一种双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置的制作方法

1.本发明设计一种新型双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置，具体地说，是在双向节流管进口与出口处的连接管加旁通毛细管，引入蒸发器前中部的制冷剂气体，使旁通管中的制冷剂气体与连接管内制冷剂混合后再流回蒸发器中；因为双向节流管的出口会产生很大的喷射噪声，如若在双向节流管出口进行掺汽，达到掺汽超空化效果，可以提高掺汽区压力、有效减小空化系数、显著降低空泡溃灭时的压力、大大降低空蚀噪声和气泡爆裂噪声。


背景技术：

2.制冷系统的噪声研究表明，除了压缩机本身所具有的机械噪声、电磁噪声以外，系统管路中制冷剂的流动噪声直接影响到制冷系统噪声大小和制冷系统的声品质参数，而其中的节流喷射噪声(尤其是双向节流管出口喷出的制冷剂气泡流)是制冷系统噪声的一大重要来源。制冷剂从双向节流管出来以后进入蒸发器时，由于管路结构变化、制冷剂干度以及流动阻力的影响，在蒸发器入口处，由于制冷剂流动截面积突然扩大，流态为喷射状，在入口区域会形成一些涡旋区，由于出口截面的突然扩大，涡旋区的压力较低，同时伴随着大量气泡产生，这些气泡在高压的地方溃灭，我们称之为空化空蚀现象，大量的气泡爆裂噪声是节流装置出口处噪声产生的主要原因。利用旁通毛细管将蒸发器进口管和中部的制冷剂压力高于双向节流管喷射出口压力的制冷剂气体引入双向节流管出口处，掺汽形成超空化现象，提高局部压力、有效减少空化数、同时显著降低空泡溃灭时的压力、大大降低空化噪声，达到降低制冷系统整体噪声污染的效果。根据掺汽动力学、工程热力学和制冷原理等相关理论知识，采用毛细管旁通，将蒸发器中的制冷剂气体引入双向节流管的出口，对双向节流管出口进行掺汽混合，降低双向节流管喷射噪声，从而达到降低制冷系统整体噪声污染的效果。
3.专利cn202010426518.7(毛细管掺汽超空化喷射噪声抑制装置)公布了一种毛细管节流装置掺汽超空化喷射噪声抑制装置，重点解决了以毛细管作为节流装置的制冷系统的喷射噪声抑制装置。
4.专利cn202010426601.4(双向膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置)公布了一种双向和单向电子膨胀阀节流装置掺汽超空化喷射噪声抑制装置，重点解决了以电子膨胀阀作为节流装置的制冷系统的喷射噪声抑制装置。
5.本发明专注于解决以双向节流管作为节流装置的制冷热泵系统喷射噪声抑制问题。


技术实现要素：

6.本发明需解决的技术问题是：针对现有的制冷系统节流喷射噪声过大、整体声功率偏大等技术问题，设计一种既不影响其制冷热泵效果，并且简便易行、能有效降低双向节流管喷射噪声的装置，从而提高整个制冷系统的声音品质，降低噪声污染。
7.本发明的理论依据：对于制冷系统双向节流管制冷剂喷射流动，喷射噪声主要是由于气泡爆裂产生的噪声。双向节流管出口的气态制冷剂流动速度达到甚至超过当地音速，喷射流动时会在双向节流管出口处形成低压区，由于压力突然降低，制冷剂会迅速闪蒸，形成大量的气泡随制冷剂液体流动，随着压力的升高，气泡会突然爆裂，噪声也随着产生。本发明主要是通过对节流管出口和蒸发器入口低压区进行掺汽，运用掺汽超空化理论，通过连接旁通毛细管，对蒸发器入口进行掺汽，形成超空化现象，有效降低空化系数，抑制气泡的产生同时降低气泡爆裂时的压力，从而降低制冷剂喷射噪声。
8.本发明所采用的技术方案：本发明中将常规的制冷系统的双向节流管两端均连接旁通毛细管，利用旁通毛细管将蒸发器中的制冷剂气体引回双向节流管出口处，对局部进行掺汽，形成超空化现象，从而降低节流装置出口因为局部压力低而产生的额外噪声(空泡溃灭高频尖锐噪声)，混合后的制冷剂再流回蒸发器，完成循环。
9.本发明涉及一种利用旁通毛细管掺汽超空化抑制制冷系统喷射噪声的装置，也就是说在保证制冷热泵系统性能系数的基础上，为了降低制冷系统双向节流管节流喷射噪声，在原来普通制冷系统的节流装置基础上加上旁通管，旁通管采用毛细管，对双向节流管出口处进行掺汽，实现掺汽超空化，减少气泡生成和降低气泡溃灭时的压力，从噪声产生的根源上抑制噪声，效果比传统的方法效果更明显，可以有效提高制冷系统噪声品质。
