專利名稱：熱交換器的制作方法
熱交換器相關申請的交叉參引本申請要求提交于2008年1月11日的題為“FALLING FILMEVAP0RAT0R SYSTEMS(降膜式蒸發(fā)器)”的美國臨時申請No. 61/020, 533的優(yōu)先權和權益，該申請以參引 方式納入本文。
背景技術：
本申請主要涉及熱交換器。本申請更具體地涉及熱交換器外殼結構。用在加熱、通風和空調系統(tǒng)中的傳統(tǒng)的冷卻液體系統(tǒng)(chilledliquid system) 包括一個蒸發(fā)器，以實現(xiàn)在該系統(tǒng)的制冷劑和另一種待冷卻的液體之間的熱能傳遞。一種 類型的蒸發(fā)器包括一個帶有形成管束的多個管子的外殼，待要被冷卻的液體通過該管束循 環(huán)。使得該制冷劑接觸該外殼之內(nèi)的管束的外部或外在表面，導致在待冷卻的液體和該制 冷劑之間的熱能的傳遞。例如，在通常稱為“降膜式”蒸發(fā)器中，通過噴霧或其他類似技術， 可將制冷劑沉積于管束的外表面。在又一個實施例中，在通常稱為“溢流式”蒸發(fā)器中，管 束的外表面可被完整地或部分地浸沒在液體冷卻液中。在又一個實施例中，在通常稱為“混 合降膜式”蒸發(fā)器中，該管束的一部分可具有沉積在外表面的制冷劑，而該管束的另一部分 可浸沒在液體制冷劑中。由于和該液體的熱能傳遞，該制冷劑被加熱并被轉化到蒸氣態(tài)，其然后返回到一 個壓縮機，在該壓縮機處該蒸氣被壓縮，以開始另一個制冷劑循環(huán)。被冷卻的液體可以被循 環(huán)到位于整個建筑物中的多個熱交換器。來自該建筑物的較暖的空氣經(jīng)過該熱交換器，在 該熱交換器處已冷卻的液體被加熱，同時為該建筑物冷卻空氣。由建筑物空氣所加熱的液 體返回到該蒸發(fā)器，以重復該過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)中的熱交換器，包括一個外殼；一個機罩；一 個管束；一個分配器；和一個封閉的通道。該通道包括一個出口，該出口被配置為允許將蒸 氣傳到該蒸氣壓縮系統(tǒng)的一個部件；該機罩被配置和定位為覆蓋該管束和該分配器；該管 束基本水平地在該外殼內(nèi)延伸；該分配器被配置為將流體施用到該管束；以及該封閉的通 道被配置和定位為接收來自外殼內(nèi)的蒸氣并且為該蒸氣提供到出口的流動路徑。本發(fā)明還涉及一種蒸氣壓縮系統(tǒng)，包括在制冷劑管線中連接的一個壓縮機、一個 冷凝器、一個膨脹裝置和一個蒸發(fā)器。該蒸發(fā)器包括一個外殼、一個機罩、一個管束、一個分 配器和一個通道。該外殼包括一個出口，該出口被配置為允許來自該外殼的蒸氣通過，該機 罩被配置和定位為覆蓋該管束和該分配器，該管束基本水平地在該外殼內(nèi)延伸，該分配器 被配置為將流體施用到該管束，以及該通道被配置為和定位為接收蒸氣并且為該蒸氣提供 到出口的流動路徑。本發(fā)明還涉及用于蒸氣壓縮系統(tǒng)中的熱交換器，該熱交換器包括一個外殼、一個 機罩、一個管束、一個分配器、一個分隔部和一個腔。該外殼包括一個出口，該出口被配置為允許來自該外殼的蒸氣通過，該機罩被配置和定位為覆蓋該管束和該分配器，該管束基本 水平地在該外殼內(nèi)延伸，該分配器被配置為將流體施用到該管束，該分隔部被配置和定位 為將該機罩和該腔隔離，而該腔與該出口流體連通。本發(fā)明還涉及用于蒸氣壓縮系統(tǒng)中的熱交換器，該熱交換器包括一個外殼、一個 機罩、一個管束和一個分配器。該外殼包括一個出口，該出口被配置為允許來自該外殼的蒸 氣通過，該機罩從該外殼延伸并且被配置和定位為覆蓋該管束和該分配器，該管束基本水 平地在該外殼內(nèi)延伸，以及該分配器被配置為將流體施用到該管束。


圖1示出了加熱、通風和空調系統(tǒng)的一個示例實施方案。圖2示出了示例蒸氣壓縮系統(tǒng)的立體圖。圖3和圖4示意性地示出了該蒸氣壓縮系統(tǒng)的示例實施方案。圖5A示出了一個示例蒸發(fā)器的分解的、部分切去的視圖。圖5B示出了圖5A的蒸發(fā)器的俯視立體圖。圖5C示出了沿著圖5B的線5-5的蒸發(fā)器的橫截面圖。圖6A示出了一個示例蒸發(fā)器的頂視立體圖。圖6B和6C示出了沿著圖6A的線6_6的蒸發(fā)器橫截面。圖7A示出了一個蒸發(fā)器的示例實施方案的橫截面。圖7B示出了圖7A的蒸發(fā)器的歧管的立體圖。圖8至13示出了蒸發(fā)器的一些示例實施方案的橫截面。
