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蒸汽压缩系统

阅读:935发布:2020-05-11

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1.一种用于蒸汽压缩系统(14)中的分配器(80,142),包括:
封壳(144),所述封壳通过所述封壳的表面限定围绕整个周边包围的容积,其中所述封壳被配置成定位于具有管束(78)的热交换器(138)中,所述管束包括在所述热交换器(138)中大体上平延伸的多根管;以及
至少一个分配装置(146),所述至少一个分配装置形成于所述封壳(144)的被定位成面向所述管束(78)的端部(148)中,所述至少一个分配装置(146)被配置成将进入所述分配器(80,142)中的流体(206)施加至所述管束(78)上;
其中改进的特征在于:
所述封壳(144)具有2:1至6:1之间的高宽比。
2.如权利要求1所述的分配器(80,142),其中所述封壳(144)的所述端部(148)包括端部特征(158),并且所述至少一个分配装置(146)包括形成于所述端部特征(158)中的至少一个开口(160),
其中所述至少一个开口(160)被配置和被设置为在与所述系统(14)的所述分配器(80,
142)的操作相关的基本上整个流体压范围内以60度至180度之间的喷射(166)分配流体。
3.如权利要求2所述的分配器(80,142),其中所述端部特征(158)包括曲线轮廓、线性轮廓或其组合中的至少一个。
4.如权利要求2所述的分配器(80,142),包括远离所述封壳(144)的所述端部(148)延伸的大体上平行的相对部分(168,170)。
5.如权利要求4所述的分配器(80,142),其中所述相对部分(168,170)能够从相互平行偏移0度至45度。
6.如权利要求4所述的分配器(80,142),其中与所述端部特征(158)相关并且大体上垂直于所述端部特征(158)的所述相对部分(168,170)的参考线(182 )被定位成以第一距离(188)远离所述端部特征(158)的远侧相切部(187),第二距离(186)与形成于所述至少一个开口(160)中的边缘(163)以及所述端部特征(158)的所述远侧相切部(187)之间的有效间距相关,所述第一距离(188)大于所述第二距离(186)。
7.如权利要求6所述的分配器(80,142),其中所述参考线(182)与所述端部特征(158)的有效半径(189)的中心点(181)相重合。
8.如权利要求7所述的分配器(80,142),其中所述封壳(144)的对称面(180)与所述中心点(181)相重合。
9.如权利要求1所述的分配器(80,142),其中所述高宽比在2:1至4:1之间。
10.如权利要求1所述的分配器(80,142),其中所述高宽比是2:1。
11.如权利要求1所述的分配器(80,142),其中所述高宽比是4:1。
12.如权利要求2所述的分配器(80,142),其中所述喷射角(166)在160度至170度之间。
13.如权利要求2所述的分配器(80,142),其中所述喷射角是165度。
14.如权利要求2所述的分配器(80,142),其中入口(156)形成于所述封壳(144)的被定位成背向所述管束(78)的端部(150)中,所述入口(156)被配置为接收流体(206)进入所述封壳(144)中,所述入口(156)相对于所述封壳(144)的长度大体上居中,所述入口(156)为所述封壳(144)的长度的1/6至1/3。
15.如权利要求14所述的分配器(80,142),其中所述至少一个分配装置(146)包括沿着所述封壳(144)的长度形成于所述端部特征(158)中的多个开口(160)。
16.如权利要求15所述的分配器(80,142),其中形成于所述端部特征(158)中的所述多个开口(160)基本上大小均等。
17.如权利要求15所述的分配器(80,142),其中形成于所述端部特征(158)中的所述多个开口(160)基本上均匀间隔。
18.如权利要求14所述的分配器(80,142),其中所述至少一个分配装置(146)包括形成于所述端部特征(158)中的多个开口(160),所述多个开口(160)的至少一部分具有对应于所述封壳(144)的长度的中间区段的第一间距(164),并且所述多个开口(160)的剩余开口(160)的至少一部分具有对应于成对的端部区段中的至少一个端部区段(196,198)的第二间距(202,204),所述第一间距(164)小于所述第二间距(202,204)。
19.一种用于蒸汽压缩系统(14)中的分配器(80,142),包括:
封壳(144),所述封壳通过所述封壳的表面限定围绕整个周边包围的容积,其中所述封壳被配置成定位于具有管束(78)的热交换器(138)中,所述管束(78)包括在所述热交换器(138)中大体上水平延伸的多根管;以及
至少一个分配装置(146),所述至少一个分配装置形成于所述封壳(144)的被定位成面向所述管束(78)的端部(148)中,所述至少一个分配装置(146)被配置成将进入所述分配器中的流体(206)施加至所述管束(78)上;其中改进的特征在于
所述封壳具有2:1至6:1之间的高宽比;
其中所述封壳(144)的所述端部包括端部特征(158),并且所述至少一个分配装置(146)包括形成于所述端部特征(158)中的至少一个开口(160);