10.所述双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置包括双向节流管、冷凝器出口过渡管、蒸发器进口过渡管、至少2根旁通毛细管；其中1根旁通毛细管的一端与双向节流管出口管相连，另外一端与蒸发器进口过渡管相连通；另外一根旁通毛细管的一端与双向节流管进口管相连，另外一端与冷凝器出口过渡管相连通；两根旁通毛细管均形成旁通回路，单根旁通回路的两端口之间的距离为20-680mm。
11.所述双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置包括双向节流管、冷凝器出口过渡管、蒸发器进口过渡管、至少2根旁通毛细管；其中1根旁通毛细管的一端位于双向节流管出口管10-40mm范围内，另外一端与蒸发器前中部管道直接相连通；另外1根旁通毛细管的一端位于双向节流管进口管10-40mm范围内，另外一端与冷凝器出口过渡管道直接相连通；形成旁通回路，旁通回路的两端口之间的距离为20-680mm。
12.所述旁通毛细管与蒸发器进口过渡管相连，旁通毛细管的内径为0.5-3.5mm，伸入蒸发器进口过渡管管内深度为0.5mm-5mm，与蒸发器进口过渡管并行长度为10mm-250mm，单边旁通毛细管的数量为1-4根，系统整体旁通毛细管的数量为2-8根。
13.所述旁通毛细管一端从双向节流管出口管管壁插入，插入口离双向节流管管口距离为 5mm-30mm，插入深度为0.5mm-5mm，采用焊接的连接方式；另外一端从蒸发器前中部管壁上方插入，旁通毛细管内径为0.5-3.5mm，插入蒸发器前中部管壁长度为0.5mm-2mm，旁通毛细管长度为50mm-750mm，采用焊接的连接方式连接，单边数量为1-4根，两边整体数量为2-8根。
14.所述蒸发器管道内径为2mm-50mm，壁厚为0.5mm-3mm，长度为50mm-200000mm。
15.所述蒸发器类型多种多样，所有能够作为换热器的结构型式均适用于本发明，主要类型包括光管型、翅片管型、套管型、管壳型、板翅式；蒸发器的散热方式包括风冷型、水冷型、蒸发冷却型、自然对流、强制对流。
16.所述材料为紫铜管、邦迪管、能够使用于制冷系统的金属管道。
17.所述双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置中的旁通毛细管掺汽超空化装置可以应用于所有包含节流喷射场所，不仅可以应用于蒸汽压缩式制冷系统，还可以应用于带双向节流管的任意系统，都可以达到降噪消音的目的。
18.本发明的有益效果：本发明充分利用了掺汽超空化理论、气泡动力学等理论依据，使制冷剂出口空化系数减少，从而降低出口制冷剂中的气泡数，气泡爆裂噪声显著降低。制冷系统整体噪声水平得到了明显的抑制。并且本发明有结构简单、加工、安装方便，成本低廉，后期维护成本低等优良特性。
附图说明
19.图1是本发明一种新型双向节流管单旁通管掺汽超空化喷射噪声抑制装置原理图；
20.图2是本发明一种新型双向节流管单旁通管掺汽超空化喷射噪声抑制装置连接示意图；
21.图3是本发明一种新型双向节流管双旁通管掺汽超空化喷射噪声抑制装置原理图；
22.图4是本发明一种新型双向节流管双旁通管掺汽超空化喷射噪声抑制装置连接示意图；
23.图5是本发明一种新型双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置在制冷热泵系统中的安装位置示意图；
24.图1、2、3、4中：1-接头1，2-六角接头，3-节流阀管1，4-节流管主体，5-节流阀管2，6-接头2，7-过滤网，8-蒸发器进口过渡管，9-旁通毛细管a，10-冷凝器出口过渡管，11
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旁通毛细管b，12-旁通毛细管c，13-旁通毛细管d。
25.图5中：14-压缩机，15-四通换向阀，16-换热器1，17-双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置，18-换热器2。
具体实施方式
