热交换器、制冷系统和方法技术方案

一种钎焊板式热交换器(100)，包括多个第一热交换器板(110)和第二热交换器板(120)，其中，所述第一热交换器板(110)形成有脊(R1)和槽(G1)第一图案，并且所述第二热交换器板(120)形成有脊(R2A、R2b)和槽(G2A、G2b)的第二图案，在形成用于流体交换热量的板间流动通道的情况下，在相邻板的至少一些交叉的脊和槽之间提供接触点，所述板间流动通道处于选择性流体连通口开口(O1、O2、O3、O4)中。所述脊和槽的第一图案不同于所述脊和槽的第二图案，使得所述第一热交换器板(110)的一侧上的板间流动通道容积不同于所述第一热交换器板(110)的相对侧上的板间流动通道容积。热交换器(100)设置有改装端口热交换器(400)。还公开了一种系统和方法。和方法。和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热交换器、制冷系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种钎焊板式热交换器，其包括多个热交换器板，所述热交换器板具有脊和槽的图案，在形成用于流体交换热量的板间流动通道的情况下，所述脊和槽在相邻板的至少一些交叉的脊和槽之间提供接触点。板间流动通道与四个用于流体交换热量的端口开口选择性地流体连通。这种类型的热交换器还包括所谓的改装端口热交换器形式的抽吸气体热交换器。
[0002]本专利技术还涉及一种包括至少一个这种热交换器的制冷系统。本专利技术还涉及一种使用至少一个这种热交换器的制冷方法。还公开了热交换器和制冷系统及方法。

技术介绍

[0003]现有技术中已知多种具有挤压波纹图案的钎焊板热交换器，该波纹图案具有人字形图案的脊和槽。还已知的是，提供具有集成的抽吸气体热交换器的热交换器，并且在制冷系统中使用这种热交换器。
[0004]在制冷领域，一直在努力开发更有效的系统。实际上，最佳制冷系统接近卡诺效率，卡诺效率是热机的理论上限。一般而言，将机械能转换成温差的所有制冷系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器以及使制冷剂能够在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器之间传输的管道，其中热量从蒸发器传递到冷凝器。
[0005]然而，尽管在一些温度差下的效率可能接近卡诺效率，但这对于所有运行条件来说都远不是真的。
[0006]一般而言，制冷系统中包含的所有热交换器应当尽可能地大和有效。此外，它们应具有尽可能低的滞留容积和低的压降。可以理解，这些标准不能全部满足。
[0007]当达到蒸发器之后的温度时，超过所有制冷剂蒸发的温度(即制冷剂的最高沸点)的每次温度升高将意味着效率损失，然而，由于进入压缩机的液体制冷剂可能严重损坏压缩机，因此所有制冷剂实际上在进入压缩机之前蒸发也是至关重要的。尽管制冷剂的温度不超过沸腾温度，但所有制冷剂都被蒸发的状态通常被称为“零过热”，并且是在效率方面非常有益的状态。
[0008]在蒸发器中实现“零过热”的一种方式是用液体制冷剂“充满”蒸发器，并使制冷剂从充满的蒸发器蒸发。这种结构在大型冷却器应用中是常见的，即具有500
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1000kW功率的热机。通常，所谓的“板壳”或“壳管式”热交换器用于这种应用。
[0009]从以上可以理解，这种蒸发器结构具有很高的性能，但是它们远未达到没有缺点。首先，包括壳体的所有热交换器都是笨重的，意味着制造它们的材料成本高。其次，甚至更重要的是，用于充满热交换器所需的制冷剂体积较大。除了成本问题之外，立法通常禁止热机中太大的制冷剂量。
