过冷装置、壳管式冷凝器及水冷机组的制作方法

本实用新型涉及换热器技术领域，尤其是涉及一种过冷装置及设置有该过冷装置的壳管式冷凝器及水冷机组。

背景技术：

当今社会，空调成为改善居民生活及调控环境必不可少的设备，空调系统的能源消耗占我国总能耗的比重也日益增加，提高空调系统的能效水平对于我国当前提倡的“绿色高效”发展战略具有重要意义。空调系统中，提高液态冷媒过冷可以提高系统的性能系数，提高过冷以增强系统能效的设计方案已经被各大设备厂家广泛采用。

大型冷水机组空调系统常用壳管式冷凝器，其进口高温过热气态冷媒与换热管内冷却介质进行换热，经冷却、凝结后变为饱和液态冷媒，饱和液态冷媒进入过冷装置进一步降低温度(即提升其过冷度)，最后经过节流进入蒸发器与冷冻水换热，降低冷冻水温度供给用户。

传统的冷凝器内置过冷区域采用折流形式，也即液态冷媒在管外侧经过折流横略过冷区换热管管束与管内冷却介质进行换热，该种形式结构简单，但其换热形式为“液—液”传热，受制于冷媒侧流速不能过高，换热效率较低；采用上述折流形式进行过冷，欲获得较大过冷度需要足够多的换热面积，也即增加成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种过冷装置、壳管式冷凝器及水冷机组，解决了现有技术中传统冷凝器内的过冷装置，存在换热效率相对较低内的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种过冷装置，用于设置在壳管式冷凝器内，包括装置本体，其中，所述装置本体上设置有节流孔，冷凝器壳管内的液态冷媒能经过所述节流孔且所述节流孔用于液态冷媒闪发成气液混合态冷媒，闪发生成的气态冷媒经过冷凝结构冷凝后能从所述冷凝器壳管上的出液口排出。

进一步地，所述过冷装置还包括气液分离部，从所述节流孔排出的气液混合态冷媒能流向所述气液分离部以用于实现气态冷媒和液态冷媒的分离。

进一步地，所述节流孔的面积总和不大于所述壳管式冷凝器进气管截面积的80％。

进一步地，所述装置本体包括中心挡板，所述中心挡板将所述冷凝器壳管内部分为冷凝区和过冷区，所述冷凝区内设置有所述壳管式冷凝器的冷凝管，所述过冷区内设置有所述冷凝结构，所述中心挡板上设置有所述节流孔。

进一步地，所述中心挡板包括顶部区和侧部区，两个所述侧部区分别设置在所述顶部区的两侧，且所述顶部区和所述侧部区的延伸方向平行于所述冷凝器壳管的轴线方向，所述侧部区上分布有所述节流孔。

进一步地，所述顶部区在垂直于所述冷凝器壳管轴线的截面上呈中间高、两端低的结构。

进一步地，所述装置本体还包括气液分离板，所述气液分离板设置在所述顶部区的下板面上，所述气液分离板的下端与所述冷凝器壳管底部的内侧面之间存在间距，两个所述侧部区位于所述顶部区的下方，从所述节流孔排出的气液混合态冷媒能流向所述气液分离板。

进一步地，所述气液分离板的个数为两个，两个所述气液分离板间隔分布在所述顶部区上且两个所述气液分离板的延伸方向平行于所述冷凝器壳管的轴线方向，从所述节流孔排出的气液混合态冷媒能分别流向对应侧的所述气液分离板。

进一步地，所述侧部区上的节流孔沿所述侧部区长度方向延伸，且所述气液分离板的下边缘不高于对应侧所述节流孔的下边缘。

进一步地，所述装置本体还包括扰流板，所述扰流板设置在两个所述气液分离板之间，所述扰流板所在的区域设置有所述冷凝结构。

进一步地，所述扰流板包括下扰流板，两个所述下扰流板间隔设置且延伸方向平行于所述冷凝器壳管的轴线方向，所述下扰流板的底端设置在所述冷凝器壳管底部的内侧面上，且所述下扰流板的底端与所述冷凝器壳管底部内侧面之间存在流液通道，所述下扰流板的顶端与所述顶部区之间存在间距且所述下扰流板的顶端不低于对应侧的所述气液分离板的底端，所述冷凝结构设置在两个所述下扰流板之间。

进一步地，所述扰流板还包括上扰流板，所述上扰流板设置在两个所述下扰流板之间且延伸方向平行于所述冷凝器壳管的轴线方向，所述上扰流板的顶端与所述顶部区的下板面相连接，所述上扰流板的底端与所述冷凝器壳管底部的内侧面之间存在间距，所述上扰流板底端的高度不大于两个所述下扰流板顶端的高度。

