BR112014023082B1

BR112014023082B1 - trocador de calor

Info

Publication number: BR112014023082B1
Application number: BR112014023082-0A
Authority: BR
Inventors: Steven Michael Wand; James Eric Bogart
Original assignee: Alcoil Usa Llc
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2020-11-24
Also published as: CN104272055B; CN104272055A; US9459057B2; ES2602307T3; EP2948725A1; EP2948725B1; WO2014116660A1; US20140202673A1

Abstract

TROCADOR DE CALOR. A presente invenção refere-se a um trocador para ser usado com um refrigerante de duas fases, o qual inclui uma luva de entrada (66), uma luva de saída, e uma pluralidade de tubos de refrigerante (62) que conectam hidraulicamente as luvas. Um tubo de distribuição (68) tem uma pluralidade de orifícios (92) dispostos na luva de entrada, em que a extremidade dos tubos de refrigerante oposta à luva de saída estende-se dentro da luva de entrada e confina com uma superfície (106) do tubo de distribuição, e uma parte de uma superfície interna da luva de entrada que fica voltada para a superfície do tubo de distribuição e a superfície do tubo de distribuição definem uma primeira câmara (88). Uma abertura (94) separa pelo menos uma parte do tubo de distribuição e a luva de entrada, em que a abertura estende-se de pelo menos os orifícios até a primeira câmara, em que pelo menos uma divisória (96,100) que tem pelo menos uma abertura (98,102) formada através da mesma transpõe a abertura, e a divisória separa os orifícios da primeira câmara.

Description

TROCADOR DE CALOR

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a trocadores de calor utilizáveis para sistemas HVAC&R. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a trocadores de calor para o uso com tubos de refrigerante de microcanais ou de múltiplos canais.

ANTECEDENTES DA DESCRIÇÃO

[002] Os trocadores de calor usados para a evaporação de refrigerante de duas fases para a refrigeração do ar e/ou a desumidificação do ar ou de gases, tal como com sistemas de aquecimento, ventilação, ar condicionado e refrigeração (HVAC&R) vêm se defrontando historicamente com desafios incríveis, requerendo desenhos customizados a ser configurados para operar corretamente, enquanto é provido um desempenho térmico aceitável ao impedir condições operacionais adversas tais como a extração de óleo, a operação instável, as ineficiências na operação de carga parcial, a passagem de líquido que danifica compressores, e outras condições indesejáveis. Em um trocador de calor 10 conhecido que tem bobinas ou tubos de evaporação de aleta e tubo tradicionais, tal como mostrado na FIG. 1, um distribuidor de refrigerante 12 com tubos de alimentação 14 é usado para fornecer refrigerante em um tubo individual ou em grupos de tubos 16 na bobina. As velocidades do refrigerante, o tamanho e/ou o realce dos tubos 16, a queda de pressão total nos tubos 16, em combinação com o distribuidor 12 que compreende os tubos de alimentação 14 são providos em uma tentativa de obter uma distribuição de refrigerante igual ou suficiente no trocador de calor 10, para impedir que o escape de óleo ou a extração de óleo, impedir a extração e o aumento súbito da pressão de refrigerante, apesar de operar em condições operacionais adversas. Uma válvula de controle (não mostrada) controla a quantidade de refrigerante injetada no trocador de calor 10 com base na temperatura do evaporador, na pressão e/ou no refrigerante superaquecido 20 que sai do trocador de calor 10 através de uma saída 22 de uma luva de saída de refrigerante 24.

[003] Um trocador de calor de placa de solda-brazagem forte empilhado 26, usado tipicamente como um evaporador de refrigerante para fluido de refrigeração é descrito de maneira genérica nas FIGS. 2 e 3. As placas estampadas 28 são empilhadas, com as placas adjacentes definindo um canal de fluido para o fluxo de refrigerante 20 de maneira tal que cada canal alternado entre uma entrada de refrigerante 34 e uma saída de refrigerante 36 se transforma em um canal de refrigerante para refrigerar um fluido 30 que flui através de um canal de fluido correspondente entre uma entrada de fluido 38 e uma saída de fluido 40. Um tubo de distribuição de refrigerante ou tubo de distribuição 32 é então inserido na entrada de refrigerante 34. O tubo de distribuição 32 tem orifícios posicionados ao longo de uma parte inferior do tubo de distribuição 32 e apontados para baixo em uma direção substancialmente oposta a uma direção de fluxo primária 44 (FIGS. 2 e 4) de refrigerante 20 de maneira tal que o refrigerante 20 é descarregado do tubo de distribuição de refrigerante 32 dos orifícios 42 em uma direção de fluxo inicial 46 antes de virar e fluir na direção de fluxo primária 44. Esta construção de tubo de distribuição para trocadores de calor de placa de solda-brazagem forte é vendida nos Estados Unidos desde o início dos anos 90.

[004] A FIG. 4 é baseada em uma fotografia real que mostra uma seção transversal tomada ao longo da linha 4-4 da FIG. 3 da seção inferior do trocador de calor de placa 26, mostrando a entrada de refrigerante 34 e a saída de fluido 40. São mostrados juntos a entrada de refrigerante 34, o tubo de distribuição 32 com os orifícios 42 de 0,08 polegada (2 mm), e os canais de placa 48. Quando da operação, o refrigerante 20 entra na entrada de refrigerante 34 e prossegue no interior do tubo de distribuição 32, o fluxo de refrigerante é medido ou controlado através dos orifícios 42 e entra nos canais 48 do trocador de calor formados entre as placas adjacentes alternadas 28. Com a entrada nos canais 48 do trocador de calor, a direção de fluxo de refrigerante inicial 46 (FIG. 2) é virada em uma direção de fluxo substancialmente primária oposta 44 para fluir rumo aos canais de placa 48 ao longo de uma superfície de transferência de calor 39 rumo à saída de refrigerante 36 (FIG. 2). A FIG. 4 mostra uma abertura 50 entre a abertura de porta da placa 52 e o diâmetro externo 54 do tubo de distribuição 32. Em uma versão posterior, o diâmetro externo 54 do tubo de distribuição 32 encaixa com firmeza dentro da abertura de porta da placa 52. Os orifícios 42 são posicionados tipicamente em uma orientação de 6 horas ou 5 horas em relação ao sentido da direção de fluxo de refrigerante primária 44 (orientação de 12 horas).

[005] Outras inovações em placas de solda-brazagem forte incluíam elementos recuados perfurados nas placas ou nas portas de placa. Uma outra inovação usou um tubo de metal sinterizado que, quando inserido na entrada de refrigerante da pilha de placa, propiciou a atomização, com sucesso limitado. Embora os arranjos do trocador de calor que utilizam tubos tenham melhorado a distribuição de refrigerante, continuam ocorrendo múltiplos desafios. Estes desafios incluem o escape de óleo na carga completa e na carga parcial, inconsistente ou abaixo do desempenho previsto na carga parcial, na estabilidade operacional, e nas limitações associadas com a injeção refrigerante, que limita o número das placas ou da profundidade que podem eficazmente ser usadas em um trocador de calor da placa.

