CN114484947B

CN114484947B - 一种整流管、气液分配装置

Info

Publication number: CN114484947B
Application number: CN202111589911.9A
Authority: CN
Inventors: 黄东; 孙瑜; 崔自成; 赵日晶
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2041-12-23
Also published as: CN114484947A

Abstract

本发明属于制冷技术与装备领域，涉及一种整流管、气液分配装置。一种整流管，包括内圆筒和外圆筒，外圆筒套设在内圆筒上，外圆筒内的空间形成中心柱状流道，外圆筒和内圆筒之间的空间形成环状流道；所述环状流道的一端封闭，为整流管封闭端；所述环状流道的另一端与中心柱状流道连通，为整流管连通端；所述外圆筒的壁面开有若干分配孔。本发明提出的整流管，可以较为均匀地分配气液两相流体，且不受换热支路的数量限制。

Description

一种整流管、气液分配装置

技术领域

本发明属于制冷技术与装备领域，涉及一种整流管、气液分配装置。

背景技术

在蒸发器入口，制冷剂为两相状态，流态复杂，难以做到流量的平均分配，最大发挥蒸发器的传热潜能。在传统的铜管换热器中，一般采用插孔式、圆锥式、反射式分配器等。其原理是入口管进入一个体积较大的混合腔，成为均匀的雾状流后，由毛细管分配各个换热支路。此外，入口管前通常设置直管段消除之前管路的动量影响，起到整流作用。但在微通道换热器中，微通道换热支路多，毛细管数量也相应增多，分配器制作工艺复杂，成本大大提高，还伴随管路破裂的风险。

由此可见，现有气液两相流的均配技术，尤其是可适配微通道换热器的技术有待于更进一步的研究和改进。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种整流管，可以较为均匀的分配气液两相流体，且不受换热支路的数量限制。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种整流管，其特殊之处在于：

包括内圆筒和外圆筒，外圆筒套设在内圆筒上，内圆筒内的空间形成中心柱状流道，外圆筒和内圆筒之间的空间形成环状流道；所述环状流道的一端封闭，为整流管封闭端；所述环状流道的另一端与中心柱状流道连通，为整流管连通端；所述外圆筒的壁面开有若干分配孔。

进一步地，上述外圆筒上的分配孔螺旋上升排布。

进一步地，上述内圆筒与外圆筒之间设有放射状分布的竖肋板，将环状流道分为若干隔间，每个隔间对应的分配孔数量为0-2个。

进一步地，上述内圆筒与外圆筒同心设置。

进一步地，上述中心柱状流道最优直径为4mm～8mm。

另外，本发明还提出一种气液分配装置，其特殊之处在于：

包括外管壳，外管壳内设置上述整流管，外圆筒的外壁和外管壳的内壁之间设置若干个环肋板，将整流管和外管壳之间的空间分为若干腔室，且每个腔室对应的外管壳壁面上开有出流孔；

所述外管壳靠近整流管封闭端的一端连接有入口管，所述外管壳靠近整流管连通端的一端设有限位部件，限位部件用于固定整流管与外管壳的相对位置，限位部件包括一柱状腔体，柱状腔体为分配流腔，柱状腔体分别与环状流道和中心柱状流道连通。

进一步地，上述分配腔最优高度在3～8mm范围内，最优直径在14～24mm范围内。

进一步地，上述整流管下表面高于入口管的上表面，使外管壳内形成利于气液流体混合的进液腔，所述整流管下表面与入口管的上表面最优距离应在0mm～7mm范围内。

进一步地，上述入口管还可延伸至所述整流管封闭端的内圆筒进口，与中心柱状流道相连。所述入口管的相对进液位置还可分为上进液和下进液两种方式。

进一步地，上述隔间和腔室之间通过分配孔连通，且所述隔间数量大于等于腔室的数量，一个腔室可以通过其对应的分配孔与多个隔间连通。

本发明的优点：

本发明提供的气液分配装置工艺简单，便于制造，加工成本低；其内置的整流段使结构紧凑，且气液两相流体分配的稳定性和均匀性好；分配装置出口可与铜管换热器或微通道换热器入口连通，对于风场分布和换热支路的数量均有结构算法以适应换热环境，具有普适性。

