[發明專利]滿液式蒸發器的設計方法、滿液式蒸發器和制冷系統

有效

• 申請號: 202110872953.7
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113654276B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 張志平;張瑞臺;楊云龍;任文臣;張虹;王鐵偉;張捷
• 申請（專利權）人: 青島海爾空調電子有限公司;青島海爾空調器有限總公司;海爾智家股份有限公司
• 主分類號: F25B39/02
• 分類號: F25B39/02;F25B41/24;F25B43/02;F25B49/02
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 周春梅;宋寶庫

本發明涉及滿液式蒸發器的設計方法、滿液式蒸發器和制冷系統。該設計方法包括：獲取滿液式蒸發器內的冷媒與潤滑油的混合液沿豎直方向分布的多個混合液層的每一個的含油量；基于含油量，將滿液式蒸發器內的混合液分為高含油區和低含油區；在高含油區布置具有第一換熱效率的第一換熱管，并且在低含油區布置具有第二換熱效率的第二換熱管，其中，第二換熱效率高于第一換熱效率。該方法既能發揮具有更高換熱效率的第二換熱管的優勢，提高蒸發溫度，進而提升整個蒸發器的換熱性能，又可以減小蒸發器的設計尺寸，同時還能一定程度上降低換熱管外側阻力，降低能耗，節約成本。

技術領域

本發明涉及制冷技術領域，更具體地涉及滿液式蒸發器的設計方法、滿液式蒸發器和制冷系統。

背景技術

滿液式冷水機組通常由壓縮機、冷凝器、節流裝置和滿液式蒸發器等組成，是一種最常用的大型冷水機組，具有能效高、可靠性好等優點，被廣泛應用于住宅、商業、醫院和軌道交通等場合。

一種現有滿液式蒸發器采用齒形相對簡單的普通換熱管。這種普通換熱管受潤滑油的影響不大，且管外傳熱系數或總體換熱系數的實際測試結果和理論計算結果的差異相對較小。但是要想獲得較高的蒸發溫度，就得加大換熱管的用量，以獲取較大的換熱面積，這會造成滿液式蒸發器的外形設計尺寸較大。

隨著技術的發展和生產制造工藝水平的提高，已經發展出使用高效換熱管的滿液式蒸發器。高效換熱管相比于普通換熱管來講，通過齒結構的變化，大大增加換熱管在單位長度上的換熱面積，同時提高紊流程度，進而提升換熱效率。對于以磁懸浮冷水機組為代表的無油制冷機組來說，采用高效換熱管制造滿液式蒸發器，可以最大限度地發揮此類高新新型換熱管的優勢，可獲得較高的蒸發溫度，從而提升整機的能力能效。然而，此類高效新型換熱管齒形比較復雜，如果應用于以螺桿式冷水機組為代表的有油制冷系統中，換熱管受潤滑油的影響較大，且管外傳熱系數或總體換熱系數的實際測試結果和理論計算結果的差異較大，通常需要根據實測結果對換熱管的管外傳熱系數或總體換熱系數進行修正(修正系數＜1)，無法發揮出高換熱性能的優勢。滿液式蒸發器如果全部采用此類高效換熱管，受換熱管管型的影響，通常會造成換熱管水側(換熱管外側)阻力比較大。

相應地，本領域需要一種新的技術方案來解決上述問題。

發明內容

為了解決現有技術中的上述技術問題，即為了解決現有技術中滿液式蒸發器體積大、換熱效率低或換熱效率提高但換熱管外側阻力大的問題，本發明提供一種滿液式蒸發器的設計方法，所述設計方法包括：

獲取所述滿液式蒸發器內的冷媒與潤滑油的混合液沿豎直方向分布的多個混合液層的每一個的含油量；

基于所述含油量，將所述滿液式蒸發器內的混合液分為高含油區和低含油區；

在所述高含油區布置具有第一換熱效率的第一換熱管，并且在所述低含油區布置具有第二換熱效率的第二換熱管，其中，所述第二換熱效率高于所述第一換熱效率。

該設計方法首先獲取滿液式蒸發器內的冷媒與潤滑油的混合液沿豎直方向分布的多個混合液層的每一個的含油量，然后通過比較所有含油量的高低，將滿液式蒸發器內的混合液分為高含油區和低含油區。在高含油區布置具有第一換熱效率的第一換熱管，并且在低含油區布置具有換熱效率比第一換熱管的換熱效率高的第二換熱管。換熱效率較高的第二換熱管相比于換熱效率較低的第一換熱管，其管型更復雜，因此用在低含油區，避免受潤滑油的影響，能有效發揮第二換熱管的優勢，提高蒸發溫度，從而提升整個蒸發器的換熱性能，同時也降低整個滿液式蒸發器的體積。相反，在高含油區，布置換熱效率較低的第一換熱管，通過管型相對更簡單的第一換熱管，降低第一換熱管側的阻力。綜上所述，本發明通過設計第一換熱管和第二換熱管的組合使用，能分別有效發揮第一換熱管和第二換熱管的優勢，在提升整個蒸發器的綜合性能的同時，也減小了滿液式蒸發器的設計尺寸。

在上述滿液式蒸發器的設計方法的優選技術方案中，獲取所述滿液式蒸發器內的冷媒與潤滑油的混合液沿豎直方向分布的多個混合液層的每一個的含油量的步驟包括：