具體實施例方式圖1示出了典型的商務配置下的建筑物12中的、包括一個冷卻液體系統(tǒng)的加熱、 通風和空調(HVAC)系統(tǒng)10的示例環(huán)境。系統(tǒng)10可包括一個蒸氣壓縮系統(tǒng)14，該蒸氣壓縮 系統(tǒng)可供應一可用于冷卻建筑12的冷卻液體。系統(tǒng)10可包括一個鍋爐16以及一個使空 氣在建筑物12內(nèi)循環(huán)的空氣分配系統(tǒng)，所述鍋爐供應加熱的液體，所述的加熱的液體可用 于給建筑物12供暖。該空氣分配系統(tǒng)也可以包括空氣返回管18、空氣供應管20和空氣處 理器22?？諝馓幚砥?2可包括一個熱交換器，該熱交換器通過導管24連接到鍋爐16和蒸 氣壓縮系統(tǒng)14。根據(jù)系統(tǒng)10的運行模式，空氣處理器22中的熱交換器可從鍋爐16接收加 熱的液體或從蒸氣壓縮系統(tǒng)14接收冷卻的液體。系統(tǒng)10被顯示為在建筑物12的每一層 具有分立的空氣處理器，但應理解所述部件可在兩層或多層之間共享。圖2和3示出了可在HVAC系統(tǒng)，諸如HVAC系統(tǒng)10中使用的示例蒸氣壓縮系統(tǒng) 14。蒸氣壓縮系統(tǒng)14可通過由馬達50驅動的壓縮機32、冷凝器34、膨脹裝置36，以及一個 液體冷卻器或液體蒸發(fā)器38，來循環(huán)制冷劑。蒸氣壓縮系統(tǒng)14還可包括一個控制面板40， 該控制面板可包括模數(shù)(A/D)轉換器42、微處理器44、非易失性存儲器46和界面板48。在 蒸氣壓縮系統(tǒng)14中可用作制冷劑的流體的一些實施例是基于氫氟碳化合物(HFC)的制冷 劑——如R-410A、R-407、R-134a——氫氟烯烴(HF0)、“天然”制冷劑——如氨(NH3)、R_717、 二氧化碳(C02)、R-744——或基于碳氫化合物的制冷劑、水蒸氣或任何其他合適類型的制 冷劑。在一個示例實施方案中，蒸氣壓縮系統(tǒng)14可使用一個或多個VSD 52、一個或多個馬
6達50、一個或多個壓縮機32、一個或多個冷凝器34和/或一個或多個蒸發(fā)器38。和壓縮機32 —同使用的馬達50，可由變速驅動裝置(VSD)52供電，或可直接由交 流電(AC)或直流電(DC)電源供電。如果使用了 VSD 52，該VSD從AC電源接收具有某一 固定的線電壓和固定的線頻率的AC電力，并且向馬達50提供具有可變電壓和頻率的電力。 馬達50可包括任何類型的電動馬達，其可由VSD或直接由AC或DC電源供電。例如，馬達 50可以是開關磁阻馬達、感應馬達、電子整流永磁式馬達或任何其他適合的馬達類型。在一 個替代示例實施方案中，其他驅動機構——諸如蒸汽式或燃氣式渦輪機或發(fā)動機——以及 相關聯(lián)的部件可被用于驅動壓縮機32。壓縮機32將制冷劑蒸氣壓縮，并且通過排出管線將該蒸氣遞送到冷凝器34。壓縮 機32可以是離心式壓縮機、螺桿式壓縮機、往復式壓縮機、旋轉式壓縮機、擺桿式壓縮機、 渦旋式壓縮機、渦輪式壓縮機或任何其他合適的壓縮機。由壓縮機32遞送到冷凝器34的 制冷劑蒸氣將熱傳遞給流體，例如水或空氣。由于與流體的熱傳遞，制冷劑蒸氣在冷凝器34 中冷凝成制冷劑液體。來自冷凝器34的液體制冷劑流經(jīng)膨脹裝置36流到蒸發(fā)器38。在圖 3所示的示例實施方案中，冷凝器34是由水來冷卻的，并且包括了連接到冷卻塔56的管束 54。遞送到蒸發(fā)器38的液體制冷劑從另一流體——其可以是與用于冷凝器34的流體 相同或不同類型的流體——吸收熱，并且經(jīng)歷變化至制冷劑蒸氣的相變。在圖3示出的示 例實施方案中，蒸發(fā)器38包括連接到冷卻負載62的一個管束，其具有供應管線60S和返回 管線60R。過程流體，例如水、乙二醇、氯化鈣鹽水、氯化鈉鹽水或任何其他適合的流體，經(jīng)由 返回管線60R進入蒸發(fā)器38，并且經(jīng)由供應管線60S離開蒸發(fā)器38。蒸發(fā)器38冷卻了管 子中的過程流體的溫度。在蒸發(fā)器38中的管束可包括多個管子和多個管束。蒸氣制冷劑 離開蒸發(fā)器38并且通過吸入管線返回壓縮機32以完成該循環(huán)。圖4與圖3相似，其示出了具有中間回路64的制冷劑回路，所述中間回路64可被 加入在冷凝器34和膨脹裝置36之間，以提供增大的冷卻能力、效率和性能。中間回路64 具有入口管線68，該入口管線可直接連接至冷凝器34或可與冷凝器34流體連通。如圖所 示，入口管線68包括一個定位于中間容器70上游的膨脹裝置66。在一個示例實施方案中， 中間容器70可以是也稱為閃蒸式中冷器(flashintercooler)的閃蒸罐。在一個替代實施 方案中，中間容器70可被配置為一個熱交換器或“表面式經(jīng)濟器(surface economizer) 在這一閃蒸式中冷器配置中，第一膨脹裝置66起到的作用為降低從冷凝器34接收的液體 的壓力。在閃蒸式中冷器中的膨脹過程中，液體的一部分被蒸發(fā)。中間容器70可被用于將 已蒸發(fā)的蒸氣與從冷凝器接收的液體分離。蒸發(fā)的液體可由壓縮機32通過管線74以介于 吸入和排出之間的壓力或以壓縮的中間級，抽到一個端口。未蒸發(fā)的液體通過該膨脹過程 被冷卻，并且在中間容器70的底部聚集，在該中間容器70的底部處，通過一個包括了第二 膨脹裝置36的管線72，液體被回收以流到蒸發(fā)器38。