管理换热器中制冷剂的方法和系统的制作方法_2

文档序号:8460560阅读:来源:国知局
的至少一部分制冷剂。
[0034]在一些实施例中,管理冷凝器中的制冷剂的方法可被设置成包括沿着冷凝器的内部空间的高度在多个高度水平收集处于液态的至少一部分制冷剂。
[0035]在一些实施例中,管理冷凝器中的制冷剂的方法可被设置成包括在冷凝器的内部空间的长度的相当大的部分上收集处于液态的至少一部分制冷剂。
【附图说明】
[0036]图1示出了管理管壳式冷凝器内部的制冷剂的一个实施例的示意图。
[0037]图2A和2B示出了其内部具有制冷剂管理装置的冷凝器的一个实施例。图2A是侧视图,而图2B是端视图。
[0038]图3示出了具有制冷剂管理装置的冷凝器的另一实施例。
[0039]图4A-4C示出了具有制冷剂管理装置的冷凝器的另三个实施例。
[0040]图5A到5C示出了具有过冷部分隔板的冷凝器的实施例。图5A是冷凝器的端视图。图5B是过冷部分隔板离区的立体透视图。图5C是过冷部分隔板的端视图。
[0041]图6示出了具有制冷剂管理装置的冷凝器的另一个实施例。
[0042]图7示出了一个具有两级分配器的换热器的一个实施例。
[0043]图8A-8E示出了两级分配器的实施例。图8A是两级分配器的侧视图,而图SB是两级分配器的底视图。图SC示出了两级分配器的示例性轮廓。图8D示出了相对于换热器的垂直方向成对角线设置的两级分配器。图SE示出了可适合作为两级分配器的第一和/或第二分配器的一分配器的实施例。
【具体实施方式】
[0044]一种空调系统(尤其是具有大容量例如超过30吨的空调系统)可被设置成采用管壳式换热器。管壳式换热器通常被设置成具有多个中空换热管沿着换热器的内部空间纵向运行,形成管程。换热器的壳的内部空间(壳程)和管程可被设置成分别携带第一流体和第二流体。热传递可发生在壳程中的第一流体和管程中的第二流体之间。例如,在管壳式冷凝器中,壳程通常是制冷剂。管程通常是冷却剂,例如穿过换热管的水。制冷剂可以首先以汽态被引入壳程。在管壳式冷凝器中,压缩的制冷剂蒸汽可与管程中的流动的水进行热传递,并被流动的水冷却。当压缩的制冷剂蒸汽朝向制冷剂的大约饱和温度冷却时,制冷剂可从汽态转化为液态。液态的制冷剂可被引导离开冷凝器的内部空间并朝向蒸发器流动。一些冷凝器可具有过冷部分,所述过冷部分一般可位于冷凝器的内部空间的底部。过冷部分可被设置成在液态的制冷剂流出冷凝器之前冷却液态的制冷剂进一步到饱和温度之下。在一些冷凝器中,过冷部分可以是封闭的过冷箱。
[0045]为了有助于在冷凝器的管程中的水与壳程中的制冷剂之间的热传递,管程中的多个换热管通常由导热材料制成,例如铜。管的传热效率可能受到管束效应的影响。管束效应发生在制冷剂从汽态到液态的转变期间当处于液态的一部分制冷剂留在换热管的表面上或移动到其他换热管的表面上时,因而降低了换热管的传热效率。这种管束效应在冷凝器具有较大数量的换热管排例如超过20-40排时可能更为突出。更接近于冷凝器的内部空间的底部的换热管可能比更接近于冷凝器的内部空间的顶部的换热管受到影响更大,这是因为有更多的液态制冷剂存在于更接近于冷凝器的内部空间的底部。
[0046]在下文的说明书中,描述了降低冷凝器中管束效应的方法和系统。在一个实施例中,一种方法可包括当汽态的制冷剂转化成液态时,引导处于液态的至少一部分制冷剂朝向冷凝器的内部空间的端部。所述方法还可包括在接近冷凝器的内部空间的端部,引导处于液态的那部分制冷剂朝向设置在冷凝器的内部空间的底部的冷凝器的过冷部分。所述方法还可包括在过冷部分中,引导处于液态的那部分制冷剂朝向制冷剂出口。在一些实施例中,制冷剂出口可被设置在接近冷凝器的内部空间的底部的中间部分,穿过过冷部分。在一些实施例中,一种系统可包括位于冷凝器的换热管束内的至少一个分离/收集盘,并且所述分离/收集盘可被设置成收集从汽态转化为液态的至少一部分制冷剂,并引导该部分制冷剂朝向冷凝器的内部空间的端部。在一些实施例中,分离/收集盘可被设置成在接近分离/收集盘的端部具有切口,以使所述部分的制冷剂通过切口流向冷凝器的底部。在一些实施例中,冷凝器可被设置成在接近冷凝器的内部空间的底部具有过冷部分,并且所述过冷部分可被设置成当所述部分的制冷剂流向位于接近冷凝器的内部空间的底部的中间部分的制冷剂出口时冷却制冷剂。在一些实施例中,过冷部分可被隔板覆盖,所述隔板可被设置成在接近隔板的端部具有切口。在一些实施例中,过冷部分可被设置成在过冷部分的换热管与冷凝器的壳之间具有空间填充杆,以便减少过冷部分的换热管与制冷剂之间的自由流动面积,增大制冷剂与换热管之间的接触。
