CN105518391B

CN105518391B - 用于降膜蒸发器的集成分离器-分配器

Info

Publication number: CN105518391B
Application number: CN201480048901.6A
Authority: CN
Inventors: J.L.埃斯富姆斯; R.穆尼奥斯
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: EP3042127B1; US10302364B2; EP3042127A1; CN105518391A; WO2015034573A1; US20160201991A1

Abstract

一种降膜蒸发器，其包括：多个蒸发器管，一定体积的热能传递介质流经所述多个蒸发器管；和分离器，其自蒸汽与液体制冷剂混合物中分离液体制冷剂流。一种分配器将液体制冷剂流分配在多个蒸发器管上。一个或多个通风竖管将蒸汽制冷剂流从所述分离器导引到接近所述蒸发器的制冷剂池的通风竖管出口。

Description

用于降膜蒸发器的集成分离器-分配器

背景

本文所公开的主题涉及加热、通风和空气调节(HVAC)***。更具体地说，本文所公开的主题涉及用于HVAC***的降膜蒸发器。

HVAC***诸如冷却器使用蒸发器来促进蒸发器中的制冷剂与定位在蒸发器中的许多蒸发器管中流动的介质之间的热能交换。在满液式蒸发器中，管浸没在制冷剂池中。这导致有效的***操作需要特别高体积的制冷剂，该体积取决于蒸发器管的数量和大小。用在冷却器***中的另一类型的蒸发器是降膜蒸发器。在降膜蒸发器中，蒸发器管通常被定位在分配歧管的下方，制冷剂被从分配歧管迫出，在蒸发器管上形成“降膜”。

降膜蒸发器通常采用分配***，其功能在于在降膜管束上合理地传送液体制冷剂。供应给降膜束的液体制冷剂的均匀度对于降膜蒸发器的性能极为重要。多个有效做法中的一个是使用分离器自进入分离器的液体-蒸汽制冷剂混合物中分离液体制冷剂。液体制冷剂然后从分离器中排出且被传送到在蒸发器管上合理地计量液体制冷剂流的分配歧管。分离器可以外接蒸发器或在蒸发器内部，然而通常为后者，因为前者经由外接管、包装和为了符合压力容器认证标准例如ASME VIII的分离器的需求的增加的成本和复杂度。

概述

在一个实施方案中，加热、通风和空气调节(HVAC)***包括其中流动有制冷剂流的压缩机以及与冷凝器流动连通的降膜蒸发器。降膜蒸发器包括：多个蒸发器管，一定体积的热能传递介质流经多个蒸发器管；和分离器，其自蒸汽与液体制冷剂混合物中分离液体制冷剂流。一种分配器将液体制冷剂流分配在多个蒸发器管上。一个或多个通风竖管将蒸汽流或多数蒸汽制冷剂从分离器导引到蒸发器的制冷剂池附近。

在另一实施方案中，一种降膜蒸发器包括：多个蒸发器管，一定体积的热能传递介质流经该多个蒸发器管；和分离器，其自蒸汽与液体制冷剂混合物中分离液体制冷剂流。分配器，其将液体制冷剂流分配在多个蒸发器管上。一个或多个通风竖管将蒸汽流或多数蒸汽制冷剂从分离器导引到蒸发器的制冷剂池附近。

通过结合附图所进行的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。

附图简述

在本说明书结尾处的权利要求书中具体指出和明确要求了被认为是本发明的主题。通过结合附图所进行的以下详细描述，本发明的上述和其它特征和优点是显而易见的，其中：

图1是加热、通风和空气调节***的实施方案的示意图；

图2是降膜蒸发器的实施方案的示意图；

图3是降膜蒸发器的实施方案的俯视图；

图4是降膜蒸发器的另一个实施方案的横截面图；且

图5是降膜蒸发器的实施方案的另一个横截面图。

详细描述通过例如参照附图阐明了本发明的实施方案以及优点和特征。

详述

图1示出了加热、通风和空气调节(HVAC)单元(例如利用降膜蒸发器12的冷却器10)的一个实施方案的示意图。蒸汽制冷剂流14被导引到压缩机16中，然后进入冷凝器18，其输出液体制冷剂流20至膨胀阀22。膨胀阀22输出蒸汽和液体制冷剂混合物24至蒸发器12。

