射流循环喷淋降膜蒸发器
背景技术
在蒸汽压缩制冷循环中，常用的蒸发器主要有板式换热器及壳管式换热器。壳管式又包括干式、满液式及降膜式等型式。
如图1所示，满液式蒸发器的基本方式是蒸发器内外强化换热管03浸没在制冷剂04液体中，制冷剂04吸收换热管03管内水的热量后蒸发，它所进行的是一种池沸腾换热。由于满液式蒸发器中存在液态制冷制静压，底部液态制冷剂的压力较高，因而所对应的制冷剂饱和蒸汽温度也比较高，致使传热温差减小，使得满液式蒸发器传热性能下降。满液式蒸发器常被设计成在运行时有一至三排传热管03露在液面之上，以防止液滴带出。满液式蒸发器的另一个技术难题是冷冻机油回油问题，一般采用压缩机吸气引射方式回油，由于冷冻机油和制冷剂是互溶的，混合液中冷冻机油浓度较低，这种方式无法控制回流液体中的制冷剂含量，使部分制冷剂回流到压缩机中，降低冷系统效率。
如图2所示，降膜式的基本方式是制冷剂通过设计在蒸发器顶部的分配器13被均匀分配喷淋到蒸发器内的换热管束14上，吸收换热管束4管内的热量蒸发。相对满液式蒸发器，降膜式有以下几大优点：a)由于不存在满液式那种静压问题，同时充分利用了传热面积，换热性能得到提高；b)减少了冷媒充注量；c)回油性能好，制冷剂经蒸发后，流到蒸发器底部的制冷剂和冷冻机油的混合液体的冷冻机油浓度较高，便于直接泵入压缩机。
一般采用喷淋降膜式蒸发器有直接一次性蒸发（如图2所示）和外挂循环泵的多次蒸发（如图3）两种形式，即无泵喷淋降膜式蒸发器和有泵喷淋降膜式蒸发器。参见图2，无泵喷淋降膜式蒸发器是指制冷剂在蒸发器中喷淋下来，经过足够多的蒸发换热管后全部蒸发掉。蒸发器底部只有少量有的液态制冷剂沉积下来，混合液中冷冻机油浓度较高。为使液态制冷剂得到充分换热蒸发而不在蒸发器底部以液态存在，蒸发器内换热管束14排数要足够多，这样使得蒸发器体积显得过于庞大，单位面积换热效率也较低。参见图3，有泵喷淋降膜式蒸发器是指在蒸发器外再加一台循环泵16，用来抽吸沉积在蒸发器底部的液态制冷剂送到分配器13中循环喷淋。相对一次性蒸发式，它可以提高单位面积换热效率，大大减小了蒸发器的体积。但由于外加一台循环泵16意味着要增加更多的功耗，结构也更为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种射流循环喷淋降膜蒸发器，以解决现有满液式及降膜式等型式蒸发器所存在的诸多问题。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种射流循环喷淋降膜蒸发器，包括蒸发器外壳，设置在蒸发器外壳上部的气体出口，
轴向布置在蒸发器外壳内的换热管束、分配器、气液分离器，分配器位于换热管束上方，而气液分离膜位于分配器与气体出口之间，其特征在于，还包括一射流泵，该射流泵的高压制冷剂的入口与冷凝器连通，循环制冷剂入口与蒸发器外壳底部连通，混合制冷剂出口与所述分配器连通。
所述射流泵为气液-液型两相射流泵。
同现有无泵喷淋降膜式蒸发器技术相比，本发明可减少蒸发器换热面积10%左右。同现有有泵喷淋降膜式蒸发器技术相比，本发明无循环泵功率消耗。因此本发明是一个高性价比的喷淋降膜式蒸发器技术。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为现有技术中满液式蒸发器结构原理图；
图2为现有技术中常规喷淋降膜式蒸发器结构原理图；
图3为现有技术中外挂循环泵多次蒸发常规喷淋降膜式蒸发器结构原理图；
图4为本发明射流循环喷淋降膜蒸发器结构原理图；
图5为本发明射流循环喷淋降膜蒸发器循环结构图；
其中：
图1中，01为制冷剂出口，02为制冷剂入口，03为换热管，04为制冷剂，05为蒸发器外壳。
图2中，11为气体出口，12为气液分离器，13为分配器，14为换热管束，15为蒸发器外壳。
图3中，11为气体出口，12为气液分离器，13为分配器，14为换热管束，15为蒸发器外壳，16为循环水泵。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参看图4和图5，一种射流循环喷淋降膜蒸发器，包括蒸发器外壳15，设置在蒸发器外壳15上部的气体出口11，轴向布置在蒸发器外壳15内的换热管束14、分配器13、气液分离器12，分配器13位于换热管束14上方，而气液分离膜12位于分配器13与气体出口11之间，还包括一射流泵17，该射流泵17的高压制冷剂的入口171通过一电磁阀18与冷凝器19连通，循环制冷剂入口172与蒸发器外壳15底部连通，混合制冷剂出口173与分配器13连通。采用的射流泵17为气液-液型两相射流泵。压缩机20设置在冷凝器19与本发明射流循环喷淋降膜蒸发器之间。
