一种分液器及其应用

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1.本技术属于制冷设备技术领域，特别是涉及一种分液器及其应用。

背景技术：

2.制冷剂在经过膨胀阀后会有一部分闪蒸为气体，在重力及闪蒸气体的作用下，制冷剂气液混合物会流向阻力较小的地方，造成各支路中制冷剂分配不均。目前市场上用于承担制冷系统内制冷剂分配均匀的组件主要是分液器，它由分液头和毛细管两部分组成，分液头又分为文丘里型、压降型、离心型和分配管型，在热泵中主要采用文丘里型和压降型分液头。两相制冷剂在分液头中均匀混合后分配到各个毛细管内从而进入换热器的各个流程。
3.文丘里型分液头形状比较光滑，不会造成紊流，但是这也导致在闪蒸气体较多时，文丘里型分配器分配可能会不均匀。除此以外，文丘里型分液头具有压力损失比较小、结构简单以及无需安装配件等优点，但是每个分液头型号只能对应一个流量，缺乏灵活性，而且内部线型加工难度较大，成本较高。压降型分液头能造成紊流，因此能实现气液制冷剂混合更为均匀，分配也更为均匀，而且压降型分液头由弹簧挡圈、节流孔板和壳体组成，因此只更换节流孔板即可调节流量，使用调节方便，分体结构加工也简单。但是压降型分液头通过节流来提高流速，所以压降损失比较大，在热泵系统内制热时会导致纯液相制冷剂变为两相制冷剂，降低系统性能。
4.现有的分液器安装精度要求高，为了避免重力对分液头和毛细管的影响，尽量垂直安装，但在实际中安装一致性差导致分液效果一致性差；而且文丘里型分液头型号受限，造成分液器成本高昂，压降型分液头造成压降损失大，在热泵系统中会在制热工况下降低系统性能。为解决这个问题，采用一种新型的分液器结构，该分液器结构直接去掉分液头和毛细管，而直接由分液管和出口管组成，在分液管内加结构使得气液两相制冷剂混合均匀，而后两相制冷剂均匀流入各个出口管，各个出口管对应各个流程，从而达到各个流程流量分配的相对均匀。但是在加速孔板和分液管结合过程中，加速孔板单孔开孔过大，导致气液混合效果不佳。加速孔板造成压降较大，对于热泵来说，在制热时经过孔板后会导致节流，从而使得液相制冷剂变为气液两相制冷剂，降低系统性能。