在“表面式中冷器”配置中，如本領域技術人員所公知，該實施方式略有不同。中 間回路64可以以如上所述類似的方式運行，除了它不像圖4中所示的那樣接收來自冷凝器 34的全部數(shù)量的制冷劑，而是中間回路64僅僅接收來自冷凝器34的一部分制冷劑，而剩余 制冷劑直接繼續(xù)前進到膨脹設備36。圖5A至5C示出了被配置為“混合降膜式”蒸發(fā)器的一個蒸發(fā)器示例實施方案。如圖5A至5C中所示，蒸發(fā)器138包括基本圓柱形的外殼76，其中多個管形成了管束78，所述 管束78基本水平地沿著外殼76的長度延伸。至少一個支承件116可位于外殼76內(nèi)側，以 支持管束78中的多個管。合適的流體——諸如水、乙烯、乙二醇或氯化鈣鹽水——流過管 束78的管子。定位在管束78上方的分配器80，將來自多個位置的制冷劑110分配、沉積或 施用到管束78中的管子之上。在一個示例實施方案中，由分配器80所沉積的制冷劑可以 完全是液體制冷劑，但是在另一個示例實施方案中，由分配器80所沉積的制冷劑可以既包 括液體制冷劑又包括蒸氣制冷劑。在管束78的管子周圍流動而不改變狀態(tài)的液體制冷劑在外殼76的下部聚集。所 聚集的液體制冷劑可形成一池或一儲存器的液體制冷劑82。來自分配器80的沉積位置可 包括相對于管束78的縱向或橫向位置的任意組合。在另一個示例實施方案中，來自分配器 80的沉積位置不限于沉積到管束78的上部管子之上的沉積位置。分配器80可包括通過制 冷劑的散布源提供的多個噴嘴。在一個示例實施方案中，所述散布源是和制冷劑源——諸 如冷凝器34——連接的一個管。噴嘴包括噴霧嘴，但也包括可將制冷劑導引或引導到管子 的表面上的機械加工的開口。所述噴嘴可將制冷劑以預定圖案——諸如噴射圖案——來施 用，以使得管束78的上排的管子被覆蓋。可布置管束78的管子以促進制冷劑以圍繞管子 表面的薄膜的形式進行流動，所述液體制冷劑凝聚以形成微滴，或者在某些情況下在管子 表面的底部形成液體制冷劑的簾或薄片。所得到的薄片促進了管子表面的潤濕，這增強了 在管束78的管子之內(nèi)流動的流體和圍繞管束78的管子的表面流動的制冷劑之間的熱傳遞 效率。在一池液體制冷劑82中，管束140可被浸沒或者至少部分地浸沒，以提供在制冷 劑和過程流體之間更多的熱能傳遞，以將該池液體制冷劑82蒸發(fā)。在一個示例實施方案 中，管束78可以被定位為至少部分在管束140之上(也即，至少部分覆在管束之上)。在一 個示例實施方案中，蒸發(fā)器138包括一個雙行程系統(tǒng)，在該雙程系統(tǒng)中待要被冷卻的過程 流體首先流入管束140的管子內(nèi)，然后被引導為沿著與管束140中的流動方向相反的方向 在管束78的管子之內(nèi)流動。在該雙行程系統(tǒng)的第二行程中，在管束78中流動的流體的溫 度降低，從而需要與管束78表面上流動的制冷劑之間發(fā)生較少量的熱傳遞來獲得過程流 體的期望溫度。應理解，雖然描述的是雙行程系統(tǒng)，其中第一行程和管束140相關聯(lián)，而第二行程 和管束78相關聯(lián)，但其它布置也在預期之內(nèi)。例如，蒸發(fā)器138可以包括一個單行程系統(tǒng)， 在單行程系統(tǒng)中過程流體以相同方向流過管束140和管束78。替代地，蒸發(fā)器138可以包 括一個三行程系統(tǒng)，其中兩個行程與管束140相關聯(lián)，而余下的行程和管束78相關聯(lián)，或者 其中一個行程和管束140相關聯(lián)而余下的兩個行程和管束78相關聯(lián)，此外，蒸發(fā)器138可 包括交變的雙行程系統(tǒng)，其中一個行程既和管束78關聯(lián)又和管束140相關聯(lián)，而第二行程 也既和管束78關聯(lián)又和管束140相關聯(lián)。在一個示例實施方案中，管束78被定位為至少 部分在管束140之上，同時一條縫隙將管束78與管束140隔離開。在又一個示例實施方案 中，機罩86覆在該管束78之上，且機罩86朝向所述縫隙延伸并止于該縫隙附近?？傊?，其 中每個行程可與管束78和管束140中的一個或兩個相關聯(lián)的任意數(shù)量的行程是在預期之 內(nèi)的。一個機殼或機罩86被定位于管束78之上，以基本阻止交叉流動，也即，阻止蒸氣制冷劑，或液體和蒸氣制冷劑106在管束78的管子之間的橫向流動。機罩86定位于管束 78的管子之上并且橫向地限定管束78的管子的邊界。機罩86包括一個靠近機殼76的上 部定位的上端88。分配器80可以定位于機罩86和管束78之間。在又一示例實施方案中， 分配器80可被定位在機罩86附近但在其外部，以使得分配器80不被定位在機罩86和管 束78之間。然而，即使分配器80未被定位在機罩86和管束78之間，分配器80的噴嘴仍 然被配置為將制冷劑導引或施用到管子的表面上。