其中所述至少一个开口(160)被配置和被设置为在与所述系统(14)中的所述分配器(80,142)的操作相关的基本上整个流体压力范围内以60度至180度之间的喷射角(166)分配流体(206)。
20.一种在蒸汽压缩系统(14)中分配流体(206)的方法,包括:
提供封壳(144),所述封壳通过所述封壳的表面限定围绕整个周边包围的容积,其中所述封壳被配置成定位于具有管束(78)的热交换器(138)中,所述管束(78)包括在所述热交换器(138)中大体上水平延伸的多根管;以及
在所述封壳(144)的被定位成面向所述管束(78)的端部(148)中形成至少一个分配装置(146),所述至少一个分配装置(146)被配置成将进入所述分配器(80,142)中的流体(206)施加至所述管束(78)上,以及
操作所述蒸汽压缩系统(14),其中改进的特征在于:
所述封壳(144)具有2:1至6:1之间的高宽比。

说明书全文

蒸汽压缩系统

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年6月7日提交的名称为“蒸汽压缩系统”的第13/912634号美国非临时申请的优先权及权益。

背景技术

[0003] 本申请总体涉及制冷、空调和冷冻液体系统中的蒸汽压缩系统。本申请更具体地涉及蒸汽压缩系统中的分配系统和方法。
[0004] 在暖通空调系统中使用的常规冷冻液系统包括一个蒸发器,用以在系统的制冷剂与待冷却的其它液体之间进行热能传递。一种类型的蒸发器包括具有形成管束的多根管的壳体,待冷却的液体在管中循环。制冷剂被引导至与壳体内部的管束的外部或外侧表面相接触,导致待冷却液体与制冷剂之间发生热能传递。例如,在通常所谓的“降膜式”蒸发器中可以通过喷射或其它类似的技术将制冷剂沉积到管束的外侧表面上。在另一例子中,所述管束的外侧表面可以全部或部分地浸入通常所谓的“淹没式”蒸发器中的液体制冷剂中。在又一例子中,管束的一部分可以具有沉积在外侧表面上的制冷剂,并且所述管束的另一部分可以浸入通常被称为“混合降膜式”蒸发器中的液体制冷剂中。
[0005] 由于与液体的热能传递,制冷剂被加热而转换为汽态,然后返回压缩机并且在此处蒸汽被压缩,以开始另一个制冷剂循环。冷却的液体可以被循环至遍布在整个建筑物中的多个热交换器。来自建筑物中的热空气经过所述热交换器,在所述热交换器处冷却的液体被加热,同时冷却建筑物的空气。由建筑物的空气加热的液体返回到蒸发器中,以重复该过程。
[0006] 美国公开文本No.2011/056664公开了用于为管束提供制冷剂的分配器壳体。所述分配器壳体包括分配装置,例如形成于所述分配器壳体中的喷嘴、通孔或开口,以允许制冷剂流到所述管束上。所述分配装置可以形成一个度,例如V形凹口。
[0007] 美国公开文本No.2009/178790公开了用于为管束提供制冷剂的分配器壳体。所述分配器壳体包括分配装置,例如形成于所述分配器壳体中的喷嘴、通孔或开口,以允许制冷剂流到所述管束上。分配器还包括突起和/或挡板以阻止制冷剂直接流过所述分配器,从而提供更均匀的制冷剂流。
[0008] 美国专利No.6868695公开了一种分配器,其具有由几乎完整宽度、完整长度的间隙或腔室分隔开的至少三个多孔板的堆叠。此外,所述分配器包括一个部件和/或分配挡板。所述分配挡板提供向下延伸的方向变化,以助于分离液体和蒸汽制冷剂。发明内容
[0009] 本发明涉及一种用于蒸汽压缩系统中的分配器,包括配置成定位于具有管束的热交换器中的封壳(enclosure),所述管束具有在所述热交换器中的大体上平延伸的多根管。在所述封壳的被定位成面对所述管束的一个端部中形成至少一个分配装置,所述至少一个分配装置被配置成将进入所述分配器中的流体施加至所述管束上。所述封壳具有约2:1至约6:1之间的高宽比。
[0010] 本发明还涉及一种用于蒸汽压缩系统中的分配器,包括配置成定位于具有管束的热交换器中的封壳,所述管束包括在所述热交换器中的大体上水平延伸的多根管。在所述封壳的被定位成面对所述管束的一个端部中形成至少一个分配装置,所述至少一个分配装置被配置成将进入所述分配器中的流体施加至所述管束上。所述封壳具有约2:1至约6:1之间的高宽比。所述封壳的所述端部包括一个端部特征,并且所述至少一个分配装置包括形成于所述端部特征中的至少一个开口。所述至少一个开口被配置和被设置为在与所述系统中的分配器的操作相关的基本上整个流体压范围内以约60度至约180度之间的喷射角分配流体。
[0011] 本发明另外还涉及一种在蒸汽压缩系统中分配流体的方法。所述方法包括提供被配置成定位于具有管束的热交换器中的封壳,所述管束包括在所述热交换器中的大体上水平延伸的多根管。所述方法包括在所述封壳的被定位成面对所述管束的一个端部中形成至少一个分配装置,所述至少一个分配装置被配置成将进入所述分配器中的流体施加至所述管束上。所述封壳具有约2:1至约6:1之间的高宽比。所述方法包括操作所述蒸汽压缩系统。附图说明
[0012] 图1示出了用于暖通空调系统的一个示例性实施方案。
[0013] 图2示出了一个示例性蒸汽压缩系统的等距视图。
[0014] 图3和4示意性地示出了所述蒸汽压缩系统的示例性实施方案。
[0015] 图5A示出了示例性蒸发器的分解的部分剖视图。
[0016] 图5B示出了图5A中的蒸发器的俯视等距视图。
[0017] 图5C示出了沿图5B中的线5-5截取的蒸发器的截面图。
[0018] 图6A示出了示例性蒸发器的俯视等距视图。
[0019] 图6B和6C示出了沿图6A中的线6-6截取的蒸发器的截面图。
