用于蒸发器的集气分配器制造技术

一种制冷剂系统的壳管式蒸发器，包括制冷剂入口分配器，所述分配器捕集一团气态制冷剂来代替所述蒸发器管束下面的液体制冷剂，由此减少蒸发器内制冷剂的总充填量。在某些实施例中，分配器包括通过中心制冷剂馈送管路互连的四个部分，该馈送管路将制冷剂成比例地分配到四个部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及一种制冷剂系统的壳管式蒸发器。更具体地说，本专利技术涉及一种 将两相制冷剂混合物流引导进入蒸发器的分配器。
技术介绍
制冷冷却器的主要部件包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。高压制冷剂气体 从压缩机传送到冷凝器，在冷凝器中将冷却剂气体冷却并冷凝成液态。冷凝的制冷剂从冷 凝器穿过，到达并通过膨胀装置。制冷剂穿过膨胀装置使其压力下降并其进一步冷却。于 是，从膨胀装置传送到蒸发器的制冷剂是相对较冷、饱和的两相混合物。使传送到蒸发器的两相制冷剂混合物与设置在蒸发器内的管束接触，管束中有例 如水之类的、相对较暖的热传递介质流过。该介质通过与热负荷热交换接触已被加热，这是 制冷冷却器冷却的目的所在。相对冷的制冷剂与流过管束的相对暖的热交换介质之间的热 交换接触使制冷剂蒸发并使热交换介质被冷却。在连续的过程中，此时已冷却的介质返回 到热负荷处以再冷却该负荷，同时将被加热且此时已蒸发的冷却剂引出蒸发器并抽入压缩 机进行压缩并传送到冷凝器。可通过用液体制冷剂来湿润蒸发器的整个管束而使从制冷剂到被冷却流体的 热交换率最大。因此，已为此目的设计了各种蒸发器和分配器。美国专利2，012，183、 2，314，402,3, 240，265,3, 789，617,5, 836，382 和 6，655，173 中披露了这种系统的实例。’ 183专利示出用于收集从圆柱形壳蒸发器的管束排出的液体制冷剂的盘。泵从 该盘抽吸液体制冷剂并将其喷射回到管束的顶部上。据说该盘可使否则会在管束下方出现 的未使用的制冷剂的量最少。但是，该泵和悬挂的喷射器会增加总体系统的成本和复杂度。‘ 402专利示出在蒸发器管束下方的某类液体制冷剂分配器。由于该分配器馈送 “液体形式”制冷剂，如专利中所述那样，看起来这种分配器可容纳大量的液体制冷剂，但这 些制冷剂会被遮盖在管束下方的效率相对低的热交换器区域内。‘ 265专利披露了一种具有水平板的蒸发器，该水平板有助于在部分浸没的管束 下方形成蒸气态制冷剂室。但是，因为垂直管平衡板上方和下方的压力，所以显然未将板和 室用作液体制冷剂的分配器。因此，大体很少或没有穿过板上孔的流动。而是，该室仅用于 将液体制冷剂与周围的环境空气隔离。‘ 617和'173专利各披露可用作悬挂管束的液体制冷剂分配器的穿孔的水平 板。由于这些板和其各孔的定向，看起来板下方的区域可用液体制冷剂来填充，因此看起来 板并未使液体制冷剂有任何显著减少。‘ 382专利示出一种设置在蒸发器的管束下方的分配器。然而，由于该分配器在蒸发器壳的底板上方，所以该分配器可代替不连续量的液体制冷剂，因此液体制冷剂可收 集在该区域内。此外，液体也可收集在沿分配器侧以及分配器上方和内侧的区域内。因此，需要使蒸发器内液体制冷剂的量最少并沿壳的整个长度均勻地湿润蒸发器 的整个管束的制冷剂分配器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有分配器的蒸发器，该分配器可使完全湿润蒸发器内 管束所必需的液体制冷剂的量最少。本专利技术的目的还有通过用两相制冷剂的气态制冷剂来代替否则会收集在管束下 方的液体部分而降低蒸发器内制冷剂的充填量。本专利技术的另一目的是提供一种具有分配器的蒸发器，该分配器不仅跨越管束平均 分配制冷剂而且可代替管束下方的大量液体制冷剂，由此使蒸发器内所需要的液体制冷剂 的总量最少。某些实施例的目的还有在分配器的四部分之间成比例地分配液体制冷剂资源，其 中四部分沿蒸发器的长度轴向分布。这使蒸发器的管束能够接收到制冷剂的平均分配，即 使蒸发器沿其长度通过轴向分布的挡板或管支承件分开也是如此。本专利技术的目的还有在将一团气态制冷剂捕集在分配器内，由此代替否则会填充该 空间的液体制冷剂。本专利技术的目的还有有时在蒸发器内的上部和下部液体/蒸气制冷剂级之间的高 度处捕集一团气态制冷剂。本专利技术的目的还有在高于蒸发器内管束周围的制冷剂的压力下捕集一团气态制 冷剂。