附图说明

图1是本发明整流管结构示意图；

图2是本发明分配装置截面示意图；

图3是本发明实施例入口管示意图；

图4是本发明与换热器连接方式示意图；

图5是图1的外部视图。

其中：1、入口管；2、进液腔；3、整流管；301、内圆筒；302、中心柱状流道；303、竖肋板；304、环状流道；305、分配孔；306、外圆筒；4、限位部件；5、分配腔；6、外管壳；7、出流孔；8、环肋板；9、腔室。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

参见图1和图5所示，本发明提供了一种整流管3，所述整流管3由内圆筒301、竖肋板303和外圆筒306组成，外圆筒306内的空间形成中心柱状流道302；外圆筒306和内圆筒301之间的空间形成环状流道304，外圆筒306壁面开有贯通的分配孔305。所述环状流道304的一端封闭，为整流管封闭端；所述环状流道304的另一端与中心柱状流道302连通，为整流管连通端。

制冷剂在整流管3的封闭端一端流入中心柱状流道302后，在另一端转向分配至环状流道304，再通过外圆筒306壁面上的分配孔305流出。在流入的一端，同心环状流道是封口的，转向分配的一端则为开口。

作为本发明的一个优选实施例，所述内圆筒301形成的中心柱状流道302具有使流体形成特定流型的一定长度和直径，过小的直径导致压降明显增加，如果是热泵空调中使用，制热换热器做冷凝器时，过大的压降会损失过冷度，影响换热效果；而过大的直径会失去整流效果，流体形成不稳定的间歇流或呈螺旋上升的流态，所述整流管的中心柱状流道最优直径应在4mm～8mm范围内。

作为本发明的一个优选实施例，所述外圆筒306上的分配孔305螺旋上升排布，因为流出后要在不同的隔间，需要将圆周方向转化为竖置方向，

作为本发明的一个优选实施例，所述内圆筒301与外圆筒306同心，内圆筒301与外圆筒306之间设有放射状分布的竖肋板303，将环状流道304分为若干隔间，流体在整流段形成中心对称的流型后，可以使每个隔间的气液流量较为均匀地分配。

作为本发明的一个优选实施例，每个隔间的开有的分配孔305数量在0～2个。要求气液均配的情况下，分配孔的数量均为1个即可。在某些换热支路少的情况下，可以堵塞分配孔，从而达到不重新开模具制造加工就可以适应工况的作用。在某些支路要求气液流量较多时，可以开2个分配孔。

参见图2所示，本发明提供了一种气液分配装置，所述分配装置包括入口管1、整流管3和外管壳6。所述整流管3与外管壳6同心，且所述整流管3下表面高于入口管1的上表面，形成使一定体积的进液腔2，使气液流体混合，消除之前管段的动量影响，形成稳定的流型流态。

作为本发明的一个优选实施例，所述整流管3下表面与入口管1的上表面距离L2应在0mm-7mm范围内。以所述整流管3下表面高度与入口管1的上表面高度差值为x，各出口流量间的标准差为分配均匀性指标设为y₁，各出口流量的稳定后一段时间内的标准差为分配稳定性指标设为y₂，研究表明，存在以下关系(流体为R32，温度7℃，干度0.2，入口流量200kg/h)：

参数范围	y<sub>1</sub>	y<sub>2</sub>
			x<0	0.68	21.56
0<x<7	0.75	16.67
			x>7	1.56	16.21

作为本发明的一个优选实施例，所述整流管3上部与外管壳6之间有一限位部件4，固定整流管3与外管壳6的相对位置，限位部件4包括一柱状腔体，柱状腔体为分配腔5，柱状腔体分别与环状流道304和中心柱状流道302连通。

优选地，所述分配流腔高度L1在3-8mm范围内，直径在14-24mm范围内，既可以提供气液流体回旋空间，同时保持流体的加速效应。此外，所述限位部件4还可固定位置，提高分配装置的稳定性，减少震动。

作为本发明的一个优选实施例，所述整流管3外部每隔一定高度设置一环肋板8，将整流管3和外管壳6之间的空间分为若干腔室9，且每个腔室9对应的外管壳6壁面上开有出流孔7。

作为本发明的一个优选实施例，所述分配孔305连接了隔间和腔室9的流体区域，且所述隔间数量大于等于腔室9的数量，一个腔室9可以通过所述分配孔305与多个隔间对应。

参见图3，作为另一种可实施的方式，所述入口管1还可延伸至所述整流管3的内圆筒301，与中心柱状流道302相连，所述入口管的1相对进液位置还可分为上进液和下进液两种方式。

