[發明專利]管殼式熱交換器

有效

• 申請號: 201280056556.1
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN103946658B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: J.L.伊斯福梅斯;黃興華;M.克里斯蒂安斯;S.本達普蒂;S.P.布里恩;S.B.伊馬茲
• 申請（專利權）人: 開利公司
• 主分類號: F28D3/02
• 分類號: F28D3/02;F28D3/04;F28D7/16;F28F9/02;F25B39/02;F28D21/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 鄧雪萌,何逵游

發明背景

示例性實施方案涉及熱交換器技術，更具體地涉及管殼式熱交換器。

許多制冷系統包括蒸發器以促進致冷劑與另一種流體之間的熱傳遞。典型的蒸發器包括具有形成管束的多個管的外殼，待冷卻流體通過管束循環。致冷劑與外殼內部的管束形成熱交換關系，使得與待冷卻流體進行熱能傳遞。通過蒸發器之后，致冷劑返回蒸汽狀態，然后通過壓縮機以在提升的壓力下被壓縮成蒸汽并在第二熱交換器中被冷凝成液體。然后，液體被膨脹裝置膨脹至減小的壓力，之后返回至蒸發器以開始另一個致冷劑循環。冷卻的流體循環至多個另外的熱交換器以實現對各種空間的冷卻。來自每一個空間的較暖的空氣通過另外的熱交換器并被冷卻。然后，現已較冷的空氣返回至各個空間以實現所期望的環境調節。

發明概要

公開了一種管殼式熱交換器，其包括具有限定熱交換區的外表面和內表面的外殼、布置在熱交換區內的致冷劑池區，和布置在熱交換區內位于致冷劑池區上方的多個管束。多個管束的每一個包括限定管通道的第一壁構件和第二壁構件，以及布置在管通道內的多個管。第一壁構件和第二壁構件的每一個具有第一端，其延伸至與致冷劑池區隔開的第二端。多個管束彼此隔開以限定一個或多個蒸汽通路。致冷劑分配器設置在管通道上方。致冷劑分配器被構造和布置為將致冷劑朝致冷劑池區輸送到多個管上。

還公開了一種操作管殼式熱交換器的方法。所述方法包括向多個管束引導液體致冷劑，多個管束的每一個具有限定管通道的第一壁構件和第二壁構件。多個管束彼此隔開以限定一個或多個蒸汽通路。液體致冷劑被傳遞到布置在管通道上方的致冷劑分配器上。液體致冷劑從致冷劑分配器被分配到延伸穿過管通道的多個管上，且液體致冷劑在重力的作用下從延伸穿過管通道的多個管落下。所述方法還包括在致冷劑與通過多個管的流體之間交換熱能，將液體致冷劑收集在布置于管束下方的致冷劑池區內，以及引導致冷劑蒸汽通過限定在多個管束之間的蒸汽通路。

還公開了一種管殼式熱交換器，其包括具有限定熱交換區的外表面和內表面的外殼、布置在熱交換區內的低壓致冷劑池區，和布置在熱交換區內位于低壓致冷劑池區上方的管束。管束包括限定管通道的第一壁構件和第二壁構件，且多個管布置在管通道內。第一壁構件和第二壁構件的每一個具有第一端，其延伸至與低壓致冷劑池區隔開的第二端。低壓致冷劑分配器設置在管通道上方。低壓致冷劑分配器被構造和布置為將低壓致冷劑朝低壓致冷劑池區輸送到多個管上。

附圖簡述

以下描述不應被認為是以任何方式進行限制。參考附圖，相同元件具有相同標號：

圖1是根據示例性實施方案的使用低壓致冷劑的殼管式蒸發器的局部透視圖；?

圖2是根據示例性實施方案的另一個方面的使用低壓致冷劑的殼管式蒸發器的透視圖；以及

圖3是圖2中的管殼式熱交換器的詳細視圖。

具體實施方式

公開的設備和方法的一個或多個實施方案的詳細描述在本文參考附圖以例證的方式提供，且并不具有限制性。

參考圖1，根據示例性實施方案使用低壓致冷劑的殼管式蒸發器一般以2指示。殼管式蒸發器2包括具有限定熱交換區10的外表面6和內表面8的外殼4。在所示的示例性實施方案中，外殼4包括非圓形剖面。如所示，然而，外殼4包括矩形剖面，應理解外殼4可以是各種形式，包括圓形和非圓形。外殼4包括被構造為接收低壓致冷劑源（未示出）的致冷劑入口11。外殼4還包括被構造為連接至外部裝置（比如，壓縮機）的蒸汽出口12。殼管式蒸發器2還顯示為包括布置在外殼4的下部的低壓致冷劑池區14。低壓致冷劑池區14包括使流體循環通過低壓致冷劑池17的池管束15。低壓致冷劑池17包括具有上表面19的一定量的液體低壓致冷劑18。循環通過池管束的流體與低壓致冷劑池17進行熱量交換以將所述量的低壓致冷劑18從液態轉換成氣態。此時，應理解，術語“低壓致冷劑”的定義為在104℉(40℃)時液相飽和壓力低于大約45?psi?(310.3?kPa)的致冷劑。低壓致冷劑的實例包括R245fa。還應理解，雖然描述為使用了低壓致冷劑，但是示例性實施方案也可使用中壓致冷劑。術語“中壓致冷劑”的定義為在104℉(40℃)時液相飽和壓力在45?psia?(310.3?kPa)與170?psia?(1172?kPa)之間的致冷劑。