26.制冷热泵系统中的双向节流管两端各连接有一换热器，一端连接的换热器作为蒸发器工作时，另一端连接的换热器作为冷凝器工作，且双向节流管对从两个方向流经其的制冷剂均具有节流降压作用，但制冷热泵系统运行时制冷剂总是先流经作为冷凝器的换热器，通过双向节流管节流降压后进入作为蒸发器的换热器，不妨假定双向节流管左端连接的换热器为冷凝器，相应的右端连接的换热器为蒸发器。下面结合附图和实施对本发明做进一步叙述：
27.参见图1，所述双向节流管单旁通管掺汽超空化喷射噪声抑制装置包括接头1(1)、六角接头(2)、节流阀管1(3)、节流管主体(4)、节流阀管2(5)、接头2(6)、过滤网(7)、蒸发器进口过渡管(8)、旁通毛细管a(9)、冷凝器出口过渡管(10)。旁通毛细管a(9)的外径为1.8-2.5mm，内径为0.6-0.7mm，总长为200mm；旁通毛细管a(9)插入蒸发器进口过渡管(8)前端的长度为5mm，插入前端距双向节流管出口的长度为5mm；旁通毛细管a(9) 插入蒸发器进口过渡管(8)后端的长度为5mm，插入后端距双向节流管出口的长度为170mm。各个部分的连接方式均为氧气焊接。
28.参见图2，所述双向节流管单旁通管掺汽超空化喷射噪声抑制装置及其连接管路包括接头1(1)、六角接头(2)、节流阀管1(3)、节流管主体(4)、节流阀管2(5)、接头2(6)、过滤网(7)、蒸发器进口过渡管(8)、旁通毛细管a(9)、冷凝器出口过渡管(10)、旁通毛细管b(11)。旁通毛细管a(9)的外径为1.8-3.5mm，内径为0.6-1.5mm，总长为200mm；旁通毛细管a(9)插入蒸发器进口过渡管(8)前端的长度为5mm，插入前端距离双向节流管出口的距离为5mm；旁通毛细管a(9)插入蒸发器进口过渡管(8)后端的长度为5mm，插入后端距离双向节流管出口的距离为170mm。旁通毛细管b(11)的外径为1.8-3.5mm，内径为0.6
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1.5mm，总长为400mm；旁通毛细管b(11)插入冷凝器出口过渡管(10)后端的长度为5mm，插入后端距离双向节流管进口的距离为30mm；旁通毛细管b(11)插入冷凝器出口过渡管(10) 前端的长度为10mm，插入前端距离双向节流管进口的距离为190mm。各个部分的连接方式均为氧气焊接。
29.参见图3，所述双向节流管双旁通管掺汽超空化喷射噪声抑制装置包括接头1(1)、六角接头(2)、节流阀管1(3)、节流管主体(4)、节流阀管2(5)、接头2(6)、过滤网(7)、蒸发器进口过渡管(8)、旁通毛细管a(9)、冷凝器出口过渡管(10)、旁通毛细管c(12)。旁通毛细管a(9)的外径为1.8-3.5mm，内径为0.6-1.5mm，总长为200mm；旁通毛细管a(9) 插入蒸发器进口过渡管(8)前端的长度为10mm，插入前端距离双向节流管出口的距离为5mm；旁通毛细管a(9)插入蒸发器进口过渡管(8)后端的长度为5mm，插入后端距离双向节流管出口的距离为170mm。旁通毛细管c(12)的外径为1.8-3.5mm，内径为0.6-1.5mm，总长为 200mm；旁通毛细管c(12)插入蒸发器进口过渡管(8)前端的长度为5mm，插入前端距离双向节流管出口的距离为30mm；旁通毛细管c(12)插入蒸发器进口过渡管(8)后端的长度为 5mm，插入后端距离双向节流管出口的距离为190mm。各个部分的连接方式均为氧气焊接。
30.参见图4，所述双向节流管双旁通管掺汽超空化喷射噪声抑制装置及其连接管路包括接头1(1)、六角接头(2)、节流阀管1(3)、节流管主体(4)、节流阀管2(5)、接头2(6)、过滤网(7)、蒸发器进口过渡管(8)、旁通毛细管a(9)、冷凝器出口过渡管(10)、旁通毛细管b(11)、旁通毛细管c(12)、旁通毛细管d(13)。旁通毛细管a(9)的外径为1.8-3.5mm，内径为0.6-1.5mm，总长为200mm；旁通毛细管a(9)插入蒸发器进口过渡管(8)前端的长度为5mm，插入前端距离双向节流管出口的距离为5mm；旁通毛细管a(9)插入蒸发器进口过渡管(8)后端的长度为5mm，插入后端距离双向节流管出口的距离为170mm。