参见图4，作为另一种可实施的方式，所述出流孔7连接所述分配装置与换热器的入口段，且所述腔室9、隔间的数量满足以下关系(其中腔室数量为N₁，隔间数量为N₂，换热器流程数量为N)：

本发明实际制定腔室和隔间数量的流程是：判定使用的换热器类型，查表确定腔室的数量范围。根据换热器和风机的位置等条件确定是否需要气液流体均配，查表确定隔间的数量。若为均配，则每一隔间流向每一腔室即可。若需要适应风场或其他要求，以上部气液流量较多的要求为例，则增加隔间的数量，将额外的隔间增设在上部的腔室，使上部腔室对应多个隔间。此外，还可采用分配孔1个增至2个的措施。以此实现多腔多孔多隔间的灵活分配。

本发明的气液分配装置实际工作时的流程为，制冷剂经过入口管1，进入进液腔2，在此混合上升流至整流管3内。流体流入中心柱状流道302后，在另一端分配腔4内转向至被竖肋板303分为的隔间内，再通过壁面上的分配孔305流出至外管壳6和整流管3之间的腔室9内，再由出流孔7流出。在与换热器相连的情况下，则流出至换热器入口。

综上所述，本发明的有益效果是：

本发明提供的气液分配装置工艺简单，便于制造，加工成本低，内置的整流段使结构紧凑，且气液两相流体分配的稳定性和均匀性好。气液分配装置出口可与铜管换热器或微通道换热器入口连通，对于风场分布和换热支路的数量均有结构算法以适应换热环境，多腔多孔多隔间可调控分配，具有普适性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种气液分配装置，其特征在于：

包括外管壳（6），外管壳（6）内设置整流管；

所述整流管，包括内圆筒（301）和外圆筒（306），外圆筒（306）套设在内圆筒（301）上，内圆筒（301）内的空间形成中心柱状流道（302），外圆筒（306）和内圆筒（301）之间的空间形成环状流道（304）；所述环状流道（304）的一端封闭，为整流管封闭端；所述环状流道（304）的另一端与中心柱状流道（302）连通，为整流管连通端；所述外圆筒（306）的壁面开有若干分配孔（305）；

所述外圆筒（306）的外壁和外管壳（6）的内壁之间设置若干个环肋板（8），将整流管和外管壳（6）之间的空间分为若干腔室（9），且每个腔室（9）对应的外管壳（6）壁面上开有出流孔（7）；

所述外管壳（6）靠近整流管封闭端的一端连接有入口管（1），所述外管壳（6）靠近整流管连通端的一端设有限位部件（4），限位部件（4）用于固定整流管与外管壳（6）的相对位置，限位部件（4）包括一柱状腔体，柱状腔体为分配腔（5），柱状腔体分别与环状流道（304）和中心柱状流道（302）连通。

2.根据权利要求1所述的一种气液分配装置，其特征在于：

所述外圆筒（306）上的分配孔（305）螺旋上升排布。

3.根据权利要求2所述的一种气液分配装置，其特征在于：

所述内圆筒（301）与外圆筒（306）之间设有放射状分布的竖肋板（303），将环状流道（304）分为若干隔间，每个隔间对应的分配孔（305）数量为0~2个。

4.根据权利要求3所述的一种气液分配装置，其特征在于：

所述内圆筒（301）与外圆筒（306）同心设置。

5.根据权利要求4所述的一种气液分配装置，其特征在于：

所述中心柱状流道（302）最优直径为4mm~8mm。

6.根据权利要求1所述的一种气液分配装置，其特征在于：

所述分配腔（5）的高度在3~8mm范围内，直径在14~24mm范围内。

7.根据权利要求1或6所述的一种气液分配装置，其特征在于：

所述整流管下表面高于入口管（1）的上表面，使外管壳（6）内形成利于气液流体混合的进液腔（2），所述整流管下表面与入口管（1）的上表面最优距离应在0mm~7mm范围内。

8.根据权利要求1或6所述的一种气液分配装置，其特征在于：

所述入口管（1）延伸至所述整流管封闭端的内圆筒（301）进口，与中心柱状流道（302）相连。

9.根据权利要求3所述的一种气液分配装置，其特征在于：

所述隔间和腔室（9）之间通过分配孔（305）连通，且所述隔间数量大于等于腔室（9）的数量，一个腔室（9）可以通过其对应的分配孔（305）与多个隔间连通。