[0010]就传热/材料质量而言，迄今最有效的热交换器类型是紧凑的钎焊板式热交换器(BPHE)。如本领域技术人员所知，这种热交换器包括由金属片制成的多个板，并且设置有压制的脊和槽的图案，所述脊和槽适于在形成用于介质交换热量的板间流动通道的情况下使
板保持彼此相距一定距离。板被钎焊到彼此，这意味着每个板对将在热交换器中的压力下容纳制冷剂方面是有效的。钎焊板式热交换器的优点在于，实际上热交换器中的所有材料都对热交换起作用，这与包括壳体的热交换器不同，其中壳体的唯一目的是容纳制冷剂。
[0011]BPHE中的蒸发过程和溢流式壳管式热交换器有很大的不同
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如上所述，溢流式壳管式热交换器中的蒸发类似于池沸腾，而在BPHE中，制冷剂将或多或少线性地行进通过板间流动通道。越靠近出口，将存在越少的液体制冷剂。由于蒸发导致的体积增加，速度以及因此的流动阻力将沿着热交换器的长度增加。
[0012]如上所述，关键是没有液体制冷剂进入压缩机。因此，至少一些热交换器仅包含气态制冷剂是常见的。气态制冷剂将吸收热量并变得不必要地热，这将降低系统效率。
[0013]如果将要进入蒸发器的液体制冷剂是冷的，则也是有益的，因为如果制冷剂是冷的，则可以使闪沸现象最小化。
[0014]确保将要进入膨胀阀的制冷剂的低制冷剂温度(因此降低闪沸的风险)同时确保将要进入压缩机的气态制冷剂的足够高的温度的一种方式是使用所谓的吸气热交换器。在其最简单的形式中，吸入气体热交换器可以通过简单地将从蒸发器到压缩机的管道放置在从冷凝器到膨胀阀的管道附近而彼此靠近并且将它们铜焊或钎焊在一起，使得热量可以在管道之间传递。然而，对于较大的系统，更常见的是提供比简单地两个管道彼此相邻放置更有效的热交换器。通常，当使用较大类型的吸气热交换器时，蒸发器出口压降和抽吸气体热交换器入口/出口压降的问题对于总效率是破坏性的，并且可能导致具有该热交换器的系统的控制问题。
[0015]如果制冷剂的过热可以保持在最低限度，同时确保没有液体制冷剂进入压缩机，则BPHE可以在效率方面与溢流式壳管式热交换器竞争，同时在紧凑性和材料效率方面保持其益处。
[0016]在制冷技术中，所谓的“抽吸气体热交换”是一种提高例如制冷系统稳定性的方法。简而言之，通过在来自冷凝器出口的热液态高压制冷剂和来自蒸发器出口的冷气体制冷剂之间提供热交换，实现吸气热交换。通过吸气热交换，冷的气态制冷剂的温度将增加，而热液体的温度将降低。这具有两个积极效果：首先，在热液体已经通过随后的膨胀阀之后的闪蒸的问题将减少；其次，离开蒸发器的气态制冷剂中的液滴的风险将降低。
[0017]抽吸气体热交换是公知的。通常，通过简单地钎焊或软焊在希望彼此进行热交换的状态下运送制冷剂的管道来实现吸气热交换。然而，这种实现热交换的方式在所需的制冷剂体积方面是昂贵的
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如果制冷系统的不同部件之间的管道尽可能短，则总是有益的。通过将运送具有不同温度的流体的管道铜焊或钎焊在一起的吸气热交换需要比其它情况更长的管道
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因此，管道的内部容积将增加，因此在制冷系统中需要更多的制冷剂。这不仅从经济的观点来看是有害的，而且因为要使用的制冷剂的量在几个管辖区域是有限的。
[0018]另一选择是提供用于吸气热交换的单独的热交换器。单独的热交换器比简单地将不同的管道部分彼此钎焊更有效。然而，提供单独的热交换器还需要将蒸发器和冷凝器连接到抽吸气体热交换器的管道，该管道将增加制冷系统的制冷剂体积。
[0019]此外，制冷系统通常需要能够根据所需要/期望的负载在加热模式和冷却器模式下操作。通常，通过切换四通阀以使蒸发器成为冷凝器而冷凝器成为蒸发器，来实现加热和制冷模式之间的切换。不幸的是，这意味着在冷凝器/蒸发器单元中的任一个或两个中的热
