[发明专利]热交换器

说明书

热交换器(1)包括外壳(10)、配置在外壳(10)内的制冷剂分配器(20)以及配置在外壳(10)内的传热单元(30)。外壳(10)具有供至少液态制冷剂流过的制冷剂入口(11a)以及外壳制冷剂蒸汽出口(12a)。制冷剂分配器(20)包括第一部分(D₁)和第二部分(D₂)。第一部分(D₁)连接到制冷剂入口(11a)以接收来自该入口(11a)的制冷剂。第一部分(D₁)具有至少一个第一制冷剂液体分配开口(68)以及第一制冷剂蒸汽分配出口开口(O)。第二部分(D₂)连接到第一部分(D₁)以接收来自第一制冷剂液体分配开口(68)的制冷剂。第二部分(D₂)具有至少一个第二制冷剂液体分配开口(108)以及至少一个第二制冷剂蒸汽分配出口开口(92a、94a)。传热单元(30)配置在制冷剂分配器(20)的下方以接收从制冷剂分配器(20)的第二部分(D₂)排出的液态制冷剂。

技术领域

本发明总体上涉及一种适用于蒸汽压缩系统的热交换器。更具体而言，本发明涉及一种包括制冷剂分配器的热交换器。

背景技术

蒸汽压缩制冷已经是用于进行大型建筑等的空气调节的最常用的方法。传统的蒸汽压缩制冷系统典型地设有蒸发器，该蒸发器是在从穿过该蒸发器的待冷却的液体中吸收热量的同时允许制冷剂从液体蒸发为蒸汽的热交换器。一种类型的蒸发器包括管束，该管束具有多个水平延伸的热传递管，待冷却的液体穿过这些水平延伸的热传递管进行循环，并且上述管束容纳在圆柱形壳体内部。存在用于使制冷剂在此种类型的蒸发器中蒸发的若干已知方法。例如，存在溢流式蒸发器、降膜式蒸发器以及混合降膜式蒸发器。

无论是例如溢流式、降膜式或混合式中的哪种类型的蒸发器，均使分配器设置成将进入该蒸发器的制冷剂分配到管束。美国专利公开第2013/0277018号公开了上述分配器的一个实例。

发明内容

至少在降膜式蒸发器中已经发现，期望在分配器中将尽可能多的液态制冷剂与气态制冷剂分离，以仅使液态制冷剂被分配到管束且仅使气态制冷剂离开外壳。

因此，本发明的一个目的在于提供一种蒸发器，该蒸发器具有将液态制冷剂与气态制冷剂充分分离的分配器。

进一步发现，若在分配器中的气液分离不充分，则制冷剂的液滴可能被包含在气态制冷剂内。上述液滴将不会被分配到管束并且将随着出口蒸汽流离开蒸发器而返回到压缩机。上述现象被称为液体残留，这可能会降低蒸发器和/或压缩机的性能，并由此降低整个制冷剂循环的性能。

进一步发现，若在分配器中的气液分离不充分，则气泡可能被包含在液态制冷剂内。上述气泡可能显著地减少供给到管束的液体量，这可能会降低蒸发器的传热性能。

因此，本发明的另一目的在于提供一种蒸发器，该蒸发器具有一种分配器，该分配器以减少气泡的方式将液态制冷剂分配到管束并且减少制冷剂出口蒸汽中的液滴含量(液体残留)，并由此改善蒸发器和/或压缩机的性能。

进一步发现，若蒸汽速度较高，则蒸汽将夹带液体。此外，高速的蒸汽可能导致液体表面上的过度剪切，从而影响分配器内的液体厚度(液位)。分配器内的液位厚度的改变可能导致液体的不均匀滴落(例如，不均匀分配)。

因此，本发明的另一个目的在于提供一种蒸发器，该蒸发器具有对液态制冷剂进行均等分配的分配器。

还已经发现的是，在使用低压制冷剂(LPR)这类制冷剂的情况下，由于低压制冷剂具有较低的密度，因此，不充分的气液分离可能会更普遍。

因此，本发明的又一目的在于提供一种蒸发器，该蒸发器具有一种分配器，即使使用LPR制冷剂，也能够改善气液分离。