[006] desenvolvimento de tubos planos com aberturas de múltiplas portas ultrapequenas, também chamados tubos de microcanais, tal como são conhecidos no estado da técnica, quando configurados como um evaporador do trocador de calor usado para a refrigeração do ar (gás) em um sistema de refrigeração ou de desumidificação do ar, oferecendo oportunidades para eficiências operacionais melhoradas. No entanto, as complexidades e as questões que envolvem a distribuição de refrigerante e o desempenho ideal da bobina são muitas e precisam ser resolvidas. Estas questões e o fenômeno complexo incluem, mas sem ficar a eles limitados:

[007] . efeitos da velocidade de entrada do refrigerante a ser refrigerado;

[008] . razão entre o líquido e o gás na entrada;

[009] . queda de pressão do orifício ao longo do distribuidor de entrada;

[010] . redirecionamento vertical do refrigerante para cima rumo aos tubos de múltiplas portas;

[011] . redirecionamento lateral do fluxo de refrigerante até um grande número de múltiplos tubos paralelos;

[012] . escape de líquido refrigerante e recombinação de líquido/gás;

[013] . separação de líquido/gás;

[014] . fluxo vertical e efeitos da gravidade;

[015] . efeitos do comprimento ou da profundidade da luva do distribuidor;

[016] . má distribuição secundária do refrigerante nos tubos de múltiplas portas,

[017] . escape de óleo do compressor;

[018] . vazamento e empoçamento de óleo;

[019] . velocidades de refrigerante mínimas;

[020] . dinâmica da luva de saída e queda de pressão;

[021] . operação do sistema de refrigeração de 100% da capacidade a 10% da capacidade;

[022] . requisitos de carga de refrigerante mínimos; e

[023] . consideração das características do tipo de refrigerante, tais como R410a (alta pressão, gás volumétrico baixo) versus R134a (pressão baixa, gás volumétrico elevado).

[024] A Patente U.S. no. 7.143.605 refere-se à melhora da distribuição de refrigerante para trocadores de calor tubulares de microcanais. Embora a Patente U.S. no. 7.143.605 utilize a técnica anterior previamente conhecida e geometrias similares ao distribuidor tubular usado nos trocadores de calor de placa de solda-brazagem forte descritos previamente, essa patente também apresenta várias deficiências e omissões técnicas. Na prática real e na observação, estas deficiências são confirmadas em trocadores de calor de placa de solda-brazagem forte e confirmadas em trocadores de calor tubulares de microcanais tal como identificado a seguir.

[025] Outros métodos experimentados para o uso com os trocadores de calor que têm tubos ou placas, tal como na Patente U.S. no. 6.688.137, referem-se ao direcionamento da injeção do tubo de alimentação para as luvas e a recirculação de refrigerante. Todos tais métodos experimentaram induzir e melhorar a alimentação de distribuição da combinação de refrigerante líquido e gasoso de entrada, mas a maioria das soluções tem uma funcionalidade ou faixa de operação limitada, ou um ponto de operação de desenho simples.

[026] Através da observação visual, de testes e de atributos de desenho desejados para um trocador de calor de ar para refrigerante de evaporação, um distribuidor de refrigerante incrementado de tal trocador de calor é aqui apresentado para incorporar novas características e funcionalidades requeridas para o trabalho eficiente para trocadores de calor tubulares de microcanais. O trocador de calor da presente invenção trabalha em combinação com a orientação de tubo vertical e, para trabalhar em combinação com luvas de distribuidor normais e com tamanhos superiores para o desempenho térmico ideal e, para neutralizar os efeitos da queda de pressão do distribuidor da luva de saída e, para prover uma distribuição refrigerante uniforme no distribuidor de entrada e, para prover uma injeção uniforme através de todos os tubos de múltiplas portas, em uma ampla gama de condições operacionais e questões de desenho. Além disso, o trocador de calor da presente invenção irá trabalhar em qualquer orientação do tubo de microcanais ou do tubo de refrigerante entre a vertical e a horizontal como um evaporador ou um condensador.

[027] Distribuidor da presente invenção também pode ser operado no fluxo refrigerante inverso para o trabalho de aquecimento em um sistema de bomba de aquecimento de refrigerante, e pelo uso de válvulas de troca automáticas padrão que permitem que o mesmo trocador de calor do evaporador seja usado então como um condensador para a operação de aquecimento.

[028] Além disso, o distribuidor da presente invenção pode ser aplicado às configurações históricas do trocador de calor de microcanais com distribuidores de luva redonda (FIGS. 18-21) e distribuidores de luva não redonda.

[029] A operação do trocador de calor da presente invenção difere do trocador de calor do tipo de placa de solda-brazagem forte. No trocador de calor de placa de solda-brazagem forte, o refrigerante, depois de ter passado através das portas do distribuidor, entra diretamente na superfície de transferência de calor que promove a ebulição do refrigerante, a criação de gás para propelir o refrigerante para cima rumo à estrutura da placa. Ao passo que, em uma modalidade do trocador de calor da presente invenção, o refrigerante deve passar através dos orifícios do distribuidor, ser dirigido para a área do tubo, onde cada tubo é isolado do tubo adjacente, e o refrigerante é injetado então nas áreas de entrada do tubo, e onde uma segunda característica de distribuição de refrigerante é acomodada.

[030] Trocador de calor da presente invenção difere de maneira significativa da patente U.S. no. 7.143.605 e da outra técnica conhecida de muitas maneiras, incluindo as características que propiciam uma separação deliberada de gás/líquido do fluido entregue ao distribuidor, o uso de um arranjo de dique para facilitar a injeção de líquido refrigerante nos orifícios formado no distribuidor, o controle direcional do fluxo de refrigerante para a entrada ou a luva de entrada e então aos tubos de microcanais ou de múltiplas portas ou aos tubos de refrigerante, o uso de aberturas secundárias para criar uma queda de pressão para propelir o refrigerante e para espalhar de maneira substancialmente uniforme o líquido através do comprimento da luva, um jogo ternário de aberturas para injetar o refrigerante em câmara(s) do tubo, o isolamento de cada tubo como minicâmaras ou câmaras secundárias para impedir o fluxo de refrigerante entre os tubos de refrigerante antes de entrar nos tubos, o uso de uma geometria de superfície ou de elementos de superfície para prender e capturar o líquido refrigerante de modo a alimentar o(s) tubos de múltiplas portas ou tubos de refrigerante, e o método de modificação da entrada do tubo para alterar a distribuição de refrigerante ao tubo de múltiplas portas ou ao tubo de refrigerante.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[031] Uma modalidade da invenção é um trocador de calor para ser usado com um refrigerante de duas fases que inclui uma luva de entrada e uma luva de saída espaçada da luva de entrada. Uma pluralidade de tubos de refrigerante conecta hidraulicamente a luva de entrada à luva de saída. Um tubo de distribuição que tem uma pluralidade de orifícios é disposto na luva de entrada, em que a extremidade dos tubos de refrigerante oposta à luva de saída estende-se dentro da luva de entrada e confina com uma superfície do tubo de distribuição. Uma parte de uma superfície interna da luva de entrada fica voltada para a superfície do tubo de distribuição e a superfície do tubo de distribuição define uma primeira câmara. Uma abertura entre de cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,3 polegada separa pelo menos uma parte do tubo de distribuição e a luva de entrada. A abertura estende-se de pelo menos os orifícios até a primeira câmara. Pelo menos uma divisória que tem pelo menos uma abertura formada através da mesma transpõe a abertura, e a divisória separa os orifícios da primeira câmara.

[032] Uma outra modalidade da invenção é um trocador de calor para ser usado com um refrigerante de duas fases que inclui uma luva de entrada e uma luva de saída espaçada da luva de entrada. Uma pluralidade de tubos de refrigerante conecta hidraulicamente a luva de entrada à luva de saída. Um tubo de distribuição que tem uma pluralidade de orifícios é disposto na luva de entrada, em que a extremidade dos tubos de refrigerante oposta à luva de saída estende-se dentro da luva de entrada e confina com uma superfície do tubo de distribuição. Uma parte de uma superfície interna da luva de entrada fica voltada para a superfície dos tubos de refrigeração do distribuidor e a superfície do tubo de distribuição define uma primeira câmara. A superfície do tubo de distribuição tem elementos de superfície para prender e capturar o líquido refrigerante de maneira tal que cada abertura formada nos tubos de refrigerante forma uma câmara secundária com os mesmos. Uma abertura entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,3 polegada separa pelo menos uma parte do tubo de distribuição e a luva de entrada, em que a abertura estende-se de pelo menos os orifícios até a primeira câmara. Pelo menos uma divisória que tem pelo menos uma abertura formada através da mesma transpõe a abertura, e a divisória separa os orifícios da primeira câmara.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[033] A FIG. 1 é um trocador de calor convencional que tem uma aleta e bobinas do tubo.