旁通毛细管b (11)的外径为1.8-3.5mm，内径为0.6-1.5mm，总长为400mm；旁通毛细管b(11)插入冷凝器出口过渡管(10)后端的长度为5mm，插入后端距离双向节流管进口的距离为5mm；旁通毛细管b(11)插入冷凝器出口过渡管(10)前端的长度为5mm，插入前端距离双向节流管进口的距离为170mm。旁通毛细管c(12)的外径为1.8-3.5mm，内径为0.6-1.5mm，总长为200mm；旁通毛细管c(12)插入蒸发器进口过渡管(8)前端的长度为5mm，插入前端距离双向节流管出口的距离为30mm；旁通毛细管c(12)插入蒸发器进口过渡管(8)后端的长度为5mm，插入后端距离双向节流管出口的距离为190mm。旁通毛细管d(13)的外径为1.8-3.5mm，内径为0.6-1.5mm，总长为400mm；旁通毛细管d(13)插入冷凝器出口过渡管(10)后端的长度为5mm，插入后端距离双向节流管进口的距离为30mm；旁通毛细管d(13)插入冷凝器出口过渡管(10)前端的长度为5mm，插入前端距离双向节流管进口的距离为190mm。各个部分的连接方式均为氧气焊接。
31.所述双向节流管每边布置的旁通毛细管的数量为1-4根，相互错开布置，双向节流管两边布置的旁通毛细管整体数量为2-8根，至少每边布置1根旁通毛细管。
32.参见图5，该装置所述制冷热泵系统主要包括压缩机(14)，四通换向阀(15)，换热器1 (16)，双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置(17)，换热器2(18)。其中，所述双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置(17)对从两个方向流经其的制冷剂均具有节流降压作用。
33.系统以制冷模式循环时(循环方向为实线箭头方向)，从压缩机(14)出来的高温高压制冷剂气体流经四通换向阀(15)后进入作为冷凝器的换热器1(16)冷凝成高压常温的制冷剂液体，然后经过双向节流管节流以后，以高速喷射出双向节流管出口管，这时换热器1(16) 出口过渡管与双向节流管进口管上连接的旁通毛细管不发挥制冷剂气泡旁通的作用。经过双向节流管出口的气液混合制冷剂进入作为蒸发器的换热器2(18)，此时由于制冷剂流速很快 (有可能形成壅塞流，相应地气液混合制冷剂出口速度为超音速)，会在双向节流管出口处形成局部低压，并产生大量气泡(一般制冷系统节流后的含气率范围为5％～35％)，空泡随后空蚀，空化噪声也随着产生。利用双向节流管出口管上旁通的毛细管将换热器2(18)前端、中部、尾部的稍高压力的制冷剂蒸汽引入双向节流管出口和换热器2(18)入口低压处，形成双向节流管出口掺汽超空化效应。制冷剂气液混合后再流回换热器2(18)中进行蒸发吸热，而后被压缩机(14)压缩为高温高压的制冷剂气体，完成制冷循环。系统各个部分的连接方式均为氧气焊接。
34.系统以制热模式循环时(循环方向为虚线箭头方向)，从压缩机(14)出来的高温高压制冷剂气体流经四通换向阀(15)后进入作为冷凝器的换热器2(18)冷凝成高压常温的制冷剂液体，这时换热器2(18)出口过渡管与双向节流管进口管上连接的旁通毛细管不发挥制冷剂气泡旁通的作用。然后经所述双向节流管掺汽超空化喷射噪声抑制装置(17)，其中的制冷剂经过双向节流管节流后，以高速喷射出双向节流管出口管，进入作为蒸发器的换热器1(16)，此时由于制冷剂流速很快(有可能形成壅塞流，相应地气液混合制冷剂出口速度为超音速)，会在双向节流管出口处形成局部低压，并产生大量气泡(一般制冷系统节流后的含气率范围为5％～35％)，空泡随后空蚀，空化噪声也随着产生。利用旁通毛细管将换热器1(16)前端、中部、尾部的稍高压力制冷剂蒸汽引入双向节流管出口、换热器1(16)入口低压处，形成双向节流管出口掺汽超空化效应。制冷剂气液混合后再流回换热器1(16)中进行蒸发吸热，而后被压缩机(14)压缩为高温高压的制冷剂气体，完成制热循环。系统各个部分的连接方式均为氧气焊接。
35.本发明应用十分广泛，不仅适用于常见的制冷装置如电冰箱、空调器等，对于机械、冶金、石油、化工、食品保存、人工环境、生物制药等领域中的制冷系统均可采用这种噪声抑制装置。