某些实施例的其它目的是提供具有集气室的分配器，该集气室以小于流入分配器 的气态制冷剂的体积流率的体积流率泄漏。本专利技术的另一目的是提供一种具有侧壁和顶板的分配器，侧壁和顶板形成分配器 内的集气室，其中侧壁限定用于在分配器底部附近释放液体制冷剂的一个或多个出口。某些实施例的又一目的是提供一种具有两个分配器的蒸发器，该两分配器限定其 间的制冷剂通道。由通过用两相制冷剂混合物的气态部分来代替混合物的某些液体部分而减少蒸 发器内制冷剂充填量的分配器来提供本专利技术的这些和/或其它目的中一个或多个。附图说明图1是包括具有新型分配器的蒸发器的制冷剂系统的示意性剖面端视图。图2是类似于图1、但主要示出蒸发器和分配器的剖视图。图3是分配器的分解立体图。图4是分配器的立体图。图5是沿图2的线5-5截取的剖视图。图6是蒸发器的剖切俯视图。图7是类似于图2、但示出分配器的替代实施例的剖视图。图8是沿图7的线8-8截取的视图。 具体实施例方式参照图1，参照具有四个主要部件的基本制冷剂系统10来描述本专利技术，四个主要 部件包括压缩机12、冷凝器14、膨胀装置16和蒸发器18(图2)。然而，应当指出，系统10 用作基本模型，且系统10的无数变型都在本专利技术的范围内。例如，在某些实施例中，系统10 还包括其结构和功能为本领域的普通技术人员所已知的常规节约装置。压缩机12可以是任何类型的压缩机，包括但不限于离心式、螺杆式、涡旋式或往 复式压缩机。膨胀装置16是任何适当的限流器，诸如孔、孔板(即具有多个限流孔的板)、 毛细管、直径缩小的管、阀等。蒸发器18较佳的是壳管式热交换器，该热交换器包括设置在 蒸发器壳22内的多个热交换器管20。尽管R123是目前较佳的制冷剂，但可以想像系统10 也可运用(handle)各种其它制冷剂。当两相制冷剂24 (液体制冷剂24a和气态/蒸气态制冷剂24b的混合物)进入蒸 发器18的入口 26时，新型分配器系统28在多个管20中均勻分配制冷剂的液体部分24a。 为了减少蒸发器18内制冷剂的充填总量，分配器28使用制冷剂24的气态部分24b来代替 否则会集中在多个热交换管20下方效率相对低区域内的某些液体部分24a。冷却系统的主要部件以串流关系连接以形成用于提供冷却水的常规闭环制冷剂 回路。在基本运行中，压缩机12通过排放管路30排放压缩的气态制冷剂24c，管路30通往 冷凝器14。穿过冷凝器14内的管束32的冷却流体冷却并冷凝制冷剂。管路34将冷凝的制冷剂24d从冷凝器14传送穿过膨胀装置16。在穿过膨胀装 置16时，制冷剂在作为液体和气态制冷剂的两相混合物24进入入口 26和分配器28之前 通过膨胀进行冷却。如果制冷剂是R123，从膨胀装置16流到分配器28的制冷剂混合物24 可包括超过90体积％的气态制冷剂24b和超过90重量％的液体制冷剂24a。分配器28将液体制冷剂24a和气态制冷剂24b的混合物向上引导经过热交换器 管20。向上流过蒸发器18的制冷剂混合物大致是气态制冷剂与所夹带的液体制冷剂液滴 的蒸气雾。液体制冷剂液滴湿润管20的外表面并在冷却流过管内的吸热流体时蒸发。吸 热流体可以是水或某些其它流体，可将吸热流体泵吸到用于各种冷却目的的远程位置。同 时，蒸发器18内蒸发的制冷剂24b返回到压缩机12的吸入管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传送液体制冷剂和气态制冷剂通过蒸发器壳的方法，所述蒸发器壳容纳有多个热交换器管，所述方法包括：将所述液体制冷剂和所述气态制冷剂传送到所述蒸发器壳的底部内；至少暂时将所述气态制冷剂捕集在所述蒸发器壳的所述底部与所述多个热交换器管之间的集气室内；以及从所述集气室传送所述液体制冷剂并将所述液体制冷剂向上引导以浸没所述多个热交换器管中的至少一个管；从所述蒸发器壳内释放所述蒸气态制冷剂，使得所述蒸气态制冷剂以一定的体积流率离开所述蒸发器壳；以及使所述集气室内的至少一些所述气态制冷剂能够以一定的体积泄漏率泄漏出所述集气室，使得从所述集气室泄漏的所述气态制冷剂可与所述多个热交换器管进行热交换，其中所述蒸气态制冷剂离开所述集气室的所述体积泄漏率小于所述气态制冷剂离开所述蒸发器壳的所述体积流率。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：HK林，KJ舒尔茨，SJ匹兹，RM蔻斯柏，BT沙利文，
申请(专利权)人：特灵国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]