用于间接注入低温运输的紧凑型交换器制造技术

交换器，该交换器具有管和翅片束并且包括：管道(4)，低温流体可以在进入该交换器中的流体入口(1)与离开该交换器的流体出口(2)之间流动通过该管道；以及平坦、连续且平行的翅片的系统(3)，所述管道在该交换器内部穿过该系统，空气(12)有可能通过穿过由在该管道与这些平行翅片之间的空间限定的通道在交换器内循环。该交换器的特征在于该交换器包括至少两个用于在该交换器内循环低温流体的独立管道(10a、10b)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于间接注入低温运输的紧凑型交换器本专利技术涉及热敏产品如药物产品和食品的运输和分配的领域。在这一领域，用于维持产品温度所需的制冷主要由两种不同的技术提供：-闭环机械蒸气压缩制冷单元；或-采用直接或间接注入低温流体并且特别是液氮的开环低温单元。本专利技术更具体地涉及间接注入低温溶液。在这种种类的溶液中，低温流体从冷藏卡车车载低温储存器(通常在卡车下方)供给到位于卡车的一个或多个冷室内的一个或多个热交换器，并设有空气循环装置。这些交换器使能够冷却到存储产品的室内的空气的所需温度。从空气中提取的热量首先使能够完全蒸发在交换器中循环的低温流体并且然后将其温度升高到接近外壳温度的温度。离开交换器的低温流体然后在已经放出最大的冷却能量之后被排出到外部。与机械制冷单元相比，间接注入低温单元在噪声、制冷品质、安全性和碳足迹减少、以及减少的细颗粒的排放方面具有优点，这些现在是众所周知的且无可争辩的优点。然而，仍然存在困难，即在载荷空间中采用的交换器技术的选择：其设计及其安装在获得提供良好性能并解决该工业领域的规范的技术方案中是至关重要的。因此，本专利技术目的是提出一种旨在用于冷藏运输应用的创新的冷冻剂/空气((氮气、氧气、氩气、氪气、...或其混合物)/空气)交换器设计，与本领域技术人员熟知的现有的机械制冷交换器相比，该交换器设计使能够显著提高紧凑性和易于组装，同时保持显著的性能水平。记住在本
的现有水平下，在间接注入低温单元中使用的交换器基本上是以下类型：1-螺旋交换器：交换器由经由分配器和收集器互连(在上游端和在下游端)的多个螺旋形螺旋体组成。只有主表面构成从空气中提取热量所需的交换表面。这体现在大的整体尺寸上。在-20℃下产生10kW制冷所需要的这种种类的交换器的体积通常为约10m2/m3。这迫使交换器的竖直安装，特别是在前室中，在成本、可用空间、重量、组装时间以及难以转换为用机械制冷单元操作的低温溶液卡车方面存在限制。2-标准管和翅片束交换器：这种技术无疑提供了更大的紧凑性，但是可商购的标准交换器已经被专门设计为用机械单元(R-404A、R410A、R22、R744、…)的制冷剂流体进行操作。这些固有地作为蒸发器运行的交换器通常进料有强两相混合物(含有按重量计20％至40％的蒸气)。在出口处，流体处于过热蒸气状态，但仅几度，之后其被压缩机吸入以继续其制冷循环。这种种类的交换器的设计考虑了这些操作条件。附图1示出了管和翅片束的一个实例(采用与所谓的“单独翅片”或“翅片管”相反的所谓的连续翅片)。清楚地看到，该束包括单个管道(其中低温流体可以在流体进入交换器的入口与流体离开交换器的出口之间循环)以及平面且平行翅片的系统，管路在交换器内穿过该系统，空气能够在由管道与平行翅片之间的空间限定的通道中在交换器内循环。这里图1示出了交叉流交换器，其中空气在垂直于该图的平面的方向上循环。这些标准交换器/蒸发器不适合使用低温液体如液氮作为制冷剂流体。它们仅仅不适于提供所需的性能水平，即在给定温度下的制冷功率。3-热管交换器：它们的工作原理例如在文献WO2013/006217中描述。对于使用这种技术将用机械制冷单元运行的卡车转换为间接注入类型低温溶液仍然存在非常严重的疑问。因此，本专利技术提出了一种基于采用管和翅片束技术的基本结构的创新的冷冻剂/空气交换器设计，其考虑到上述评论和保留意见，并且必须进行大的修改以满足该
的规范。如以下将更详细地显露，本申请人承诺解决以下问题以改进现有的管和翅片束：-根据将低温储存器连接到交换器的管道系统的保温品质，交换器进料有略微(通常为1％至10％的最大值)双相液体。因此，必须仔细解决流体在交换器(回路)中的分布，特别是考虑到几个百分比的呈蒸气形式的冷冻剂的质量流率的存在导致非常大的体积流率。通过说明，5％的蒸气重量百分比相当于90％的真空。-也必须关于交换器的“聚缩(pinching)”非常仔细地解决交换器中的冷冻剂回路的这种设计。事实上，为了更好地利用冷冻剂的内部能量和优化交换器的效率，交换器的聚缩必须具有仅几度。记住，交换器的“聚缩”的概念用以下方式表示：聚缩＝T内-T流体出口；其中T内＝室内的温度，并且T流体出口＝离开交换器的冷蒸气的温度换句话说，在用冷冻剂进料的交换器的情况下所利用的内部能量以潜热的形式为大约50％并且以显热的形式为50％。