[034] As FIGS. 2 e 3 são vistas diferentes de um trocador de calor de placa convencional.

[035] A FIG. 4 é uma seção transversal tomada do trocador de calor de placa tomado ao longo da linha 4-4 da FIG. 3.

[036] A FIG. 5 é uma vista em perspectiva de um trocador de calor exemplificador.

[037] A FIG. 6 é uma vista em perspectiva parcial ampliada do trocador de calor da FIG. 5.

[038] A FIG. 7 é uma vista destacada parcial do trocador de calor da FIG. 5.

[039] A FIG. 8 é uma vista em perspective de um tubo de múltiplas portas emplificador do trocador de calor.

[040] A FIG. 9 é uma vista de extremidade de uma luva de entrada.

[041] A FIG. 10 é uma vista em perspectiva parcial ampliada da luva de entrada da FIG. 9.

[042] A FIG. 11 é uma vista de extremidade ampliada da luva de entrada da FIG. 9.

[043] As FIGS. 12A, 12B e 12C mostram a luva de entrada posicionada em três orientações diferentes.

[044] A FIG. 13 é uma vista de extremidade de um distribuidor exemplificador para a inserção na luva de entrada.

[045] A FIG. 14 é uma vista em perspective inferior do distribuidor da FIG. 13.

[046] A FIG. 15 é uma vista lateral parcialmente girada do distribuidor da FIG. 13.

[047] A FIG. 16 é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora de um defletor/lacre de distribuidor para ser usado com a luva de entrada.

[048] A FIG. 17 é uma vista destacada da luva de entrada com ο defletor/lacre de distribuidor instalado.

[049] As FIGS. 18 a 21 são vistas diferentes de uma modalidade exemplificadora de uma luva de entrada.

[050] A FIG. 22 é uma vista de extremidade parcialmente girada de uma modalidade exemplificadora de um tubo de refrigerante.

[051] A FIG. 23 é uma vista de extremidade parcialmente girada de uma modalidade exemplificadora de um tubo de refrigerante.

[052] A FIG. 24 é uma vista destacada parcial ampliada entre um tubo de refrigerante e um distribuidor exemplificadores.

DESCRIÇÃO DA DIVULGAÇÃO

[053] As modalidades do trocador de calor da presente invenção têm atributos mecânicos que criam uma distribuição e uma injeção de refrigerante uniformes nos tubos de microcanais de múltiplas portas ou nos tubos de múltiplas portas ou nos tubos de refrigerante e outros ainda, e mais especificamente nas aberturas formadas em cada um dos tubos de refrigerante, e criam características específicas do trocador de calor, com a finalidade de operar o trocador de calor como um evaporador ou como um condensador em um sistema à base de refrigerante. Embora as complexidades de comportamento associadas com a operação do trocador de calor não sejam compreendidas inteiramente, uma descrição geral da operação que se acredita ocorrer é fornecida para explicar as características mecânicas e as inovações.

[054] Como um evaporador, o trocador de calor 60 compreende múltiplos microcanais, tubos de múltiplas portas ou uma pluralidade de tubos de refrigerante ou os tubos de refrigerante 62. Cada tubo de refrigerante 62 inclui pelo menos uma abertura 63 formada no mesmo, com uma luva do distribuidor de saída superior ou a luva de saída 64 e uma luva do distribuidor de entrada inferior ou a luva de entrada 66 conectadas hidraulicamente a cada tubo de refrigerante 62. A luva de entrada 66 recebe um distribuidor de refrigerante ou o tubo de distribuição 68 que tem um distribuidor de refrigerante embutido, tal como mostrado coletivamente nas FIGS. 5 a 10 da luva de entrada 66 em que um distribuidor de refrigerante ou tubo de distribuição 68 é recebido. Uma combinação destes componentes e/ou características compreende substancialmente o trocador de calor da presente invenção, incluindo características especiais do tubo de distribuição de refrigerante 68 na luva inferior ou luva de entrada 66. O refrigerante de duas fases 70 de gás/líquido entra em uma conexão de entrada ou entrada, a seguir entra no distribuidor do trocador de calor inferior ou na luva de entrada 66, que contém o novo tubo de distribuição 68. O refrigerante de duas fases 70 é expandido progressivamente no tubo de distribuição aos tubos de múltiplas portas 63, onde o refrigerante 70 entra e começa a ferver e evaporando nos tubos 62, criando um efeito de refrigeração para refrigerar o ar 74 (FIG. 7) ou o gás que passa através das aletas externas 72 que são integralmente de solda-brazagem forte e conduzem termicamente o calor do ar 74 aos tubos 62. O refrigerante de duas fases 70 ferve até que somente o gás superaquecido 76 permanece e se desloca para fora dos tubos 62 rumo à luva superior ou luva de saída 64 (FIG. 5), onde o gás 76 é dirigido então para a saída 78 do trocador de calor 60. O controle térmico do trocador de calor 60 é realizado por uma válvula de controle típica na indústria (não mostrada) que regula a quantidade de refrigerante 70 que entra no trocador de calor 60 com base na temperatura de superaquecimento, na pressão ou em um outro parâmetro operacional do refrigerante ou um outro parâmetro ou condição de operação de um sistema HVAC&R.

[055] Tal como mostrado na FIG. 10, um distribuidor inferior ou uma luva de entrada 66 compreende uma câmara redonda ou não redonda 80, em que um segundo tubo, tal como uma extrusão (aqui indicada como distribuidor ou tubo de distribuição 68) é aninhado. Tal como mostrado na FIG. 11, o tubo de distribuição 68 cria três câmaras 84, 86, 88 em que o refrigerante de duas fases 70 entra na câmara 84 definida pela superfície interna 90 do tubo de distribuição 68 (câmara 86), e então é dirigido de maneira forçada ou injetado através de uma pluralidade de orifícios injetados 92 rumo a uma câmara 86 localizada em uma abertura 94 entre ou separando o distribuidor ou a luva de entrada 64 e o tubo de distribuição 68. O refrigerante 70 se desloca ao longo da abertura 94 entre o tubo de distribuição 68 e o distribuidor ou a luva de entrada 66 e passa através de uma aba ou divisória 96 transpondo a abertura 94. Tal como também é mostrado nas FIGS. 11 e 15, a divisória 96 tem uma pluralidade de aberturas 98 formadas através da mesma e então através de uma pluralidade de aberturas 102 formadas em uma pluralidade correspondente de divisórias 100 transpondo a abertura 94. Na pluralidade de aberturas 102, o refrigerante 70 é injetado na câmara 88 que contém uma área de entrada para uma extremidade dos tubos de microcanais ou os tubos de refrigerador 62, por meio do que o refrigerante de duas fases 70 pode ser dirigido de maneira forçada ou injetado nos tubos de refrigerador 62. Indicado de uma outra maneira, a extremidade 104 dos tubos de refrigerante 62 posicionados opostos à luva de saída 64 estende-se através de um entalhe 142 que tem os flanges opostos 109 (FIG. 17) para receber os tubos de refrigerante 62 dentro da luva de entrada 66 e confina com uma superfície 106 do tubo de distribuição 68, uma parte de uma superfície interna 108 da luva de entrada 66 voltada para a superfície 106 do tubo de distribuição 68 e a superfície 106 do tubo de distribuição 68 definindo a câmara 88. Embora as modalidades exemplificadoras mostrem os tubos ou as divisórias 96, 100 que se estendem para fora do tubo de distribuição 68, uma ou mais das divisórias podem se estender para dentro da luva de entrada 66.