交换将是并流热交换，即其中交换热量的介质在加热或冷却模式中在相同的总体方向上行进的热交换。如本领域技术人员所公知的，顺流热交换次于逆流热交换。在蒸发器中，热交换性能的降低可能导致离开热交换器的制冷剂蒸气中的液滴的风险增加。这种液滴可能严重损坏压缩机，因此是非常不期望的。然而，改变介质的流动方向以与蒸发器中的制冷剂交换热量的装置是昂贵的，并且增加了制冷系统的复杂性。
[0020]本专利技术的目的是解决或至少减轻上述和其它问题。
[0021]本专利技术的一个目的是提供一种板式热交换器，其在制冷系统中的流体之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钎焊板式热交换器(100)，包括多个第一热交换器板(110)和第二热交换器板(120)，其中所述第一热交换器板(110)形成有脊和槽的第一图案，并且所述第二热交换器板(120)形成有脊和槽的第二图案，从而在形成用于流体交换热量的板间流动通道的情况下，在相邻板的至少一些交叉的脊和槽之间提供接触点，所述板间流动通道与端口开口(O1、O2、O3、O4)选择性地流体连通，其特征在于脊和槽的第一图案不同于脊和槽的第二图案，使得在所述第一热交换器板(110)的一侧上的板间流动通道容积不同于在所述第一热交换器板(110)的相对侧上的板间流动通道容积，以及所述热交换器(100)设置有改装端口热交换器(400)。2.根据权利要求1所述的钎焊板式热交换器(100)，其中，所述改装端口热交换器(400)包括延伸到多个热交换器板(110，120)的端口开口(O1)中的管道(401)。3.根据权利要求2所述的钎焊板式热交换器(100)，其中，所述改装端口热交换器(400)的所述管(401)包括以半螺旋形式弯曲的部分，所述部分延伸到所述端口开口(O1)中。4.根据前述权利要求中任一项所述的钎焊板式热交换器(100)，其特征在于，所述第一和第二热交换器板(110，120)交替布置。5.根据前述权利要求中任一项所述的钎焊板式热交换器(100)，其特征在于，所述第一图案是第一人字形图案或倾斜延伸直线的第一图案，所述第二图案是第二人字形图案或倾斜延伸直线的第二图案，并且其中，所述第一和第二图案的一些脊和槽从所述热交换器板的一边延伸至另一边。6.根据前述权利要求中任一项所述的钎焊板式热交换器(100)，其特征在于，所述第一热交换器板的脊和槽至少在所述第一热交换器板的中央主热交换部分中以第一角度(β1)延伸，所述第二热交换器板的脊和槽至少在所述第二热交换器板的中央主热交换部分中以不同于所述第一角度(β1)的第二角度(β2)延伸。7.根据权利要求6所述的钎焊板式热交换器(100)，其特征在于，所述第一角度(β1)和所述第二角度(β2)之间的差值为2
°
至35
°
。8.根据前述权利要求中任一项所述的钎焊板式热交换器，其特征在于，所述第一热交换器板(110)一侧上的板间流通通道具有与相对侧上不同的横截面积。9.根据前述权利要求中任一项所述的钎焊板式热交换器，其特征在于，至少所述第二热交换器板(110，120)是不对称的。10.根据前述权利要求中任一项所述的钎焊板式热交换器，其特征在于，所述第一热交换器板(110)是对称的。11.一种制冷系统，包括压缩机，用于压缩气态制冷剂，使得其温度、压力和沸点升高；冷凝器，来自压缩机的气态制冷剂在其中与高温热载体交换热量，所述热交换导致制冷剂冷凝；膨胀阀，其降低来自冷凝器的液态制冷剂的压力，从而降低制冷剂的沸点；蒸发器，其中低沸点制冷剂与低温热载体交换热量，使得制冷剂蒸发；以及改装端口热交换器(400)，其在来自所述冷凝器的高温液态制冷剂与来自所述蒸发器的高温气态制冷剂之间交换热量，
其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：舒瑞普国际股份公司，
类型：发明
国别省市：