管理换热器中制冷剂的方法和系统的制作方法_3

文档序号:8460560阅读:来源:国知局
冷剂收集/重定向装置以管理冷凝器200内部的制冷剂流。为了清楚起见,没有示出冷凝器200的换热管。冷凝器200具有壳205,所述壳205具有内部空间210。壳具有制冷剂入口 220和制冷剂出口 250。制冷剂收集/重定向装置包括设置在壳205的内部空间210中的分离/收集盘232。分离/收集盘232可例如沿着由壳205的内部空间210的长度L2限定的纵向方向延伸,并且大体平行于由长度L2限定的纵向方向。分离/收集盘232可以延伸至壳205的内部空间210的全长L2或可以不延伸至壳205的内部空间210的全长L2。如图2Α所示,分离/收集盘232被设置成在分离/收集盘232的端部具有切口区域236,以便在分离/收集盘232的端部与内部空间210的第一端233和/或第二端235之间形成空间。切口区域236被设置成允许制冷剂流出分离/收集盘232。
[0055]如上文结合图1所讨论的,图1所示的过冷区140可基本上被隔板155覆盖。如图2Α所示,位于内部空间210的下部部分的分离/收集盘232a之一可用作隔板来覆盖内部空间210的过冷区域240。
[0056]当一个以上的分离/收集盘232用在内部空间210中时,各分离/收集盘232可被设置在沿着由内部空间210的高度H2限定的垂直方向的不同高度水平。各分离/收集盘232可被设置成大体具有相同或大约相同的长度。分离/收集盘232可通过至少一个支撑件242保持就位在内部空间210的内部。
[0057]参见图2A和2B,披露了分离/收集盘232的更多细节。如通过图2B所示的冷凝器200的端视图所示,分离/收集盘232具有沿由长度L2 (如图2A所示)限定的纵向方向延伸的翼部244。翼部244通常向上倾斜。各分离/收集盘232具有两个翼部244,沿着分离/收集盘232的两侧延伸。分离/收集盘232还具有沿纵向方向延伸的底部246,如图2A和2B所不。底部246通常被设置成是大体平面的。翼部244和底部246被设置成形成具有大体平底(从图2B的端视图看)的沟槽形状。
[0058]图2B还示出了从端视图看,冷凝器200的内部空间210大体具有圆形端部轮廓。内部空间210可具有一个以上的分离/收集盘232,所述分离/收集盘232被设置在沿着由高度H2限定的垂直方向的不同高度水平。垂直方向设置的分离/收集盘232大体彼此平行。在图2B所示的实施例中,各分离/收集盘232的每一个的宽度W2与相应的冷凝器200的圆形端部轮廓的弦长基本相同或小于相应的冷凝器200的圆形端部轮廓的弦长。应当指出,各分离/收集盘232的宽度W2可以是不同的。
[0059]如上文结合图2A所讨论并且也在图2B示出,过冷区域240大体位于接近冷凝器200的内部空间210的底部248。在图2B所示的实施例中,过冷区域240被位于接近内部空间210的底部248的分离/收集盘232a之一基本覆盖并与冷凝器的内部空间210的其它部分隔开。
[0060]参见图2A和2B,还披露了冷凝器200的作业。图2A中的箭头示出了处于液态的制冷剂的流动方向。在作业中,处于压缩的汽态的制冷剂从制冷剂入口 220被引入壳205的内部空间210。处于压缩的汽态的制冷剂可通过例如换热管(例如,如图3所示的换热管380,但为了清楚起见在图2A和2B中省略)中的流水冷却。在冷却后,处于汽态的至少一部分制冷剂可转化为液态的制冷剂。至少由于重力的作用,液态的制冷剂向下朝向内部空间210的底部248运动。分离/收集盘232被设置成收集滴到分离/收集盘232上的液态的制冷剂。分离/收集盘232随后引导所收集的液态的制冷剂朝向位于接近内部空间210的第一端233和/或第二端235的切口区域236。向上倾斜的翼部244可以阻止所收集的液态的制冷剂从存在有翼部244的分离/收集盘232的侧部流出分离/收集盘232。当液态的制冷剂在切口区域236流出分离/收集盘232时,液态的制冷剂随后至少由于重力作用从第一端233和/或第二端235被引导朝向过冷区域240。因此,分离/收集盘232结构可用作图1所述的收集/分离区130。