[056] Um tubo de distribuição 68 exemplificador da presente invenção é tipicamente o diâmetro interno máximo ou ideal (ou área em seção transversal se a luva de entrada 66 não for circular) que pode ser recebido pela luva de entrada 66, criando desse modo uma grande câmara de entrada 84. Esta área em seção transversal aumentada permite uma combinação de velocidades de entrada de refrigerante baixas e altas e acomoda características de troca do perfil de distribuição de refrigerante dentro do tubo de distribuição 68. O diâmetro na seção transversal (ou área) da câmara 84 ou definido pela superfície interna 90 do tubo de distribuição 68 pode variar de cerca de um múltiplo de um ou uma vez (X) a área em seção transversal da conexão de entrada 112, de preferência até uma área em seção transversal maior, até 5 vezes ou maior. Em outras palavras, em uma modalidade, uma razão entre a área em seção transversal do tubo de distribuição 68 definida pela superfície interna 90 e a razão em seção transversal definida pela superfície interna 90 da conexão de entrada 112 é maior do que cerca de 5:1; maior do que cerca de 4:1; maior do que cerca de 3:1; entre cerca de 1:1 e cerca de 5:1; entre cerca de 2:1 e cerca de 5:1; entre cerca de 3:1 e cerca de 5:1; entre cerca de 4:1 e cerca de 5:1; é de cerca de 1:1; é de cerca de 2:1; é de cerca de 3:1; é de cerca de 4:1; é de cerca de 5:1, ou qualquer subfaixa apropriada da mesma. Este tubo de distribuição 68 de tamanho superior demonstrou uma capacidade de utilizar o refrigerante atomizado que entra no tubo de distribuição 68, mas também induz a separação de refrigerante líquido e gasoso, permitindo a entrada do refrigerante líquido 71 para formar uma poça (FIG. 11), tal como pela gravidade na parte inferior do tubo de distribuição 68 perto dos orifícios, enquanto recebe e distribui o refrigerante 70 (que inclui o refrigerante líquido 71) nas luvas de entrada do distribuidor longas 66 sem problemas de má distribuição. Os termos luva do distribuidor, distribuidor de luva, luva de entrada do distribuidor ou luva de entrada podem ser usados intercambiavelmente.

[057] Deve ser compreendido que o fluxo de refrigerante 70 através ou a jusante dos orifícios 92 também inclui o fluxo de refrigerante líquido 71, mesmo se não estiver indicado explicitamente.

[058] O tubo de distribuição 68 tem então uma região estendida para fora 114, tal como um cume elevado (FIGS. 12 a 13) de uma parede interna ou a superfície interna 90 da câmara 84 do tubo de distribuição 68. Os orifícios formados em ou que se estendem através do cume elevado ou da região estendida para fora 114 do tubo de distribuição têm uma área entre cerca de 0,0003 polegada quadrada (in2) e cerca de 0,03 polegada quadrada (in2), e podem ser circulares (respectivamente, cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,2 polegada de diâmetro) ou não circulares. (FIGS. 13 a 14). Tal como também é mostrado nas FIGS. 11 e 14, os orifícios 92 formados na região estendida para fora 114 e com um eixo geométrico 56 que se estende através dos orifícios 92 são orientados entre cerca de 150 graus e cerca de 180 graus em relação a um eixo geométrico 110 que é substancialmente coincidente com uma direção do fluxo de refrigerante 70 através dos tubos de refrigerante 62. Indicado de uma outra maneira, os orifícios 92, tal como também é mostrado nas FIGS. 11 e 14, são substancialmente alinhados uns com os outros. Isto é, os orifícios 92, que são coincidentes com um plano 58, o eixo geométrico 56 e o eixo geométrico 150 que se estende ao longo do comprimento longitudinal do tubo de distribuição 68, subtende um ângulo entre cerca de 150 graus e cerca de 180 graus em relação ao plano 58 e um plano 148 que é coincidente com os eixos 110 e 150.

[059] Estes orifícios 92 induzem uma queda de pressão do refrigerante gasoso e líquido 70 (que inclui o refrigerante líquido 71) ao entrar em uma segunda câmara 86 e melhoram a distribuição de refrigerante gasoso e líquido 70 da câmara 84 quando a faixa apropriada da queda de pressão através dos orifícios 92 é usada. O cume elevado ou a região estendida para fora 114 permite que todos os orifícios 92 sejam ligeiramente orientados verticalmente ou então geralmente orientados verticalmente acima de uma poça de refrigerante líquido 71 (FIGS. 12A, 12B, 12C) que vai acumular na parte inferior da câmara 84, independente da orientação dos tubos de refrigerante entre uma posição horizontal (Fif. 12A) e uma posição vertical (FIG. 12C), desse modo criando um efeito de dique e permitindo que o líquido refrigerante 71 flua de maneira substancialmente uniforme para os orifícios 92 e para a câmara 86, desse modo também assegurando uma distribuição de refrigerante uniforme 70 (que inclui o refrigerante líquido 71) que sai da câmara 84. O número de orifícios 92 formados no tubo de distribuição 68 pode ser arranjado de maneira tal que um orifício 92 seja associado operativamente com um tubo de múltiplas portas ou de refrigerante 62, um orifício 92 seja associado operativamente com dois tubos de refrigerante 62, um orifício 92 seja associado operativamente com três tubos de refrigerante 62, etc., até o que quer que seja desejado para a queda de pressão e a razão entre o orifício e o tubo (o orifício 92 e o tubo de refrigerante 62) desejada, e também dependendo do tamanho do orifício 92.

[060] Em uma modalidade, tal como mostrado na FIG. 11, o tubo de distribuição 68 também é aninhado ou disposto de maneira tal que uma abertura 94 entre pelo menos a parte da luva de entrada 66 e o tubo de distribuição 68 é minimizada até cerca de 0,3 polegada a cerca de 0,01 polegada, criando desse modo a câmara 86. O controle das dimensões da abertura 94 é crítico e é obtido ao posicionar as abas ou divisórias 96, 100, 101 que se estendem entre as superfícies confrontantes do tubo de distribuição 68 e a luva de entrada 66. Em uma modalidade, os elementos de desenho, tais como abas ou divisórias podem posicionar o tubo de distribuição 68 em relação à luva do distribuidor ou ao distribuidor de entrada ou à luva de entrada 66. Um ou mais dos elementos projetados ou abas ou divisórias 96, 100, 101 podem se estender para fora das superfícies confrontantes do tubo de distribuição e/ou da luva do distribuidor ou do distribuidor de entrada ou da luva de entrada.

