具有两相制冷剂分配系统的降膜式蒸发器技术方案

利用一设置在蒸发器壳体（３２）内的制冷剂分配器（５０）将两相制冷剂混合物有效地分配在降膜式蒸发器（２０），所述制冷剂分配器位于蒸发器管束（５２）的上方并且可在制冷剂从分配器（５０）送出之前使所述两相制冷剂混合物在其内部沿着管束（５２）的整个长度并且横向于其整个宽度流动。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对制冷系统的蒸发器内的两相制冷剂混合物进行分配。更具体地说，本专利技术涉及将饱和的两相制冷剂均匀地分配给制冷冷却器中所用的降膜式蒸发器内的管束并均匀地分配至其上。
制冷冷却器的主要构件包括一压缩机、一冷凝器、一膨胀装置和一蒸发器。高压制冷剂气体从所述压缩机传送至将制冷剂气体冷却并冷凝成液态的冷凝器。经冷凝的制冷剂从冷凝器流至并流经所述膨胀装置。制冷剂流经膨胀装置会使得其压力下降并且使其进一步冷却。其结果是，从膨胀装置传送至蒸发器的制冷剂是一种相对较冷的、饱和的两相混合物。传送至蒸发器的两相制冷剂混合物与设置在其内并且可使诸如水、流体之类的相对较温暖的热传递媒质通过的管束相接触。该媒质藉助与热负载进行热交换接触而变暖，制冷冷却器的目的就是使热负载冷却。相对较冷的制冷剂与流经所述管束的相对较暖的热传递媒质之间的热交换接触将使制冷剂气化并将热传递媒质冷却。刚被冷却的媒质返回到热负载以进一步冷却所述热负载，而经加热且刚被气化的制冷剂将从蒸发器中导引出去然后抽送至压缩机内，以重新压缩然后传送至所述冷凝器，形成一个连续过程。近来，由于环境方面、效率方面和其它类似方面的问题和关切导致需要对制冷冷却器内的蒸发器进行重新设计以便从热交换效率立场上说希望使这些蒸发器更为有效并减小这些冷却器内所需的制冷剂装填量。为此，在过去几年中，与臭氧消耗有关的环境状况和环境变暖问题已显得非常重要。这些问题和其后果都导致需要减小制冷冷却器中所使用的制冷剂的量并改变其性质。在工业应用中已知但未予广泛使用的所谓降膜式蒸发器近年来一直被看作是适于用在制冷冷却器中，以解决类似于那些在上文中指出的效率问题、环境问题和其它问题和担忧。虽然在制冷冷却器中采纳和应用降膜式蒸发器在理论上是有利的，但是，它们的设计、制造以及将它们装入冷却器系统内已证明是引起争议的，尤其是需要将制冷剂在其内的管束上均匀分配。在制冷冷却器应用中，对送入这种蒸发器内的制冷剂进行均匀分配对于蒸发器和冷却器作为一个整体的有效工作来说是很重要的，并且对于完成这种分配作业的装置的结构设计、对于减小冷却器的制冷剂装填量而无需牺牲冷却器的可靠性来说也是很重要的。制冷剂的均匀分配也是成功且有效地使流入蒸发器内的油从其中流出而回到冷却器的压缩机的决定因素。藉其可使油自冷却器蒸发器返回这一方法的效率影响了必须存在于冷却器内部供使用的油的量以及冷却器效率。转让给本专利技术受让人的美国专利5,761,914可能涉及了这一方面。目前在制冷冷却器中采用降膜式蒸发器的例子是相对较新颖的、由本专利技术受让人制造的所谓RTHC冷却器。除了上文中提到的’914专利之外，还有美国专利5,645,124、5,638,691和5,588,596，这些专利同样都转让给了本专利技术的受让人，并且都是从一个美国专利申请中衍生出来的，由于它们都与用在制冷冷却器及其制冷剂分配系统中的降膜式蒸发器的设计有关，因此它们的描述应视为早期的尝试。文献还有同样转让给本专利技术受让人的美国专利5,561,987，它也涉及了一种冷却器以及采用一降膜式蒸发器的冷却器系统。在工业应用中为本
目前状态的RTHC冷却器中，输送至降膜式蒸发器的制冷剂不是一种两相混合物，而仅仅是处于液态。正如对于本
的那些熟练人员显然的是，对仅处于液态的制冷剂进行均匀分配要比分配两相制冷剂混合物更为方便的多。对仅处于液态的制冷剂进行传送以将其分配给RTHC冷却器内的降膜式蒸发器内的管束虽然可以很方便地均匀分配制冷剂，但是，由于需要在蒸发器的制冷剂分配器的冷却器上游采用一个单独的汽-液分离构件，因此，其成本较高且较为昂贵。在RTCH冷却器内采用单独的汽-液分离构件由于增加了材料成本和冷却器的制造成本而显著增加了RTCH冷却器的成本，因此，要将这种归口于所谓ASME压力容器的汽-液分离构件加以制造并用在一冷却器系统中是较为昂贵的。虽然RTHC冷却器是一种基于螺旋式压缩机的冷却器，但应予理解的是，它仅仅是可以与降膜式蒸发器一起使用的各种冷却器系统中的一个例子而已。