蒸发器分配系统和方法

文档序号:9354859阅读:602来源:国知局
蒸发器分配系统和方法
【专利说明】蒸发器分配系统和方法
[0001]发明背景
[0002]本文所公开的主题涉及供热、通风和空气调节(HVAC)系统。更具体地说,本文所公开的主题涉及用于HVAC系统的蒸发器。
[0003]HVAC系统(例如冷却器)使用蒸发器来促进蒸发器中的制冷剂和定位在蒸发器中的许多蒸发器管中流动的介质之间的热能交换。在满液式蒸发器中,这些管浸没在制冷剂池中。这导致有效的系统操作需要特别高体积的制冷剂,该体积取决于蒸发器管的数量和尺寸。用在冷却器系统中的另一类型的蒸发器是降膜蒸发器。在降膜蒸发器中,蒸发器管通常被定位在分配歧管的下方,制冷剂被从分配歧管迫出,在蒸发器管上形成“降膜”。
[0004]在一种类型的降膜蒸发器中,分配系统包括多个喷雾器,蒸气-液体制冷剂混合物从其被直接喷洒到蒸发器管上,这需要复杂和昂贵的分配系统和喷雾器组件。在另一个类型中,使用分离器从液体制冷剂分离蒸气制冷剂,且系统依靠通过液体制冷剂柱作用的重力将液体制冷剂滴在蒸发器管上。这种系统需要增加分离器和注入相当多的制冷剂以实现重力进料。
发明概要
[0005]在一个实施方案中,用于供热通风和冷却(HVAC)系统的降膜蒸发器包括外壳和至少部分定位在该外壳中的多个蒸发器管,一定体积的热能传递介质流经该多个蒸发器管。分配系统位于所述外壳内,用来将液体制冷剂流分配在多个蒸发器管上。分配系统包括具有多个滴孔以使液体制冷剂流到多个蒸发器管上的分配容器、用于使制冷剂流入分配箱的进给管以及位于分配系统中的一个或多个压力调节器,从而调节液体制冷剂的流动。
[0006]在另一个实施方案中,供热、通风和空气调节(HVAC)系统包括其中流动有制冷剂流的冷凝器以及与该冷凝器流动连通的降膜蒸发器。该降膜蒸发器包括外壳和至少部分定位在该外壳中的多个蒸发器管,一定体积的热能传递介质流经该多个蒸发器管。分配系统位于所述外壳内,用来将液体制冷剂流分配在多个蒸发器管上。分配系统包括具有多个滴孔以使液体制冷剂流到多个蒸发器管上的分配容器、用于使制冷剂流入分配箱的进给管以及位于分配系统中的一个或多个压力调节器,从而调节液体制冷剂的流动。该系统进一步包括压缩机,用来接收来自所述降膜蒸发器的蒸气制冷剂流。
[0007]通过结合附图所进行的以下描述,这些和其它优点和特征将变得更加明显。
[0008]附图简述
[0009]在本说明书开始处的权利要求中具体指出和明确要求了被认为是本发明的主题。通过结合附图所进行的以下详细描述,本发明的上述和其它特征和优点是显而易见的,其中:
[0010]图1是供热、通风和空气调节系统的一个实施方案的示意图;
[0011]图2是用于HVAC系统的降膜蒸发器的一个实施方案的示意图;以及
[0012]图3是用于HVAC系统的降膜蒸发器的另一个实施方案的示意图。
[0013]【具体实施方式】通过示例参照附图阐明了本发明的实施方案以及优点和特征。
【具体实施方式】
[0014]图1示出了供热、通风和空气调节(HVAC)单元(例如利用降膜蒸发器12的冷却器10)的一个实施方案的示意图。蒸气制冷剂流14被导引到压缩机16中,然后进入冷凝器18,其输出液体制冷剂流20至膨胀阀22。膨胀阀22输出蒸气和液体制冷剂混合物24至蒸发器12。通过多个蒸发器管26流入和流出蒸发器12的热传递介质流28与蒸气和液体制冷剂混合物24之间发生热能交换。当蒸气和液体制冷剂混合物24在蒸发器12中汽化时,蒸气制冷剂14被导引至压缩机16。
[0015]现在参照图2,如上所述,蒸发器12是降膜蒸发器。和那些利用现有技术重力进给蒸发器的系统相比,图2的蒸发器12利用压力辅助来显著降低系统10中的制冷剂量。另夕卜,蒸发器12让使用可以并入蒸发器12结构中的较小分离器成为可能。
[0016]蒸发器12包括外壳52,蒸发器12组件至少部分布置在其中,包括分离器30,用来从蒸气和液体制冷剂混合物24分离液体制冷剂20和蒸气制冷剂14。蒸气制冷剂14通过吸入口 32从分离器30传送向压缩机16,而液体制冷剂20被传送向蒸发器12的分配系统34。分配系统34包括分配箱36,其具有沿分配箱36的底表面44排列的多个滴孔38。尽管在图2的实施方案中分配箱36的横截面大体上是矩形,但是应该了解,分配箱36可以具有另一横截面形状,例如T形或椭圆形。分配箱36和滴孔38被配置成使液体制冷剂20滴在蒸发器管26上,并产生终止于蒸发器12底部的制冷剂池40中的降膜。进给管42从分离器30延伸到分配箱36中并终止于分配箱36。液体制冷剂20流入分配箱36导致一定体积的液体制冷剂20或液头46在流过滴孔38前汇集在分配箱36中。在一些实施方案中,排气孔56可以位于分配系统34中,例如位于分配箱36上,以允许从分离器30进入分配系统34中的蒸气制冷剂14逸出,从而防止蒸气制冷剂14在分配系统34中非所需地累积。在一些实施方案中,排气孔56包括压力调节器58,其可以是例如一个或多个固定孔或受控排气装置,其排放实现100%液体制冷剂20进料至滴孔38所需的一定量的蒸气制冷剂14 (基于分离器20中的压力)。
[0017]在现有技术的重力进给蒸发器中,在一些系统操作条件(例如高负载条件)下,需要高液位的液头来迫使液体制冷剂以要求速率流经分配系统,从而满足高负载需求。因此,在这类现有技术蒸发器中需要注入大量制冷剂。这种必需的高液位液头因此增加了制冷系统高度。
[0018]为了减少在高负载操作条件下迫使所述流通过蒸发器所需的制冷剂用量和系统高度,蒸发器12在分配箱36中包括液头46液位传感器,例如浮标48。虽然在图2的实施方案中使用了浮标48,但是应该了解,可以使用其它类型的液位传感器。浮标48可操作地连接至分离器30的吸入口 32处的风门50或阀门或其它压力调节器。当风门50处在打开位置时,从分离器30中的制冷剂分离出的蒸气制冷剂14通过吸入口 32流向压缩机16,这是因为分离器中的压力Ps大于吸入口 32的对侧上的压力P-在高负载条件下,当液头46的液位上升时,浮标48也会上升并经由浮标48和风门50之间的机械、电气、流体等连接将风门50驱向闭合位置。在图2的实施方案中,所述连接是例如机械联动机构54。随着风门50移向闭合位置,蒸气制冷剂14的压力匕在分离器30和分配系统34中累积,从而迫使增加的液体制冷剂流20通过分配系统34。相反地,在低负载条件下,液头液位46下降,从而允许风门50移向打开位置。这“关闭”压力辅助并迫使液体制冷剂20经由重力流经分配系统34。
[0019]重力进给蒸发器12
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