现在参照图2，如上所述，蒸发器12是降膜蒸发器。蒸发器12包括外壳26，其中至少部分布置于其中的蒸发器12组件包括多个蒸发器管28。分配器30位于蒸发器管28上方以在蒸发器管28上分配液体制冷剂32。通过蒸发器管28流入和流出蒸发器12的热传递介质流34与液体制冷剂32之间发生热能交换。由于液体制冷剂32在蒸发器12中被汽化，所得蒸汽制冷剂36经由吸嘴38且通过吸管40被导引到压缩机16。

分离器42位于分配器30上游的外壳26中。在一些实施方案中，分离器42邻接分配器30，共用公共壁。分离器42包括用于蒸汽和液体制冷剂混合物24进入分离器42的制冷剂入口44。在一些实施方案中，制冷剂入口44被布置在分离器42的横向中心处。分离器42利用重力自蒸汽与液体制冷剂混合物24中分离液体制冷剂32，导致分离器42中有一定体积的蒸汽制冷剂36。在一些实施方案中，分离器42还利用机械消除器56以进一步增强液体-蒸汽分离。液体制冷剂32经由一个或多个排出口46离开分离器42且进入分配器30。

液体制冷剂32在分离器42中经由排出口46进入喷洒通道48。喷洒通道48可以是具有圆形横截面或可具有其它横截面形状的管道，诸如曲线形、椭圆形、三角形、矩形等等。配置在喷洒通道48的上部52上的喷洒通道开口50允许液体制冷剂32流出喷洒通道48，流入分配器腔30，且流经在蒸发器管28上形成降膜的分配板54。

如果需要，蒸汽制冷剂36通过在一些实施方案中为一个或多个穿孔板或一个或多个网筛的机械消除器56流到分离器出口58。机械消除器56捕捉蒸汽制冷剂36中央带的额外液体制冷剂32。一旦通过分离器出口58，蒸汽制冷剂36和夹带的液体制冷剂32的剩余物尤其利用其接近蒸发器12的底部处的制冷剂池62的出口而流经通风竖管60，向下进入蒸发器12中。离开通风竖管的蒸汽制冷剂36中央带的液体制冷剂在制冷剂池62中被捕获，因此只允许蒸汽制冷剂36经由吸嘴38且通过吸管40返回到压缩机16。在图2和图3所示的实施方案中，两个通风竖管60相对于分离器42的制冷剂入口44对称定位，然而，可以使用与一个或两个以上一样少的通风竖管。通风竖管60及其接近制冷剂池62的出口是本公开内容的关键特征，因为其容许使用高度紧凑的分离器42，从而促进其在蒸发器12内具有成本效益的集成。

图4图示蒸发器12的另一实施方案。在这个实施方案中，分离器42位于外壳26中，其中制冷剂入口44位于分离器42的第一端64且排出口46位于分离器42的第二端66，与第一端64相对。由于蒸汽和液体制冷剂混合物24沿着分离器42的长度行进，液体制冷剂32与蒸汽和液体制冷剂混合物24分离且通过排出口46流入分配器30中。如在前述实施方案中，这个实施方案包括将制冷剂蒸汽36传送到制冷剂池62附近的通风竖管60，其可以使用与分配器30共用公共壁的分离器42，或为单独的，且可以使用机械消除器56。

现在参照图5，液体制冷剂32在第一喷洒通道端68处进入喷洒通道48且流向第二喷洒通道端70。配置在喷洒通道48的上部52上的开口50允许液体制冷剂32流入分配器腔室30中且流经在蒸发器管28上形成降膜的分配板54。再次参照图4，从其中分离液体制冷剂32之后的液体和蒸汽制冷剂混合物24的残余物包括蒸汽制冷剂36，其在本申请中被定义为纯蒸汽制冷剂或在其中夹带一定体积的液体制冷剂的蒸汽制冷剂。在一些实施方案中，分离器42在分离液体制冷剂32与蒸汽制冷剂36上具有75％与约99％之间的效率。蒸汽制冷剂36通过通风竖管60从分离器42被向下定路径到接近制冷剂池62的竖管出口72。竖管出口72被定位在制冷剂池62的顶位74约6英寸内。在这个实施方案中，通风竖管60定位在分离器42的第二端66处。