[061] Em uma modalidade, a abertura 94 fica entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,02 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,03 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,04 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,05 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0.1 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,15 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,2 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,25 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,3 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,2 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,25 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,3 polegada, entre cerca de 0,1 polegada e cerca de 0,15 polegada, entre cerca de 0,1 polegada e cerca de 0,2 polegada, entre cerca de 0,1 polegada e cerca de 0,3 polegada, entre cerca de 0,15 polegada e cerca de 0,2 polegada, entre cerca de 0,15 polegada e cerca de 0,25 polegada, entre cerca de 0,15 polegada e cerca de 0,3 polegada, entre cerca de 0,2 polegada e cerca de 0,25 polegada, entre cerca de 0,2 polegada e cerca de 0,3 polegada, ou qualquer subfaixa apropriada da mesma. Em uma outra modalidade, a abertura 94 é de cerca de 0,01 polegada, cerca de 0,02 polegada, cerca de 0,03 polegada, cerca de 0,04 polegada, cerca de 0,05 polegada, cerca de 0,06 polegada, cerca de 0,07 polegada, cerca de 0,08 polegada, cerca de 0,09 polegada, cerca de 0,1 polegada, cerca de 0,11 polegada, cerca de 0,12 polegada, cerca de 0,13 polegada, cerca de 0,14 polegada, cerca de 0,15 polegada, cerca de 0,16 polegada, cerca de 0,17 polegada, cerca de 0,18 polegada, cerca de 0,19 polegada, cerca de 0,2 polegada, cerca de 0,25 polegada, cerca de 0,3 polegada, ou qualquer subfaixa apropriada da mesma.

[062] Uma vez que a mistura de refrigerante líquido e gasoso 70 (que também inclui o refrigerante líquido 71) entra coletivamente na câmara 86 através de múltiplos orifícios 92 arranjados entre o tubo de distribuição 68 e a luva do distribuidor ou luva de entrada 66, e devido à passagem ou abertura estreita 94, o refrigerante de duas fases 70 vai se espalhar para fora lateralmente sobre o comprimento do tubo de distribuição 68 enquanto o refrigerante 70 se desloca verticalmente ao longo da câmara 86, mas não de maneira tal que o refrigerante 70 não possa migrar ou fluir facilmente de modo maciço ao longo do comprimento da luva de entrada 66, provendo um fluxo substancialmente uniforme ao longo da luva de entrada 66. A abertura 94, quando dimensionada corretamente dentro da faixa fornecida acima, também assegura a velocidade ideal do refrigerante e elimina virtualmente o escape ou a retenção de qualquer óleo no refrigerante neste estágio em uma ampla faixa de condições operacionais do sistema.

[063] As abas ou divisórias posicionadoras 101 na abertura 94 também têm uma segunda função em que a aba ou divisória posicionadora posicionada verticalmente abaixo e substancialmente oposta ao cume elevado ou região estendida para fora 114 e as abas ou divisórias 101 encontradas depois disso na abertura 94, as abas ou divisórias 101 e/ou as superfícies de conexão 144, 146 opostas à câmara 86 (tal como mostrado nas FIGS. 11, 13 a 15) irão bloquear o fluxo de refrigerante em uma direção na abertura 94, ao passo que a aba ou divisória 96 em comunicação fluida com a câmara 86 posicionada verticalmente acima do cume elevado ou a região estendida para fora 114, (tal como mostrado nas FIGS. 5, 11, 13 a 15) têm pelo menos um abertura que permite que o refrigerante de duas fases 70 passe através da mesma, expanda e acelere além da aba ou divisória posicionadora 96, e o refrigerante 70 é empurrado desse modo ao longo da câmara 86 para a câmara 88 (FIG. 11). Em uma modalidade, uma única abertura 98, tal como um entalhe contínuo, pode ser formada na aba ou divisória 96. Em uma modalidade, uma pluralidade de aberturas 98, tal como uma pluralidade de entalhes, pode ser formada na aba ou divisória 96. Em uma modalidade, mais de uma aba ou divisória 96 podem ser usadas, em que cada divisória 96 tem uma ou mais aberturas 98.

[064] Quando o refrigerante 70 passa nas abas ou divisórias de 100 e aberturas 102 ali formadas, o refrigerante 70 alcança a câmara 88. Estas aberturas 98, 102 formadas nas abas ou divisórias posicionadoras 96, 100 podem ser usinadas, serrilhadas, causticadas, estampadas ou formada de qualquer maneira apropriada, ou ser ou então incluir uma estrutura de malha, metal sinterizado, tecido de arame ou uma outra estrutura porosa ou permeável, contanto que uma queda de pressão alvo seja obtida. A queda de pressão alvo está relacionada ao tipo de refrigerante usado, a o tamanho das aberturas 98, 102 e outros parâmetros ou valores, incluindo as condições operacionais do sistema. O número de aberturas 96 formada na aba ou divisória posicionadora 96 pode ser arranjado de maneira tal que uma abertura 98 seja associada operativamente com dois tubos de múltiplas portas ou de refrigerante 62, uma abertura 98 seja associada operativamente com dois tubos de múltiplas portas ou de refrigerante 62, uma abertura 98 seja associada operativamente com três tubos de múltiplas portas ou de refrigerante 62, ou razões mais elevadas entre as aberturas 98 e o número de tubos de múltiplas portas ou de refrigerante 62, mas, alternadamente, também pode ser uma razão inferior do que uma abertura 98 para um tubo de múltiplas portas ou de refrigerante 62. Isto é, em uma modalidade, uma abertura 98 pode ser operativamente associada com mais de um tubo de múltiplas portas ou de refrigerante 62. Desse modo, as aberturas 98 nas abas ou divisórias posicionadoras 96 empurram o refrigerante 70 para a frente (ambos vertical e lateralmente) à medida que a mistura de duas fases se expande através das aberturas 98, e ajuda a espalhar o refrigerante de duas fases 70 através da largura da luva de entrada 66.

[065] Em uma modalidade, tal como mostrado na FIG. 18, o refrigerante de duas fases 70 flui através dos orifícios 92 da câmara 84 e para a câmara 86 ao longo de uma parte da abertura 94 que tem um espaçamento controlado entre pelo menos uma parte das superfícies confrontantes do tubo de distribuição 68 e a luva de entrada 66 para a câmara 88. No entanto, o refrigerante 70 que flui através dos orifícios 92 da câmara 84 e para a câmara 86 é impedido de fluir ao longo das partes da abertura 94a, 94b, e através de uma ou mais das abas ou divisórias 101 e das superfícies de conexão 144, 146, de maneira tal que o refrigerante 70 é impedido de fluir em uma direção a partir dos orifícios 92, através da câmara 86 e então para a câmara 88. Além disso, tal como também é mostrado nas FIGS. 18 e 19, o refrigerante 70 encontra uma divisória 96 que tem uma ou mais aberturas 98 e encontra então um par de divisórias 100 que têm uma ou mais aberturas 102 antes que o refrigerante 70 alcance a câmara 88. Tal como também é mostrado nas FIGS. 20, 21 que opera de uma maneira similar à construção do trocador de calor mostrada nas FIGS. 18 a 19, a divisória 96 não é usada, e somente uma divisória 101 é usada. Em uma outra modalidade, uma única divisória que tem uma ou mais aberturas posicionadas na câmara 86 pode ser usada para injetar o refrigerante dos orifícios 92 ou da câmara 84 na câmara 88.

[066] Deve ser compreendido que os termos que estão relacionados à orientação, tais como acima, abaixo, etc., são fornecidos para a compreensão da invenção e não se prestam como limitadores.