[0061]在一些实施例中,可使用一个以上的分离/收集盘232。图2A和2B所示的实施例被设置成具有四个分离/收集盘232,其在一些示例中可大体具有相似的长度。在本实施例中,分离/收集盘232沿着由高度H2限定的垂直方向垂直设置在四个不同的高度水平。分离/收集盘232和壳205可将内部空间210分成四个冷却部分260,和一个过冷部分240。在每一个冷却部分260中,处于压缩的汽态的一部分制冷剂可转化为液态。在每一个部分260中处于液态的至少一部分制冷剂可通过相应的分离/收集盘232被收集。因此,每一个部分260中处于液态的相当大部分制冷剂不流向其它部分260。这与没有分离/收集盘的冷凝器相比有助于减小管束效应。因此,与没有分离/收集盘232的冷凝器相比,冷凝器200的效率可增加。
[0062]在如图2A和2B所示的实施例中,制冷剂入口 220被设置在壳205的上方,并且可相对于分离/收集盘232大致垂直设置。被引入壳205的内部空间210的制冷剂一般首先流向更接近于制冷剂入口 220的冷却部分260,然后流向其后沿垂直方向离入口 220更远的接下来的冷却部分260。
[0063]在如图3所示的冷凝器300的另一个实施例中,制冷剂入口 320相对于垂直方向V成角度α设置,所述垂直方向V从端视图看由冷凝器300的内部空间310的高度Η3限定。制冷剂入口 320与垂直方向V之间的角度α可以是从约O度到约90度,优选地,从约30到约60度。
[0064]从内部空间310看,制冷剂入口 320配置有制冷剂分配器370。如图3所示,由于制冷剂入口 320相对于垂直线V成角度α设置,制冷剂分配器370与大体彼此平行的多个冷却部分360直流相通。因此,在作业中,来自制冷剂入口 320的汽态的制冷剂可以几乎同时被引向多个冷却部分360,这可有助于冷却汽态的制冷剂,以便转化为液态的制冷剂。
[0065]在如图3所示的实施例中,分离/收集盘332通过大约四排的换热管380构成的换热管束彼此分离。应当理解,这是示例性的;分离/收集盘332可通过任意数量排的换热管380分离。在一些实施例中,所述数量可以是3至9。在一些实施例中,所述数量可通过比较冷凝器300的效率与分离/收集盘332之间的不同数量的换热管排380并确定与最高效率相关的数量而优化。
[0066]图4A-4C分别示出了具有收集/重定向装置以管理制冷剂流的冷凝器400a、400b、400c的三个实施例的端视图。与图3所示的实施例类似,图4A所示的冷凝器400a具有相对于垂直定向V4A成一角度设置的制冷剂入口 420a,所述垂直定向V4A类似于图3所示的垂直定向V。分离/收集盘432a也相对于垂直线V4A成一角度设置。成角度设置的分离/收集盘432a有助于引导小滴的液态制冷剂朝向倾斜的分离/收集盘432a的较低侧,以在倾斜的分离/收集盘432a的较低侧形成制冷剂液流。
[0067]在图4B所示的另一个实施例中,冷凝器400b具有被设置在冷凝器400b的大约上部的制冷剂入口 420b。冷凝器400b被设置成具有至少一个被连接至冷凝器400b的壳405b的内表面的导流挡板472b。导流挡板472b可被设置成沿着由冷凝器的长度(例如,如图2所示的长度L2)限定的纵向方向延伸。导流挡板472b可能延伸冷凝器的全长或可能不延伸冷凝器的全长。在一些实施例中,导流挡板472b可能延伸冷凝器的全长,以便导流挡板472b可以沿着冷凝器的全长向下引导制冷剂。导流挡板472b被设置成指向下,以便导流挡板472b可以帮助引导液态的制冷剂朝向大体覆盖过冷区域440b的下部分离/收集盘432bο在图4B所示的实施例中,冷凝器400b被设置成仅具有一个覆盖过冷区域440b的下部分离/收集盘432b。在下部分离/收集盘432b上,液态形式的制冷剂可被引向壳405的一端或两端(例如,图2A所示的壳205的第一端233和/或第二端235),并随后被引入下部分离/收集盘432b下方的过冷区440b。
[0068]在图4C所示的实施例中,冷凝器400c具有相对于垂直方向V4C成约90度设置的制冷剂入口 420c。在图4C所示的端视图中,制冷剂入口 420c可被设置成引导制冷剂从冷凝器400c的左侧进入壳405c。由于从左侧引导汽态的制冷剂,汽态的制冷剂的冷却和从汽态转化成液态更可能朝向壳405c的右侧发生。因此,对于每一个分离/收集盘432c可能只需要一个位于邻近壳405c的右侧的翼部444c。通过移去可能阻挡来自制冷剂入口 420c的制冷剂流的位于分离/收集盘432c左侧的翼部,该一个翼部结构可有助于汽态的制冷剂进入壳405C。
[0069]如上文所述,冷凝器中的分离/收集盘的数量可变化。在一些实施例中,例如如图4B所示的冷凝器400b,冷凝器可被设置成只有
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