機罩86的上端88被配置為基本阻止所 施加的制冷劑110和部分蒸發(fā)的制冷劑——也即液體和/或蒸氣制冷劑106——的流直接 流至出口 104。相反，施加的制冷劑110和制冷劑106均被機罩86約束，更具體地，施加的 制冷劑110和制冷劑106被強迫為在壁92之間向下運動——在所述制冷劑能夠通過機罩 86的開口端94離開之前。圍繞機罩86的蒸氣制冷劑96的流，也包括了遠離所述池的液體 制冷劑82流動的蒸發(fā)的制冷劑。應理解，至少上述的相關術語對于本公開內(nèi)容中其他示例實施方案是非限制性 的。例如，機罩86可相對于先前所討論的其他蒸發(fā)器部件旋轉，也即，機罩86，包括壁92， 不限于豎直方向。一旦繞著基本平行于管束78的管子的一個軸線充分地旋轉機罩86，機 罩86就不能再被認為是“定位為”在管束78的管子“之上”或“在橫向限定”管束78的管 子的“邊界”。類似地，機罩86的“上”端88可以不再靠近外殼76的“上部”，而其他示例實 施方案并不限于在機罩和外殼之間的這些布置。在一個示例實施方案中，機罩86在覆蓋管 束78之后終止，雖然在另一個示例實施方案中，機罩86在覆蓋管束78之后繼續(xù)延伸。當機罩86迫使制冷劑106在壁92之間向下行進并且通過開口端104之后，在該蒸 汽制冷劑從外殼76的下部到外殼76的上部于外殼76和壁92之間的空間內(nèi)行進之前，所 述蒸氣制冷劑經(jīng)歷方向上的突然變化。與重力的影響相結合，流的突然方向改變，導致所夾 帶的任何制冷劑微滴的一部分與液體制冷劑82或外殼76碰撞，從而將這些微滴從蒸氣制 冷劑96的流中除去。而且，在壁92之間沿著機罩86的長度行進的制冷劑霧，凝聚成了更 容易通過重力分離的更大的點滴，或是保持充分地接近于管束78或與其接觸，以允許制冷 劑霧通過與管束的熱傳遞而蒸發(fā)。由于增大的點滴尺寸，提高了通過重力分離液體的效率， 允許了于壁92和外殼76之間的空間流過蒸發(fā)器的蒸氣制冷劑96的向上速度增加。蒸氣 制冷劑96，無論是從開口端94還是從所述液體制冷劑82的池流出的，都流經(jīng)靠近上端88 從壁92突出的一對延長部98，并且進入溝道100。在于出口 104處離開蒸發(fā)器138之前， 蒸氣制冷劑96通過槽102進入溝道100，該槽是在延長部98末端和外殼76之間的空間。 在另一個示例實施方案中，蒸氣制冷劑96可通過形成于延長部98中的開口或孔而不是通 過槽102進入溝道100。在另一個示例實施方案中，槽102可由機罩86和外殼76之間的空 間形成，也即，機罩86不包括延長部98。換句話說，一旦制冷劑106從機罩86離開，蒸氣制冷劑96就沿著前述的通道從外 殼76下部流到外殼76上部。在一個示例實施方案中，在到達出口 104之前，所述通道在機 罩86和外殼76的表面之間可以是基本對稱的。在一個示例實施方案中，擋板，諸如延長部 98靠近蒸發(fā)器出口設置，以阻止一個從蒸氣冷卻劑96到壓縮機入口的直接路徑。在一個示例實施方案中，機罩86包括相對的基本平行的壁92。在另一個示例實 施方案中，壁92可以基本豎直地延伸并且止于開口端94，所述開口端94定位為基本與上 端88相對。上端88和壁92緊靠管束78的管子定位，而壁92朝向外殼76的下部延伸，以基本橫向地限定管束78的管子的邊界。在一個示例實施方案中，壁92與管束78中的管子 可間隔大約0.02英寸(0.5mm)到大約0. 8英寸(20mm)之間。在另一個示例實施方案中， 壁92與管束78中的管子可間隔大約0. 1英寸(3mm)到大約0. 2英寸(5mm)之間。然而， 在上端88和管束78的管子之間的間隔可顯著大于0. 2英寸(5mm)，以提供足夠的間隔來將 分配器80定位在所述管子和機罩上端之間。在一個示例實施方案中，機罩86的壁92基本 是平行的，而外殼76是圓柱形的，壁92也可相對于該外殼的一個中心豎直對稱平面對稱， 該中心豎直對稱平面將隔離了壁92的空間平分。在其他示例實施方案中，壁92不需要豎 直地延伸經(jīng)過管束78的下部管子，壁92也不需要是平面的，因為壁92可以是彎曲的或具 有其他非平面形狀。無論何種具體結構，機罩86均被配置為在壁92的約束之內(nèi)引導制冷 劑106通過機罩86的開口端94。圖6A至6C示出了被配置為“降膜式”蒸發(fā)器128的蒸發(fā)器的一個示例實施方案。 如圖6A至圖6C所示，蒸發(fā)器128類似于在圖5A至5C示出的蒸發(fā)器138，除了蒸發(fā)器128 不包括位于制冷劑82池——所述制冷劑82池聚集在外殼的下部——中的管束140外。在 一個示例實施方案中，機罩86在覆蓋管束78之后終止，而在另一個示例實施方案中，機罩 86在覆蓋管束78之后進一步朝向所述池的制冷劑82延伸。在又一個示例實施方案中，機 罩86止于使得機罩不完全覆蓋該管束，也即并不基本覆蓋該管束。