[发明专利]热交换器

说明书

热交换器(1、201、701、801、901、1001、1101、1201)包括壳体(10、910)、制冷剂分配器(20、220、320、420、520、620)以及传热单元(30、930)。壳体(10、910)具有制冷剂入口(11a)和壳体制冷剂蒸气出口(12a)，至少带有液体制冷剂的制冷剂流过制冷剂入口。壳体(10、910)的纵向中心轴线(C)以大致平行于水平面(P)的方式延伸。制冷剂分配器(20、220、320、420、520、620)连接到制冷剂入口(11a)并配置在壳体(10、910)内。制冷剂分配器(20、220、320、420、520、620)具有：至少一个液体制冷剂分配开口(23b、68)，其分配液体制冷剂；以及制冷剂蒸气分配出口开口(O)，其与壳体制冷剂蒸气出口(12a)纵向地间隔开。传热单元(30、930)配置在制冷剂分配器(20、220、320、420、520、620)下方的壳体(10、910)内部，使得从制冷剂分配器(20、220、320、420、520、620)排出的液体制冷剂供给到传热单元(30、930)。

技术领域

本发明大致涉及一种适于在蒸气压缩系统中使用的热交换器。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。

背景信息

蒸气压缩制冷已是大型建筑物等的空气调节最常用的方法。常规的蒸气压缩制冷系统通常设置有蒸发器，该蒸发器是热交换器，其允许制冷剂从液体蒸发为蒸气，同时从流过蒸发器的待冷却液体吸收热量。一种类型的蒸发器包括管束，所述管束具有多个水平延伸的传热管，待冷却液体通过该传热管循环，并且管束容纳在柱状壳体内。在这种类型的蒸发器中，存在若干用于蒸发制冷剂的已知方法。在满液式蒸发器中，壳体充满液体制冷剂，并且传热管浸没在液体制冷剂池中，使得液体制冷剂沸腾和/或蒸发为蒸气。在降膜蒸发器中，液体制冷剂从上方沉积到传热管的外表面上，从而沿着传热管的外表面形成液体制冷剂层或薄膜。来自传热管壁的热量经由对流和/或传导通过液膜传递到蒸气-液体界面，在该界面处，部分液体制冷剂蒸发，因此，热量被从传热管内部流动的水去除。未蒸发的液体制冷剂通过重力从上部位置处的传热管朝向下部位置处的传热管竖直落下。还有一种混合降膜蒸发器，在该蒸发器中，液体制冷剂沉积在管束中的一些传热管的外表面上，而管束中的其它传热管浸没在已被收集在壳体底部的液体制冷剂中。

虽然满液式蒸发器具有高传热性能，但由于传热管浸没在液体制冷剂池中，因此，满液式蒸发器需要相当数量的制冷剂。随着最近开发出具有低得多的全球变暖潜值的新型高成本制冷剂(诸如R1234ze或R1234yf)，希望减少蒸发器中的制冷剂充注量。降膜蒸发器的主要优点是，可以在确保良好的传热性能的同时降低制冷剂的充注量。因此，降膜蒸发器具有替代大型制冷系统中的满液式蒸发器的巨大潜力。无论蒸发器是何种类型，例如，满液式、降膜或混合型，都设有分配器以将进入蒸发器的制冷剂分配到管束。美国专利公开第2015/0053378号公开了这种分配器的一个示例。分配器设计成将蒸气制冷剂从液体制冷剂分离，并将液体制冷剂分配到管束。特别是在降膜蒸发器的情况下需要这种分布。

发明内容

在至少一个降膜蒸发器中，已经发现，希望尽可能多的液体制冷剂从分配器中的气体制冷剂分离，以使仅液体制冷剂被分配到管束。

因此，本发明的一个目的是提供一种带有分配器的蒸发器，该分配器充分地分离液体制冷剂和气体制冷剂。

已进一步发现，若分配器中的气液分离不充分，则制冷剂的液滴会包含在气体制冷剂中。该液滴将不会被分配到管束中，而将与排出蒸气流一起排出蒸发器并返回到压缩机。这种现象称为液体携带。这种液体携带可能降低蒸发器和/或压缩机的性能，并因此降低整个制冷剂循环的性能。

因此，本发明的另一个目的是提供一种带有分配器的蒸发器，该分配器将液体制冷剂分配到管束并减少制冷剂排出蒸气中的液滴含量(液体携带)，从而提高蒸发器和/或压缩机的性能。