热交换器制造技术

热交换器(1)包括壳(10)、制冷剂分配组件(20)和传热单元(31)。制冷剂分配组件(20)包括第一托盘部分(22)和第二托盘部分(23)。第一托盘部分(22)大致平行于壳(10)的纵向中心轴线连续地延伸以接收进入壳(10)的制冷剂。第二托盘部分(23)配置于第一托盘部分(22)的下方，以接收从第一排放孔口(22a)排放的制冷剂，从而使积聚于第二托盘部分(23)中的制冷剂不在第二托盘部分(23)之间连通。第二托盘部分(23)沿着大致平行于壳(10)的纵向中心轴线的方向对准。传热单元(31)配置于第二托盘部分(23)的下方，以使从第二托盘部分(23)的第二排放孔口(23a)排放的制冷剂被供给到传热单元(31)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热交换器
本专利技术一般涉及一种适用于蒸汽压缩系统中的热交换器。更具体而言，本专利技术涉及一种包括制冷剂分配器的热交换器，上述制冷剂分配器具有第一托盘部分和多个第二托盘部分。
技术介绍
蒸汽压缩制冷是在大型建筑物等的空调中最常用的方法。常规蒸汽压缩制冷系统通常设有蒸发器，该蒸发器为热交换器，其允许制冷剂在从穿过蒸发器的所要冷却的液体中吸热的同时从液体蒸发为蒸汽。一种类型的蒸发器包括管束，该管束具有多个水平延伸的传热管，所要冷却的液体通过上述传热管循环，并且管束被容纳在圆柱形壳内侧。已知有几种方法能使制冷剂在这种类型的蒸发器中蒸发。在满液式蒸发器(英文：floodedevaporator)中，壳填充有液体制冷剂，且传热管被浸没在液体制冷剂的池中，以使液体制冷剂沸腾和/或蒸发为蒸汽。在降膜式蒸发器(英文：fallingfilmevaporator)中，液体制冷剂从上方沉积到传热管的外表面上，从而沿着传热管的外表面形成液体制冷剂的层或薄膜。来自传热管壁的热通过对流和/或传导经由液体膜传递到蒸汽-液体界面处，在该蒸汽-液体界面处一部分的液体制冷剂会蒸发，进而使热从在传热管内侧流动的水中移除。没有蒸发的液体制冷剂在重力的作用下从位于上方位置的传热管朝向位于下方位置的传热管竖直落下。还有混合降膜式蒸发器(hybridfallingfilmevaporator)，其中，液体制冷剂沉积到管束中的某些传热管的外表面上，而管束中的其它传热管被浸没到在壳底部处收集的液体制冷剂中。尽管满液式蒸发器表现出高传热性能，但是，满液式蒸发器由于传热管被浸没在液体制冷剂的池中，因此需要大量的制冷剂。随着具有更低全球变暖潜能的新型且高成本的制冷剂(诸如R1234ze或R1234yf)近期发展，希望减少在蒸发器中的制冷剂充注。降膜式蒸发器的主要优点在于在减少制冷剂充注的同时确保了良好的传热性能。因此，降膜式蒸发器具有巨大的潜力，以替代大型制冷系统中的满液式蒸发器。一般来说，在表面(例如，传热管的表面)与液态物质(例如制冷剂)之间的传热速率远大于在该表面与气态的相同物质之间的传热速率。因此，为了实现有效且高效的传热性能，重要的是保持在蒸发器中的管在运行中被液体制冷剂覆盖或湿润。即使在制冷剂循环条件波动时，利用其中管被浸没到液体制冷剂的池中的满液式蒸发器，通过控制在蒸发器壳内的液位，能维持蒸发器的性能，而不会显著变差。但是，在降膜式蒸发器中，如果所有制冷剂在其到达下部区域之前便在管束的上部区域蒸发，则下方的管仍未被湿润，从而无法实现传热。因此，在降膜式蒸发器中，特别重要的是即便在制冷剂循环条件波动时，也要在管束上具有足够的液体制冷剂流动。美国专利申请公开第2009/0178790号公开了一种降膜式蒸发器，该降膜式蒸发器包括制冷剂分配组件，该制冷剂分配组件具有外分配器和配置在该外分配器内的内分配器。来自冷凝器的两相蒸汽-液体制冷剂首先在内分配器中流动。