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气-液两相流体分配器

阅读：368发布：2020-05-11

专利汇可以提供气-液两相流体分配器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种分配器，所述分配器能把以不同流动状态流进来的流入两相制冷剂均匀地供应给不同的管，伴随极小的压力损失，就是说，一种气-液两相流体分配器，所述分配器将从入口管流入的气-液两相流体分配到多个分配管中，所述分配器设置有：圆柱形容器，所述圆柱形容器具有圆柱形上部；入口管，所述入口管相对于所述圆柱形容器的上部的圆形截面沿切线方向被连接；以及分配管，所述分配管被连接到所述圆柱形容器的下部。，下面是气-液两相流体分配器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种气-液两相流体分配器，所述分配器将从入口管流入的气-液两相流体分配到多个分配管中，所述分配器设置有：
圆柱形容器，所述圆柱形容器具有圆柱形上部；
入口管，所述入口管相对于所述圆柱形容器的上部的圆形截面沿切线方向被连接；以及
分配管，所述分配管被连接到所述圆柱形容器的下部，并且所述分配管被连接在沿所述圆柱形容器的圆周方向上相互隔开的位置处，
其中所述分配管的连接位置低于所述入口管的连接位置，
其中两相流体在圆柱形容器中通过离心分离作用被分成气相流体和液相流体，所述液相流体沿圆柱形容器的圆柱形壁的内表面涡旋，并且在重力的作用下自由下落，涡旋，并形成液相流体膜，随着此过程的进行，由于表面张力的作用，液相流体膜的厚度在整个圆周上变成均匀的厚度，并流入分配管，
其中，所述圆柱形容器的下部形成为倒锥形，所述圆柱形容器包括侧部和底部，所述分配管从所述侧部径向向外延伸。
2.如权利要求1所述的分配器，其中，所述入口管恰好在被连接到所述圆柱形容器之前被弯曲。
3.一种制冷循环，所述制冷循环在喷射器的下游设置有如权利要求1所述的分配器。

说明书全文

气-液两相流体分配器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种分配器，所述分配器被设置在空调系统等的制冷剂回路中，并且将两相制冷剂分配给多个热交换器等，具体地说，本发明涉及将混合比率均匀的两相制冷剂均匀分开的结构。

背景技术

[0002] 如图4所示，在过去，提出过制冷循环100，该制冷循环100通过制冷剂管道107将制冷剂压缩机102、制冷剂冷凝器103、喷射器104、室内热交换器105的第一制冷剂蒸发器113、以及气-液分离器106依次连接成环形，而且通过设置有室内热交换器105的第二制冷剂蒸发器114的旁路管道109将气-液分离器106的液相制冷剂侧和喷射器104的吸入部108连接起来(日本专利第3265649号)。

[0003] 这里，如图5所示，喷射器4被附连在室内热交换器105的侧表面上。如图6所示，喷射器4喷射被制冷剂冷凝器103冷凝和液化的液相制冷剂，由此气相制冷剂被吸入部108吸入，液相制冷剂和气相制冷剂在扩散器111中被混合且压力升高，接着气-液两相状态的制冷剂(下面，被称为“两相制冷剂”)通过分配器112被输送到第一制冷剂蒸发器113中。如图1和2所示，分配器112是这样的管，其将从喷射器104流出的气-液两相状态的制冷剂均匀地分配到第一制冷剂蒸发器113的多个导管。

[0004] 分配器112的作用是将以不同流动状态(渣流，雾状流，环状流，等等)流入的两相制冷剂均匀地供应给管。尽管如此，但是喷嘴110喷射的制冷剂，其流动受到气-液比率和流速的影响。液相多的制冷剂在重力的作用下流过下分配管112a，而气相多的制冷剂流过上分配管112b。因此，分配器112不能完全实现它的作用。

[0005] 此外，在喷射器的下游发生压力损失，喷射器的升压作用被减小。因此，应该尽量避免喷射器下游的压力损失。尽管如此，因为制冷剂直接从扩散器111流到分配管112，它改变至这样的方向，沿所述方向通道截面面积被大大减小。因为这个节流效应，压力损失发生了。应该指出的是，众所周知，和喷射器循环相比，在膨胀阀循环中，分配器部分处的压力损失量通过膨胀阀的节流量来调节，所以压力损失效应很小。