如圖6B和6C所示，可使用泵84來將所述液體制冷劑82池從外殼76下部經(jīng)由管 線114再循環(huán)到分配器80。如圖6B中進一步示出，管線114可包括一個可與一冷凝器(未 示出)流體連通的調節(jié)裝置112。在另一示例實施方案中，可采用一個排出器(未示出)將 液體冷卻劑82從外殼76下部抽出，其中使用來自冷凝器34的加壓制冷劑，并借助伯努利 效應來運作。該排出器結合了調節(jié)裝置112和泵84的功能。在一個示例實施方案中，管子或管束的一個布置可由多個均勻間隔的管子所限 定，所述管子豎直和水平對齊，形成了一個基本為矩形的輪廓。然而，可使用管束的堆棧布 置，其中不僅該布置不是均勻間隔，而且管子既不是豎直也不是水平對齊的。在另一示例實施方案中，設想了不同的管束結構。例如，可在管束中使用翅片管 (未示出)，例如沿著該管束的最上方的水平行或最上方部分。除了可能使用翅片管之外， 也可采用為使池沸騰應用(poolboiling application)——例如在“溢流式”蒸發(fā)器中的池 沸騰應用——的運行更有效率而開發(fā)的管子。除此之外，或者，作為與翅片管的結合，對管 束的管子的外表面應用多孔涂層。在又一示例實施方案中，蒸發(fā)器外殼的橫截面輪廓可以是非圓形的。在一個示例實施方案中，該機罩的一部分可以部分地延伸進入外殼出口中。此外，可將系統(tǒng)14的膨脹裝置的膨脹功能納入分配器80中。在一個示例實施方 案中，可使用兩種膨脹裝置。在分配器80的噴霧嘴中顯示了一個膨脹裝置。另一個膨脹裝 置，例如膨脹裝置36，可在定位于蒸發(fā)器內(nèi)部的噴霧嘴提供膨脹之前，提供制冷劑的初步部 分膨脹。在一個示例實施方案中，另一個膨脹裝置，也即該非噴霧噴嘴膨脹裝置，可通過液 體制冷劑82在蒸發(fā)器中的水平來控制，以考慮操作條件中的變化，諸如蒸發(fā)和冷凝壓力以 及部分冷卻負載的變化。在一個替代示例實施方案中，膨脹裝置可通過在冷凝器中的液體 制冷劑的水平來控制，或者在又一個示例實施方案中，膨脹裝置可由在“閃蒸式經(jīng)濟器”容 器中的液體制冷劑的水平來控制。在一個示例實施方案中，大部分膨脹可發(fā)生在噴嘴中，這提供了更大的壓力差，且同時允許噴嘴具有減少的尺寸，因此減少了噴嘴的尺寸和成本。圖7A至圖13示出了在蒸氣壓縮系統(tǒng)中使用的蒸發(fā)器的示例實施方案。如圖所示， 蒸發(fā)器包括外殼76、機罩86、管束78、分配器80、出口 104以及用于蒸氣從蒸發(fā)器流出的一 個或多個通道。在一個示例實施方案中，外殼76、機罩86、管束78、分配器80和出口 104可 類似于在圖5A至5C所示的蒸發(fā)器128和/或圖6A至6C所示的蒸發(fā)器138中所示的相應 部件。圖7A示出了蒸發(fā)器148的一個示例實施方案。蒸發(fā)器148包括一對歧管144，該 對歧管被配置為通過孔154接收蒸氣制冷劑96，并且向出口 104提供蒸氣制冷劑96。在另 一個示例實施方案中，在蒸發(fā)器148中可使用僅一個歧管144。在又一個示例實施方案中， 在機罩86的一側上可定位多個歧管。歧管144可靠近機罩86的壁92定位。每個歧管144 可沿著機罩86的長度延伸。出口 104可在沿著歧管144的任何適當位置連接到歧管144。 壁92和外殼76可形成機罩86。在一個示例實施方案中，機罩86可由從外殼延伸出的一個 或多個分隔部形成，而這些分隔部形成了機罩86的壁92。在另一個示例實施方案中，機罩 的上部可從機罩86的一個壁92延伸到機罩86的另一個壁92，同時鄰接外殼76。參見圖 7A和7B，蒸氣制冷劑96從機罩86和液體制冷劑82流出，圍繞歧管144流動并且在蒸氣制 冷劑96改變方向之后流入孔154。在一個示例實施方案中，突出部(未示出)可被用于在蒸氣制冷劑96進入歧管 144中的孔154之前，輔助蒸氣制冷劑96的方向的改變。在一個示例實施方案中，所述突 出部可從機罩86突出，而在另一示例實施方案中，所述突出部可從外殼76向機罩86延伸。 所述突出部可形成一個流動路徑，該流動路徑可在蒸氣制冷劑96到達出口 104之前增加從 蒸氣制冷劑96除去的所夾帶的液體的量。參見圖7A和7B，在一個示例實施方案中，其尺寸和間隔被選擇性地設計的孔154 可沿著包括了所述孔154的歧管144定位，該歧管從出口 104附近沿著機罩86延伸?？?54 的變化的尺寸和間隔，可通過控制提供到孔154的蒸氣制冷劑96的壓力，允許制冷劑96到 出口 104的更為一致的流動。在一個示例實施方案中，蒸氣制冷劑96到出104的流動可被配置為降低蒸氣制冷劑96流向壓縮機32的速度。在另一個示例 實施方案中，孔154被定位為進一步形成一個用于制冷劑96的流動路徑。例如，孔154可 被定位為，使突出部98部分地阻礙到孔154的流動路徑。歧管144可具有如圖7B所示基本 圓柱形的幾何形狀、基本長方體的幾何形狀、部分彎曲的幾何形狀或任何合適的幾何形狀。 