[0020] 图7示出了封壳的一个示例性实施方案的上部立体图。
[0021] 图8示出了图7中的封壳的平面图。
[0022] 图9示出了沿图7中的线9-9截取的封壳的部分前视图。
[0023] 图10示出了沿图9中的线10-10截取的封壳的截面图。
[0024] 图11示出了沿图9中的线10-10截取的一个示例性实施方案的封壳的截面图。
[0025] 图12示出了沿图9中的线10-10截取的另一示例性实施方案的封壳的截面图。
[0026] 图13示出了沿图9中的线10-10截取的另一示例性实施方案的封壳的截面图。
[0027] 图14示出了沿图9中的线10-10截取的又另一示例性实施方案的封壳的截面图。
[0028] 图15示出了封壳的一个示例性实施方案。

具体实施方式

[0029] 图1示出暖通空调(HVAC)系统10的一个示例性环境,所述系统10包括在典型商业设施的建筑物12中使用的冷冻液体系统。系统10可包含蒸汽压缩系统14,蒸汽压缩系统14可供应可用以冷却建筑物12的冷冻液体。系统10可包含:锅炉16,用以供应可用以对建筑物12加热的受热液体;以及使空气循环通过建筑物12的空气分配系统。所述空气分配系统还可包含空气返回管道18、空气供应管道20和空气处置器22。空气处置器22可包含热交换器,所述热交换器通过导管24连接到锅炉16和蒸汽压缩系统14。空气处置器22中的热交换器可依据系统10的操作模式,接收来自锅炉16的受热液体或者接收来自蒸汽压缩系统14的冷冻液体。所示的系统10在建筑物12的每一层上均具有独立的空气处置器,但应了解,在两个层或更多个层之间可共享一些组件。
[0030] 图2和图3示出可用在HVAC系统——例如HVAC系统10——中的一个示例性蒸汽压缩系统14。蒸汽压缩系统14可使制冷剂循环经过由达50驱动的压缩器32、冷凝器34、膨胀装置36以及液体冷冻器或蒸发器38。蒸汽压缩系统14还可包含控制面板40,该控制面板40可包含模/数(A/D)转换器42、微处理器44、非易失性存储器46以及接口板48。可用作蒸汽压缩系统14中的制冷剂的流体的一些实施例是基于氢氟(HFC)的制冷剂,例如R-410A、R-407、R-134a、氢氟烯烃(HFO)、例如气(NH3)的“天然”制冷剂、R-717、二(CO2)、R-
744或烃基制冷剂、水蒸汽或任一其它合适类型的制冷剂。在示例性实施方案中,蒸汽压缩系统14可使用以下每种类型器件中的一个或多个:VSD52、马达50、压缩器32、冷凝器34和/或蒸发器38中。
[0031] 与压缩器32一起使用的马达50可由变速传动器(VSD)52提供动力,也可以从交流(AC)或直流(DC)电源直接供电。如果使用VSD52,那么VSD52从AC电源接收具有特定的固定线电压和固定线频率的AC电力,且将具有可变电压和频率的电力提供到马达50。马达50可包含可由VSD提供动力或从AC或DC电源直接供电的任一类型的电动机。举例来说,马达50可为切换式磁阻电动机、感应电动机、电子换向永磁电动机或任一其它合适的马达类型。在替代示例性实施方案中,例如蒸气或燃气涡轮机或引擎等其它驱动机构以及相关联组件可用以驱动压缩器32。
[0032] 压缩器32对制冷剂蒸汽进行压缩并且通过排放管线将蒸汽递送到冷凝器34。压缩器32可为离心压缩器、螺旋压缩器、往复式压缩器、旋转压缩器、摆杆压缩器、涡旋式压缩器、涡轮压缩器,或任一其它合适的压缩器。由压缩器32递送到冷凝器34的制冷剂蒸汽将热传递到流体,例如水或空气。由于与流体发生热传递,因此制冷剂蒸汽在冷凝器34中冷凝为制冷剂液体。来自冷凝器34的液体制冷剂流过膨胀装置36到达蒸发器38。在图3所示的示例性实施方案中,冷凝器34是水冷却式的,且包含连接到冷却塔56的管束54。
[0033] 递送到蒸发器38的液体制冷剂从另一流体吸收热,并且发生了相变而成为制冷剂蒸汽,所述另一流体与冷凝器34所用的流体类型可以相同也可以不同。在图3所示的示例性实施方案中,蒸发器38包含具有供应管线60S和返回管线60R的管束,其中供应管线60S和返回管线60R连接到冷却负荷62上。过程流体,例如水、乙二醇、氯化卤水、氯化钠卤水或任一其它合适的液体,经由返回管线60R进入蒸发器38并且经由供应管线60S退出蒸发器38。蒸发器38使管中的过程流体的温度降低。蒸发器38中的管束可包含多根管和多个管束。蒸汽制冷剂退出蒸发器38并且通过吸入管线返回到压缩器32,以完成循环。
[0034] 图4类似于图3,所示为具有中间回路64的制冷剂回路,中间回路64可安置在冷凝器34与膨胀装置36之间从而增加冷却容量、提高效率和性能。中间回路64具有入口管线68,入口管线68可以直接连接到冷凝器34或者可以与冷凝器34成流体连通。如图示,入口管线68包含位于中间容器70上游的膨胀装置66。在一个示例性实施方案中,中间容器70可为闪蒸罐,也称为闪蒸中间冷却器。在替代示例性实施方案中,中间容器70可被配置为热交换器或“表面经济器”。在闪蒸中间冷却器布置中,第一膨胀装置66用以降低从冷凝器34接收的液体的压力。在闪蒸中间冷却器中的膨胀过程期间,一部分液体蒸发。中间容器70可用以使蒸发的蒸汽与从冷凝器接收的液体分离。蒸发的液体可以由压缩器32通过管线74汲取到一个端口,这在介于吸入侧与排放侧之间的压力下进行或者在压缩的中间阶段进行。未蒸发的液体通过膨胀过程被冷却,且收集于中间容器70的底部,通过包括第二膨胀装置36的管线72,在底部的所述液体被回收再流动到蒸发器38。