技术实现要素：

5.1.要解决的技术问题
6.基于在加速孔板和分液管结合过程中，加速孔板单孔开孔过大，导致气液混合效果不佳。加速孔板造成压降较大，对于热泵来说，在制热时经过孔板后会导致节流，从而使得液相制冷剂变为气液两相制冷剂，降低系统性能的问题，本技术提供了一种分液器及其应用。
7.2.技术方案
8.为了达到上述的目的，本技术提供了一种分液器，包括变径套管，所述变径套管包
括若干依次连通的子套管，所述子套管直径依次变小，最大直径所述子套管、连接管和进液管依次连通，所述子套管上设置有若干出液管，所述出液管与所述子套管连通，制冷剂由最大直径所述子套管流向最小直径所述子套管，并通过所述出液管流出。
9.本技术提供的另一种实施方式为：若干所述子套管高度相同；每个所述子套管上设置有相同数量的所述出液管。
10.本技术提供的另一种实施方式为：每个所述子套管上的所述出液管之间距离不同，所述距离随着流动方向逐渐减小。
11.本技术提供的另一种实施方式为：所述子套管上设置有出液口，所述出液管通过所述出液口与所述子套管连通。
12.本技术提供的另一种实施方式为：所述子套管之间设置有滤网，所述连接管与最大直径所述子套管之间设置有所述滤网。
13.本技术提供的另一种实施方式为：所述滤网开孔面积为at，所述子套管横截面面积为a，则满足：0.1≤at/a≤0.8。
14.本技术提供的另一种实施方式为：所述滤网包括滤孔，所述滤孔为圆形、椭圆形、方形、三角形或者梯形，所述滤孔直径d＜0.5mm，所述滤孔之间中心距离为d，d≥2d；所述滤孔均匀排布在所述滤网中，所述滤孔在径向上孔径呈变径或者等径。
15.本技术提供的另一种实施方式为：所述滤网包括导流结构，所述导流结构为半球型，椭球型或者锥形。
16.本技术提供的另一种实施方式为：所述滤网上设置有若干分隔组件。
17.本技术还提供一种对所述分液管的应用，将所述分液管应用于换热器或者热泵中。
18.3.有益效果
19.与现有技术相比，本技术提供的一种分液器及其应用的有益效果在于：
20.本技术提供的分液器，引入变径套管和滤网作为分液元件，实现气液均匀混合，达到制冷剂均匀分配的效果。
21.本技术提供的分液器，针对热泵内各支路制冷剂分配不均的现象，引入变径套管，实现上下部套管内对应出口管制冷剂分配均匀，设计不同的滤网形式解决现有专利中气液均匀混合效果不佳以及制热时节流导致系统性能下降的问题。
22.本技术提供的分液器，将变径套管用于分液，减少了分液头结构，对于安装要求低，提高了分液的可靠性。同时使用变径套管结构，也可以减小成本。
23.本技术提供的分液器，使用滤网结构，可以实现气液均匀分配，同时造成的压降小，可以用于热泵系统
附图说明
24.图1是本技术的分液器第一结构示意图；
25.图2是本技术的分液器第二结构示意图；
26.图3是本技术的分液器第三结构示意图；
27.图4是本技术的滤网第一结构示意图；
28.图5是本技术的滤网第二结构示意图；
29.图6是本技术的滤网第三结构示意图。
具体实施方式
30.在下文中，将参考附图对本技术的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本技术，并能够实施本技术。在不违背本技术原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
31.参见图1～6，本技术提供一种分液器，包括变径套管，所述变径套管包括若干依次连通的子套管12，所述子套管12直径依次变小，最大直径所述子套管12、连接管14和进液管11依次连通，所述子套管12上设置有若干出液管3，所述出液管3与所述子套管12连通，制冷剂由最大直径所述子套管12流向最小直径所述子套管12，并通过所述出液管3流出。
32.所述变径套管1具有一个进液管11，多个以子套管12连接的出液管3。
33.进一步地，若干所述子套管12高度相同；每个所述子套管12上设置有相同数量的所述出液管3，各个子套管内径之间有一定的数量关系。变径套管1内包含多个子套管12且各个子套管12的高度相同，管径沿制冷剂流动方向阶梯状逐渐减小。沿制冷剂流动方向管径阶梯状减小起到阻挡部分制冷剂向上流动，增加套管下方套管12内的制冷剂流量的作用。同时，沿着制冷剂流动方向从一个子套管12到另一个子套管12内由于管径减小，制冷剂速度增加。
34.制冷剂在进入各个子套管12后速度分布相同。变径套管1由n个子套管12组成且变径套管1内各个子套管12的管径沿制冷剂流动方向阶梯状逐渐减小，沿流动方向一共有n个子套管12，每个子套管12内有相同数量的出液管3。制冷剂所经过的第一个子套管12管径为d1，长度为l1；经过的第二根子套管12管径为d2,长度为l2；经过的第x根子套管12管径为d
x
,长度为l
x
…
最上方子套管12管径dn,长度为ln；流入变径套管1的总流量为qm。理想状态下进入各个出液管3的流量均匀，每个子套管12中所包含的出液管3流出的总流量q＝qm/n。各个子套管12高度相等，即：
35.h1＝h2＝
…
＝hn36.制冷剂所经过的第一个子套管长度为h1(m)；经过的第二根子套管长度为h2(m)；经过的第x根子套管长度为h
x
(m)
…
最上方子套管长度为hn(m)。
37.流入第x根子套管流量q
x
为：
[0038][0039]
流入第x根子套管的速度v
x
为：
[0040][0041]
其中ρ为制冷剂密度kg/m3,q
x
为流入第x根子套管的流量kg/s，a
x
为第x根子套管的截面积m2，d
x
为第x根子套管的直径，n》x≥1。
[0042]
同理可得流入第(x+1)根子套管流量q
x+1
为：
[0043][0044]
流入第(x+1)根子套管的速度v
x+1
为:
[0045][0046]
要使得各个子套管12所对应的分液口流量分布均匀，则进入各子套管12的速度相同：
[0047]vx
＝v
x+1
[0048]
即：
[0049][0050]
则第x根子套管管径d
x
与(x+1)根子套管管径d
x+1
之间的关系为：
[0051][0052]
