气态制冷剂引流至对应的结构(如压缩机)内；当所述换热组件处于冷凝工况时，所述通断结构81处于断开状态，由于冷凝工况下需要将气态制冷剂送入至布液腔21内，因此无需补气管8对气态制冷剂进行排出，因此通断结构81切换至断开状态而将补气管8封闭即可。

为了提高补气管8内的气态制冷剂与蒸发进液管7内的液态制冷剂的换热效率，所述蒸发进液管7包括换热段71，部分所述补气管8位于所述换热段71内。液态制冷剂直接通过补气管8的管壁进行热交换，保证换热效率。优选的，位于所述换热段71内的所述补气管8上设置有翅片。利用翅片进一步提高补气管8内的气态制冷剂与蒸发进液管7内的液态制冷剂的换热效率。

实施例

换热组件包括左右水室、管板、壳体1、布液器2、汽液过滤网、换热管5及挡液板，并如图2至图5的结构进行布置。

其中第一连通管3与壳体1和布液器2均满焊密封固定，单向流通机构为单向阀，并设置在第二端32处；

蒸发进液管7和补气管8在换热段71内进行热交换；

布液器2的壳体1向上凸起形成回气结构9，补气管8的端部设置在回气结构9内，并且补气管8上的通断结构81为电磁阀；

布液器2包括第一均液板和第二均液板，第一均液板和顶部圆弧板、侧边封板共同围成均液腔；

当换热组件处于蒸发工况时：

电磁阀打开以使补气管8连通，液态制冷剂通过蒸发进液管7流动至节流结构72处，并经过节流结构72的一级节流作用下形成汽液共存态制冷剂，然后进入布液腔21内，受重力影响，液态制冷剂汇集在第一均液板顶部形成液封，通过布液腔21内的高度实现汽液分离，气调制冷剂从补气管8流出进入压缩机进行补气(第一连通管3的第二端32处设置有单向阀，无法流通，气态制冷剂只能从补气管8流出)。第一均液板上的过流孔充当二级节流孔板功能，经过一级节流的液态制冷剂经过该过流孔进行二级节流，然后受压差及重力影响，二级节流后制冷剂从第二均液板过流孔流出，均液分配到下方换热管5表面进行换热；

被均液后液态制冷剂完全包裹换热管5表面，与管内流体进行换热蒸发，未完全蒸发的液态制冷剂滴淋到下一列换热管5进行逐层蒸发；

由于现有技术中的换热器蒸发后的气态制冷剂容易夹带液滴进入吸气口导致吸气带液，本申请中的换热组件由于一级节流后制冷剂直接进入布液器2，该状态制冷剂温度较高，即使流经布液器2表面的气态制冷剂内夹带液滴，在流动过程中的液滴会被蒸发，从顶部的第一连通管3的第一端31流出进入压缩机，保证压缩机的工作可靠，同步提升气体过热度，有效消除吸气带液隐患；

高温高压液态制冷剂经过补气管8外的翅片进行换热降温，经过节流孔板后闪发降温，形成汽液共存态制冷剂进入布液器2。液态制冷剂经过各层均液板22进行均液，气态制冷剂通过U形补气管8回到压缩机补气管8；补气管8的端部与上部倒扣圆筒形成折流流道，可有效消除气态制冷剂中夹带的液体；补气管8中间部分附带换热翅片，通过该翅片与外侧流体换热，有效消除气体中夹带更细小的液体，同步提供气体过热度，提升机组能效。

当换热组件处于冷凝工况时：

电磁阀关闭，气体无法从补气管8回流压缩机，气态制冷剂从第一连通管3的第一端31进入，由于气体方向与单向阀流通方向一致，单向阀阀板开启，气体进入布液器2不受影响。高温高压气态制冷剂通过第一连通管3进入布液器2，通过布液器2各均液板22的过流孔进行均气(由于第一连通管3内气态制冷剂的流速较高，可保证大部分气态制冷剂通过布液器2均气板流出，少部分从连通孔33流出)，保证气态制冷剂从过流孔均匀流出，有效保证气态制冷剂与换热管5充分接触，提升换热器冷凝效果。

一种热泵机组，包括上述的换热组件。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。