[067] Tal como mostrado, um segundo conjunto de aba(s) ou divisória(s) posicionadora(s) 100 (FIGS. 11, 13 a 15) fica posicionado bastante próximo e somente em um lado do tubo de distribuição 68. Esta(s) aba(s) ou divisória(s) 100 também tem(têm) aberturas 102 usinadas, serrilhadas, causticadas ou estampadas ao longo do comprimento da(s) aba(s) ou divisória(s) 100, e/ou uma malha ou uma outra estrutura porosa ou permeável apropriada pode ser usada. O número das aberturas 102 formadas nesta(s) última(s) aba(s) ou divisória(s) 100 pode ser arranjado de maneira tal que uma abertura 102 seja associada operativamente com um tubo de múltiplas portas ou de refrigerante 6, duas aberturas 102 sejam associadas operativamente com um tubo de múltiplas portas ou de refrigerante 62, três aberturas 102 sejam associadas operativamente com um tubo de múltiplas portas ou de refrigerante 62, ou razões mais elevadas entre as aberturas 102 e o tubo de múltiplas portas ou de refrigerante 62. Isto é, em uma modalidade, mais de três aberturas 102 podem ser operativamente associadas com um tubo de múltiplas portas ou de refrigerante 62. Esta(s) aba(s) ou divisória(s) posicionadora(s) 100 também se estende(m) entre a luva de entrada 66 e o tubo de distribuição 68 e provê(m) um lacre final entre os mesmos e um conjunto adicional de aberturas 102 formadas nas abas ou divisórias 100, de maneira tal que o refrigerante líquido e gasoso de duas fases 70 na câmara 86 pode ser injetados na câmara 88, que fica em comunicação fluida com os tubos de microcanais (múltiplas portas) ou de refrigerante 62.

[068] Uma seção superior do tubo de distribuição 68 inclui uma superfície 106 que pode ser substancialmente plana e lisa ou, tal como mostrado coletivamente nas FIGS. 11 e 13, inclui elementos de superfície 116 tais como os cumes 118 que se estendem para fora da superfície 106 entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,1 polegada e entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,1 polegada entre os cumes adjacentes 118. Quando os cumes 118 são usados em uma superfície substancialmente plana 106, a operação do tubo de distribuição 68 melhora, o fluxo de refrigerante 70 para os tubos de múltiplas portas de microcanais ou de refrigerante é melhorado, e o escape de óleo também é substancialmente impedido, e permite uma interface de contato próximo com os tubos de múltiplas portas de microcanais ou de refrigerante 62. Para as finalidades neste caso, a interface de contato próximo inclui extremidades dos tubos de refrigerante 62 em bastante proximidade com e/ou confinando com os cumes 118. Com os elementos de superfície 116 tais como os cumes 118 arranjados na superfície 106 do tubo de distribuição 68, o trocador de calor também pode ser inclinado em vários ângulos (FIGS. 12A, 12B, 12C), uma vez que estes cumes 118 irão impedir ou desacelerar a queda do refrigerante líquido 71 para um lado ou a região inferior da câmara 88. Com as aberturas 102 localizadas em uma posição inferior do fuindo quando o trocador de calor é inclinado (FIG. 12A), tal como também é mostrado na FIG. 11, o fluxo contínuo de refrigerante 70 das aberturas 102 irá agitar agressivamente o refrigerante de fase líquida do refrigerante 70 coletado na câmara 88 de maneira tal que o refrigerante líquido em excesso será substancialmente impedido de acumular na região inferior da câmara 88 e será rearrastado e reinjetado por toda a câmara 88.

[069] Em uma modalidade, os cumes 118 estendem-se para fora da superfície 106 entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,02 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,03 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,04 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,05 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,03 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,04 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,05 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,04 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,05 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,05 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,06 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,06 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,06 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,06 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,07 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,07 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,07 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,08 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,08 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,09 polegada e cerca de 0,1 polegada, ou qualquer subfaixa apropriada da mesma. Em uma outra modalidade, os cumes 118 estendem-se para fora da superfície 106 cerca de 0,01 polegada, cerca de 0,02 polegada, cerca de 0,03 polegada, cerca de 0,04 polegada, cerca de 0,05 polegada, cerca de 0,06 polegada, cerca de 0,07 polegada, cerca de 0,08 polegada, cerca de 0,09 polegada, cerca de 0.1 polegada, ou qualquer subfaixa apropriada da mesma.

[070] Em uma modalidade, a distância entre os cumes adjacentes 118 fica entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,02 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,03 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,04 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,05 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,01 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,03 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,04 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,05 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,02 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,04 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,05 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,03 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,05 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,04 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,06 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,05 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,06 polegada e cerca de 0,07 polegada, entre cerca de 0,06 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,06 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,06 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,07 polegada e cerca de 0,08 polegada, entre cerca de 0,07 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,07 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,08 polegada e cerca de 0,09 polegada, entre cerca de 0,08 polegada e cerca de 0,1 polegada, entre cerca de 0,09 polegada e cerca de 0,1 polegada, ou qualquer subfaixa apropriada da mesma. Em uma outra modalidade, a magnitude das distâncias entre os cumes adjacentes 118 é de cerca de 0,01 polegada, cerca de 0,02 polegada, cerca de 0,03 polegada, cerca de 0,04 polegada, cerca de 0,05 polegada, cerca de 0,06 polegada, cerca de 0,07 polegada, cerca de 0,08 polegada, cerca de 0,09 polegada, cerca de 0,1 polegada, ou qualquer subfaixa apropriada da mesma.

[071] Deve ser compreendido que quaisquer faixas/subfaixas das distâncias dos cumes 118 que se estendem para fora da superfície 106 podem ser utilizadas em combinação com quaisquer faixas/subfaixas de distâncias entre os cumes 118 adjacentes.

[072] Deve ser compreendido que as câmaras 84, 86, 88 são lacradas ou isoladas umas das outras, tal como mostrado nas FIGS. 16 a 17. Em outras palavras, para a operação apropriada do sistema, o refrigerante 70 (que inclui o refrigerante líquido 71) recebido pela luva de entrada 66 e descarregado por fim nos tubos de refrigerante 62 envolve o fluxo do refrigerante 70 em série através das respectivas câmaras 84, 86, 88. Isto é, é importante que as câmaras 84, 86, 88 estejam lacradas de uma maneira que assegure que o fluxo de refrigerante 70 em uma sequência que não da câmara 84 à câmara 86 e então para a câmara 88 seja impedido. Tal como também é mostrado nas FIGS. 16 a 17, um defletor/lacre 119 inclui um corpo 128 que se estende para fora rumo a um flange periférico ou externo 120 configurado para ser recebido de maneira vedável pelas superfícies internas 124, 126 da luva de entrada 66. Tal como também é mostrado na FIG. 17, o corpo 128 do defletor/lacre 119 também inclui uma região deslocada 130, em cujo corpo 128 a região deslocada 130 é configurada para confinar com ambas a extremidade 105 e a superfície interna 90 do tubo de distribuição 68 (FIGS. 11, 14). Tal como também é mostrado nas FIGS. 16 a 17, a região deslocada 130 transiciona para um flange interno 122 e tem uma abertura 132. Tal como também é mostrado na FIG. 17, a abertura 132 é dimensionada para ser substancialmente menor e posicionada rumo ao fundo ou parte inferior do tubo de distribuição 68 para servir como um defletor de líquido e/ou para servir como um orifício para melhorar a injeção de refrigerante no tubo de distribuição 68. Em uma outra modalidade, o flange interno 122 pode ser minimizado para maximizar a área em seção transversal que flui para o tubo de distribuição 68. O defletor/lacre 119 do distribuidor é tipicamente soldado integralmente no lugar, com todos os pontos de contato entre o defletor/lacre 119 do distribuidor e as superfícies internas 124, 126 correspondentes da luva de entrada e da extremidade 105 do tubo de distribuição 68 sendo soldadas com brazagem forte para criar o lacre à prova de fluido.

[073] Outras técnicas de vedação das câmaras 84, 86, 88 podem incluir a soldagem, a estampagem ou outros métodos ou aparelhos apropriados. A luva de entrada 66 é mostrada na FIG. 17 como um recorte, com o defletor/lacre 119 instalado. Nesta configuração, o defletor/lacre 119 é colocado entre o tubo de refrigerante 62A e o tubo de refrigerante 62B, quando o tubo de refrigerante 62A está inativo ou um tubo sólido. Em outras modalidades, o defletor/lacre 119 pode ser colocado na frente do tubo de refrigerante 62A quando desejado.

