本發(fā)明屬于制冷領域，涉及一種數(shù)據(jù)中心用蒸發(fā)前置氣液分離裝置的微通道機房空調(diào)。

背景技術：

目前微通道換熱器廣泛的應用于汽車空調(diào)、商用空調(diào)、機房空調(diào)等領域，主要是作為冷凝器使用，傳統(tǒng)的微通道換熱器作為制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器使用時，由于制冷劑在各扁管微通道中氣液兩相制冷劑密度不同，導致分配的很不均勻，“干蒸”和“供液過多”現(xiàn)象在換熱器各扁管微通道間非常普遍，而制冷劑分配的不均勻性對系統(tǒng)的性能影響是非常大的，使得制冷系統(tǒng)的效率大大降低。

ZL 201310350446.2一種微功耗散熱機柜，公開了一種微功耗散熱機柜，包括用于放置電子設備的機柜本體、機柜正門以及機柜背門，所述機柜正門設有蜂窩狀通風孔，所述機柜背門設有風扇。所述機柜本體靠近機柜背門一側設有一個以上的微通道換熱器，每個微通道換熱器設有連接外部水與氟利昂換熱器的冷媒管接口。每個微通道換熱器內(nèi)設有通風孔或者通風間隙。微通道換熱器下方設有集水盤。該發(fā)明釋放機房空調(diào)區(qū)域面積用于安裝電子信息設備，提高了機房利用率，由于機柜排風溫度高，提高了換熱溫差可延長室外冷源的使用時間，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)能耗。

傳統(tǒng)的微通道機房空調(diào)，在微通道蒸發(fā)器前設置氣液分離裝置，氣液分離裝置制冷劑液態(tài)出口與微通道蒸發(fā)器入口連接，氣液分離裝置制冷劑氣態(tài)出口與壓縮機之間相連旁通閥。此機房空調(diào)旁通閥打開時，微通道蒸發(fā)器入口處只有液態(tài)制冷劑。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的不足，提出了一種可以有利于微通道蒸發(fā)器制冷劑分液均勻且提高蒸發(fā)器換熱率的數(shù)據(jù)中心用蒸發(fā)前置氣液分離裝置的微通道機房空調(diào)。

技術方案：本發(fā)明的數(shù)據(jù)中心用蒸發(fā)前置氣液分離裝置的微通道機房空調(diào)，包括沿制冷劑制冷循環(huán)方向依次連接的壓縮機、微通道冷凝器、第一毛細管節(jié)流裝置、第一氣液分離裝置、微通道蒸發(fā)器、第二氣液分離裝置，以及連接所述第一氣液分離裝置和第二氣液分離裝置的第二毛細管節(jié)流裝置，所述第二氣液分離裝置的制冷劑出口與壓縮機的制冷劑進口連接，構成機房空調(diào)；第一氣液分離裝置的液態(tài)出口連接微通道蒸發(fā)器的入口，第一氣液分離裝置的氣態(tài)出口連接第二毛細管節(jié)流裝置的入口，所述第二毛細管節(jié)流裝置的出口與第二氣液分離裝置的氣態(tài)入口連接。

進一步的，本發(fā)明機房空調(diào)中，所述第一毛細管節(jié)流裝置與第二毛細管節(jié)流裝置的毛細管纏繞圈數(shù)之比為5:1～9:1。

進一步的，本發(fā)明機房空調(diào)中，第一氣液分離裝置在離頂端1/6～1/8處通過管路與第一毛細管節(jié)流裝置連接，所述管路插入第一氣液分離裝置水平寬度的1/4～1/3處，并與第一氣液分離裝置中設置的U型管連接，所述U型管的直徑為第一氣液分離裝置水平寬度的1/2，且出口位于回路穩(wěn)態(tài)后氣分液面以下；第一氣液分離裝置在離頂端7/8～9/10處通過管路與微通道蒸發(fā)器相連，所述管路插入第一氣液分離裝置水平寬度的1/5～1/4處；第一氣液分離裝置在頂部的正中間通過管路與第二毛細管節(jié)流裝置相連，所述管路水平插入第一氣液分離裝置垂直高度的1/10～1/12處。

