一种用于热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置

1.本发明设计一种新型热力膨胀阀掺汽空化喷射噪声抑制装置，具体地说，是在热力膨胀阀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，旁通管中的制冷剂气体混合后再流回蒸发器中；因为热力膨胀阀的出口会产生很大的喷射噪声，在热力膨胀阀出口进行掺汽，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，系统本身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热力膨胀阀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。制冷剂从热力膨胀阀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，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热力膨胀阀喷射出口压力的制冷剂气体引入热力膨胀阀出口处，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热力膨胀阀的出口，对热力膨胀阀出口进行掺汽混合，降低热力膨胀阀喷射噪声，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.本发明专注于以热力膨胀阀作为节流装置的喷射噪声抑制问题，其中的热力膨胀阀包括内平衡热力膨胀阀和外平衡热力膨胀阀两种结构。


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效果，并且简便易行能有效降低热力膨胀阀喷射噪声的消音装置，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：对于系统热力膨胀阀喷射流动，喷射噪声主要是由于气泡爆裂噪声。膨胀阀出口的气态制冷剂流动速度达到了当地音速，喷射流动时会在热力膨胀阀
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中的热力膨胀阀的出口处接旁通毛细管，利用旁通毛细管将蒸发器中的制冷剂气体引回热力热力膨胀阀出口处，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)。制冷剂混合后再流回蒸发器，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，为了降低制冷系统热力膨胀阀节流喷射噪声，在原来普通的制冷系统的节流装置的基础上加上旁通管，旁通管采用毛细管，对节流装置热力膨胀阀出口处进行掺汽，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，提高制冷系统噪声品质。
10.所述热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置利用在膨胀阀出口和蒸发器进口过渡管和蒸发器前中部之间接旁通毛细管，让蒸发器前中部中压力比热力膨胀阀出口喷射压力稍高的气态制冷剂顺着旁通毛细管流回节流装置出口处，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，旁通管中的制冷剂汇合后又流回蒸发器内部，完成了制冷剂循环。
11.所述热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置包括热力膨胀阀、蒸发器进口过渡管、1-6根旁通毛细管，其中旁通毛细管的两端与与热力膨胀阀出口管和蒸发器进口过渡管相连通，形成旁通回路，旁通回路的两端口之间的距离为40-480mm。
12.所述热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置包括热力膨胀阀、蒸发器进口管、1-6根旁通毛细管，其中旁通毛细管的一端位于热力膨胀阀出口管10-40mm范围内，另外一端与蒸发器前中部管道直接相连通，形成旁通回路，旁通回路的两端口之间的距离为40-480mm。
13.所述热力膨胀阀包括内平衡热力膨胀阀和外平衡热力膨胀阀；所述热力膨胀阀的容量范围为1kw～1163kw。
14.安装这样的热力膨胀阀的系统具有单独制冷功能和单独制热功能，其中热力膨胀阀均安装在蒸发器前面；
15.所述热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置中制冷剂经过热力膨胀阀节流后，以高速喷射出膨胀阀出口管，进入蒸发器，此时由于制冷剂流速很快(有可能形成壅塞流，相应地制冷剂气液混合物出口速度为超音速)，会在热力膨胀阀出口处形成局部低压，并产生大量气泡(制冷系统节流后的含气率一般范围为5％～35％)，空泡随后空蚀，空化噪声也随着产生。利用旁通毛细管将蒸发器前端、中部、尾部的稍高压力的制冷剂蒸汽引入热力膨胀阀出口、蒸发器入口低压出处，形成热力膨胀阀出口掺汽超空化效应。制冷剂气液混合后再流回蒸发器中进行蒸发，完成制冷循环，各个部分的连接方式均为氧焊。
16.所述旁通毛细管与蒸发器相连，旁通毛细管的内径为0.5-3.5mm，伸入蒸发器长度为5mm-20mm，旁通毛细管的数量为1-6根，所有旁通毛细管的长度范围为50～1170mm。
