[發明專利]具有重定向過程流體流動的蒸發器

有效

• 申請號: 201711473211.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108266923B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: J·M·巴特利;J·D·皮古希
• 申請（專利權）人: 特靈國際有限公司
• 主分類號: F25B39/02
• 分類號: F25B39/02
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 姜龍;須一平

公開了一種通過在制冷劑蒸發器內使用低壓降管道和高性能管件來分離和導向過程流體流動的裝置、系統和方法。蒸發器包括殼體。殼體包括過程流體入口和過程流體出口。蒸發器還包括設置在殼體內并運送過程流體的多個管件。多個管件包括多個第一管件和多個第二管件。所述蒸發器還包括設置在所述殼體內并運送所述過程流體的多個重定向管。多個重定向管包括第一重定向管和第二重定向管。蒸發器的作用是通過使用兩根管件和重定向管將過程流體流動分離并導向成兩部分。

技術領域

本公開總體上涉及制冷劑蒸發器。更具體地，本公開涉及通過在制冷劑蒸發器內使用重定向管和換熱管來分離和引導導向過程流體流動的裝置、系統和方法。

背景技術

管殼溢流式蒸發器具有殼體。殼體具有底部并限定空間。一組管件靠近蒸發器殼體的底部設置，并從殼體的一端向另一端水平延伸。該組管件用于運輸過程流體，該過程流體從過程流體入口通過殼體到達過程流體出口。作為工作流體的制冷劑從例如靠近殼體底部的制冷劑入口進入蒸發器的殼體，與過程流體交換熱量并蒸發。制冷劑蒸汽進入殼體內的空間的上部并經由制冷劑出口離開殼體，制冷劑出口可定位在殼體內的空間的上部。

在管殼溢流式蒸發器中，仔細選擇管件的數量、材料、長度和性能特征以提供適當的傳熱以及降低成本、減少過程流體壓降、并減少制冷劑充注量。在雙程管殼溢流式蒸發器中，管件的通常構造使過程流體首先沿遠離過程流體入口的方向流動，然后朝向過程流體入口的方向返回從而流過出口。這種布置將過程流體入口和過程流體出口放置在蒸發器殼體的相同端。

蒸發器殼體的尺寸通常設定得足夠大以容納管件，使得在殼體頂部離開的制冷劑蒸氣不會具有不希望的相互作用，例如液體攜帶、熱交換不平衡和/或一定的局部流速，其中過程流體在靠近殼體底部的管件中流動。蒸發器的尺寸也可以通過冷卻器的其他特征來設定，例如壓縮機。壓縮機的各種負載可能需要不同尺寸的蒸發器殼體。

發明內容

當在蒸發器內使用更高性能的管件時，蒸發器的一端的過程流體入口附近產生更多的蒸氣，其中過程流體與制冷劑之間的溫差可能最大。過程流體入口所在的蒸發器的這一端的蒸氣速度通常高于蒸發器另一端的蒸氣速度，并且液體制冷劑可能易于攜帶至管束頂部并進入壓縮機。液體制冷劑在壓縮機內部蒸發會干擾蒸汽流動并造成不必要的損失。例如，進入壓縮機的液體制冷劑可能在壓縮機中沿著流動路徑的某個位置閃蒸成蒸氣，例如，當液體制冷劑的焓充分增加時，或者當某些局部壓降足夠低以致液體制冷劑閃蒸時。蒸發的制冷劑可能與壓縮機的壁和/或葉輪的壁分離，并引起壓縮機內的流動不穩定。此外，熱交換的不平衡還可能導致由于過程流體與制冷劑溫差的顯著降低以及產生的蒸氣極少，在管殼溢流式蒸發器的另一端的管件潤濕不良。因此，液體制冷劑不會被升高到管束中的更高的管件中進行換熱。

公開了一種通過在蒸發器內使用低壓降重定向管和高性能管道來分離和引導過程流體流動的裝置、系統和方法。過程流體的一部分通過換熱管從過程流體入口運送到蒸發器殼體的一個位置以進行熱交換，然后經由重定向管從該位置重新引導到過程流體出口。過程流體的另一部分通過重定向管從過程流體入口被重定向到蒸發器殼體的另一個位置，然后從該位置經由換熱管運送到過程流體出口用于熱交換。

在一個實施例中，過程流體的一部分從蒸發器殼體的過程流體進入端通過換熱管流至另一端。在進入端附近，過程流體和制冷劑之間的溫差可能是最高的。因此，傳熱率(蒸氣產生)可能是最高的，并且可能產生高熱通量的區域。管件被液體制冷劑潤濕，液體制冷劑和過程流體之間發生熱交換，液體制冷劑被蒸發，一些液體制冷劑可被蒸氣升高到管束中較高的管件中。這部分過程流體然后通過低壓降重定向管重新引導回到殼體的過程流體進入端。過程流體的第二部分通過低壓降重定向管從蒸發器殼體的過程流體進入端重新引導至另一端，而不顯著改變過程流體的第二部分的溫度。另一方面，過程流體的第二部分流入第二組換熱管并返回到進入端，并且可產生另一高熱通量區域。這種配置可以平衡蒸發器兩端的傳熱率(蒸氣產生)，促進制冷劑潤濕整個管束，同時減少液體制冷劑被攜帶(carry over)入壓縮機的發生率。