[0047]对构成本发明一部分的附图进行了附图标记,并且其中通过实施例可被实施的方式示出了实施例。应当理解,本文所用的术语旨在描述附图和实施例,不应被视为限定本申请的保护范围。应当理解,冷凝器中的制冷剂状态是动态的。术语例如液态的制冷剂、汽态的制冷剂、处于液态的一部分制冷剂和类似的术语不是绝对的。制冷剂可以不断地从一种状态(例如,汽态)变成另一种状态(例如,液态)。
[0048]参见图1,示出了一种管理管壳式冷凝器100的内部空间110中的制冷剂的方法。冷凝器100具有限定内部空间110的壳105。箭头大体表示壳105的内部空间110内的制冷剂流的方向。制冷剂通过制冷剂入口 120被引入壳105的内部空间110。在制冷剂入口120处,制冷剂通常处于压缩的汽态,并且可在内部空间110中例如通过换热管的热传递转化成液态。一般,管理壳105的内部空间110中的制冷剂的方法包括将液态的制冷剂引向收集和重定向区130,收集处于液态的至少一部分制冷剂并随后重新引导所收集的制冷剂朝向收集和重定向区130中的内部空间110的第一端133和/或第二端135。所述方法一般还包括引导所收集的制冷剂朝向位于接近内部空间110的底部127的过冷区140,并引导制冷剂朝向壳105的制冷剂出口 150,所述制冷剂出口 150例如可以位于内部空间110的长度LI的大约中间部分。收集和重定向区130沿着由长度LI限定的纵向方向延伸。纵向方向大体与换热管穿过内部空间110的方向一致。
[0049]过冷区140还可具有隔板155,所述隔板大体纵向延伸,被设置成基本上覆盖过冷区140并将过冷区140与内部空间110的其它部分隔开。隔板155大体是不透制冷剂的,以便积聚在隔板155上的制冷剂可被引导朝向壳105的内部空间110的第一端133和/或第二端135,然后朝向过冷区140,并随后通过过冷区140朝向制冷剂出口 150。
[0050]在作业中,在壳105的内部空间110中,汽态的制冷剂可接触被设置成与水入口122和水出口 124流体相通的换热管(例如,如图3所示的换热管380)。换热管中的水通常具有的温度低于处于压缩的汽态的制冷剂的温度。热传递可发生在处于压缩的汽态的制冷剂和换热管中的水之间。当处于压缩的汽态的制冷剂被冷却到制冷剂的大约饱和温度时,至少一部分的制冷剂可转化为液态。液态的制冷剂可至少由于重力作用向下流动。
[0051]管理壳105的内部空间110中的制冷剂的方法还包括在位于壳105的顶部125和底部127之间的中间位置的收集和重定向区130中收集处于液态的至少一部分制冷剂。收集和重定向区130沿着由壳105的内部空间110的长度LI限定的纵向方向延伸。在一些实施例中,收集和重定向区130可以分别延伸至接近第一和/或第二端133和135,但在收集和重定向区130与第一和/或第二端133和135之间分别留有空间。因此,液态的制冷剂可通过收集和重定向区130被引导到第一端133和/或第二端135附近。在接近内部空间110的第一端133和/或第二端135处,收集和重定向区130可被设置成分别具有第一开口 137a和/或第二开口 137b。开口 137a和/或137b被设置成引导液态的制冷剂朝向位于接近壳105的内部空间110的底部127的过冷区140。
[0052]过冷区140 —般由几排(例如2-4排)的位于接近壳105的内部空间110的最底部部分的换热管限定。液态的制冷剂可从第一端133和/或第二端135被引入过冷区140。制冷剂然后可被引向位于例如穿过过冷区140的长度LI的大约中间部分的制冷剂出P 150ο
[0053]应当理解,制冷剂出口可被设置在沿着壳长度的任何位置。在图1所示的实施例中,将制冷剂出口 150设置在壳105的中间部分有助于均匀地过冷流自冷凝器100的两端133和135的制冷剂。在一些其它的实施例中,制冷剂可只被引向冷凝器的一端(例如,第一端133或第二端135)。制冷剂出口可被设置在接近与制冷剂被引向的那端相对的一端。将制冷剂出口设置成远离制冷剂被收集和重定向区所引向的那端可有助于通过过冷部分过冷制冷剂。
[0054]图2Α和2Β示出了管壳式冷凝器200的一个实施例,所述管壳式冷凝器200被设置成具有制
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