进一步地，每个所述子套管12上的所述出液管3之间距离不同，所述距离随着流动方向逐渐减小。各个子套管12上出液管3的分布是一样的。
[0053]
子套管12内各个出液管3之间的距离不等，沿制冷剂流动方向子套管12中分液口13之间的距离增大。制冷剂在子套管12内沿流动方向速度减小，在子套管12下部制冷剂速度较大，动量较大，可能导致更多制冷剂冲到子套管12上部，导致下部出液管3出口流量少，上部出液管3出口流量多。在子套管12内沿着制冷剂流动方向增大出液管3之间的距离有利于减小出液管3之间由于入口动量太大引起的各个出液管3之间流量不均现象，使各个出液管3之间流量分布均匀。
[0054]
进一步地，所述子套管12上设置有出液口13，所述出液管3与通过所述出液口13与所述子套管连通。
[0055]
进一步地，所述子套管12之间设置有滤网2，所述连接管14与最大直径所述子套管12之间设置有所述滤网2。具有一个进液管11和多个由滤网2间隔开来，由出液口13连接的出液管3。出液口13之间的距离可以等距或变距。
[0056]
子套管12之间的滤网2沿制冷剂流动方向，开孔面积比逐渐减小。
[0057]
进一步地，所述滤网2开孔面积为at，所述子套管12横截面面积为a，则满足：0.1≤at/a≤0.8。滤网2开孔总面积小于子套管12开孔面积是为了使气液两相制冷剂经过滤网2后加速。滤网2起到均匀混合气液两相制冷剂并使之加速以及打散气液两相制冷剂的作用，加速气液两相制冷剂使得气液两相制冷剂能到达子套管12顶部，打散气液两相制冷剂使得子套管12所对应的各个出液口13之间出口流量相等。
[0058]
进一步地，所述滤网2包括滤孔21，所述滤孔21为圆形、椭圆形、方形、三角形或者梯形，所述滤孔21直径d＜0.5mm，所述滤孔21之间中心距离为d，d≥2d；所述滤孔21均匀排布在所述滤网2中，所述滤孔21在径向上孔径呈变径或者等径。
[0059]
为了使得气液两相制冷剂在经过滤孔21后能实现气液两相均匀混合，滤孔21直径为d＜0.5mm，为了保证两相制冷剂经过滤网2各个滤孔21整流打散后各个滤孔21流出的两相制冷剂相互之间不再混合，设滤孔21之间中心距离为d，则需要满足d≥2d。滤孔21之间的距离与孔径之间的关系大于一定数值后才能保证各个滤孔21的边界互不干扰，即各个滤孔21出流的两相制冷剂不会迅速合并。当气液两相制冷剂进入变径套管1后形成的流型为泡状流或雾状流时，气液两相制冷剂分布相对均匀。滤网2形式如图4所示，滤孔21均匀排布在整个滤网2中，在径向上滤孔21孔径呈现变径或者等径的关系。滤网2起到气液混合打散以及加速的作用。
[0060]
进一步地，所述滤网2包括导流结构22，所述导流结构22为半球型，椭球型或者锥形。
[0061]
当气液两相制冷剂进入变径套管后形成的流型为环状流时，气相制冷剂分布在变径套管中部形成气芯，液态制冷剂分布在变径套管近壁处形成液膜。滤网2形式如图5所示，滤网2四周靠近壁面开滤孔21，滤网2中间实心部位添加导流结构22。导流结构22将气芯导向近壁处与液膜混合，而后气液混合物经过滤孔21整流打散形成气液均匀混合的两相混合物。
[0062]
进一步地，所述滤网2上设置有若干分隔组件23。分隔组件23与导流结构22可以相连，也可以间隔布置。当气液两相制冷剂进入变径套管后形成的流型为弹状流或段塞流时，气相制冷剂在变径套管中部会汇聚形成大气泡。滤网2形式如图6所示，滤网2四周开滤孔21，滤网2中间实心部位添加导流结构22，导流结构22四周配合均匀分布的一圈分隔组件23。导流结构22的形状可以是半球型，椭球型，锥形等，导流结构22的截面积可以根据需要调控，小于最内圈滤孔包围的面积即可。分隔组件23的形状可以使竖直板，也可以是渐变的圆管。导流结构22与分隔组件23可以相接排布，也可以间隔排布。导流结构22将中间的大气泡导向变径套管近壁面，分隔组件23将导流结构22导出的气相制冷剂均匀分到周向后与液相制冷剂混合，混合后的气液两相制冷剂经过滤孔打散形成气液均匀混合的两相制冷剂。这里的导流结构22可以是凸包形式。
[0063]
本技术还提供一种对所述分液管的应用，将所述分液管应用于换热器或者热泵中。
[0064]
使用本发明实施例的换热器，通过以变径套管作为分液管的方法，将分液口以子套管12为单位均匀分成多个部分。子套管12管径沿制冷剂流动方向逐渐减小，起到加速制冷剂以及阻挡制冷剂过多地流向上部子套管12中的作用，通过控制子套管12管径的数量关系，实现各个子套管12内的出液口流出总流量均匀的目的。经过膨胀阀节流后的制冷剂为气液两相制冷剂，通过在子套管12入口处根据气液两相制冷剂的流型添加滤网2，实现气液两相均匀混合后打散，使得进入子套管内各个分液口的两相制冷剂均匀的效果，从而实现各个流路流量的分布均匀，将换热器的换热能力最大化。使用变径套管以及滤网2作为分液元件而代替原本的分液头和分液管，可以使分液结构更简单可靠，对于成本控制和分液效果的保证也能更有效。
[0065]
使用本技术实施例的热泵，通过以变径套管作为分液管的方法，将分液口以子套管12为单位均匀分成多个部分。子套管12管径沿制冷剂流动方向逐渐减小，起到加速制冷剂以及阻挡制冷剂过多地流向上部子套管12中的作用，通过控制子套管12管径的数量关
系，实现各个子套管12内的出液口流出总流量均匀的目的。经过膨胀阀节流后的制冷剂为气液两相制冷剂，通过在子套管12入口处根据气液两相制冷剂的流型添加滤网2，实现气液两相均匀混合后打散，使得进入子套管12内各个分液口的两相制冷剂均匀的效果，从而实现各个流路流量的分布均匀，将换热器的换热能力最大化。使用变径套管以及滤网作为分液元件而代替原本的分液头和分液管，可以使分液结构更简单可靠，对于成本控制和分液效果的保证也能更有效。
[0066]
尽管在上文中参考特定的实施例对本技术进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本技术公开的原理和范围内，可以针对本技术公开的配置和细节做出许多修改。本技术的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

