用于热交换系统的效率增强装置和方法制造方法及图纸

一种用于改善制冷和空气调节效率的方法和装置，用于与具有压缩器、冷凝器、蒸发器、膨胀设备以及循环制冷剂的热交换系统一起使用。该装置包括：液态冷凝剂容纳容器，具有制冷剂入口和制冷剂出口，容器在冷凝器和蒸发器之间定位在热交换系统中，以及用于产生液化制冷剂的湍流的部件。该装置还优选地包括：制冷剂旁路路径，用于对容器内的一部分制冷剂进行次冷却；圆盘，定位在液态制冷剂入口处，以在后侧形成低压区域，并产生进入容器的制冷剂的湍流；以及制冷剂阀，集成到膨胀阀下游的制冷剂路径中并且在盘管之前，这形成持续通过制冷剂盘管的涡流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于热交换系统的效率增强装置和方法相关申请的交叉引用该专利申请要求2014年10月14日提交的美国临时申请No.62/063,501、62/063,507和62/063,520的根据35U.S.C.第119(e)节的优先权，其内容通过引用并入本文中。本申请与其相关并且通过引用并入了如下共同待决和共同受让的专利申请：2015/0135766，2015年1月3日提交，针对Methodandapparatusforimprovingrefrigerationandairconditioningefficiency(用于改善制冷和空气调节效率的方法和装置)；2015/0040610,2014年9月29日提交，针对MethodandApparatusforimprovingrefrigerationandairconditioningefficiency(用于改善制冷和空气调节效率的方法和装置)；2015/0082819，2014年9月29日提交，针对MethodandApparatusforimprovingrefrigerationandairconditioningefficiency(用于提高制冷和空气调节效率的方法和装置)；14/500,477，2014年9月29日提交，针对MethodandApparatusforimprovingrefrigerationandairconditioningefficiency(用于改善制冷和空气调节效率的方法和装置)；14/803,456，2015年7月20日提交，针对Atomizingdeviceforimprovingtheefficiencyofaheatexchangesystem(用于改善热交换系统的效率的雾化设备)；14/803,973，2015年7月20日提交，针对DeviceForImprovingtheEfficiencyofAHeatExchangeSystem(用于改善热交换系统效率的设备)。
本专利技术总体上涉及热交换系统，并且尤其涉及制冷和空气调节设备。更具体地，公开了一种创新性的装置，其实现最大制冷剂操作条件，同时降低系统的能量消耗。
技术介绍
依赖于标准制冷剂回收技术的各种设备已经可用多年，诸如具有冷却和加热能力的制冷和热泵设备。在每个相关设计规范的限制内，热泵设备使用户能够冷却或加热所选择的环境或使用制冷单元来冷却期望的位置。对于这些加热和冷却工作，通常而言，气体或液体在基本上闭合的系统内被压缩、膨胀、加热或冷却，以在所选择的环境中产生期望的温度结果。可膨胀可压缩的制冷剂被包含在包括各种制冷剂操纵部件的基本封闭的系统内并且在其中循环。当液态制冷剂膨胀(在热交换器或蒸发器内)产生气体时，它以第一温度降低的第一周围环境为代价增加其热含量。富热制冷剂被传输到第二周围环境，并且膨胀的制冷剂的热含量经由冷凝(在热交换器或冷凝器内)释放到第二周围，由此增加第二周围环境的温度。如所指出的，即使该专利技术被优选用于制冷系统，也设想到了改装用于广义热泵系统。因此，对于热泵，通过在封闭系统内反转过程，加热或冷却调节在第一和第二环境中产生。所有系统中的四个基本部件是：压缩器、冷凝器(热交换器)、蒸发器(热交换器)、膨胀阀以及连接部件必要的管道系统。这些部件都是相同的，而与系统的尺寸无关。气态制冷剂被压缩器压缩并被传输到冷凝器，导致气体制冷剂液化。液态制冷剂被输送到膨胀阀并允许逐渐膨胀到蒸发器内。蒸发成其气态后，气态制冷剂移动到压缩器，以重复循环。操作冷却或热交换系统所需的能量(KW)主要由三个因素决定：压缩器的压缩比、制冷剂的冷凝温度和制冷剂的流动特性。压缩比通过将排出压力(头)除以吸入压力来确定。吸入或排出压力的任何变化都会改变压缩比。在压缩期间，制冷剂气体压力增加，制冷剂气体温度升高。当压缩器的气体温度/压力大于冷凝器的气体温度/压力时，气体将从压缩器移动到冷凝器。将制冷剂气体移动通过压缩器所需的压缩量称为压缩比。压缩器的冷凝器侧的气体温度/压力越高，压缩比越大。压缩比越大，能耗越高。压缩比应尽可能低，同时保持操作温度以满足产品要求。压缩比越低，体积效率越高。体积效率越高，压缩器泵送的制冷剂的质量流越多，导致更大的系统容量，和更短的运行时间。较低压缩比的附加优点是较低的排放温度，这又导致较少的制冷剂油分解和较少高操作温度下形成的污染物。因此，低压缩比反映了更高的系统效率并且在操作期间消耗更少的能量。应当注意，对于制冷系统或任何热泵系统，当执行经常进行的压力计算时，通常采用绝对压力单位(PSIA)。然而，由于大多数热泵