因此，可对在离心式或其它冷却器中采用这种蒸发器的直接可能性进行仔细考虑，这可以从以下对较佳实施例的描述中得到认识。因此需要这样一种用在制冷冷却器系统中的降膜式蒸发器及其冷剂分配器，它们可将两相制冷剂均匀分配给冷却器的蒸发器管束，而与驱动冷却器的压缩机的性质无关，而且无需用来在将两相制冷剂混合物送入蒸发器并且/或者送入其内的制冷剂分配装置之前将两相制冷剂混合物分离成蒸气组分和液体组分的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在制冷冷却器中使用的降膜式蒸发器，其中，送入蒸发器内的两相制冷剂混合物可均匀地分配而与蒸发器管束热交换接触。本专利技术的另一目的在于不再需要单独装置或方法，藉助所述单独装置或方法可在从膨胀装置送至制冷冷却器内的降膜式蒸发器的制冷剂流入蒸发器的制冷剂分配器之前对所述制冷剂进行汽-液分离。本专利技术的另一目的在于提供一种在降膜式蒸发器中使用的制冷剂分配器，藉助采用分级的流动步骤，所述制冷剂分配器可将制冷剂沿着蒸发器内的管束的长度并且横向于其宽度方向来受控地且/或均匀地挤压。本专利技术的又一目的在于提供一种用于制冷冷却器内的降膜式蒸发器的分配器，它可以最大程度地减少因分配作业和/或装置所造成的、分配制冷剂内的压力下降现象。同样，本专利技术的目的在于提供一种用于降膜式蒸发器的分配器，它可以将两相制冷剂混合物均匀分配，而无需借助于那些可增大分配器内的制冷剂混合物的压力以实现均匀分配的装置/结构。本专利技术的再一目的在于提供一种用于制冷冷却器内的降膜式蒸发器内的两相制冷剂的分配器，它可以在制冷剂的液态部分传送/淀积而与蒸发器管束形成接触之前吸收制冷剂的动能，以最大程度地减小其对于制冷剂传送使其与管束进行热交换接触的破坏性。本专利技术的另一目的在于提供一种制冷冷却器，由于在冷却器内采用了一降膜式蒸发器，并且可以藉助无需将制冷剂的液体组分和其它组分分离而制造较为经济的装置来横向于其内的管束均匀分配制冷剂，因此，它更为有效，可减少制冷剂装填量，并且可以改善冷却器压缩机的回油情况。本专利技术的这些和其它目的将在以下对较佳实施例和附图的描述中变得更为清楚，它们是这样来实现的，即，将一制冷剂分配器设置在制冷冷却器的降膜式蒸发器内，所述制冷剂蒸发器可承接来自于一膨胀装置的两相制冷剂混合物，并且藉助(1)在分配器内采用分级分配步骤，(2)使每一初级分配作业中的制冷剂混合物的速度基本保持恒定，(3)在混合物从分配器中分配出来之前减小最后一级分配中的混合物动能，可使均匀量的液体制冷剂以液滴形式并以滴落方式基本上沿着蒸发器管束的整个长度并横向于其宽度压挤出来。均匀分配是藉助首先使两相制冷剂混合物在分配器内部轴向流动通过一其几何形状可将其流速基本保持恒定的通道来实现的。藉此，可使两相制冷剂沿着分配器的整个长度并且沿着分配器下方的管束的长度来分配。然后使制冷剂在分配器内部横向流动通过那些具有类似几何形状、同样可使其内的制冷剂的流速基本保持恒定的通道。随后，在制冷剂从分配器中压挤出来并与蒸发器管束形成接触之前吸收制冷剂的动能，这可以被分类作为分配器内的三级分配，这样，就可以使自分配器送出然后送至管束上的液体制冷剂呈较大的、低能液滴的形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在制冷冷却器系统中使用的降膜式蒸发器，它包括：一壳体；一设置在所述壳体内的管束；以及一设置在所述壳体内并且置于所述管束上方从而可使从所述分配器中喷射出来的液体制冷剂淀积在其上的制冷剂分配器，所述分配器包括：两相制 冷剂混合物藉其而流入的入口；至少一个一级分配部和一个二级分配部，所述一级分配部可承接来自所述入口的所述两相制冷剂混合物并且使所述混合物相对于所述管束沿一第一和第二方向之一在其内流动通过一流道，所述二级分配部可承接来自所述一级分配部的所述两相制冷剂混合物并且使所述混合物相对于所述管束沿所述两个方向中的另一方向在其内流动通过一流道，至少所述一级分配部构造成当所述二级制冷剂混合物从其中流过时可使其保持基本恒定的速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JP哈特菲尔德，SA莫伊肯斯，JW拉森，
申请(专利权)人：美国标准国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]