[发明专利]一种基于环状流整流实现均匀稳定分流的分流器

说明书

一种基于环状流整流实现均匀稳定分流的分流器，包括一个进口管和N个出口管，其中N≥2，其特征在于，所述进口管的内径d由拟合曲线和关联式确定其区间，所述进口管的长度L不小于15d，所述出口管等距地布置在进口管截面圆周上，并且出口管与进口管的中轴线的夹角为90°。所述进口管的内径d的计算方法为：通过数据拟合，得到形成稳定环状流的最优管径X与气液两相的质量流量m之间的关系式。本发明使两相流在进口管中充分发展形成稳定的环状流，并使出口管内的气泡均匀的分散在液相中，从而在任意安装角度下实现气液两相流的均匀分配；本发明不含附加结构、体积小、加工简单、维护方便。

技术领域

本发明涉及气液两相流分配技术领域，具体是一种基于环状流整流实现均匀稳定分流的分流器。

背景技术

空调器蒸发器是多流路换热器，需要通过分流器将两相流动的制冷剂等量、均匀地分成多个支路。目前空调器中使用的分流器由于安装空间有限无法保证竖直安装，使得两相制冷剂受重力影响呈现分布不均的流型，从而无法保证流到出口管处的两相制冷剂中气液比的一致性，导致从分流器各出口管流入换热器支路的制冷剂流量相差较大。流量小的支路较早过热导致换热系数骤降，从而造成制冷系统的换热性能恶化。流量大的支路在出口含有未完全蒸发的液滴，使得蒸发器出口感温包测量到不稳定的温度信号，从而引起膨胀阀阀芯的震荡。

目前分配性能较好的分流器包括旋叶式分流器、离心式分流器和相分离式分流器。它们通过添加旋转叶片、离心加速器或气体分离器等结构，将不可控、不对称的流型转换为可控、对称的流型。中国专利CN205965133U公开了一种旋流式气液同轴两相流等干度分配装置，利用旋流器将两相流整流为环状流。它包括主管内部的缓冲过渡管路、气液旋流器、气液两相流整流管段、管内流体分隔装置、等分通道。其中旋流器由4-8片旋流叶片组成。其缺点是结构复杂、加工难度大、使用寿命短、制造和维护成本高。空调由于安装空间有限，无法使用上述复杂的分流器。

目前空调器制造中，偏向于应用结构尽可能简单的小型分流器，但却导致制冷剂分配性能的不理想。中国专利CN202281428U提出了一种新型空调用分流器，利用与出液管相连的蜂巢状导流体使制冷剂沿导流槽流入各分流管内。这种分流器的进液管的内径较大，使得两相流的流速降低、压力减小从而易发生气液分离。气液分离形成的分层流或泡状流均为易受重力影响的不对称流型，使得分流器的分配性能易受安装角度的影响。由于缺乏整流结构，当分流器倾斜或水平安装时，气相由于密度小于液相，向分配腔的上部偏移，使得位于上方的分流管中的流量显著小于位于下方的分流管的流量，从而导致分配不均。

适用于空调器的理想分流器，既要能够对于制冷剂进行稳定的分配，同时又要结构简单；而现有的方案难以同时满足这些要求，因此亟需开发一种新的分流器。

发明内容

本发明的原理是：通过分流器的合理设计，将进来的任意流型的两相流整流成稳定的环状流，并使得该环状流均匀的分配到各个出口管。环状流具有对称的结构，其中液相制冷剂均匀地分布在进口管的内壁面上形成环形液膜，气相集中在环形液膜的中心。当分流器的出口管对称地设置在进口管的壁面上，对称的环状流制冷剂会流向对称分布的出口管，从而使得制冷剂被均匀的分配到各个出口管。

本发明提供了一种基于环状流整流的分流器，包括：一个进口管和N个出口管，其中N≥2，所述进口管的内径d由拟合曲线和关联式确定其区间，所述进口管的长度L不小于15d，所述出口管等距地布置在进口管截面圆周上，并且出口管与进口管的中轴线的夹角为90°±5°。