[0035] 如本领域技术人员已知,在“表面中间冷却器”布置中,实施过程稍微不同。中间回路64可以类似于上文描述的方式操作,不同的是中间回路64仅从冷凝器34接收制冷剂的一部分且其余制冷剂直接行进到膨胀装置36,而不是如图4所示从冷凝器34接收全部量的制冷剂。
[0036] 图5A到图5C示出被配置为“混合降膜式”蒸发器的一个蒸发器的示例性实施方案。如图5A到图5C中所示,蒸发器138包含具有形成管束78的多根管的大体上圆柱形壳体76,管束78沿着壳体76的长度方向大体上水平地延伸。至少一个支撑件116可定位于壳体76内以支撑管束78中的所述多根管。合适的流体,例如水、乙烯、乙二醇或氯化钙卤水流过管束78的各个管。定位于管束78上方的分配器80从多个位置将制冷剂110分配、沉积或施加到管束
78中的各管上。在一个示例性实施方案中,由分配器80沉积的制冷剂可以完全是液体制冷剂,但在另一示例性实施方案中,由分配器80沉积的制冷剂可包含液体制冷剂和蒸汽制冷剂。
[0037] 在管束78的各管周围流动而不改变状态的液体制冷剂收集于壳体76的下部部分中。所收集的液体制冷剂可形成液体制冷剂的池或贮集区82。从分配器80的沉积位置可包含相对于管束78的纵向位置或横向位置的任意组合。在另一示例性实施方案中,从分配器80的沉积位置不限于沉积到管束78的上部各管的沉积位置。分配器80可包含由制冷剂的分散源来供料的多个喷嘴。在一个示例性实施方案中,分散源是一根连接到制冷剂源(例如冷凝器34)的管。喷嘴包含喷射喷嘴,但也包含可以将制冷剂导引或引导到管的表面上的机械加工的开口。喷嘴可以按照预定模式(例如喷射流模式)来施加制冷剂,使得管束78的上排的管被覆盖。管束78各管可被布置来促进制冷剂以如下形式的流动,所述制冷剂的形式可以是围绕管表面的膜、聚结而形成液滴的液体制冷剂,或在一些实例中,位于管表面底部的液体制冷剂的帘或幕。所形成的幕促进管表面的润湿,这增强了在管束78的各管内流动的流体与在管束78的各管的表面周围流动的制冷剂之间的热传递效率。
[0038] 在液体制冷剂的池82中,管束140可浸入其中或至少部分浸入其中,以提供制冷剂与过程流体之间的额外热能传递,从而蒸发液体制冷剂的池82。在示例性实施方案中,管束78可至少部分地定位于管束140上方(即,至少部分地重叠)。在一个示例性实施方案中,蒸发器138包括一个双通系统,其中待冷却的过程流体首先在管束140的管内流动,且随后被引导以在与管束140中的流动相反的方向上在管束78的各管内流动。在所述双通系统的第二通路中,在管束78中流动的流体的温度降低,因此需要与在管束78的表面上流动的制冷剂之间发生较少量的热传递,以获得具有希望温度的过程流体。
[0039] 应了解,虽然前面描述了一个双通系统,其中第一通路与管束140相关联且第二通路与管束78相关联,但也设想了其它可能的布置。举例来说,蒸发器138可以包括一个单通系统,其中过程流体以同一方向流过管束140和管束78。或者,蒸发器138可包括一个三通系统,其中两个通路与管束140相关联而其余一个通路与管束78相关联,或其中一个通路与管束140相关联而其余两个通路与管束78相关联。此外,蒸发器138可包括一个交替式的双通系统,其中一个通路与管束78和管束140两者相关联,且第二通路也与管束78和管束140两者相关联。在一个示例性实施方案中,管束78至少部分地定位于管束140上方,使管束78与管束140之间存在分离的间隙。在又一示例性实施方案中,罩86覆于管束78上,其中罩86朝向所述间隙延伸且终止于所述间隙附近。总之,本发明设想了具有任何通路数目的系统,其中每一通路可与管78和管束140之一或两者相关联。
[0040] 封壳或罩86定位于管束78上方以大体上阻挡交叉流动发生,交叉流动即蒸汽制冷剂或液体和蒸汽制冷剂106在管束78的各管之间的横向流动。罩86定位于管束78的管上方并且横向界定了管束78的各管。罩86包含定位于壳体76的上部部分附近的上部端部88。分配器80可定位在罩86与管束78之间。在又一示例性实施方案中,分配器80可定位于罩86附近但在罩86外部,使得分配器80不在罩86与管束78之间。然而,即使分配器80不在罩86与管束78之间,分配器80的喷嘴也仍被配置以将制冷剂引导或施加到管的表面上。罩86的上部端部88经配置以大体上防止所施加的制冷剂110和部分蒸发的制冷剂(也就是液体和/或蒸汽制冷剂106)的流直接流动到出口104。而是,所施加的制冷剂110和制冷剂106受罩86的限制,且更具体来说,被迫在壁92之间向下行进,之后制冷剂才可经由罩86中的开放端部94退出。蒸汽制冷剂96在罩86周围的流动还涉及所蒸发的制冷剂从液体制冷剂的池82流出。
[0041] 应了解,至少上文标示的相对性术语关于本公开文本中的其它示例性实施方案是非限制性的。举例来说,罩86可相对于先前论述的其它蒸发器组件而旋转,也就是说,包含壁92的罩86不限于垂直定向。在罩86围绕大体上平行于管束78的各管的轴线进行了充分旋转后,可以认为罩86不再是“定位于”管束78的各管“上方”也不再是“横向界定”管束78的各管。类似地,罩86的“上部”端部88可以不再位于壳体76的“上部部分”附近,并且其它示例性实施方案不限于罩与壳体之间的此种布置。在示例性实施方案中,罩86在覆盖住管束78之后便结束,但在另一示例性实施方案中,罩86在覆盖住管束78之后仍进一步延伸。