技术特征：

1.一种分液器，其特征在于：包括变径套管，所述变径套管包括若干依次连通的子套管，所述子套管直径依次变小，最大直径所述子套管、连接管和进液管依次连通，所述子套管上设置有若干出液管，所述出液管与所述子套管连通，制冷剂由最大直径所述子套管流向最小直径所述子套管，并通过所述出液管流出。2.如权利要求1所述的分液器，其特征在于：若干所述子套管高度相同；每个所述子套管上设置有相同数量的所述出液管。3.如权利要求2所述的分液器，其特征在于：每个所述子套管上的所述出液管之间距离不同，所述距离随着流动方向逐渐减小。4.如权利要求3所述的分液器，其特征在于：所述子套管上设置有出液口，所述出液管通过所述出液口与所述子套管连通。5.如权利要求1～4中任一项所述的分液器，其特征在于：所述子套管之间设置有滤网，所述连接管与最大直径所述子套管之间设置有所述滤网。6.如权利要求5所述的分液器，其特征在于：所述滤网开孔面积为at，所述子套管横截面面积为a，则满足：0.1≤at/a≤0.8。7.如权利要求5所述的分液器，其特征在于：所述滤网包括滤孔，所述滤孔为圆形、椭圆形、方形、三角形或者梯形，所述滤孔直径d＜0.5mm，所述滤孔之间中心距离为d，d≥2d；所述滤孔均匀排布在所述滤网中，所述滤孔在径向上孔径呈变径或者等径。8.如权利要求6所述的分液器，其特征在于：所述滤网包括导流结构，所述导流结构为半球型，椭球型或者锥形。9.如权利要求8所述的分液器，其特征在于：所述滤网上设置有若干分隔组件。10.一种对权利要求1～9中任一项所述分液管的应用，其特征在于：将所述分液管应用于换热器或者热泵中。

技术总结

本申请属于制冷设备技术领域，特别是涉及一种分液器及其应用。在加速孔板和分液管结合过程中，加速孔板单孔开孔过大，导致气液混合效果不佳。加速孔板造成压降较大，对于热泵来说，在制热时经过孔板后会导致节流，从而使得液相制冷剂变为气液两相制冷剂，降低系统性能。本申请提供了一种分液器，包括变径套管，所述变径套管包括若干依次连通的子套管，所述子套管直径依次变小，最大直径所述子套管、连接管和进液管依次连通，所述子套管上设置有若干出液管，所述出液管与所述子套管连通。实现气液均匀混合，达到制冷剂均匀分配的效果。达到制冷剂均匀分配的效果。达到制冷剂均匀分配的效果。