[0006] 另一方面，作为两相制冷剂的分配器，在日本专利公开(A)第6-201225号和第5-340648号中公开了一些，但是这些分配器都有能量损失，因为为了气-液分离之后的传输，它们将液体向上提升。此外，这些分配器需要下游侧圆形上表面，其直径大于涡漩部分(swirl part)的直径，并且需要轻微倾斜的锥形表面以便保持液体膜，所以变成了极大的不切实际的容器。两者都不能完美地执行其功能。

发明内容

[0007] 本发明的一个目标是提供一种分配器，所述分配器能够把以不同流动状态流入的两相制冷剂在没有压力损失的情况下均匀地供应给管。

[0008] 按照本发明所包含的方面，本发明提供一种气-液两相流体分配器，作为实现上述目标的装置。

[0009] 根据本发明的第一方面，提供了一种气-液两相流体分配器，所述分配器设置有圆柱形容器，所述圆柱形容器具有：圆柱形上部；入口管，所述入口管相对于所述圆柱形容器的上部的圆形截面沿切线方向被连接；以及分配管，所述分配管被连接到所述圆柱形容器的下部。

[0010] 因为入口管相对于圆柱形容器的圆形截面沿切线方向被连接，在公知的离心分离作用下，不管入口流的形式如何，两相流体在所述圆柱形容器中被分离为气相和液相。所述液相在所述圆柱形容器的内表面处形成薄液体膜，并且在重力的作用下滴下，随着制冷剂涡漩流的作用，形成均匀的液体膜厚度。以均匀厚度形成的液体膜在涡漩的同时向下流动，并且到达设置在圆柱形容器下部处的多个分配管。在所述分配管中，以均匀厚度形成的液体膜和气相制冷剂流入，所以，由气体和液体均匀混合组成的两相流体形成并流动。此外，两相流体在重力作用下在所述容器中运动，所以能量损失(压力损失)极小。

[0011] 根据本发明的第二方面，在气-液两相流体分配器中，圆柱形容器的下部形成为倒锥形。两相流体沿所述容器的内表面形成涡漩流，并且在重力作用下向容器下部流动。这时，因离心分离作用而出现的倒锥形表面上的液体膜相对于此离心力由于倒锥形表面而受到向上的力分量，所以下落速度被减缓。此外，由于倒锥形表面，角速度ω增加，离心力mrω2变大，并且促进了离心分离作用(因为圆周速度因半径r变小的量而基本上不变)。
因此，厚度更加均匀的液体膜当在所述倒锥形表面上涡漩的同时下落。

[0012] 根据本发明的第三方面，提供了如第一方面所述的分配器，其中，所述入口管恰好在连接到所述圆柱形容器之前被弯曲。所述弯曲部具有导致离心分离作用的功能，所以可以令产生离心分离作用的圆柱形容器更小。

[0013] 根据本发明的第四方面，提供了一种制冷循环，所述制冷循环在喷射器的下游设置有上述分配器中的任一种分配器。附图说明

[0014] 本发明的这些和其它目的和特征从随后结合附图对优选实施例的描述中将变得更加清楚，其中：

[0015] 图1以示意图来显示本发明所述分配器的第一实施例；

[0016] 图2以示意图来显示本发明所述分配器的第二实施例；

[0017] 图3以示意图来显示本发明所述分配器的第三实施例；

[0018] 图4显示设置有喷射器的传统制冷循环；

[0019] 图5是形成图4的部分循环的室内热交换器的透视图；以及

[0020] 图6显示形成图4的部分循环的喷射器和分配器。具体实施例

[0021] 下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

[0022] 第一实施例

[0023] 图1以示意图来显示本发明所述分配器的第一实施例。图1(a)显示所述分配器的俯视图，同时图1(b)显示所述分配器的侧剖视图。图1中，附图标记10是第一实施例的分配器，1是圆柱形容器，2是入口管，3是分配管。