[0042] 在罩86迫使制冷剂106在壁92之间向下行进穿过开放端部94之后,蒸汽制冷剂的流动方向突然改变,之后在壳体76与壁92之间的空间内从壳体76的下部部分行进到壳体76的上部部分。结合重力效应,流动方向的突然改变导致所有挟带的制冷剂液滴中的一部分与液体制冷剂82或壳体76碰撞,进而使得这些液滴从蒸汽制冷剂96的流中移除。而且,沿着罩86的长度方向在壁92之间行进的制冷剂雾聚结为较大的液滴,这些较大的液滴更容易通过重力被分离,或者维持在充分靠近管束78的地方或与管束78接触,以允许通过与管束的热传递来使制冷剂雾蒸发。由于液滴的大小增加,通过重力进行液体分离的效率改善,从而允许具有增大的向上速率的蒸汽制冷剂96流动通过在壁92与壳体76之间的空间的蒸发器。蒸汽制冷剂96无论是从开放端部94流动还是从液体制冷剂的池82流动,均流过一对延伸部
98,所述延伸部98在上部端部88附近从壁92突出且进入通道100。蒸汽制冷剂96通过狭槽
102进入通道100,狭槽102是延伸部98的端部与壳体76之间的空间,之后蒸汽制冷剂96在出口104处退出蒸发器138。在另一示例性实施方案中,蒸汽制冷剂96可通过形成于延伸部98中的开口或孔而不是狭槽102进入通道100。在又一示例性实施方案中,狭槽102可由罩86与壳体76之间的空间形成,也就是说,罩86不包含延伸部98。
[0043] 换句话说,一旦制冷剂106从罩86退出,蒸汽制冷剂96便沿着规定的通路从壳体76的下部部分流动到壳体76的上部部分。在示例性实施方案中,所述通路在到达出口104之前在罩86与壳体76的表面之间可以大体上对称。在示例性实施方案中,在蒸发器出口附近设置有多个挡板(例如延伸部98),用以阻挡住蒸汽制冷剂96到压缩器入口的直接路径。
[0044] 在一个示例性实施方案中,罩86包含大体上平行的相对的壁92。在另一示例性实施方案中,各壁92可以大体上垂直地延伸且终止于开放端部94,开放端部94的位置大体上与上部端部88相对。上部端部88和壁92被接近地定位于管束78的各管附近,其中壁92朝向壳体76的下部部分延伸,以大体上横向界定管束78的各管。在示例性实施方案中,壁92可与管束78中的各管间隔开约0.02英寸(0.5mm)到约0.8英寸(20mm)之间。在又一示例性实施方案中,壁92可与管束78中的各管间隔开约0.1英寸(3mm)到约0.2英寸(5mm)之间。然而,上部端部88与管束78的管之间的间距可显著大于0.2英寸(5mm),以便提供足够间距来将分配器80定位于管与罩的上部端部之间。在示例性实施方案中,其中罩86的各壁92大体上平行且壳体76为圆柱形,壁92也可以围绕壳体的中心垂直对称平面对称布置,所述平面将空间上分立的壁92二等分。在其它示例性实施方案中,壁92无需垂直延伸经过管束78的下部管,壁
92也无需为平面的,因为壁92可为弯曲的或具有其它非平面形状。无论具体构造如何,罩86均被配置为在壁92的界限内使制冷剂106流经罩86的开放端部94。
[0045] 图6A到图6C所示为被配置为“降膜式”蒸发器128的蒸发器的示例性实施方案。如图6A到图6C所示,蒸发器128类似于图5A到5C所示的蒸发器138,不同的是蒸发器128在收集于壳体的下部部分中的制冷剂池82中不包含管束140。在示例性实施方案中,罩86在覆盖住管束78之后便结束,但在另一示例性实施方案中,罩86在覆盖住管束78之后仍进一步朝向制冷剂池82延伸。在又一示例性实施方案中,罩86在所述罩不完全覆盖住管束时结束,也就是大体上覆盖住管束时结束。
[0046] 如图6B和图6C所示,可使用84来将液体制冷剂池82从壳体76的下部部分经由管线114再循环到分配器80。如图6B中进一步所示,管线114可包含调节装置112,调节装置112可与一冷凝器(未图示)成流体连通。在另一示例性实施方案中,可采用喷射器(未图示)使用来自冷凝器34的加压制冷剂从壳体76的下部部分汲取液体制冷剂82,所述冷凝器34是借助于伯努利效应进行操作的。所述喷射器组合了调节装置112和泵84的功能。
[0047] 在示例性实施方案中,管或管束的一个布置可由垂直且水平对准的多个均匀间隔的管加以界定,从而形成可大体上为矩形的轮廓。然而,也可以使用堆叠布置的管束,其中各管既不垂直对准也不水平对准,并且也可以采取并不均匀间隔开的布置的管束。
[0048] 在另一示例性实施方案中,还设想了不同的管束构造。举例来说,在管束中可使用翅片管(未图示),例如沿着管束的最上面的水平排或最上面的部分。除了使用翅片管的可能性外,还可采用针对池沸腾应用——例如在“淹没式”蒸发器中——的更有效操作而开发的管。另外或与翅片管相结合,还可将多孔涂层涂覆到管束的各管的外表面。
[0049] 在又一示例性实施方案中,蒸发器壳体的横截面轮廓可为非圆形的。
[0050] 在示例性实施方案中,罩的一部分可部分地延伸到壳体出口中。
[0051] 另外,可将系统14的膨胀装置的膨胀功能纳入到分配器80中。在一个示例性实施方案中,可采用两个膨胀装置。一个膨胀装置图示为位于分配器80的喷射喷嘴中。另一膨胀装置(例如,膨胀装置36)可在定位于蒸发器内的喷射喷嘴所提供的膨胀之前,向制冷剂提供初步的部分膨胀。在示例性实施方案中,可通过蒸发器中的液体制冷剂82的液位来控制另一膨胀装置,即非喷射喷嘴膨胀装置,以考虑例如蒸发和冷凝压力以及部分冷却负荷等操作条件的变化。在替代示例性实施方案中,可通过在冷凝器中的液体制冷剂的液位来控制膨胀装置,或者在又一示例性实施方案中,通过“闪蒸经济器”容器中的液体制冷剂的液位来控制膨胀装置。在一个示例性实施方案中,大部分膨胀可发生在喷嘴中,从而提供较大的压力差,同时允许喷嘴具有减小的尺寸,因此减小了喷嘴的尺寸和成本。