本发明循环利用从冷凝器19出来的高压制冷剂抽吸沉积在射流循环喷淋降膜蒸发器底部液态制冷剂。制冷剂经过分配器13喷淋降膜后，仍有部分制冷剂与蒸发器换热管束
14来不及热交换，继续以液态形式和混杂其中的少量润滑油一起沉积在射流循环喷淋降膜蒸发器底部。由于液态制冷剂密度比润滑油大，故底部液体会出先分层，上层为润滑油，下层为制冷剂。循环利用从冷凝器19出来的高压制冷剂引射沉积在射流循环喷淋降膜蒸发器底部的液态制冷剂，和从冷凝器19来的制冷剂混合后再次喷淋在射流循环喷淋降膜蒸发器的换热管束14上，如此循环。系统稳定运行时，由于制冷剂可以循环多次在射流循环喷淋降膜蒸发器内和换热管束14进行热交换，所以在冷量和功耗不变的情况下，换热管束14相对普通喷淋降膜式蒸发器可以大大减少。在提高单位面积换热量的同时节省了换热管束材料。而相对于满液式，射流喷淋降膜式蒸发不仅具有良好的回油性能，而且更具极好的换热性能，主要表现在两方面：一方面充分利用了所有高效传热管的换热面积；另一方面在蒸发压力较低时，满液式蒸发器中液体的静液柱使底部饱和蒸发温度升高（局部饱和压力升高导致饱和温度升高），传热温差减小，导致传热性能下降，射流喷淋降膜式蒸发则不存在这种情况。
在射流循环喷淋降膜蒸发器中，制冷剂经分配器13后均匀喷淋在蒸发换热管束14上，由于换热管束14数量有限，部分未蒸发掉的制冷剂继续以液态形式沉积到射流循环喷淋降膜蒸发器底部。从冷凝器19来的高压制冷剂引射射流循环喷淋降膜蒸发器底部的液态制冷剂，混合扩压后再次经分配器13喷淋到蒸发管束上。直到蒸发完全。射流泵17中闪发的气态制冷剂和经换热管束14蒸发的气态制冷剂经过气液分离膜12直接从顶部气体出口11送入压缩机20吸气口。
尽管上述实施例已经对本发明进行了描述，但是对于本行业的技术人员来说，仍可对本实施例作多种变化，因此，凡是采用本发明的相似变化，均应列入本发明的保护范围。
图1
图2
图
3
图4
图5
射流循环喷淋降膜蒸发器
背景技术
在蒸汽压缩制冷循环中，常用的蒸发器主要有板式换热器及壳管式换热器。壳管式又包括干式、满液式及降膜式等型式。
如图1所示，满液式蒸发器的基本方式是蒸发器内外强化换热管03浸没在制冷剂04液体中，制冷剂04吸收换热管03管内水的热量后蒸发，它所进行的是一种池沸腾换热。由于满液式蒸发器中存在液态制冷制静压，底部液态制冷剂的压力较高，因而所对应的制冷剂饱和蒸汽温度也比较高，致使传热温差减小，使得满液式蒸发器传热性能下降。满液式蒸发器常被设计成在运行时有一至三排传热管03露在液面之上，以防止液滴带出。满液式蒸发器的另一个技术难题是冷冻机油回油问题，一般采用压缩机吸气引射方式回油，由于冷冻机油和制冷剂是互溶的，混合液中冷冻机油浓度较低，这种方式无法控制回流液体中的制冷剂含量，使部分制冷剂回流到压缩机中，降低冷系统效率。
如图2所示，降膜式的基本方式是制冷剂通过设计在蒸发器顶部的分配器13被均匀分配喷淋到蒸发器内的换热管束14上，吸收换热管束4管内的热量蒸发。相对满液式蒸发器，降膜式有以下几大优点：a)由于不存在满液式那种静压问题，同时充分利用了传热面积，换热性能得到提高；b)减少了冷媒充注量；c)回油性能好，制冷剂经蒸发后，流到蒸发器底部的制冷剂和冷冻机油的混合液体的冷冻机油浓度较高，便于直接泵入压缩机。
一般采用喷淋降膜式蒸发器有直接一次性蒸发（如图2所示）和外挂循环泵的多次蒸发（如图3）两种形式，即无泵喷淋降膜式蒸发器和有泵喷淋降膜式蒸发器。参见图2，无泵喷淋降膜式蒸发器是指制冷剂在蒸发器中喷淋下来，经过足够多的蒸发换热管后全部蒸发掉。蒸发器底部只有少量有的液态制冷剂沉积下来，混合液中冷冻机油浓度较高。为使液态制冷剂得到充分换热蒸发而不在蒸发器底部以液态存在，蒸发器内换热管束14排数要足够多，这样使得蒸发器体积显得过于庞大，单位面积换热效率也较低。参见图3，有泵喷淋降膜式蒸发器是指在蒸发器外再加一台循环泵16，用来抽吸沉积在蒸发器底部的液态制冷剂送到分配器13中循环喷淋。相对一次性蒸发式，它可以提高单位面积换热效率，大大减小了蒸发器的体积。但由于外加一台循环泵16意味着要增加更多的功耗，结构也更为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种射流循环喷淋降膜蒸发器，以解决现有满液式及降膜式等型式蒸发器所存在的诸多问题。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种射流循环喷淋降膜蒸发器，包括蒸发器外壳，设置在蒸发器外壳上部的气体出口，