这种特定的特征(其不存在于机械制冷交换器/蒸发器中)强加了对交换器内部的冷冻剂回路的最佳选择，以便在交换器中具有足够的冷冻剂停留时间。事实上，交换器中的冷冻剂水头损失必须进行优化(通过提供适当的回路)：过低的水头损失反映在冷冻剂的短停留时间(快速行进)，这使得交换器处于非常低的温度(高聚缩效应)，并且因此导致降低的效率，与高消耗同义，而过高的水头损失延长了交换器中的停留时间，从而降低了生产量并降低了制冷功率。-在交换器的交换表面上形成冰的问题也是一个必须解决的至关重要的问题：产品的受控温度运输是制冷链中的一个环节，因为这些产品必须被递送到它们的目的地以储存在冷室、冰柜、冰箱等中。递送它们不可避免地需要将货车的门打开来装载或卸载产品，有时每天多次。当门打开时，在冷藏外壳的体积与外部气氛之间存在热量和质量的传递。这反映在卡车的温度升高，并且尤其是通过在冷表面上、特别是交换器的冷表面上沉积冰。打开后，冰层变厚会对空气的冷却产生热阻，并减少交换器中(翅片之间)的空气流动部分，并且结果是可用的最大制冷功率急剧下降。-还必须解决交换器的紧凑性问题，因为实际上，运载它们的卡车和半挂车的尺寸在世界各地都是标准化的并且取决于它们运输的托盘的数量。因此，在卡车的载荷空间内的交换器的位置的选择是有限的，并且操作者更喜欢将其定位在顶部，以便不影响卡车的有效载荷。这意味着与机械制冷交换器/蒸发器的整体尺寸相比，交换器的设计是紧凑的。因此，本专利技术涉及一种交换器，该交换器具有管和翅片束并且包括：-管道，低温流体可以在进入该交换器中的流体入口与来自该交换器的流体出口之间流动通过该管道；-平坦、连续且平行的翅片的系统，所述管道在该交换器内部穿过该系统，空气有可能通过穿过由在所述管道与这些平行翅片之间的空间限定的通道而在交换器内循环；其特征在于，该交换器包括至少两个用于在该交换器内循环该低温流体的独立管道。本专利技术此外可以采用下列技术特征中的一个或多个：-根据本专利技术的一个有利的实施例，利用了冰的形成基本上发生在交换器的上部部分(从而释放交换器的其余部分)：因此，将空间中的交换器视为具有上部部分、下部部分和侧面的“载荷空间”，利用以下：冷冻剂进入交换器的上部部分并且在朝向交换器的下部部分下降之前行进交换器的上部部分的一定数量的长度。如对于本领域技术人员将清楚明显的是，在该配置中，上部部分接收处于液体或液体/蒸气状态的冷冻剂，即在最低温度下，并且因此表示更可能积聚冰的区域，这使得可能限制在交换器的其余部分(即专用于显热的部分)中的冰积聚的热和气动力学后果。通过说明，根据本专利技术，约50％的交换表面位于(载荷空间的)交换器的上半部分。此外，还可以指出，该设计还具有与交换器除冰所需的时间相关联的另一个优点，因为实际上考虑到使用电阻除冰的实例，例如将三分之二的电加热元件放置在交换器的上部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有管和翅片束的交换器(E)，该交换器包括：‑管道(4)，低温流体可以在进入该交换器中的流体入口(1)与离开该交换器的流体出口(2)之间流动通过该管道；‑平坦、连续且平行的翅片的系统(3)，所述管道在该交换器内部穿过该系统，空气(12)有可能通过穿过由在该管道与这些平行翅片之间的空间限定的通道在交换器内循环，其特征在于，该交换器包括至少两个用于在该交换器内循环该低温流体的独立管道(10a，10b)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.20 FR 14612371.一种具有管和翅片束的交换器(E)，该交换器包括：-管道(4)，低温流体可以在进入该交换器中的流体入口(1)与离开该交换器的流体出口(2)之间流动通过该管道；-平坦、连续且平行的翅片的系统(3)，所述管道在该交换器内部穿过该系统，空气(12)有可能通过穿过由在该管道与这些平行翅片之间的空间限定的通道在交换器内循环，其特征在于，该交换器包括至少两个用于在该交换器内循环该低温流体的独立管道(10a，10b)。2.如权利要求1所述的交换器，其特征在于，将空间中的交换器视为具有顶部部分(H)、底部部分(B)和侧面的载荷空间，进入和离开该交换器的冷冻剂入口-出口被配置为能够利用以下：冷冻剂进入该交换器的该顶部部分并且在朝向该交换器的底部下降之前在该交换器的该顶部部分中行进一定数量的管道长度。3.如权利要求2所述的交换器，其特征在于，由所述管道限定的冷冻剂/空气交换表面的约一半位于该交换器的上半部分中。4.如权利要求2或3所述的交换器，其特征在于，在该...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·尤比艾迪里斯，安东尼·达拉易斯，塞西尔·格雷蒙，塞尔索·泽尔比纳蒂，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR