[發(fā)明專利]熱交換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480046557.7
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN105593625B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 沼田光春;笠井一成
• 申請（專利權）人: 大金應用美國股份有限公司
• 主分類號: F28D5/02
• 分類號: F28D5/02;F28D3/02;F28D7/16;F25B39/02;F28D21/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 韓俊

一種用于蒸汽壓縮系統(tǒng)的熱交換器(1、201、201’、301、401、501、501’、601、601’、701、801、801’、901、901’、1001、1101)包括殼體(10)、分配部件(20)、管束(30、230、330、430、530、630、730)以及槽部件(40、40’、240、240’、340、440)，該分配部件設置在殼體(10)內(nèi)部以分配制冷劑。管束(30、230、330、430、530、630、730)包括多個熱傳遞管(31)，這些熱傳遞管設置在位于分配部件(20)下方的殼體(10)內(nèi)部。管束(30、230、330、430、530、630、730)包括降膜區(qū)域(FF)、積聚區(qū)域(A)以及滿液區(qū)域(FL)，該降膜區(qū)域設置在分配部件(20)下方，該滿液區(qū)域設置在降膜區(qū)域(FF)下方，而該滿液區(qū)域(FL)在殼體(10)的底部設置在積聚區(qū)域(A)下方。槽部件(40、40’、240、240’、340、440)在積聚區(qū)域(A)中的至少一個熱傳遞管(31)下方延伸以將制冷劑積聚在其中。當沿著垂直于殼體(10)的縱向中心軸線(C)的水平方向觀察時，槽部件(40、40’、240、240’、340、440)至少部分地在積聚區(qū)域中與至少一個熱傳遞管(31)交迭。

技術領域

本發(fā)明總地涉及一種適合于用在蒸汽壓縮系統(tǒng)中的熱交換器。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有管束的熱交換器，其中上述管束具有降膜區(qū)域、積聚區(qū)域以及滿液區(qū)域。

背景技術

蒸汽壓縮制冷已經(jīng)是用于進行大型建筑等的空氣調(diào)節(jié)的最常用的方法。傳統(tǒng)的蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)典型地設有蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器是在從穿過該蒸發(fā)器的待冷卻的液體中吸收熱量的同時允許制冷劑從液體蒸發(fā)為蒸汽的熱交換器。一種類型的蒸發(fā)器包括管束，該管束具有多個水平延伸的熱傳遞管，待冷卻的液體穿過這些水平延伸的熱傳遞管進行循環(huán)，并且上述管束容納在圓柱形殼體內(nèi)部。存在用于使制冷劑在此種類型的蒸發(fā)器中蒸發(fā)的若干已知方法。在滿液式蒸發(fā)器中，殼體充滿液體制冷劑并且熱傳遞管浸在液體制冷劑的池中，以使得液體制冷劑沸騰和/或蒸發(fā)為蒸汽。在降膜蒸發(fā)器中，液體制冷劑從上方沉積到熱傳遞管的外表面上，以使得液體制冷劑的層或薄膜沿著熱傳遞管的外表面形成。來自熱傳遞管的壁的熱量經(jīng)由對流和/或傳導通過液體膜傳遞至蒸汽-液體界面，在上述蒸汽-液體界面處，一部分液體制冷劑蒸發(fā)，由此熱量被從在熱傳遞管內(nèi)部流動的水去除。沒有蒸發(fā)的液體制冷劑在重力下從位于上方位置的熱傳遞管垂直地朝向位于下方位置的熱傳遞管下降。還存在混合降膜蒸發(fā)器，其中，液體制冷劑沉積在管束中的一些熱傳遞管的外表面上，而管束中的其它熱傳遞管被浸到已收集在殼體的底部處的液體制冷劑中。

雖然滿液式蒸發(fā)器具有高的熱傳遞性能，但滿液式蒸發(fā)器需要相當大量的制冷劑，因為熱傳遞管浸在液體制冷劑的池中。隨著具有低得多的全球變暖潛在性的新型且高成本的制冷劑的最新發(fā)展(例如R1234ze或R1234yf)，理想的是減少蒸發(fā)器中的制冷劑充料。降膜蒸發(fā)器的主要優(yōu)點是能在確保良好的熱傳遞性能的同時減少制冷劑充料。因此，降膜蒸發(fā)器具有很大的潛力來替換大型制冷系統(tǒng)中的滿液式蒸發(fā)器。

美國專利No.5,839,294披露了一種混合降膜蒸發(fā)器，該混合降膜蒸發(fā)器具有以滿液模式操作的部段和以降膜模式操作的部段。更具體地，在該公開中披露的蒸發(fā)器包括外殼，管束中的多個水平熱傳遞管穿過該外殼。分配系統(tǒng)設置成與管束中的最上層的熱傳遞管交迭的關系，以使得進入殼體中的制冷劑被分配到管的頂部上。液體制冷劑形成沿著每個熱傳遞管的外壁的膜，在每個熱傳遞管的外壁的膜處，一部分液體制冷劑蒸發(fā)成為蒸汽制冷劑。剩余的液體制冷劑收集在殼體的下部中。在穩(wěn)態(tài)操作中，外殼內(nèi)的液體制冷劑的液位維持在某一液位，以使得在殼體下端附近的至少25％的水平熱傳遞管浸在液體制冷劑中。因此，在該公開中，蒸發(fā)器利用殼體的下方部段中以滿液熱交換模式操作的熱傳遞管進行操作，而沒有浸在液體制冷劑中的熱傳遞管則以降膜熱傳遞模式進行操作。