[0052] 本申请参照其它的公开文本,包括例如包含于申请人于2010年9月3日提交的发明名称为“VAPORCOMPRESSIONSYSTEM”、第12/875748号美国非临时发明专利申请中的分配器,该申请通过引用方式被整体纳入本文。
[0053] 图7示出了分配器142的示例性实施方案,该分配器142被配置为以类似于先前例如图6B所示的方式将进入所述分配器142的流体施加至管束。分配器142包括一个封壳144,该封壳具有定位成面对管束(例如图6B)的一个端部148以及朝向远离所述管束的一个相对端部150。分配器142还包括形成于端部150中并且在末端(terminus)152与相对末端154之间延伸的一个入口156。端部148包括至少一个分配装置146或多个分配装置146可操作性地与之相关联的一个端部特征158。在一个实施方案中,分配装置146包括形成于端部148的端部特征158中的一个开口160(图9)。由于此布置,进入封壳144的入口156中的流体206(其可以包括蒸汽和液体的两相混合物)被沿着所述封壳144的长度方向分配,并通过分配装置146作为分配流体208离开封壳144。由于该新颖性结构的封壳144,改善了沿封壳144的长度的分配流体208的流动,即,被引导为沿所述封壳的长度更均匀地流动。
[0054] 应该理解的是,可以在单个管束中使用一个、两个或更多个分配器142。在一个实施方案中,两个或更多个分配器可以具有针对分配流体208的重叠的喷射角166(图11)。在一个实施方案中,管束可以被分成具有单独的分配器的多个区域,例如竖向分隔的区域。例如,对于被分割成竖向分隔的区域的大管束,可以在每个区域之间设置一个或多个分配器,以提供对所述管束的管的改善的、多层润湿。
[0055] 尽管封壳144在图7-10中被示为例如通过焊接构成的多片装配的结构,但是其可以是挤压成型的,具有整体或单片构造。
[0056] 图10示出了沿图9中的线10-10截取的通过端部148的端部特征158中形成的开口160的截面。端部148延伸至相对的封壳部分168、170。如图10所示,封壳部分168、170彼此平行,并具有相对于彼此的对称面180。如图10中进一步所示,封壳具有高度176和宽度178。术语“封壳的高宽比”是指高度176除以其宽度178。封壳的高宽比可以在约1/2:1和约10:1之间,约1/2:1和约8:1之间,约2:1和约6:1之间,约2:1和约4:1之间,约2:1和约3:1之间,约3:
1和约8:1之间,约4:1和约6:1之间,约2:1,约3:1,约4:1或其任意子组合。通过合适尺寸的高宽比,结合开口160的尺寸和间隔,穿过所述封壳的开口160的流体流可被优化,即,使得在所述封壳的长度上在与本公开文本中的分配器的操作相关联的基本上整个流体压力范围内更加均匀。
[0057] 例如,如图8-10共同所示,入口156具有在长度200的约1/6至1/3之间的长度194。入口156大体上位于相对的端部部分196、198中间。在一个实施方案中,形成于端部148的端部特征158中的相邻开口160沿长度200相互隔开大体上相同的间隔164。在另一个实施方案中,在与入口156相连的至少一部分相邻开口160之间的间隔164可以大于与端部部分196相连的至少一部分相邻开口160之间的间隔202,和/或可以大于与端部部分198相连的至少一部分相邻开口160之间的间隔204,用于促进流体沿封壳144的长度200更均匀地流动穿过集体开口160。在一个实施方案中,与端部部分196相连的至少一部分相邻开口160之间的间隔
202可以相对于与端部部分198相连的至少一部分相邻开口160之间的间隔204大体上平均地间隔开。在一个实施方案中,开口160包括大体上均匀的宽度162。在一个实施方案中,开口160的切口端部可以是“直角方形的”或者大体上矩形的,尽管在另外的实施方案中,所述切口端部可以是曲线或者曲线与直线的组合,具有与图11-14中分别所示出的端部特征
158、258、358、458类似的方式,如在下面将会进一步详细讨论的。在另外的实施方案中,开口160可以具有变化的宽度。因此,应该理解,开口160的尺寸对应于从开口160的切口端部至封壳的端部特征158的远切点184(图11)的距离186(也称为高度),以及宽度162的组合(图10)。也就是说,如果开口160的宽度162基本上彼此相等,且如果开口的高度或距离186也基本上相等,则开口160的尺寸将会被认为是基本上相等。在一个实施方案中,其中开口
160的宽度162相互不同,开口的高度或距离186可以相互不相等,但开口160的尺寸可以基本上相互相等,只要其结果是沿所述封壳的长度200(图8)上有大体上均匀的流体流。在一个实施方案中,所述开口160中的至少两个基本上彼此相等或基本上大小均等。
[0058] 尽管在图10中封壳部分168、170被示为大体平行的,但是封壳部分168可以包括一个角偏移172,和/或封壳部分170可以包括一个角偏移174。因此,封壳部分168、170可以每个都从相互平行偏移在0至约45度之间或者其任意子组合,形成“V”形。在一个实施方案中,如果希望的话,角偏移172和/或角偏移174可以沿所述封壳的长度变化。
