[发明专利]一种带气液分离器的风冷蒸发器

说明书

技术领域

本发明属于制冷技术领域，具体涉及一种带有气液分离器的风冷蒸发器。

背景技术

风冷蒸发器是制冷技术领域中非常常见的一种换热器，下面以其在风冷电冰箱中的应用为例，阐述本发明的背景和内容；而风冷蒸发器在其他制冷装置中的应用，也可以采用本发明进行优化。

随着我国经济实力与科技水平的不断提高，人们对生活质量提出了更高的要求，从而使得电冰箱技术也在不断地朝着节能、环保和智能化方向发展。为满足人们现代化生活方式的需要，中国家用电冰箱正在向大型化、多功能、多温区、多用途的方向发展。

风冷冰箱以其自动除霜、大容量、多功能等诸多优点而越来越受消费者的青睐。风冷冰箱技术的进步与能效标准的提高也促使运用新的节能技术，提高风冷冰箱的制冷效率、降低其耗电量成为行业领域发展的重点。因此，发展风冷冰箱新型节能技术，提高风冷冰箱节能与环保水平，将会促进我国风冷冰箱产品在国际市场上的竞争力，进而产生巨大的经济和环境效益，与此同时还能带来积极的社会效益。

与传统直冷冰箱不同，风冷冰箱采用强制对流的方式进行热交换，因而其蒸发器主要采用翅片管的形式。针对翅片管换热器的研究比较多，但针对风冷冰箱特有的窄长形蒸发器研究还比较少。整个冰箱制冷系统性能的提升有赖于各个部件性能的提高，其中蒸发器是一个关键的部件。

针对翅片管式风冷蒸发器，国内外相关的研究大多集中在空气侧，原因是通常认为空气侧的对流换热热阻是翅片管式蒸发器传热过程的主要热阻。以上结论是基于以下假设：即管内侧制冷剂液体与管壁充分接触、换热良好。然而，在实际的冰箱蒸发器中，随着制冷剂液体在蒸发器管内逐渐蒸发，蒸发器后段制冷剂两相流中液体越来越少，制冷剂液体与管内壁接触的机会越来越小，传热系数显著降低(根据前人研究的结果，在干度0.9左右形成雾状流时传热系数约降低至前段平均值的1/10以下)，此时制冷剂侧的热阻变得不可忽视。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种带有气液分离器的风冷蒸发器，对蒸发器中部干度较高的制冷剂进行气液分离，将制冷剂蒸气直接引到蒸发器出口处的储液器，将制冷剂液体引到蒸发器后半部分，有效提高了制冷剂液体与蒸发器后段管壁接触的机会，从而提升蒸发器整体的换热性能。为了方便介绍本发明的机理，将蒸发器分为了前蒸发器和后蒸发器两段，但其在实际结构和功能上仍然可以看作是一个蒸发器整体。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种带气液分离器的风冷蒸发器，包括前蒸发器101和后蒸发器103，在所述前蒸发器101和后蒸发器103间设置有气液分离器102，所述前蒸发器101出口与气液分离器102的中部入口相连接，气液分离器102的出口分两路，底部饱和液态制冷剂出口与后蒸发器103入口相连接，顶部饱和气态制冷剂出口经由一根均压管104与储液器105中部入口相连接，后蒸发器103的制冷剂出口与储液器105底部入口相连接，储液器105出口与压缩机吸气管106相连接；经毛细管节流后干度较低的气液两相制冷剂进入前蒸发器101中蒸发吸热，出前蒸发器101时变为干度较高的两相制冷剂，并进入气液分离器102中进行气相和液相制冷剂的分离，一路饱和液态制冷剂从气液分离器102底部出口流入后蒸发器103中吸热蒸发，另一路饱和气态制冷剂从气液分离器102顶部出口经由均压管104进入储液器105中部入口，后蒸发器103出来的制冷剂以接近饱和的状态从底部入口进入储液器105，所述储液器105中两股来流混合后，饱和气体成分进入压缩机吸气管106，若有未蒸发的制冷剂液体则储存在储液器106底部。

所述气液分离器102和储液器105均位于前蒸发器101和后蒸发器103的顶部，在前蒸发器101和后蒸发器103中制冷剂都从上往下流动；空气流由前蒸发器101和后蒸发器103底部吹向顶部，在整体上与前蒸发器101和后蒸发器103形成逆流换热的形式。

所述气液分离器102位于前蒸发器101和后蒸发器103的底部，储液器105位于前蒸发器101和后蒸发器103的顶部，在前蒸发器101中制冷剂都从上往下流动，在后蒸发器103中制冷剂从下往上流动；空气流由前蒸发器101和后蒸发器103底部吹向顶部，在整体上与前蒸发器101形成逆流换热的形式，与后蒸发器103形成顺流换热的形式。

所述均压管104的作用是平衡气液分离器102输出两路流体的压降，通过适当匹配气液分离器102饱和气体输出压力，保证气液分离器102内的制冷剂液体可以流入后蒸发器103内蒸发吸热。