在又一個示例實施方案中，歧管144可具有一個沿著機罩86延伸的非均一橫截面面積。圖9示出了蒸發(fā)器168的一個示例實施方案。蒸發(fā)器168包括一對歧管145，該對 歧管被配置為通過孔154接收蒸氣制冷劑96并且將蒸氣制冷劑96提供到出口 104。歧管 145可靠近機罩86的壁92定位，且可基本為直線形。每個歧管145可以沿著機罩86的長 度延伸。出口 104可在沿著歧管145的任何合適位置被連接到歧管145。壁92和外殼76 可形成機罩86。在一個示例實施方案中，機罩86可由一個或多個從外殼76延伸的分隔部 形成，而這些分隔部形成了機罩86的壁92。在另一個示例實施方案中，機罩的上部可從機 罩86的一個壁92延伸到機罩86的另一壁92，同時鄰接外殼76。蒸氣制冷劑96從機罩86 和所述液體制冷劑82池流出并圍繞所述歧管145流動，且流入孔154。在另一個示例實施 方案中，在蒸發(fā)器168中可使用僅一個歧管145。歧管145可以部分地由機罩86的壁92形成。在一個示例實施方案中，歧管145可被附接到機罩86的壁92。歧管145的孔154可形 成沿著歧管145延伸的溝道。所述溝道在歧管145上可具有變化的尺寸和位置，以通過維 持沿著歧管的基本恒定的壓力，允許蒸氣制冷劑96更一致的流動。圖10示出了蒸發(fā)器178的一個示例實施方案。蒸發(fā)器178包括一對歧管147，該 對歧管被配置為通過孔154接收蒸氣制冷劑96并且向出口 104提供蒸氣制冷劑96。歧管 147可鄰近機罩86的壁92定位，且可被充分地彎曲。每個歧管147可沿著機罩86的長度 延伸。出口 104可在沿著歧管147的任何合適位置被連接到歧管147。壁92和外殼76可 形成機罩86。在一個示例性實施方案中，機罩86可由從外殼76延伸的一個或多個分隔部 形成，其中這些分隔部形成了機罩86的壁92。在另一個示例實施方案中，機罩的上部可從 機罩86的一個壁92延伸到機罩86的另一個壁92，同時鄰接外殼76。蒸氣制冷劑96從機 罩86和所述液體制冷劑82池流出，圍繞歧管147流動，并且流入孔154。在另一個示例實 施方案中，在蒸發(fā)器178中可使用僅一個歧管147。歧管147可部分由機罩86的壁92形 成。在一個示例實施方案中，歧管147可被附接到機罩86的壁92。歧管147的孔154可以 是沿著歧管147延伸的溝道。所述溝道在歧管147上可具有變化的尺寸和位置，以通過維 持沿著該歧管的基本恒定的壓力，允許蒸氣制冷劑96更為一致的流動。圖12示出了蒸發(fā)器198的一個示例實施方案。蒸發(fā)器198包括一個突出部98，以 輔助除去在蒸氣制冷劑96中夾帶的液體制冷劑微滴，同時分隔部152和外殼76形成了一 個用于蒸氣制冷劑96的通道。蒸氣制冷劑96從機罩86和所述液體制冷劑82池流出，通 過間隙155并且流至出口 104，在到達出口 104之前圍繞和/或沿著分隔部152和/或突出 部98流動。突出部98可被定位在分隔部152之上。在一個示例實施方案中，當機罩86的 壁代替了分隔部152時，突出部98可被定位在機罩86上。在另一個示例實施方案中，突出 部98可被定位在外殼76上。在另一個示例實施方案中，機罩86可被略去，且該機罩可由 從該外殼延伸的分隔部形成。在另一個示例實施方案中，機罩86可被略去，且該機罩可由 從該外殼延伸的兩個分隔部形成，所述分隔部被定位在分配器的相對側。在其他示例實施 方案中，所述蒸發(fā)器的部件可相應于機罩86的一個或多個壁92而被非對稱地形成。在一 個示例實施方案中，該分隔部可基本豎直地延伸。圖13示出了蒸發(fā)器208的一個示例實施方案。蒸發(fā)器208包括機罩86的延伸到 外殼76的上端88。蒸發(fā)器208包括突出部98，該突出部從機罩86延伸并且形成了蒸氣制 冷劑96的流動路徑。蒸氣制冷劑96從機罩86和所述液體冷卻劑82池流出，圍繞和/或 沿著突出部98流動并且通過開口 154。在一個示例實施方案中，突出部98被定位在外殼 76上。在另一個示例實施方案中，機罩86的上端88可朝向出口 104延伸，從而允許了蒸發(fā) 器208的更小的尺寸。例如，當出口 104基本被定位在蒸發(fā)器208頂部時，機罩86的上端 88可延伸使得機罩86的上端88的正上部朝向出口 104延伸。也即，在一個示例實施方案 中，機罩86的上端88可朝向出口延伸，且可與外殼的內(nèi)表面基本齊平。圖8示出了蒸發(fā)器158的一個示例實施方案。蒸發(fā)器158包括一個腔142，該腔被 配置為通過一個或多個具有過濾器150——例如消除器或液-氣分離器——的開口來接收 蒸氣制冷劑96。然后蒸氣制冷劑96可通過腔142流至出口 104。腔142可被定位于外殼 76頂部，以降低外殼76的尺寸。出口 104可在沿著腔142的任何合適位置被連接到腔142。 壁92和外殼76可形成機罩86。