[0059] 图11是图10中的区域11的放大图,示出了封壳144的示例性端部特征158的进一步细节。如图11中进一步所示,特征158限定了一个曲线或半球形轮廓,其具有半径或有效半径或径向距离189并延伸至相对的封壳部分168、170。在一个实施方案中,半径或有效半径或径向距离189可以包括一个或多个具有不同曲率半径的曲线。有效半径或半径或径向距离189从中心点或与大体上垂直于所述相对的封壳部分168、170的参考线182重合的重合点181向外延伸。如图10所示,封壳部分168、170互相平行,并具有相互对称的对称面180,并且在一个实施方案中,对称面180与参考线182重合。在一个实施方案中,重合点181并不位于封壳144的中心。在一个实施方案中,封壳不具有对称面。开口160包括与开口160的切口端部相关联的边缘161、163,边缘161关联并紧靠封壳部分168,边缘163关联并紧靠封壳部分
170。如图11中进一步所示,参考线183大体上垂直于相对的封壳部分168、170,并延伸经过边缘161、163。参考线182平行于参考线183。端部148的端部特征158的相对于封壳部分168、
170的远侧部分187包括与参考线185重合的远切点184,该参考线185与参考线182、183互相平行。开口160的边缘161、163到端部特征158的远侧部分187的切点184之间的间距或有效间距,如沿参考线185所测量的,产生了距离186。延伸经过重合点181的参考线182与远切点
184之间的间距,如沿所述参考线185测量的,产生了距离188。距离188大于距离186。也就是说,与远侧相切部(例如端部特征158的切点184(距离188))相关的半径或有效半径或径向距离189,大于与远侧相切部(例如远切点184(距离186))相关的边缘161、163之间的有效间距或间距。因此,流过开口160的分配流体的喷射角166被限制在约60度至约180度之间,约
90度至约180度之间,约120度至约180度之间,约150度至约180度之间,约160度至约180度之间,约160度至约170度之间,约160度至约165度之间,约160度,约165度和约170度,所述喷射角166在与所述蒸汽压缩系统的分配器的操作相关的基本上整个流体压力范围内保持相对恒定。
[0060] 图12是类似于图10的区域11的一个区域的放大图,其示出了封壳144的一个示例性端部特征258的更多细节。如图12进一步所示,特征258限定了一个由封壳的线性区段构成的直角方形或矩形轮廓,其具有有效半径或有效径向距离289,并延伸至相对的封壳部分168、170。有效半径或有效径向距离289从中心点或与大体上垂直于所述相对的封壳部分
168、170的参考线282重合的重合点281向外延伸。在一个实施方案中,重合点281并不位于封壳144的中心。在一个实施方案中,封壳不具有对称面。开口260包括与开口260的切口端部相关联的边缘261、263,边缘261关联并紧靠封壳部分168,边缘263关联并紧靠封壳部分
170。如图12中进一步所示,参考线283大体上垂直于相对的封壳部分168、170,并延伸经过边缘261、263。参考线282平行于参考线283。端部148的端部特征258的相对于封壳部分168、
170的远侧部分287包括与参考线285重合的远切点284,该参考线285与参考线282、283互相平行。开口260的边缘261、263到端部特征258的远侧部分287的切点284之间的间距或有效间距,如沿参考线285测量的,产生了距离286。延伸经过重合点281的参考线282与远切点
284之间的间距,如沿所述参考线285测量的,产生了距离288。距离288大于距离286。也就是说,与远侧相切部(例如端部特征258的切点284(距离288))相关的有效半径或有效径向距离289,大于与远侧相切部(例如切点284(距离286))相关的边缘161、163之间的有效间距或间距。因此,流过开口260的分配流体的喷射角166(图11)被限制在约60度至约180度之间,约90度至约180度之间,约120度至约180度之间,约150度至约180度之间,约160度至约180度之间,约160度至约170度之间,约160度至约165度之间,约160度,约165度和约170度,所述喷射角166在与所述蒸汽压缩系统的分配器的操作相关的基本上整个流体压力范围内保持相对恒定。
[0061] 图13是类似于图10的区域11的一个区域的放大图,其示出了封壳144的一个示例性端部特征358的更多细节。如图13进一步所示,端部特征358限定了一个由封壳的线性区段构成的“V”形轮廓,其具有有效半径或有效径向距离389,并延伸至相对的封壳部分168、170。有效半径或有效径向距离389从中心点或与大体上垂直于所述相对的封壳部分168、
170的参考线382重合的重合点381向外延伸。在一个实施方案中,重合点381并不位于封壳
144的中心。在一个实施方案中,封壳不具有对称面。开口360包括与开口360的切口端部相关联的边缘361、363,边缘361关联并紧靠封壳部分168,边缘363关联并紧靠封壳部分170。
如图13中进一步所示,参考线383大体上垂直于相对的封壳部分168、170,并延伸经过边缘
361、363。参考线382平行于参考线383。端部148的端部特征358的相对于封壳部分168、170的远侧部分387包括与参考线385重合的远切点384,该参考线385与参考线382、383互相平行。开口360的边缘361、363到端部特征358的远侧部分387的切点384之间的间距或有效间距,如沿参考线385测量的,产生了距离386。延伸经过重合点381的参考线382与远切点384之间的间距,如沿所述参考线385测量的,产生了距离388。距离388大于距离386。也就是说,与远侧相切部(例如端部特征358的切点384(距离388))相关的有效半径或有效径向距离