[074] Em uma modalidade, tal como mostrado nas FIGS. 13 a 15, as aberturas 98, 102 podem ser mutuamente ser alinhadas uma com a outra. Em uma modalidade, as aberturas 98, 102 podem ser pelo menos parcialmente desalinhadas um da outra. Em uma modalidade, uma ou mais das aberturas 98, 102 podem ser de uma área em seção transversal e/ou formato similar. Em uma modalidade, uma ou mais das aberturas 98, 102 podem ser de uma área em seção transversal e/ou formato dissimilar.

[075] Outra característica da presente invenção é que a injeção do refrigerante de duas fases 70 na câmara 88 (FIG. 11) ocorre entre cada tubo de microcanais (múltiplas portas) ou de refrigerante 62. Além disso, as aberturas 63 (FIG. 8) formadas em cada tubo da multiplicidade de tubos de microcanais ou de refrigerante 62 associados com a extremidade 104 dos tubos de refrigerante 62 são posicionadas bastante próximas dos elementos de superfície 116, tal como uma pluralidade de cumes 118 separados uns dos outros por uma região 121 tal como um rebaixo ou uma calha. Uma região ou uma calha 121 é alinhada com cada abertura 63 cada de cada tubo de microcanais ou de refrigerante 62, com um par correspondente de cumes 118 posicionados ao longo de cada lado de uma abertura 63 de um tubo de microcanais ou de refrigerante 62, de maneira tal que uma interface 134 (FIG. 11) com as múltiplas portas ou aberturas 63 dos tubos de microcanais ou de refrigerante de 62 e os cumes 118 e as calhas 121 formados na superfície 106 (FIG. 11) do tubo de distribuição 68 criam as câmaras secundárias 136 (FIG. 11) com cada abertura 63 (FIG. 8). Esta interface 134 isola substancialmente cada câmara secundária 136 umas das outras suficientemente, de modo que a migração do refrigerante líquido e/ou gasoso 70 ao longo do comprimento da luva de entrada 66 (da abertura 63 à abertura 63 do tubo de refrigerante 62) é contida, mas não eliminada.

[076] Esta característica de restrição da migração do refrigerante 70 entre as aberturas de tubo 63 dos tubos de microcanais ou de refrigerante 62 é importante para manter a injeção de refrigerante substancialmente igual nas aberturas 63 do tubo. Esta característica também neutraliza os efeitos da queda de pressão de saída e as instabilidades aleatórias no refrigerante que ferve nas aberturas 63 dos tubos de microcanais 62, o que também pode induzir a uma má distribuição significativa de refrigerante, e a perda de desempenho térmico do trocador de calor. Em uma modalidade, as calhas 121 são similares, por exemplo, elas podem ter profundidades e/ou formatos ou perfis substancialmente similares umas em relação às outras. Em uma modalidade, pelo menos duas calhas 121 são diferentes, por exemplo, elas podem ter profundidades ou formatos ou perfis dissimilares uma em relação à outra. Em uma modalidade, as profundidades e/ou as larguras e/ou os formatos ou os perfis das calhas 121 podem ser diferentes de outras calhas 121, (vide a FIG. 24), contanto que um par de cumes 118 seja posicionado em cada lado de cada abertura 63 para estabelecer uma câmara secundária 136 entre os mesmos. Em uma modalidade, os cumes de pelo menos um par de cumes 118 para uma abertura 63 do tubo de distribuição correspondente são adjacentes um ao outro. Em uma modalidade, pelo menos uma região entre um par de cumes 118 é diferente de uma outra região entre um outro par de cumes 118. Em uma modalidade, tal como mostrado na FIG. 22, o espaçamento 140 entre as aberturas 63 adjacentes pode ser diferente de pelo menos um outro espaçamento entre as aberturas 63 adjacentes, tal como o espaçamento 141. Em uma outra modalidade, as formas geométricas das aberturas 63 podem ser diferentes umas das outras, tal como a abertura 63C. No entanto, a fim de atingir a eficiência operacional máxima, cada abertura 63 deve formar uma câmara secundária 136, isto é, ter elementos de superfície projetados 116, tais como os cumes 118 posicionados em cada lado de cada abertura 63, tal como discutido previamente e tal como mostrado na FIG. 24.

[077] Outra característica do trocador de calor da presente invenção é que as portas ou aberturas 63 no tubo d microcanais ou de refrigerante 62 são dimensionadas apropriadamente para obter ebulição e velocidade ideais do refrigerante. Uma outra opção relacionada para um desempenho melhorado consiste no uso de um tubo de microcanais ou de refrigerante 62 com tamanhos de portas ou aberturas 63 que são diferentes uns dos outros, tais como as aberturas 63 que aumentam gradualmente através da largura do tubo 62, tal como mostrado na FIG. 23. Este arranjo de portas comprimidas seletivo permite que mais refrigerante entre em portas ou aberturas 63 selecionadas de maneira tal que o desempenho térmico é melhorado outra vez. O tamanho da porta ou da abertura 63 pode ser alterado ou induzido ao introduzir um recorte de profundidade variada 138 (compressão) formado no lado de entrada do tubo de microcanais ou de refrigerante 62 (FIG. 23 versus o tubo não recortado da FIG. 22) que forma uma interface 134 (FIG. 11) com a superfície 106 do tubo de distribuição 68. Tal como mostrado na FIG. 23, os tamanhos das portas e aberturas 63 podem ser comprimidos (restringidos) até cerca de 20 por cento da abertura original 63 em uma primeira porta ou abertura 63A e ser gradualmente menos comprimidos (restringidos) até cerca de 100 por cento da abertura original em uma última porta ou abertura 63B do tubo. Em uma modalidade, os tamanhos das portas ou aberturas 63 podem variar de uma maneira não uniforme e/ou não gradual, caso desejável.

[078] trocador de calor da invenção acomoda uma faixa de quedas de pressão do refrigerante no tubo de microcanais de múltiplas portas ou de refrigerante 62, o que pode afetar a distribuição de refrigerante, quer seja uma queda de pressão baixa ou moderadamente alta. O trocador de calor da invenção também utiliza ou acomoda quedas de pressão baixas e médias na luva de saída 64 (FIG. 5), o que também pode ter um efeito e uma influência significativos na distribuição do refrigerante que entra nos tubos de múltiplas portas ou de refrigerante 62 a uma carga completa e uma carga parcial. A queda de pressão através da luva do distribuidor de saída 64, em combinação com as quedas de pressão do tubo de refrigerante 62, pode induzir uma má distribuição do refrigerante que entra nos tubos de múltiplas portas ou de refrigerante 62. Desse modo, as câmaras secundárias 136 e a(s) abertura(s) 102 (FIG. 15), com a queda de pressão ideal, neutralizam as quedas de pressão combinadas da luva de entrada 68 e do tubo de refrigerante 62, e irão corrigir substancialmente ou minimizar a má distribuição de refrigerante, em que a má distribuição cria uma perda de desempenho térmico e capacidade, tal como visto e regulado pela válvula de controle para manter uma temperatura ou pressão de superaquecimento de refrigerante alvo.

[079] Na prática, de modo geral, e tal como mostrado nas FIGS. 11 e 14 a 15, quando o trocador de calor da presente invenção é usado como um evaporador, o trocador de calor é usado para induzir uma queda de pressão de baixa a alta através de um primeiro conjunto de orifícios 92 para prover uma distribuição de refrigerante substancialmente uniforme do tubo de distribuição 68 (câmara 84), e na entrada na câmara 86, e então é usado um segundo conjunto de aberturas de baixa queda de pressão 98 para propelir e melhorar ainda mais a distribuição do refrigerante 70, e um terceiro conjunto de aberturas 102 para injetar um terceiro refrigerante 70 na câmara final 88 a uma queda de pressão baixa ou alta, por meio do que o refrigerante de duas fases 70 pode ser substancialmente injetado e isolado igualmente para entrar em cada abertura individual 63 do tubo de refrigerante 62.