两相制冷剂的蒸汽组分从内分配器经由形成于内分配器上部的多个孔口而排放到外分配器中。内分配器的底部包括多个开口，两相制冷剂的液体组分排放到外分配器中。外分配器具有形成于外分配器的侧壁的多个孔口，以允许蒸汽制冷剂从外分配器流到包围制冷剂分配组件的罩内的空间中。液体制冷剂在外分配器的底部中收集并且流经诸如喷嘴、孔、开口、阀之类的分配装置而流到配置在制冷剂分配组件下方的管束上。因此，利用在本公开中记载的制冷剂分配组件，可使蒸汽制冷剂与液体制冷剂分离，并且仅液体制冷剂从分配装置朝向管束排放。美国专利第5,588,596号公开了一种降膜式蒸发器，该降膜式蒸发器包括蒸汽-液体分离器和喷淋式树形分配系统。来自膨胀阀的两相制冷剂进入蒸汽-液体分离器，在其中制冷剂被分成蒸汽和液体。蒸汽-液体分离器的排出口与喷淋式树形分配系统流体连通并且位于喷淋式树形分配系统的上方，喷淋式树形分配系统依次位于管束的上方。喷淋式树形分配系统包括歧管和一系列水平分配管，其中每一个定位成平行于管束的一个最上管、靠近该最上管且位于该最上管的正上方。
技术实现思路
在将蒸汽制冷剂与液体制冷剂分离且仅将液体制冷剂朝向管束分配的制冷剂分配系统中，需要大量的制冷剂充注来确保在整个管束上具有充分的液体制冷剂流动，以使所有管在运行期间保持湿润。例如，在美国专利申请公告第2009/0178790号中所公开的制冷剂分配组件中，在内分配器和外分配器中积聚的液体制冷剂的液位(高度)相对较高。因此，这种分配系统需要相对大量的制冷剂充注。另一方面，在利用美国专利第5,588,596号中所公开的喷淋式树形分配系统的分配系统中，需要考虑到在分配流量和因分配管的管路长度而引起的压力损失而精确地控制在分配管中形成的喷淋孔的数量和大小，进而，喷淋分配系统的结构复杂性使得制造成本增加。此外，使用分配管导致分配系统中更大的压力损失。而且，液体制冷剂的分配可能因蒸发器在局部负荷条件下运行时的制冷剂流率的减小而变得不均匀。更具体来说，蒸汽压缩系统的负荷在例如25％至100％之间波动，进而，在蒸汽压缩系统中的制冷剂的循环量也根据运行条件而波动。近年来，在局部负荷条件下及在额定负荷条件下的更佳性能的需求增加。利用满液式蒸发器，即使在部分负荷条件下制冷剂的循环量减少，也可以通过控制在蒸发器壳内的液位来维持蒸发器的性能，而不会显著变差。但是，利用降膜式蒸发器，当在整个管束上分配的制冷剂因制冷剂的循环量的减少而减少时，在分配器系统内的制冷剂分配可能变得不均匀，这可能导致管束中形成干斑。此外，蒸发器可能并不完全水平安装，这可能会加剧制冷剂在整个管束上的不均匀分配。鉴于上文的描述，本专利技术的一目的在于提供一种具有制冷剂分配系统的热交换器，其可以减少制冷剂的充注量，同时确保制冷剂在整个传热单元中的均匀分配。本专利技术的另一目的在于提供一种具有制冷剂分配系统的热交换器，即使蒸发器并不完全水平，上述具有制冷剂分配系统的热交换器也能促进制冷剂在整个传热单元上的均匀分配。根据本专利技术的一方面的热交换器适用于蒸汽压缩系统中，包括壳、制冷剂分配组件和传热单元。壳具有大致平行于水平面延伸的纵向中心轴线。制冷剂分配组件包括入口部分、第一托盘部分和多个第二托盘部分。入口部分配置于壳内侧且具有用于排放制冷剂的至少一个开口。第一托盘部分配置于壳内侧并且大致平行于壳的纵向中心轴线连续地延伸以接收进入从入口部分的开口排放的制冷剂。第一托盘部分包括多个第一排放孔口。第二托盘部分配置于壳内侧且位于第一托盘部分下方，以接收从第一排放孔口排放的制冷剂，从而使积聚在第二托盘部分中的制冷剂不在第二托盘部分之间连通。第二托盘部分沿着大致平行于壳的纵向中心轴线的方向对准，第二托盘部分中的每一个具有多个第二排放孔口。传热单元配置于壳内侧且位于第二托盘部分下方，以使从第二托盘部分的第二排放孔口排放的制冷剂被供给到传热单元。