389,大于与远侧相切部(例如远切点384(距离386))相关的边缘361、363之间的有效间距或间距。因此,流过开口360的分配流体的喷射角166(图11)被限制在约60度至约180度之间,约90度至约180度之间,约120度至约180度之间,约150度至约180度之间,约160度至约180度之间,约160度至约170度之间,约160度至约165度之间,约160度,约165度和约170度,所述喷射角166在与所述蒸汽压缩系统的分配器的操作相关的基本上整个流体压力范围内保持相对恒定。
[0062] 图14是类似于图10的区域11的一个区域的放大图,其示出了封壳144的示例性端部特征458的更多细节。如图14进一步所示,端部特征458限定了一个由封壳的线性区段和弯曲区段的组合构成的下部为“D”形的轮廓,其具有有效半径或有效径向距离489,并延伸至相对的封壳部分168、170。在一个实施方案中,可以使用不同布置或轮廓的曲线区段及线性区段。有效半径或有效径向距离489从中心点或与大体上垂直于所述相对的封壳部分168、170的参考线482重合的重合点481向外延伸。在一个实施方案中,重合点481并不位于封壳144的中心点。在一个实施方案中,封壳不具有对称面。开口460包括与开口460的切口端部相关联的边缘461、463,边缘461关联并紧靠封壳部分168,边缘463关联并紧靠封壳部分170。如图13中进一步所示,参考线483大体上垂直于相对的封壳部分168、170,并延伸经过边缘461、463。参考线482平行于参考线483。端部148的端部特征458相对于封壳部分168、
170的远侧部分487包括远切点484,该远切点484与参考线485重合,该参考线485与参考线
482、483相互平行。开口460的边缘461、463到端部特征458的远侧部分487的切点484之间的间距或有效间距,如沿参考线485测量的,产生了距离486。延伸经过重合点481的参考线482与远切点484之间的间距,如沿所述参考线485测量的,产生了距离488。距离488大于距离
486。也就是说,与远侧相切部(例如端部特征458的切点484(距离488))相关的有效半径或有效径向距离489,大于与远侧相切部(例如远切点484(距离486))相关的边缘461、463之间的有效间距或间距。因此,流过开口460的分配流体的喷射角166(图11)被限制在约60度至约180度之间,约90度至约180度之间,约120度至约180度之间,约150度至约180度之间,约
160度至约180度之间,约160度至约170度之间,约160度至约165度之间,约160度,约165度和约170度,所述喷射角166在与蒸汽压缩系统的分配器的操作相关的基本上整个流体压力范围内保持相对恒定。
[0063] 应该理解,与相应的距离186、286、386、486相关的线183、283、383、483并不限于延伸经过相应开口160、260、360、460的每一个相应边缘161和163、261和263、361和363、461和463。例如,在一个实施方案中,开口160的边缘161和163可相对于线183偏移,以使线183代表对应的边缘161、163之间的平均距离186。然而,线183、283、383、483和到相应切点184、
284、384、484的对应的相应距离186、286、386、486小于在线182、282、382、482之间的对应的相应距离188、288、388、488和到相应切点184、284、384、484的对应的相应距离188、288、
388、488,以确保分配流体流的一致的受控的喷射角166(图11),为了上面已经描述的目的。
[0064] 图15示出了分配器142的一个示例性实施方案,与线性轴线190不同,该分配器142具有一个弯曲轴线192,与具有直线或线性轴线的分配器(例如与具有不同结构开口160(图8)相结合)相比,该分配器142对于一些管束布置可以提供改善的液体分配。
[0065] 尽管仅示出和描述了本发明的一些特征和实施方案,但是本领域技术人员可想到许多修改和变化(例如,在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例方面、以及参数值(例如温度、压力等)、安装布置、材料使用、颜色、定向等方面的变化),而在本质上不偏离权利要求所述的主题的新颖性教导和优点。任何过程或方法步骤的顺序或序列可根据替代实施方案而改变或者重排。因此,应理解的是,所附权利要求书旨在覆盖所有这种落在本发明真实主旨内的修改和改变。此外,为了提供示例性实施方案的简要说明,也许没有描述实际实施方案的所有特征(即,那些与实施本发明的目前所预期的最佳模式无关的特征,或那些与充分公开所要求保护的本发明无关的特征)。应该理解,在任何实际实施方案的开发过程中,如在任何工程或设计项目中一样,可做出大量的具体实施决策。如此的开发工作可能是复杂和费时的,但对于受益于本公开内容的普通技术人员来说,仍然是设计、加工和生产的常规任务,而无需过度的实验。
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