在一個示例實施方案中，機罩86可由從外殼76延伸的一個或多個分隔部形成，同時所述分隔部形成機罩86的壁92。在另一個示例實施方案中，機 罩的上部可從機罩86的一個壁92延伸到機罩86的另一個壁92，同時鄰接外殼76。蒸氣 制冷劑96，包括來自液體制冷劑82的蒸發(fā)的制冷劑，從機罩流出，流入定位于外殼76和機 罩86之間的通道內(nèi)，并圍繞機罩86的壁92流動，并通過過濾器150流入腔142以及流入 出口 104。在一個示例實施方案中，蒸發(fā)器158可包括從機罩86延伸的突出部98。在一個 示例實施方案中，用于蒸氣制冷劑96流的通道可包括腔孔146 (見圖11)，過濾器150，或其 組合。在一個示例實施方案中，腔142可被形成在該外殼中。圖11示出了蒸發(fā)器188的一個示例實施方案。蒸發(fā)器188包括一個腔142，該腔 被配置為通過一個或多個腔孔146接收蒸氣制冷劑96。然后蒸氣制冷劑96通過該腔142 流至出口 104。腔142可被定位于外殼76頂部，以減小外殼76的尺寸。出口 104可在沿著 腔142的任何合適位置連接到腔142。蒸氣制冷劑96，包括來自液體制冷劑82的蒸發(fā)的制 冷劑，從機罩流出，流入位于外殼76和機罩86之間的通道內(nèi)，并圍繞機罩86的壁92流動 并通過孔146流入腔142以及流入出口 104。在一個示例實施方案中，蒸發(fā)器158可包括從 機罩86延伸的突出部98。在一個示例實施方案中，用于蒸氣制冷劑96流的通道可包括腔 孔146、過濾器150(見圖8)或其組合。在一個示例實施方案中，腔142可形成在外殼中。雖然示出并描述了本發(fā)明的僅僅某些特征和實施方案，本領域普通技術人員可想 到許多修改和變化(例如，各種不同元件的大小、尺寸、結構、外形和比例，參數(shù)的值(例如 溫度、壓力等等)，安裝布置，材料使用、顏色、方向等的變化)而不實質性地背離權利要求 記載的發(fā)明主題的新穎教導和優(yōu)點?？筛鶕?jù)替代實施方案改變或重新排序任何過程或方法 步驟的順序或次序。因此應理解，所附權利要求意在覆蓋落入本發(fā)明的真實主旨內(nèi)的所有 這樣的修改和改變。此外，在致力于提供對示例實施方案的簡潔說明的過程中，可能并未描 述實際實施方式的所有特征(也即，那些和當前構想的實施本發(fā)明的最佳模式無關的，或 那些和實施所要求保護的發(fā)明無關的特征)。應理解，在任何這些實際實施方式的開發(fā)中， 如同在任何工程或設計項目中那樣，可作出許多實施方式具體決定。這樣的開發(fā)努力可以 是復雜的和耗時的，但對于已從本公開內(nèi)容獲益的本領域技術人員而言，仍然是設計、裝配 和制造的常規(guī)工作，無須過度的實驗。
權利要求
一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)中的熱交換器，包括一個外殼；一個機罩；一個管束；一個分配器；和一個封閉的通道；該通道包括一個出口，該出口被配置為允許將蒸氣傳到該蒸氣壓縮系統(tǒng)的一個部件；該機罩被配置和定位為覆蓋該管束和該分配器；該管束基本水平地在該外殼內(nèi)延伸；該分配器被配置為將流體施用到該管束；以及該封閉的通道被配置和定位為接收來自外殼內(nèi)的蒸氣并且為該蒸氣提供到出口的流動路徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱交換器，其中所述通道包括一個被配置和定位為接收來自 外殼的蒸氣的孔。
3.根據(jù)權利要求2所述的熱交換器，其中所述通道包括多個孔。
4.根據(jù)權利要求3所述的熱交換器，其中所述多個孔具有大小不相等的面積。
5.根據(jù)權利要求4所述的熱交換器，其中在所述多個孔中，一些面積比所述多個孔中 的其余的孔的面積更大的孔靠近所述通道的每個末端定位。
6.根據(jù)權利要求3的熱交換器，還包括多個過濾器，所述多個過濾器的每個過濾器靠 近所述多個孔的一個孔被定位。
7.根據(jù)權利要求1所述的熱交換器，其中所述通道被定位在該外殼之內(nèi)。
8.根據(jù)權利要求1所述的熱交換器，其中所述通道被定位在該外殼之外。
9.根據(jù)權利要求1所述的熱交換器，還包括一個突出部，該突出部從該機罩延伸并被 配置為將蒸氣流導引入該通道。
10.根據(jù)權利要求1所述的熱交換器，其中所述通道包括一個歧管，所述歧管被配置為 使得蒸氣制冷劑從一個受阻的方向進入該歧管。
11.根據(jù)權利要求10所述的熱交換器，其中所述機罩包括被配置和定位為靠近所述管 束的相對的壁。
12.根據(jù)權利要求11所述的熱交換器，其中所述通道包括多個歧管，所述多個歧管靠 近所述機罩的相對的壁被定位。
13.根據(jù)權利要求12所述的熱交換器，其中所述多個歧管的每個歧管均和機罩的相對 的壁成整體。