17.所述旁通毛细管一端从热力膨胀阀出口管管壁插入，插入口离热力膨胀阀阀口距离为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-500mm，采用焊接的连接方式连接，数量为1-6根。
18.所述蒸发器管道内径为2mm-50mm，壁厚为0.5mm-3mm，长度为50mm-200000mm。
19.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。
20.在制冷剂流量大时，可以通过增加旁通毛细管的数量增加掺汽量，保证实现掺汽超空化现象；从而保证在制冷剂流量改变时噪声抑制的效果。
21.所述内平衡和外平衡热力膨胀阀出口均需焊接旁通毛细管，旁通毛细管的另外一端与蒸发器进口管道相连。
22.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。
23.所述热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置中的旁通毛细管掺气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，还可以应用于带节流装置的任意系统，都可以达到降噪消音的目的。
24.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
25.图1是本发明一种用于热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置内平衡热力膨胀阀单旁通管原理图；
26.图2是本发明一种用于热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置内平衡热力膨胀阀双旁通管原理图；
27.图3是本发明一种用于热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置外平衡热力膨胀阀单旁通管原理图；
28.图4是本发明一种用于热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置外平衡热力膨胀阀双旁通管原理图；
29.图中：1-热力膨胀阀阀盖，2-热力膨胀阀温控毛细管，3-温控感温包，4-热力膨胀阀膜片，5-热力膨胀阀膜片推杆，6-热力膨胀阀阀体，7-热力膨胀阀阀芯，8-弹簧，9-调整螺杆，10-旁通毛细管a，11-蒸发器，13-旁通毛细管b，141-热力膨胀阀进口管，142-热力膨胀阀出口管，15-外平衡热力膨胀阀外平衡压力调节膜片，16-外平衡热力膨胀阀外平衡连接管。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施对本发明做进一步叙述
31.参见图1-4，所述一种用于热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置包括热力膨
胀阀、旁通毛细管、蒸发器进口管；其中热力膨胀阀包括内平衡热力膨胀阀和外平衡热力膨胀阀。
32.参见图1-2，所述一种用于热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置包括：内平衡热力膨胀阀阀盖1、热力膨胀阀温控毛细管2、温控感温包3、热力膨胀阀膜片4、热力膨胀阀膜片推杆5、热力膨胀阀阀体6、热力膨胀阀阀芯7，弹簧8，调整螺杆9，旁通毛细管a和旁通毛细管b，蒸发器11，热力膨胀阀进口管141，热力膨胀阀出口管142。
33.参见图3-4，所述一种用于热力膨胀阀掺汽超空化喷射噪声抑制装置包括：外平衡热力膨胀阀阀盖1、热力膨胀阀温控毛细管2、温控感温包3、热力膨胀阀膜片4、热力膨胀阀膜片推杆5、热力膨胀阀阀体6、热力膨胀阀阀芯7，弹簧8，调整螺杆9，旁通毛细管a和旁通毛细管b，蒸发器11，热力膨胀阀进口管141，热力膨胀阀出口管142，外平衡热力膨胀阀外平衡压力调节膜片15，外平衡热力膨胀阀外平衡连接管16。
34.所述旁通毛细管a，旁通毛细管a的外径为1.8-2.5mm，内径为0.6-3.0mm，旁通毛细管a的总长为200～500mm，旁通毛细管a插入热力膨胀阀出口管的深度为10mm，插入前端距离热力膨胀阀阀体3出口的距离为10～30mm；旁通毛细管a插入蒸发器11进口管后端的长度为10mm，插入蒸发器进口管位置距离热力膨胀阀阀体3的距离为170～470mm，各个部分的连接方式均为氧气焊接和螺纹连接。
35.所述旁通毛细管b，旁通毛细管b的外径为1.8-2.5mm，内径为0.6-3.0mm，旁通毛细管b的总长为200～1200mm，旁通毛细管b插入热力膨胀阀出口管的深度为10mm，插入前端距离热力膨胀阀阀体3出口的距离为30～100mm；旁通毛细管b插入蒸发器11进口管后端的长度为10mm，插入蒸发器进口管位置距离热力膨胀阀阀体3的距离为200～1170mm，各个部分的连接方式均为氧气焊接和螺纹连接；其他旁通毛细管的规格与旁通毛细管a和b一致。
36.所述内平衡热力膨胀阀和外平衡热力膨胀阀的布置安装方式和常规热力膨胀阀布置安装方式完全一致，其蒸发器出口过热度的调节控制方式也完全一致。
37.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。