本發(fā)明通過在機房空調(diào)中的微通道蒸發(fā)器前設置一進兩出的第一氣液分離裝置，將節(jié)流后的氣液兩相制冷劑進行氣液分離，分離后的液態(tài)制冷劑進入微通道蒸發(fā)器，氣態(tài)制冷劑從上端出口進入到第二毛細管節(jié)流裝置后與微通道蒸發(fā)器出來的氣態(tài)制冷劑匯合后進入第二氣液分離裝置，保證純氣態(tài)制冷劑隨后進入壓縮機，開始進行下一次循環(huán)。高壓液態(tài)制冷劑進入第一毛細管節(jié)流裝置，通過毛細管節(jié)流后變成低溫低壓氣液混合狀態(tài)制冷劑進入第一氣液分離裝置。針對現(xiàn)有的蒸發(fā)機房空調(diào)，微通道蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的狀態(tài)是氣液兩相的狀態(tài)，氣態(tài)制冷劑既占據(jù)較大的空間，換熱效果又較差，于此進行改進，在微通道蒸發(fā)器入口前置第一氣液分離裝置，致使側部出來的液態(tài)制冷劑進入微通道蒸發(fā)器，保證進入其中的制冷劑為液態(tài)，有利于微通道蒸發(fā)器均勻分液，保證機房空調(diào)的制冷效果，提高換熱效率。

在本發(fā)明機房空調(diào)中，為了使第一氣液分離裝置分離出來的氣態(tài)制冷劑與在微通道內(nèi)因流動因沿程及局部阻力導致壓力下降的蒸發(fā)器出口處制冷劑壓力平衡，氣液分離裝置氣態(tài)蒸汽管路上設置了第二毛細管節(jié)流裝置，不僅可以起到節(jié)流降壓的作用而且還可以調(diào)節(jié)氣態(tài)制冷劑的流量。從第一氣液分離裝置頂部管道流出的氣態(tài)制冷劑先隨機房空調(diào)裝置流入第二毛細管節(jié)流裝置再流入第二氣液分離裝置。

在本發(fā)明機房空調(diào)中，第二毛細管節(jié)流裝置出口與壓縮機入口中間加入了第二氣液分離裝置。

進一步的，本發(fā)明機房空調(diào)中，第二氣液分離裝置在底部的正中間通過管路與第二毛細管節(jié)流裝置連接，所述管路插入第二氣液分離裝置垂直高度的1/8～1/10處；第二氣液分離裝置在離頂端1/8～1/10處通過管路與微通道蒸發(fā)器連接，所述管路水平插入第二氣液分離裝置寬度的1/6～1/8處，并與第二氣液分離裝置中設置的U型管連接，所述U型管直徑為第二氣液分離裝置寬度的1/2，且出口位于回路穩(wěn)態(tài)后氣分液面以上；第二氣液分離裝置頂部正中間的流出一端通過管路與壓縮機相連，所述管路水平插入第二氣液分離裝置寬度的1/8～1/10處。

上述第二氣液分離裝置一方面避免壓縮機的工作影響到第一毛細管節(jié)流裝置里的氣體，另一方面保證壓縮機安全進行。

進一步的，本發(fā)明機房空調(diào)中，針對現(xiàn)有機房空調(diào)，微通道蒸發(fā)器的進液主管所連接的微通道分液不均，使得換熱效果降低，于此進行改進，在微通道蒸發(fā)器的進液主管上設置有長笛型分液管。

更進一步的優(yōu)選方案中，所述長笛型分液管的長度為400～450mm，直徑為5～10mm，孔數(shù)為40～50，孔直徑為4～5mm。長笛型的分液管，通過內(nèi)外兩層套管式靜壓結構，更加有利于液相制冷劑在微通道蒸發(fā)器的分液歧管中均勻分液。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

相比于現(xiàn)有的微通道機房空調(diào)，本發(fā)明的機房空調(diào)中，在蒸發(fā)器之前布置了一個第一氣液分離裝置。該氣液分離裝置將節(jié)流后的氣液兩相制冷劑的氣相制冷劑導出至壓縮機前置的第二氣液分離裝置，而液體制冷劑進入微通道蒸發(fā)器，液體制冷劑比起氣液兩相制冷劑在微通道蒸發(fā)器的分液歧管中的流動分配過程，將更有利于微通道蒸發(fā)器均勻分液。究其原因，氣液兩相制冷劑由于氣相的比容小于液相，氣相制冷劑快速上浮，將堵住微通道蒸發(fā)器的扁管入口，大大降低分液效果。

相比于現(xiàn)有的微通道機房空調(diào)，本發(fā)明的機房空調(diào)中，在制冷劑進入壓縮機前置一個第二氣液分離裝置，第二氣液分離裝置確保進入壓縮機的制冷劑為氣態(tài)制冷劑，保證壓縮機安全進行。同時，第一氣液分離裝置的氣態(tài)制冷劑通過和第二氣液分離裝置中蒸發(fā)器出口的氣態(tài)制冷劑，可以在第二氣液分離裝置中充分混合，然后再進入壓縮機，避免節(jié)流后的氣液兩相制冷劑的氣相直接進入壓縮機，也充分保證了壓縮機的安全穩(wěn)定運行。

