[發(fā)明專利]用于并流式換熱器集管內(nèi)的分配改進(jìn)的制冷劑蒸汽注入

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680056656.9
• 申請(qǐng)日: 2006-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101563579A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·F·塔拉斯;A·利夫森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 開(kāi)利公司
• 主分類號(hào): F28F1/00
• 分類號(hào): F28F1/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 譚佐晞;曹 若

【技術(shù)領(lǐng)域】

本申請(qǐng)涉及一種并流式換熱器，其中來(lái)自上游位置的氣態(tài)制冷劑用于在 沿集管驅(qū)動(dòng)液相制冷劑方面提供額外的動(dòng)力以改善與所述集管流體相通的并 行管中的制冷劑分配，從而提高換熱器和整個(gè)制冷系統(tǒng)的性能。

【背景技術(shù)】

制冷系統(tǒng)利用制冷劑調(diào)節(jié)傳送到氣候受控制空間的第二流體，例如空氣。 在基本的制冷系統(tǒng)中，制冷劑在壓縮機(jī)中被壓縮，并順流流向冷凝器，在冷 凝器中當(dāng)與周圍環(huán)境相互傳熱時(shí)，熱量通常從制冷劑退到周圍環(huán)境。然后制 冷劑經(jīng)過(guò)膨脹裝置，在膨脹裝置中制冷劑膨脹到較低的壓力和溫度，并流向 蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中當(dāng)與第二流體(如室內(nèi)空氣)相互傳熱時(shí)，制冷劑蒸發(fā) 且通常過(guò)熱，同時(shí)冷卻并常常除濕所述第二流體。

最近幾年，很大的興趣和設(shè)計(jì)工作已經(jīng)集中到制冷系統(tǒng)中換熱器(冷凝 器和蒸發(fā)器)的有效運(yùn)作。換熱器技術(shù)中一個(gè)相對(duì)較新的發(fā)展是并流式，或 所謂的微通道或微型通道換熱器的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用(這兩個(gè)詞將交替地貫穿于本 文)，例如冷凝器和蒸發(fā)器。

這些換熱器具有若干并行的傳熱管，傳熱管通常是非圓形的，在這些傳 熱管中制冷劑以并行方式分配和流動(dòng)。傳熱管一般大致垂直于入口、中間和 出口集管內(nèi)制冷劑的流向，所述入口、中間和出口集管與傳熱管流體相通。 使用通常具有鋁的爐內(nèi)釬焊結(jié)構(gòu)的并流式換熱器的主要原因，同其優(yōu)越的性 能、高緊密度、結(jié)構(gòu)剛度和增強(qiáng)的耐腐蝕性能有關(guān)。

在用于冷凝器應(yīng)用時(shí)，這些換熱器通常設(shè)計(jì)為多程結(jié)構(gòu)，通常設(shè)若干并 行的傳熱管，各傳熱管內(nèi)有制冷劑通過(guò)，以便通過(guò)平衡和優(yōu)化傳熱及壓降特 性來(lái)獲得優(yōu)越的性能。在這樣的設(shè)計(jì)中，進(jìn)入入口集管(或所謂的入口管集 箱)的制冷劑穿過(guò)橫越冷凝器寬度的第一復(fù)式管通道流向?qū)γ娴募埽瑢?duì)面 的集管通常就是中間集管。收集于第一中間集管的制冷劑調(diào)轉(zhuǎn)方向，分配于 第二通道內(nèi)的傳熱管并流向第二中間集管。這種流動(dòng)模式可重復(fù)許多次以獲 得最佳冷凝器性能，直至制冷劑到達(dá)出口集管(或所謂的出口管集箱)。一般 地，各個(gè)集管是圓柱形(然而其它形狀也為本領(lǐng)域所知)，且用由同一個(gè)集管 結(jié)構(gòu)組件中的分隔物隔開(kāi)的不同室表示。

傳熱用的波紋狀且通常是百葉窗式的翅片置于傳熱管之間以增強(qiáng)管外傳 熱和結(jié)構(gòu)剛度。在爐內(nèi)釬焊作業(yè)過(guò)程中這些翅片通常連接于傳熱管。此外， 每個(gè)傳熱管優(yōu)選包含若干相對(duì)較小的并行通道以增強(qiáng)管內(nèi)傳熱和結(jié)構(gòu)剛度。

然而，制冷系統(tǒng)中并流式換熱器的使用存在一些障礙。尤其，當(dāng)兩相流 體進(jìn)入集管時(shí)，一個(gè)被稱為制冷劑分配不均的問(wèn)題常常發(fā)生在微通道換熱器 集管內(nèi)。兩相流體的氣相相比于液相具有顯著不同的特性，它以不同的速度 流動(dòng)并受到內(nèi)力和外力的不同影響。這使氣相脫離液相并獨(dú)自流動(dòng)。氣相從 液相的分離已經(jīng)提出挑戰(zhàn)，如并流式換熱器內(nèi)制冷劑分配不均。這種現(xiàn)象的 發(fā)生是由于通道及入口和出口集管內(nèi)不同的壓降，還有不良的集管和分配系 統(tǒng)設(shè)計(jì)。在集管內(nèi)，制冷劑路徑長(zhǎng)度的不同、相位分離以及重力是造成分配 不均的主要因素。換熱器通道內(nèi)，傳熱率、氣流分配、制造公差以及重力的 變化是主要因素。此外，增強(qiáng)換熱器性能方面的最近趨勢(shì)是促進(jìn)通道小型化， 這反過(guò)來(lái)對(duì)制冷劑分配產(chǎn)生負(fù)面影響。由于控制所有這些因素非常困難，加 上被提議技術(shù)的復(fù)雜性和低效率，或解決方案的成本非常高，許多先前處理 制冷劑分配的嘗試，都失敗了。

另一方面，制冷劑分配不均可能會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器和整個(gè)系統(tǒng)的重大性能在 大范圍運(yùn)行條件方面退化。因此，希望能減少或消除并流式換熱器中的制冷 劑分配不均。

【發(fā)明內(nèi)容】

在本發(fā)明所揭示的一個(gè)實(shí)施例中，制冷劑蒸汽從上游位置分出，并進(jìn)入 并流式換熱器中間集管內(nèi)的一個(gè)位置，在此位置處出現(xiàn)兩相制冷劑流體，并 且液相可能從氣相分離并積聚，這導(dǎo)致與所述中間集管流體相連的下游傳熱 管內(nèi)制冷劑分配不均。來(lái)自上游位置的制冷劑蒸汽具有較快的速度和足夠的 動(dòng)力來(lái)創(chuàng)造大部分是均質(zhì)流的條件，同時(shí)最初分離的兩相制冷劑在所述中間 集管內(nèi)混合、霧化并重新分配。

在一個(gè)實(shí)施例中氣態(tài)制冷劑從把壓縮機(jī)連接到并流式換熱器的管路分 出。

在另一個(gè)實(shí)施例中，氣相為主或兩相均勻的制冷劑從上游集管內(nèi)的一個(gè) 位置分出并改變方向進(jìn)入下游集管內(nèi)的一個(gè)位置。