[发明专利]管壳式热交换器

说明书

发明背景

示例性实施方案涉及热交换器技术，更具体地涉及管壳式热交换器。

许多制冷系统包括蒸发器以促进致冷剂与另一种流体之间的热传递。典型的蒸发器包括具有形成管束的多个管的外壳，待冷却流体通过管束循环。致冷剂与外壳内部的管束形成热交换关系，使得与待冷却流体进行热能传递。通过蒸发器之后，致冷剂返回蒸汽状态，然后通过压缩机以在提升的压力下被压缩成蒸汽并在第二热交换器中被冷凝成液体。然后，液体被膨胀装置膨胀至减小的压力，之后返回至蒸发器以开始另一个致冷剂循环。冷却的流体循环至多个另外的热交换器以实现对各种空间的冷却。来自每一个空间的较暖的空气通过另外的热交换器并被冷却。然后，现已较冷的空气返回至各个空间以实现所期望的环境调节。

发明概要

公开了一种管壳式热交换器，其包括具有限定热交换区的外表面和内表面的外壳、布置在热交换区内的致冷剂池区，和布置在热交换区内位于致冷剂池区上方的多个管束。多个管束的每一个包括限定管通道的第一壁构件和第二壁构件，以及布置在管通道内的多个管。第一壁构件和第二壁构件的每一个具有第一端，其延伸至与致冷剂池区隔开的第二端。多个管束彼此隔开以限定一个或多个蒸汽通路。致冷剂分配器设置在管通道上方。致冷剂分配器被构造和布置为将致冷剂朝致冷剂池区输送到多个管上。

还公开了一种操作管壳式热交换器的方法。所述方法包括向多个管束引导液体致冷剂，多个管束的每一个具有限定管通道的第一壁构件和第二壁构件。多个管束彼此隔开以限定一个或多个蒸汽通路。液体致冷剂被传递到布置在管通道上方的致冷剂分配器上。液体致冷剂从致冷剂分配器被分配到延伸穿过管通道的多个管上，且液体致冷剂在重力的作用下从延伸穿过管通道的多个管落下。所述方法还包括在致冷剂与通过多个管的流体之间交换热能，将液体致冷剂收集在布置于管束下方的致冷剂池区内，以及引导致冷剂蒸汽通过限定在多个管束之间的蒸汽通路。

还公开了一种管壳式热交换器，其包括具有限定热交换区的外表面和内表面的外壳、布置在热交换区内的低压致冷剂池区，和布置在热交换区内位于低压致冷剂池区上方的管束。管束包括限定管通道的第一壁构件和第二壁构件，且多个管布置在管通道内。第一壁构件和第二壁构件的每一个具有第一端，其延伸至与低压致冷剂池区隔开的第二端。低压致冷剂分配器设置在管通道上方。低压致冷剂分配器被构造和布置为将低压致冷剂朝低压致冷剂池区输送到多个管上。

附图简述

以下描述不应被认为是以任何方式进行限制。参考附图，相同元件具有相同标号：

图1是根据示例性实施方案的使用低压致冷剂的壳管式蒸发器的局部透视图； 

图2是根据示例性实施方案的另一个方面的使用低压致冷剂的壳管式蒸发器的透视图；以及

图3是图2中的管壳式热交换器的详细视图。

具体实施方式

公开的设备和方法的一个或多个实施方案的详细描述在本文参考附图以例证的方式提供，且并不具有限制性。

参考图1，根据示例性实施方案使用低压致冷剂的壳管式蒸发器一般以2指示。壳管式蒸发器2包括具有限定热交换区10的外表面6和内表面8的外壳4。在所示的示例性实施方案中，外壳4包括非圆形剖面。如所示，然而，外壳4包括矩形剖面，应理解外壳4可以是各种形式，包括圆形和非圆形。外壳4包括被构造为接收低压致冷剂源（未示出）的致冷剂入口11。外壳4还包括被构造为连接至外部装置（比如，压缩机）的蒸汽出口12。壳管式蒸发器2还显示为包括布置在外壳4的下部的低压致冷剂池区14。低压致冷剂池区14包括使流体循环通过低压致冷剂池17的池管束15。低压致冷剂池17包括具有上表面19的一定量的液体低压致冷剂18。循环通过池管束的流体与低压致冷剂池17进行热量交换以将所述量的低压致冷剂18从液态转换成气态。此时，应理解，术语“低压致冷剂”的定义为在104℉(40℃)时液相饱和压力低于大约45 psi (310.3 kPa)的致冷剂。低压致冷剂的实例包括R245fa。还应理解，虽然描述为使用了低压致冷剂，但是示例性实施方案也可使用中压致冷剂。术语“中压致冷剂”的定义为在104℉(40℃)时液相饱和压力在45 psia (310.3 kPa)与170 psia (1172 kPa)之间的致冷剂。