进一步地，所述下扰流板的底部两端设置有焊接支脚，所述下扰流板的底端上设置有过液缺口。

进一步地，所述冷凝结构为冷凝管，所述冷凝结构的延伸方向平行于所述冷凝器壳管的轴线方向。

一种壳管式冷凝器，包括所述的过冷装置。

一种水冷机组，包括所述的过冷装置。

本实用新型提供了一种过冷装置，包括装置本体，装置本体上设置有节流孔，饱和液态冷媒经过节流孔后闪发成气液混合态冷媒，气态冷媒在经过冷凝结构后进行相变换热，使其再次凝结为液态冷媒，利用冷媒相变换热效率较高的特性，可以在不增加换热面积前提下，实现过冷度提升。

本实用新型优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：

过冷装置还包括气液分离部，气液混合态的冷媒通过气液分离部实现气液分离效果，分离出来的液态冷媒从冷凝器壳管内的出液口排出，分离出来的气态冷媒经过冷凝结构换热后冷凝成液态冷媒从出液口排出；

装置本体还包括扰流板，扰流板导向气体冷媒的流向，有利于气流均匀分布，并利于气态冷媒与冷凝结构之间换热。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的壳管式冷凝器的主视剖视示意图；

图2是本实用新型实施例提供的壳管式冷凝器的左视剖视示意图；

图3是本实用新型实施例提供的过冷装置的剖视示意图；

图4是本实用新型实施例提供的过冷装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的中心挡板的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的下扰流板的结构示意图。

图中1-节流孔；2-冷凝器壳管；21-出液口；22-进气管；23-冷凝管；24-冷凝区；25-过冷区；26-水室一；27-水室二；3-中心挡板；31-顶部区；32-侧部区；4-气液分离板；5-下扰流板；51-焊接支脚；52-过液缺口；6-上扰流板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参见图1-图6，本实用新型提供了一种过冷装置，用于设置在壳管式冷凝器内，包括装置本体，其中，装置本体上设置有节流孔1，冷凝器壳管2内的液态冷媒能经过节流孔1且节流孔1用于液态冷媒闪发成气液混合态冷媒，闪发生成的气态冷媒经过冷凝结构冷凝后能从冷凝器壳管2上的出液口21排出。参见图2，示意出了过冷装置设置在壳管式冷凝器内、靠近底部的位置。经压缩机排出的气态冷媒经过壳体上进气管22进入冷凝器内部，高温气态冷媒与冷凝管23内部的冷却水进行换热，凝结为饱和液态冷媒，饱和液态冷媒经过节流孔1后闪发成气液混合态冷媒(饱和态的冷媒经过节流孔1存在压力损失，进而节流孔1前后产生压力差，在有压力差的情况下，经过节流孔1的部分饱和态冷媒会闪发成气态，形成气液混合态的冷媒)，气态冷媒在经过冷凝结构后进行相变换热，使其再次凝结为液态冷媒，此凝结过程会使得饱和液态冷媒过冷度进一步提高，凝结的液态冷媒从冷凝器壳管2内的出液口21排出。本实用新型提供的过冷装置，利用冷媒相变换热效率较高的特性，可以在不增加换热面积前提下，实现过冷度提升。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，过冷装置还包括气液分离部，从节流孔1排出的气液混合态冷媒能流向气液分离部以用于实现气态冷媒和液态冷媒的分离。气液混合态的冷媒通过气液分离部可实现气液分离效果，分离出来的液态冷媒从冷凝器壳管2内的出液口21排出，分离出来的气态冷媒经过冷凝结构换热后冷凝成液态冷媒从出液口21排出。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，为使节流孔1对冷凝的液态冷媒实现节流闪发效果，节流孔1的面积总和不大于壳管式冷凝器进气管22截面积的80％。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，参见图2-图4，装置本体包括中心挡板3，中心挡板3将冷凝器壳管2内部分为冷凝区24和过冷区25，冷凝区24内设置有壳管式冷凝器的冷凝管23，过冷区25内设置有冷凝结构，中心挡板3上设置有节流孔1。

中心挡板3的具体结构如下：中心挡板3包括顶部区31和侧部区32，两个侧部区32分别设置在顶部区31的两侧，且顶部区31和侧部区32的延伸方向平行于冷凝器壳管2的轴线方向，侧部区32上分布有节流孔1。中心挡板3优选以平行于冷凝器壳管2轴线的中心线呈对称结构。