根据本专利技术的另一方面的热交换器适用于蒸汽压缩系统中，并且包括壳、制冷剂分配组件和传热单元。壳具有大致平行于水平面延伸的纵向中心轴线。制冷剂分配组件包括入口部分、第一分配部分和第二分配部分。入口部分排放制冷剂。第一分配部分积聚从入口部分排放的制冷剂且用于向下排放制冷剂。第二分配部分积聚从第一分配部分排放的制冷剂，以使制冷剂被分成彼此不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热交换器，其适用于蒸汽压缩系统中，包括：壳，该壳具有大致平行于水平面延伸的纵向中心轴线；制冷剂分配组件，该制冷剂分配组件具有第一托盘部分和多个第二托盘部分，其中，所述第一托盘部分配置于所述壳内侧并且大致平行于所述壳的纵向中心轴线连续地延伸以接收进入所述壳的制冷剂，所述第一托盘部分具有多个第一排放孔口，多个所述第二托盘部分配置于所述壳内侧且位于所述第一托盘部分的下方，以接收从所述第一排放孔口排放的所述制冷剂，从而使积聚在所述第二托盘部分中的所述制冷剂不在所述第二托盘部分之间连通，所述第二托盘部分沿着大致平行于所述壳的纵向中心轴线的方向对准，所述第二托盘部分中的每一个具有多个第二排放孔口；以及传热单元，该传热单元配置于所述壳内侧且位于所述第二托盘部分的下方，以使从所述第二托盘部分的所述第二排放孔口排放的制冷剂被供给到所述传热单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.23 US 13/453,3521.一种热交换器，其适用于蒸汽压缩系统中，包括：壳，该壳具有大致平行于水平面延伸的纵向中心轴线；制冷剂分配组件，该制冷剂分配组件具有第一托盘部分和多个第二托盘部分，其中，所述第一托盘部分配置于所述壳内侧并且大致平行于所述壳的纵向中心轴线连续地延伸以接收进入所述壳的制冷剂，所述第一托盘部分具有多个第一排放孔口，这多个第一排放孔口设置于所述第一托盘部分的底面，所述第一托盘部分的顶部朝所述壳内侧的空间开口，多个所述第二托盘部分配置于所述壳内侧且位于所述第一托盘部分的下方，以接收从所述第一排放孔口排放的所述制冷剂，从而使积聚在所述第二托盘部分中的所述制冷剂不在所述第二托盘部分之间连通，所述第二托盘部分沿着大致平行于所述壳的纵向中心轴线的方向对准，所述第二托盘部分中的每一个具有多个第二排放孔口；以及传热单元，该传热单元配置于所述壳内侧且位于所述第二托盘部分的下方，以使从所述第二托盘部分的所述第二排放孔口排放的制冷剂被供给到所述传热单元，所述制冷剂分配组件还包括入口部分，该入口部分具有大致平行于所述壳的纵向中心轴线延伸的进入管路部分，所述第一托盘部分的至少底面配置于在所述进入管路部分下方。2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第二托盘部分的所述第二排放孔口的总截面积大于所述第一托盘部分的所述第一排放孔口的总截面积。3.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述第二托盘部分的所述第二排放孔口的总截面积为所述第一托盘部分的所述第一排放孔口的总截面积的大于1.2倍。4.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述第二托盘部分的所述第二排放孔口的总截面积为所述第一托盘部分的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：沼田光春，笠井一成，
申请(专利权)人：大金应用美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US