的技术人员更熟悉表压(PSIG)，因此在以下示例性计算中使用表压作为主要压力单位。在传统的制冷系统中，典型的排放压力为226PSIG(241PSIA)，典型的吸入压力为68PSIG(83PSIA)。通过226PSIG除以68PSIG产生约2.9的压缩比。冷凝温度是在给定压力下制冷剂气体将冷凝成液态的温度。众所周知的标准表与此数据相关。在传统的例子中，使用R22制冷剂，其压力为226PSIG。这产生了110华氏度的冷凝温度。在110华氏度时，进入蒸发器的每磅液态氟利昂将吸收70.052Btu。然而，在90华氏度，每磅氟利昂将吸收75.461Btu。因此，进入蒸发器的液态制冷剂的温度越低，吸收热量的能力越大。液态制冷剂的降低的每一度将系统的容量增加约0.5个百分点。将液态制冷剂的温度与移动每小时Btu所需要的功率相关联的众所周知的数据表表明，如果液态制冷剂处于120华氏度，则0.98马力将移动22873每小时Btu。如果将液态制冷剂冷却至60华氏度，则只需要0.2马力来移动29563每小时Btu。另外，在大多数热泵系统中，流过制冷剂系统的制冷剂是层流。认识到这样的流设计了传统系统。然而，如从业已建立的数据表中已知的，湍流的能量效率要多得多。通常，供应到蒸发器的制冷剂以仅具有少量蒸气的液态和蒸气形式存在。首先，从冷凝器进入膨胀阀的制冷剂通常在约105℃(对应于278psig的压力)的高温下为100％液态形式。一旦它通过膨胀阀，压力和温度急剧下降(至41华氏度)。温度突然下降导致液态制冷剂的沸点或饱和温度下降。因此，一些液态沸腾并闪蒸成蒸气(闪蒸气体)。因此，进入蒸发器的制冷剂部分为液态形式，具有较少的蒸气组分。蒸发器中的液体处于绝热状态并且因此不能吸收或拒绝热量。只有当液体变为蒸气状态时，制冷剂才能从需要冷却的较暖环境中吸收热量。在如下较冷的条件下，问题尤其如此：到制冷剂在从蒸发器出来的时候，制冷剂不会被完全蒸发，并且少量的液体可能进入压缩器。由于液体不能被压缩，所以压缩器被装满并且最终被损坏。为了通过蒸发器盘管的高效热传递，尽可能多地利用蒸发器盘管面积将是有益的。但是，通过蒸发器的低效率的流动速率导致低效率的冷却以及霜或冰的积聚，特别是在盘管的初始下部，导致通过蒸发器盘管的差的热传导与低效率冷却。本专利技术寻求通过提供一种设计用于改善热交换系统的效率的装置来克服上述问题，其中制冷剂在进入蒸发器盘管之前被充分蒸发，使得制冷混合物比常规的制冷系统具有更高的蒸气含量。此外，该装置降低了压缩比，从而提高了系统的效率和经济性。此外，该装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强热交换系统效率的装置，所述热交换系统具有压缩器、冷凝器、蒸发器、循环制冷剂以及膨胀阀，所述装置包括：容器，具有制冷剂入口和制冷剂出口，其中所述容器定位在所述冷凝器和所述蒸发器之间；第一部件，设置于所述入口，用于向所述容器输送制冷剂；以及第二部件，与所述容器相关联以产生离开所述容器的制冷剂的湍流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.14 US 62/063,501;2014.10.14 US 62/063,507;1.一种用于增强热交换系统效率的装置，所述热交换系统具有压缩器、冷凝器、蒸发器、循环制冷剂以及膨胀阀，所述装置包括：容器，具有制冷剂入口和制冷剂出口，其中所述容器定位在所述冷凝器和所述蒸发器之间；第一部件，设置于所述入口，用于向所述容器输送制冷剂；以及第二部件，与所述容器相关联以产生离开所述容器的制冷剂的湍流。2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一部件包括输送管，所述输送管被配置为产生进入所述容器的所述制冷剂的旋转运动。3.如权利要求2所述的装置，其中所述管包括圆盘，所述圆盘包括至少两个开口以允许进入的制冷剂通过。4.如权利要求1所述的装置，其中所述第一部件包括旁路管，所述旁路管从所述制冷剂入口延伸进入所述容器的中央，以次冷却进入所述容器的液态制冷剂的一部分。5.如权利要求4所述的装置，其中所述旁路管以至少一个旁路出射口终结。6.如权利要求5所述的装置，其中所述管包括位于所述管内的圆盘，所述圆盘包括至少两个开口以允许进入的制冷剂通过。7.如权利要求1所述的装置，其中用于产生湍流的所述第二部件包括：定位在所述制冷剂出口附近的圆盘，所述圆盘允许离开的制冷剂通过；以及形成在所述圆盘中的至少一个固定角度叶片，其中所述叶片对所述离开的冷却剂增加湍流。8.如权利要求7所述的装置，其中所述圆盘包括形成在所述圆盘中的三个固定角度叶片。9.一种增强热交换系统效率的方法，所述热交换系统具有压缩器、冷凝器、蒸发器、循环制冷剂以及膨胀阀，所述方法包括以下步骤：在所述冷凝器和所述蒸发器之间提供容器，其中所述容器具有制冷剂入口和制冷剂出口；提供设置于所述入口处用于向所述容器输送制冷剂的第一部件；以及提供用于在制冷剂出口处产生所述制冷剂的湍流的第二部件。10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一部件包括输送管，所述输送管被配置为产生进入所述容器的所述制冷剂的旋转运动。11.如权利要求10所述的方法，其中所述管包括圆盘，所述圆盘包括至少两个开口以允许进入的制冷剂通过。12.如权利要求9所述的方法，其中所述第一部件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·邱，
申请(专利权)人：C·邱，
类型：发明
国别省市：美国,US