轴向布置在蒸发器外壳内的换热管束、分配器、气液分离器，分配器位于换热管束上方，而气液分离膜位于分配器与气体出口之间，其特征在于，还包括一射流泵，该射流泵的高压制冷剂的入口与冷凝器连通，循环制冷剂入口与蒸发器外壳底部连通，混合制冷剂出口与所述分配器连通。
所述射流泵为气液-液型两相射流泵。
同现有无泵喷淋降膜式蒸发器技术相比，本发明可减少蒸发器换热面积10%左右。同现有有泵喷淋降膜式蒸发器技术相比，本发明无循环泵功率消耗。因此本发明是一个高性价比的喷淋降膜式蒸发器技术。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为现有技术中满液式蒸发器结构原理图；
图2为现有技术中常规喷淋降膜式蒸发器结构原理图；
图3为现有技术中外挂循环泵多次蒸发常规喷淋降膜式蒸发器结构原理图；
图4为本发明射流循环喷淋降膜蒸发器结构原理图；
图5为本发明射流循环喷淋降膜蒸发器循环结构图；
其中：
图1中，01为制冷剂出口，02为制冷剂入口，03为换热管，04为制冷剂，05为蒸发器外壳。
图2中，11为气体出口，12为气液分离器，13为分配器，14为换热管束，15为蒸发器外壳。
图3中，11为气体出口，12为气液分离器，13为分配器，14为换热管束，15为蒸发器外壳，16为循环水泵。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参看图4和图5，一种射流循环喷淋降膜蒸发器，包括蒸发器外壳15，设置在蒸发器外壳15上部的气体出口11，轴向布置在蒸发器外壳15内的换热管束14、分配器13、气液分离器12，分配器13位于换热管束14上方，而气液分离膜12位于分配器13与气体出口11之间，还包括一射流泵17，该射流泵17的高压制冷剂的入口171通过一电磁阀18与冷凝器19连通，循环制冷剂入口172与蒸发器外壳15底部连通，混合制冷剂出口173与分配器13连通。采用的射流泵17为气液-液型两相射流泵。压缩机20设置在冷凝器19与本发明射流循环喷淋降膜蒸发器之间。
本发明循环利用从冷凝器19出来的高压制冷剂抽吸沉积在射流循环喷淋降膜蒸发器底部液态制冷剂。制冷剂经过分配器13喷淋降膜后，仍有部分制冷剂与蒸发器换热管束
14来不及热交换，继续以液态形式和混杂其中的少量润滑油一起沉积在射流循环喷淋降膜蒸发器底部。由于液态制冷剂密度比润滑油大，故底部液体会出先分层，上层为润滑油，下层为制冷剂。循环利用从冷凝器19出来的高压制冷剂引射沉积在射流循环喷淋降膜蒸发器底部的液态制冷剂，和从冷凝器19来的制冷剂混合后再次喷淋在射流循环喷淋降膜蒸发器的换热管束14上，如此循环。系统稳定运行时，由于制冷剂可以循环多次在射流循环喷淋降膜蒸发器内和换热管束14进行热交换，所以在冷量和功耗不变的情况下，换热管束14相对普通喷淋降膜式蒸发器可以大大减少。在提高单位面积换热量的同时节省了换热管束材料。而相对于满液式，射流喷淋降膜式蒸发不仅具有良好的回油性能，而且更具极好的换热性能，主要表现在两方面：一方面充分利用了所有高效传热管的换热面积；另一方面在蒸发压力较低时，满液式蒸发器中液体的静液柱使底部饱和蒸发温度升高（局部饱和压力升高导致饱和温度升高），传热温差减小，导致传热性能下降，射流喷淋降膜式蒸发则不存在这种情况。
在射流循环喷淋降膜蒸发器中，制冷剂经分配器13后均匀喷淋在蒸发换热管束14上，由于换热管束14数量有限，部分未蒸发掉的制冷剂继续以液态形式沉积到射流循环喷淋降膜蒸发器底部。从冷凝器19来的高压制冷剂引射射流循环喷淋降膜蒸发器底部的液态制冷剂，混合扩压后再次经分配器13喷淋到蒸发管束上。直到蒸发完全。射流泵17中闪发的气态制冷剂和经换热管束14蒸发的气态制冷剂经过气液分离膜12直接从顶部气体出口11送入压缩机20吸气口。
尽管上述实施例已经对本发明进行了描述，但是对于本行业的技术人员来说，仍可对本实施例作多种变化，因此，凡是采用本发明的相似变化，均应列入本发明的保护范围。
图1
图2
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图4
图5