[0024] 入口管2相对于圆柱形容器1上部的圆形截面沿切线方向被连接。在圆柱形容器1的下部处，多个分配管3被连接在沿周向以相等角度隔开的位置处，并沿径向向外延伸。
就是说，多个分配管3被连接到圆柱形容器1上，使得它们之间的间隔变成等距离。

[0025] 此外，气相两相制冷剂(例如，液相与气相的比大约是0.3体积％)从入口管2沿外周部分处的切线方向流入圆柱形容器1中，并且，在圆柱形容器1内部涡漩(swirl)的过程中，所述气相两相制冷剂通过作用在其上的离心力分离为气体和液体。重的液体在外周侧处收集，同时轻的气体在中心处收集。气体变成均匀压力，并且在涡漩的同时在移动过程中从出口3a流到分配管3。

[0026] 另一方面，所述液体沿圆柱形壁1a的内表面涡漩，并且在重力作用下自由下落，涡漩，并形成液体膜。随着此过程的进行，由于表面张力的作用，液体膜的厚度在整个圆周上变成均匀的厚度，并流入分配管3。应该指出的是，当液相的体积比为0.3体积％时，液体膜的厚度约为0.1mm。液体自由下落，所以能向下运动却没有能量损失。

[0027] 这样，当流入分配管3时，在分配管3附近，液体变成在整个圆周上厚度均匀的膜，并且，气体变成在整个圆周上均匀的压力。因此，气相两相制冷剂可被均匀分配。相反，如果使分配管3安装位置的间隔不相等，则可以改变分配到分配管3的比率。

[0028] 第二实施例

[0029] 图2通过示意图显示本发明所述分配器的第二实施例的侧截面。俯视图与图1(a)相同，所以被省略。第二实施例的分配器与第一实施例仅仅是圆柱形容器不同。因此，基本上与第一实施例的部件相同的部件被分配了相同的附图标记，并且省略说明。

[0030] 图2中，附图标记20是第二实施例的分配器，同时21是具有圆柱形上部21b和倒锥形下部21c的容器(在下面称为“上部圆柱形容器”)。

[0031] 两相制冷剂沿容器21的内表面21a形成涡漩流，并且流向容器21的底部。此时，在倒锥形表面上由离心分离作用产生的液体膜受到向上的力分量，该向上的力分量由倒锥形表面21c相对于此离心力施加，所以下落速度被放缓。此外，由于倒锥形表面，角速度ω增大，并且促进了离心分离作用。因此，当在倒锥形表面上涡漩的同时，厚度更为均匀的液体膜下落。

[0032] 应该指出的是，锥形切割顶点(cut apex)附近(即，分配管连接部附近)的圆形截面的直径D2最好大于入口管内径D1。这是为了避免因节流效应而造成压力损失。此外，所述锥形的倾斜角度可通过如容器入口处的流速、制冷剂的干度、D1、D2等等之类的参数而被设定成最优值。

[0033] 这样，在分配管3附近，在流入分配管3时，液体在整个圆周上形成厚度更加均匀的膜，同时气体在整个圆周上变成均匀的压力。因此，气相两相制冷剂可被均匀地分配。

[0034] 第三实施例

[0035] 图3以示意图来显示本发明所述分配器的第三实施例的俯视图。侧剖视图与图1(b)相同，所以被省略。第三实施例的分配器与第一实施例仅仅是入口管不同。因此，基本上与第一实施例部件相同的部件被分配了相同的附图标记，并省略说明。

[0036] 图2中，附图标记30是第三实施例的分配器，同时32是入口管。入口管32具有弯曲部32a，所述弯曲部32a恰在被连接到圆柱形容器1之前被弯曲。此弯曲部32a具有产生离心分离作用的功能，所以可以使圆柱形容器1变小相应的量。

[0037] 尽管已经参照为了举例说明而选定的具体实施例描述了本发明，然而显然本领域的技术人员在不脱离本发明的基本构思和保护范围的情况下能够对这些实施例作出改动。

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