将分离器42定位在蒸发器外壳26的内部且紧密耦接分离器42与分配器30消除了大型、昂贵排出管的需要并且消除了分离器认证为ASME VIII压力容器的必要。与其中蒸汽制冷剂从分离器被直接定路径到压缩机的***相比较，通过通风竖管60将蒸汽制冷剂36定路径到制冷剂池62允许更多地容忍蒸汽制冷剂36中的液体夹带物离开分离器42。在一些实施方案中，蒸汽制冷剂36中的液体夹带物的部分多达约15-20％。如此，与典型***相比较，分离器42大小可以减少30-50％而不影响蒸发器12的大小。

虽然只结合了有限数量的实施方案描述了本发明，但是应该容易理解，本发明并不局限于这些公开的实施方案。相反地，可以改进本发明以并入迄今为止未被描述，但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、变更、替代或等效配置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施方案，但是应该理解，本发明的方面可能只包括实施方案中的一些。因此，本发明不应该被看作受前面的描述限制，而是只受附加的权利要求书限制。

Claims

1.一种加热、通风和空气调节***，其包括：

压缩机，其中流动有制冷剂流；

降膜蒸发器，其与所述压缩机流动连通，其包括：

多个蒸发器管，一定体积的热能传递介质流经所述多个蒸发器管；

分离器，其自蒸汽与液体制冷剂混合物中分离液体制冷剂流；

分配器，其将所述液体制冷剂流分配在所述多个蒸发器管上；和

一个或多个通风竖管，其自所述分离器处的分离器出口向下朝向所述蒸发器的制冷剂池延伸，将由所述分离器分离的蒸汽制冷剂流从所述分离器向下导引到通风竖管出口，所述通风竖管出口沿竖向位于所述分离器出口之下并且接近所述蒸发器的制冷剂池，以将由所述分离器分离的蒸汽制冷剂通过所述通风竖管出口定路径引入制冷剂池中。

2.根据权利要求1所述的加热、通风和空气调节***，其中所述多个蒸发器管、所述分离器、所述分配器和所述一个或多个通风竖管被布置在蒸发器外壳中。

3.根据权利要求1所述的加热、通风和空气调节***，其中所述液体制冷剂流通过布置在所述分离器和所述分配器的共用壁中的排出口从所述分离器流入所述分配器中。

4.根据权利要求1所述的加热、通风和空气调节***，其中所述一个或多个通风竖管相对于所述分离器的制冷剂入口被对称地配置。

5.根据权利要求1所述的加热、通风和空气调节***，其中所述一个或多个通风竖管为两个通风竖管。

6.根据权利要求1所述的加热、通风和空气调节***，其中所述分离器包括一个或多个机械消除器，所述蒸汽制冷剂流在进入所述一个或多个通风竖管之前被导引通过所述机械消除器。

7.根据权利要求6所述的加热、通风和空气调节***，其中所述机械消除器是穿孔板或网筛。

8.根据权利要求1所述的加热、通风和空气调节***，其中所述分离器被布置在所述分配器上。

9.根据权利要求1所述的加热、通风和空气调节***，其进一步包括在所述蒸发器处的吸嘴以将所述蒸汽制冷剂流从所述蒸发器导引到所述压缩机。

10.一种降膜蒸发器，其包括：

11.根据权利要求10所述的降膜蒸发器，其中所述多个蒸发器管、所述分离器、所述分配器和所述一个或多个通风竖管被布置在蒸发器外壳中。

12.根据权利要求10所述的降膜蒸发器，其中所述液体制冷剂流通过布置在所述分离器和所述分配器的共用壁中的排出口从所述分离器流入所述分配器中。

13.根据权利要求10所述的降膜蒸发器，其中所述一个或多个通风竖管相对于所述分离器的制冷剂入口被对称地配置。

14.根据权利要求10所述的降膜蒸发器，其中所述一个或多个通风竖管为两个通风竖管。

15.根据权利要求10所述的降膜蒸发器，其中所述分离器包括一个或多个机械消除器，所述蒸汽制冷剂流在进入所述一个或多个通风竖管之前被导引通过所述机械消除器。

16.根据权利要求15所述的降膜蒸发器，其中所述机械消除器是穿孔板或网筛。

17.根据权利要求10所述的降膜蒸发器，其中所述分离器被布置在所述分配器上。

18.根据权利要求10所述的降膜蒸发器，其进一步包括在所述蒸发器处的吸嘴以将所述蒸汽制冷剂流从所述蒸发器导引到压缩机。