14.根據(jù)權利要求1所述的熱交換器，還包括至少一個分隔部，該分隔部從機罩延伸并 形成了該機罩的至少一個壁。
15.根據(jù)權利要求1所述的熱交換器，還包括 第二管束；以及其中所述第一管束至少部分在所述第二管束之上； 其中所述機罩在覆蓋所述第一管束之后終止。
16.一種蒸氣壓縮系統(tǒng)，包括在一個制冷劑管線中連接的一個壓縮機、一個冷凝器、一個膨脹裝置和一個蒸發(fā)器； 該蒸發(fā)器包括 一個外殼； 一個機罩； 一個管束； 一個分配器；和 一個通道；該外殼包括一個出口，該出口被配置為允許來自該外殼的蒸氣通過， 該機罩被配置和定位為覆蓋該管束和該分配器， 該管束基本水平地在該外殼內(nèi)延伸， 該分配器被配置為將流體施用到該管束，以及該通道被配置為和定位為接收蒸氣并且為該蒸氣提供到出口的流動路徑。
17.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述通道包括了具有大小不相等的面積的多個 孔，其中在所述多個孔中，一些面積比所述多個孔中的其余的孔的面積更大的孔靠近所述 通道的每個末端定位。
18.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，還包括一個突出部，該突出部從該機罩延伸并被配 置為將蒸氣流導引入該通道。
19.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述通道包括一個歧管，所述歧管被配置為使 得蒸氣制冷劑從一個受阻的方向進入該歧管。
20.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述通道包括多個歧管，所述多個歧管靠近所 述機罩的相對的壁被定位。
21.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，還包括 第二管束；以及其中所述第一管束至少部分在所述第二管束之上； 其中所述機罩在覆蓋所述第一管束之后終止。
22.一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)中的熱交換器，包括 一個外殼；一個機罩； 一個管束； 一個分配器； 一個分隔部；和 一個腔；該外殼包括一個出口，該出口被配置為允許來自該外殼的蒸氣通過；該機罩被配置和定位為覆蓋該管束和該分配器；該管束基本水平地在該外殼內(nèi)延伸；該分配器被配置為將流體施用到該管束；該分隔部被配置和定位為將該機罩和該腔隔離；以及該腔與該出口流體連通。
23.根據(jù)權利要求22所述的熱交換器，其中所述分隔部包括該機罩的一部分。
24.根據(jù)權利要求22所述的熱交換器，還包括一個突出部，所述突出部從該分隔部延 伸，以干擾該腔中的蒸氣流。
25.根據(jù)權利要求24所述的熱交換器，其中所述突出部從該外殼延伸。
26.根據(jù)權利要求22所述的熱交換器，其中所述分隔部基本豎直地在外殼之內(nèi)延伸。
27.根據(jù)權利要求22所述的熱交換器，還包括 第二管束；以及其中所述第一管束至少部分在所述第二管束之上； 其中所述機罩在覆蓋所述第一管束之后終止。
28.一種用于蒸氣壓縮系統(tǒng)中的熱交換器，包括 一個外殼；一個機罩； 一個管束； 一個分配器；以及該外殼包括一個出口，該出口被配置為允許來自該外殼的蒸氣通過； 該機罩從該外殼延伸，被配置和定位為覆蓋該管束和該分配器； 該管束基本水平地在該外殼內(nèi)延伸；以及 該分配器被配置為將流體施用到該管束。
29.根據(jù)權利要求28所述的熱交換器，還包括一個從該外殼延伸的突出部。
30.根據(jù)權利要求28所述的熱交換器，還包括一個從該機罩延伸的突出部。
31.根據(jù)權利要求28所述的熱交換器，還包括 第二管束；以及其中所述第一管束至少部分在所述第二管束之上； 其中所述機罩在覆蓋所述第一管束之后終止。
全文摘要
公開了一種包括一熱交換器的蒸氣壓縮系統(tǒng)，和一種用在一蒸氣壓縮系統(tǒng)中的熱交換器，該熱交換器包括一個外殼(76)、一個機罩(86)、一個管束(78)、一個分配器(80)和一個封閉的通道。該外殼(76)可包括一個出口(104)，該出口被配置為允許來自外殼(76)的蒸氣(96)通過，該機罩(86)可被配置和定位為覆蓋該管束(78)和該分配器(80)，該管束(78)可基本水平地在該外殼(76)內(nèi)延伸，該分配器(80)可被配置為將流體施用到該管束(78)，以及該通道被配置和定位為接收蒸氣(96)并且為該蒸氣(96)提供到出口(104)的流動路徑。
文檔編號F28D5/02GK101855502SQ200980100951
公開日2010年10月6日 申請日期2009年1月11日 優(yōu)先權日2008年1月11日
發(fā)明者J·A·科勒, J·考夫曼, M·K·亞尼克, P·德拉米納特, W·F·麥奎德 申請人:江森自控科技公司