顶部区31垂直于冷凝器壳管2轴线的截面呈中间高、两端低的结构。顶部区31的结构，可对在冷凝区24内冷凝后的饱和液态冷媒进行导流，使冷媒向两侧侧部区32流动，经由节流孔1使得液态冷媒闪发。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，参见图2-图4，装置本体还包括气液分离板4，气液分离板4设置在顶部区31的下板面上，气液分离板4的下端与冷凝器壳管2底部的内侧面之间存在间距，两个侧部区32位于顶部区31的下方，从节流孔1排出的气液混合态冷媒能流向气液分离板4。

参见图2-图4，气液分离板4的个数为两个，两个气液分离板4间隔分布在顶部区31上且两个气液分离板4的延伸方向平行于冷凝器壳管2的轴线方向，从节流孔1排出的气液混合态冷媒能分别流向对应侧的气液分离板4。参见图3，示意出了从两侧节流孔1流入的冷媒分别流向对应的气液分离板4。气液混合态的冷媒冲击气液分离板4后，在重力的作用下，液态冷媒会在气液分离板4表面聚集并向冷凝器壳管2底部流动，而气态冷媒由于密度较小质量较轻，会在上方区域流动，因而实现气液分离器的效果。

参见图4，侧部区32上的节流孔1沿侧部区32长度方向延伸，且节流孔1均匀间隔分布，且气液分离板4的下边缘不高于对应侧节流孔1的下边缘(参见图3，位于左侧的气液分离板4对应侧的节流孔1为位于左侧的侧部区32上的节流孔1；位于右侧的气液分离板4对应侧的节流孔1为位于右侧的侧部区32上的节流孔1)。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，装置本体还包括扰流板，扰流板设置在两个气液分离板4之间，扰流板所在的区域设置有冷凝结构。扰流板导向气体冷媒的流向，有利于气流均匀分布，并利于气态冷媒与冷凝结构之间换热。

扰流板的具体结构如下：参见图3和图4，扰流板包括下扰流板5，两个下扰流板5间隔设置且延伸方向平行于冷凝器壳管2的轴线方向，下扰流板5的底端设置在冷凝器壳管2底部的内侧面上，且下扰流板5的底端与冷凝器壳管2底部内侧面之间存在流液通道，下扰流板5的顶端与顶部区31之间存在间距且下扰流板5的顶端不低于对应侧的气液分离板4的底端，下扰流板5的顶端优选与节流孔1(对应侧的节流孔1)的中间位置平齐(参见图3，位于左侧的下扰流板5对应侧的节流孔1为位于左侧的侧部区32上的节流孔1；位于右侧的下扰流板5对应侧的节流孔1为位于右侧的侧部区32上的节流孔1)，冷凝结构设置在两个下扰流板5之间。

扰流板还包括上扰流板6，上扰流板6设置在两个下扰流板5之间且延伸方向平行于冷凝器壳管2的轴线方向，上扰流板6的顶端与顶部区31的下板面相连接，上扰流板6的底端与冷凝器壳管2底部的内侧面之间存在间距，上扰流板6底端的高度不大于两个下扰流板5顶端的高度。参见图3，示意出了分离出来的气态冷媒在下扰流板5以及上扰流板6扰流作用下的流动情况。冷凝结构为冷凝管23，冷凝结构的延伸方向平行于冷凝器壳管2的轴线方向。参见图3，示意出了在两个下扰流板5之间分布有冷凝管23，分离后的气体冷媒扰流后流向下扰流板5之间的冷凝管23，与冷凝管23换热后冷凝成液态冷媒从出液口21排出。

作为本实用新型实施例可选地实施方式，参见图6，示意出了下扰流板5，下扰流板5的底部两端设置有焊接支脚51，下扰流板5的底端上设置有过液缺口52。下扰流板5通过两端的焊接支脚51与冷凝器壳管2内壁点焊固定；通过过液缺口52，使得下扰流板5与冷凝器壳管2内壁之间形成过液通道，气液混合态的冷媒冲击气液分离板4后，在重力的作用下，液态冷媒会在气液分离板4表面聚集并向冷凝器壳管2底部流动，并通过下扰流板5与冷凝器壳管2内壁之间形成过液通道流向出液口21。

一种壳管式冷凝器，包括本实用新型提供的过冷装置。闪发式过冷装置，使得冷凝器内部冷凝下来的饱和液态冷媒闪发为低温饱和态气液两相冷媒，气态冷媒分离出来后与冷凝结构进行热交换，气态冷媒凝结为液态冷媒，进而使从出液口21排出的液态冷媒具备较低的出口温度，提高液态冷媒的过冷度。

一种水冷机组，包括本实用新型提供的过冷装置。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。