相比于現(xiàn)有的微通道機房空調(diào)，本發(fā)明的機房空調(diào)中，在第一氣液分離裝置和第二氣液分離裝置的連接管道上設置了毛細管，而非采用開口部件(比如開口閥)等。毛細管更大的降壓作用可以確保節(jié)流后的氣液兩相制冷劑中的氣態(tài)制冷劑通過第一氣液分離裝置進入第二氣液分離裝置，而不是主動誘發(fā)節(jié)流后的氣液兩相制冷劑的液相主動閃發(fā)成為氣態(tài)，經(jīng)由第一氣液分離裝置進入第二氣液分離裝置。節(jié)流后的氣液兩相制冷劑中的液相要進入蒸發(fā)器進行蒸發(fā)換熱獲得冷量才是正道，而不是主動閃發(fā)，主動進入第二氣液分離裝置旁通。

相比于現(xiàn)有的微通道機房空調(diào)，本發(fā)明的機房空調(diào)中，在微通道蒸發(fā)器的進液主管上加用長笛型分液管，長笛型的分液管，通過內(nèi)外兩層套管式靜壓結構，更加有利于液相制冷劑在微通道蒸發(fā)器的分液歧管中均勻分液。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)循環(huán)原理圖；

圖2是微通道蒸發(fā)器剖視圖；

圖3是第一氣液分離裝置細節(jié)圖；

圖4是第二氣液分離裝置細節(jié)圖；

圖5是微通道蒸發(fā)器分液端頭細節(jié)圖；

圖6是系統(tǒng)循環(huán)壓焓圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

圖中有：1-壓縮機；2-微通道冷凝器；3-第一風機；4-第一毛細管節(jié)流裝置；5-第一氣液分離裝置；6-微通道蒸發(fā)器；7-第二風機；8-第二氣液分離裝置；9-第二毛細管節(jié)流裝置；61-長笛型分液管。

本發(fā)明的系統(tǒng)循環(huán)原理圖如圖1～圖5所示，低溫低壓制冷劑進入壓縮機1中，壓縮至高壓氣態(tài)形式流出，高壓氣態(tài)制冷劑進入微通道冷凝器2中進行冷凝換熱，制冷劑由高壓氣態(tài)變成高壓液態(tài)；高壓液態(tài)制冷劑進入第一毛細管節(jié)流裝置4，經(jīng)過節(jié)流降壓由液態(tài)變成氣液混合狀態(tài)，之后制冷劑分成兩路：其中一路由第一氣液分離裝置5將其進行氣液分離，由第一氣液分離裝置5側端出來的液態(tài)制冷劑進入微通道蒸發(fā)器6，經(jīng)微通道蒸發(fā)器6換熱蒸發(fā)后進入第二氣液分離裝置8；另外一路由第一氣液分離裝置5頂部出來的氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第二毛細管節(jié)流裝置9節(jié)流降壓后與微通道蒸發(fā)器6出來的氣態(tài)制冷劑匯合，之后經(jīng)過第二氣液分離裝置8進行第二次氣液分離，頂端流出的氣態(tài)制冷劑回到壓縮機1，進行下一次循環(huán)。

本發(fā)明的機房空調(diào)中，在微通道蒸發(fā)器6之前布置了第一氣液分離裝置5。第一氣液分離裝置5將節(jié)流后的氣液兩相制冷劑的氣相制冷劑導出至壓縮機1前置的第二氣液分離裝置8，而液體制冷劑進入微通道蒸發(fā)器6，液體制冷劑比起氣液兩相制冷劑在微通道蒸發(fā)器的分液歧管中的流動分配過程，將更有利于微通道蒸發(fā)器均勻分液。

本發(fā)明的機房空調(diào)中，在制冷劑進入壓縮機1前設置第二氣液分離裝置8，第二氣液分離裝置8確保進入壓縮機1的制冷劑為氣態(tài)制冷劑，保證壓縮機1安全進行。同時，第一氣液分離裝置5的氣態(tài)制冷劑通過和第二氣液分離裝置8中微通道蒸發(fā)器6出口的氣態(tài)制冷劑，可以在第二氣液分離裝置8中充分混合，然后再進入壓縮機1，避免節(jié)流后的氣液兩相制冷劑的氣相直接進入壓縮機1，也充分保證了壓縮機1的安全穩(wěn)定運行。

本發(fā)明的機房空調(diào)中，在第一氣液分離裝置5和第二氣液分離裝置8的連接管道上設置了第二毛細管節(jié)流裝置9，而非采用開口部件(比如開口閥)等。毛細管更大的降壓作用可以確保節(jié)流后的氣液兩相制冷劑中的氣態(tài)制冷劑通過第一氣液分離裝置5進入第二氣液分離裝置8，而不是主動誘發(fā)節(jié)流后的氣液兩相制冷劑的液相主動閃發(fā)成為氣態(tài)，經(jīng)由第一氣液分離裝置5進入第二氣液分離裝置8。節(jié)流后的氣液兩相制冷劑中的液相要進入微通道蒸發(fā)器6進行蒸發(fā)換熱獲得冷量才是正道，而不是主動閃發(fā)，主動進入第二氣液分離裝置8旁通。

本發(fā)明的機房空調(diào)中，在微通道蒸發(fā)器6的進液主管上加用長笛型分液管61，長笛型分液管61，通過內(nèi)外兩層套管式靜壓結構，更加有利于液相制冷劑在微通道蒸發(fā)器6的分液歧管中均勻分液。

通常，東北寒冷地區(qū)冬季室外溫度過低(-10℃以下)。在較低溫度工況下，常規(guī)設計的冷凝器無法正常工作，制冷劑流動狀態(tài)不理想，壓縮機1無法正常運行，從而導致制冷系統(tǒng)無法正常運行。因此，東北寒冷地區(qū)此機房空調(diào)運行必須重點考慮季節(jié)因素，設備主要用于夏季制冷運行，過渡季節(jié)的設備運行需要在室外環(huán)境溫度25℃以上進行工作。

通常，廣東熱帶地區(qū)夏季室外環(huán)境溫度過高(43℃以上)。在較高環(huán)境溫度工況下，常規(guī)設計的冷凝器無法正常工作，制冷劑流動狀態(tài)不夠理想，壓縮機1排氣溫度過高無法正常運行，從而導致制冷系統(tǒng)無法正常運行。為了滿足制冷系統(tǒng)正常使用，需要優(yōu)化冷凝器的設計、增加噴液冷卻部件等，確保該制冷系統(tǒng)在需要制冷的季節(jié)安全穩(wěn)定運行。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，第一毛細管節(jié)流裝置4與第二毛細管節(jié)流裝置9毛細管纏繞卷數(shù)之比為5:1，第一毛細管節(jié)流裝置4壓降略大于第二毛細管節(jié)流裝置9，各自保證制冷劑的壓力達到機房空調(diào)要求。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施例中，第一毛細管節(jié)流裝置4與第二毛細管節(jié)流裝置9毛細管纏繞卷數(shù)之比為7:1，第一毛細管節(jié)流裝置4壓降近為第二毛細管節(jié)流裝置9的7倍，第二毛細管節(jié)流裝置9壓降較小，有利于平衡從微通道蒸發(fā)器6流出的制冷劑和從第二毛細管節(jié)流裝置9流出的制冷劑之間的壓力。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施例中，第一毛細管節(jié)流裝置4與第二毛細管節(jié)流裝置9毛細管纏繞卷數(shù)之比為10:1，第一毛細管節(jié)流裝置4的壓降近為第二毛細管節(jié)流裝置9的10倍，充分將即將進入第一氣液分離裝置5的制冷劑壓力降低，更有利于制冷劑在微通道蒸發(fā)器6蒸發(fā)。

本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)在logP-h圖上的循環(huán)過程如圖6所示，圖6中數(shù)字標號均是針對制冷劑的狀態(tài)而言，其中，狀態(tài)點1表示制冷劑處于過熱狀態(tài)，防止制冷劑在壓縮機內(nèi)產(chǎn)生液擊現(xiàn)象；狀態(tài)點2為經(jīng)過壓縮機1的壓縮后，制冷劑的狀態(tài)為高壓氣態(tài)；通過微通道冷凝器2，制冷劑的狀態(tài)變?yōu)闋顟B(tài)點3，狀態(tài)為高壓液態(tài)，進入第一毛細管節(jié)流裝置4后由液態(tài)點3變?yōu)闋顟B(tài)點4的氣液混合狀態(tài)，經(jīng)由第一氣液分離裝置5后，由第一氣液分離裝置5側端出來的制冷劑呈狀態(tài)點5的液態(tài)，此部分制冷劑進入微通道蒸發(fā)器6，經(jīng)微通道蒸發(fā)器6換熱蒸發(fā)后，變成狀態(tài)點6，進入第二氣液分離裝置8，狀態(tài)點6的蒸發(fā)器出口的制冷劑和經(jīng)過第二毛細管節(jié)流裝置9的狀態(tài)點7的氣態(tài)制冷劑在第二氣液分離裝置8中混合，隨后進入壓縮機1；而由第一氣液分離裝置5頂部出來的氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第二節(jié)流裝置9節(jié)流降壓后與狀態(tài)點6的制冷劑匯合后變成狀態(tài)點1，進入壓縮機1，完成整個循環(huán)。

以上僅是對本發(fā)明具體實施例的介紹說明，用以說明本發(fā)明技術方案，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于以上實施例，只要是相關技術人員對技術特征進行等同替換或改進，所形成的技術方案均落入本發(fā)明保護范圍。