[080] Na prática, quando o trocador de calor for usado como um condensador que inverte as direções de fluxo do refrigerante tal como mostrado nas FIGS. 5 e 11 e tal como discutidos a seguir, o refrigerante entra na luva do distribuidor superior 64 e é então condensado dentro dos tubos de refrigerante 62, o refrigerante líquido 71 flui na direção inversa através de todas as três câmaras 88, 86, 84 e sai da luva do distribuidor inferior 66. Todas as três câmaras 84, 86, 88 podem ser otimizadas para a queda de pressão de refrigerante líquido mínima, e a luva do distribuidor inferior 66 pode conter uma pequena quantidade de refrigerante líquido 71 e servir como um minirreceptor, tal como descrito no Pedido de Patente copendente 12691920 do requerente, que é aqui incorporado a título de referência em sua totalidade. Um defletor de líquido refrigerante opcional tal como descrito no pedido de patente pode ser usado para adicionar a característica do minirreceptor ao distribuidor ou ao trocador de calor.

[081] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade preferida, deve ser compreendido pelos elementos versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e que os equivalentes podem ser substituídos por seus elementos sem que se desvie do âmbito da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação particular ou essencial aos ensinamentos da invenção sem desviar do âmbito essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não fique limitada à modalidade particular apresentada como o melhor modo contemplado de realização da presente invenção, mas que a invenção inclua todas as modalidades que se enquadram dentro do âmbito das reivindicações anexas.

Claims

Trocador de calor para ser usado com um refrigerante de duas fases compreendendo:
uma luva de entrada (66);
uma luva de saída (64) espaçada da luva de entrada (66);
uma pluralidade de tubos de refrigerante (62) que conectam hidraulicamente a luva de entrada (66) à luva de saída (64);
um tubo de distribuição (68) que tem uma pluralidade de orifícios (92) dispostos na luva de entrada (66), em que a extremidade dos tubos de refrigerante oposta à luva de saída (64) estende-se dentro da luva de entrada (66) e confina com uma superfície (106) do tubo de distribuição (68), e uma parte de uma superfície interna (108) da luva de entrada (66) que fica voltada para a superfície (106) do tubo de distribuição (68) e a superfície (106) do tubo de distribuição (68) definem uma primeira câmara (88);
caracterizado por
uma abertura (94) entre 0,254 mm (0,01 polegada) e 7,62 mm (0,3 polegada) que separa pelo menos uma parte do tubo de distribuição (68) e a luva de entrada (66), em que a abertura (94) estende-se de pelo menos os orifícios (92) para a primeira câmara (88), em que pelo menos uma divisória (96) que tem pelo menos uma abertura (98) formada através da mesma transpõe a abertura (94), e a divisória (96) separa os orifícios (92) da primeira câmara (88).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de orifícios (92) é orientada em geral verticalmente acima do refrigerante líquido empoçado que é coletado no tubo de distribuição (68) quando os tubos de refrigerante (62) são orientados entre uma posição horizontal e uma posição vertical, criando um efeito de dique tal que o fluxo de refrigerante líquido é substancialmente uniforme através dos orifícios (92) e rumo à abertura (94).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a área em seção transversal de cada orifício da pluralidade de orifícios (92) fica entre 0,19 mm2 (0,0003 in2) e 19,35 mm2 (0,03 in2).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de orifícios (92) é posicionada entre 150 graus e 180 graus em relação a um eixo geométrico (110) substancialmente coincidente a uma direção do fluxo de refrigerante através da pluralidade de tubos de refrigerante (62).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de orifícios (92) fica em alinhamento substancial em relação a um plano coincidente com um eixo geométrico que se estende ao longo do comprimento longitudinal do tubo de distribuição (68) e coincidente a uma direção do fluxo de refrigerante através da pluralidade de tubos de refrigerante (62).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de orifícios (92) estende-se através de uma região estendida para fora (114) de uma superfície interna (90) do tubo de distribuição (68).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de orifícios (92) é em geral orientada verticalmente acima do refrigerante líquido empoçado coletado no tubo de distribuição (68) quando os tubos de refrigerante (62) são orientados entre uma posição horizontal e uma posição vertical, criando um efeito de dique tal que o fluxo de refrigerante líquido é substancial mente uniforme através dos orifícios (92) e para dentro da abertura (94).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, entre o tubo de distribuição (68) e a luva de entrada (66), o fluxo refrigerante é impedido entre a pluralidade de orifícios (92) e a primeira câmara (88) em uma direção oposta à pluralidade de orifícios (92) para pelo menos uma abertura (98).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma razão entre a área em seção transversal definida por uma superfície interna (90) do tubo de distribuição (68) e uma área em seção transversal de uma conexão de entrada com a luva de entrada (66) é maior do que 5:1.
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma razão entre a área em seção transversal definida por uma superfície interna (90) do tubo de distribuição (68) e uma área em seção transversal de uma conexão de entrada (112) com a luva de entrada (66) fica entre 1:1 e 5:1.
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma razão entre a área em seção transversal definida por uma superfície interna (90) do tubo de distribuição (68) e uma área em seção transversal de uma conexão de entrada (112) com a luva de entrada (66) fica entre 2:1 e 5:1.
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma razão entre a área em seção transversal definida por uma superfície interna (90) do tubo de distribuição (68) e uma área em seção transversal de uma conexão de entrada (112) com a luva de entrada (66) fica entre 3:1 e 5:1.
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma razão entre a área em seção transversal definida por uma superfície interna (90) do tubo de distribuição (68) e uma área em seção transversal de uma conexão de entrada (112) com a luva de entrada (66) fica entre 4:1 e 5:1.
Trocador de calor para ser usado com um refrigerante de duas fases compreendendo:
uma luva de entrada (66);
uma luva de saída (64) espaçada da luva de entrada (66);
uma pluralidade de tubos de refrigerante (62) que conectam hidraulicamente a luva de entrada (66) à luva de saída (64);
um tubo de distribuição (68) que tem uma pluralidade de orifícios (92) dispostos na luva de entrada (66), em que a extremidade dos tubos de refrigerante oposta à luva de saída (64) estende-se dentro da luva de entrada (66) e confina com uma superfície do tubo de distribuição (68), e uma parte de uma superfície interna (108) da luva de entrada (66) que fica voltada para a superfície dos tubos de distribuição de refrigerante e a superfície do tubo de distribuição (68) definem uma primeira câmara (88);
a superfície do tubo de distribuição (68) tem elementos de superfície (116) para conter e capturar o líquido refrigerante de maneira tal que cada abertura (63) formada nos tubos de refrigerante (62) forma uma câmara secundária (136) com os mesmos;
caracterizado por
uma abertura entre 6,45 mm2 (0,01 polegada) e 193,55 mm2 (0,3 polegada) que separa pelo menos uma parte do tubo de distribuição (68) e a luva de entrada (66), em que a abertura estende-se de pelo menos os orifícios para a primeira câmara (88), em que pelo menos uma divisória que tem pelo menos uma abertura formada através da mesma transpõe a abertura, e a divisória separa os orifícios da primeira câmara (88).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que os elementos de superfície (116) compreendem uma pluralidade de cumes (118), e cada abertura formada nos tubos de refrigerante corresponde a um par de cumes (118), e um cume do par de cumes (118) é posicionado ao longo de cada lado de cada abertura para formar a câmara secundária (136) com a mesma.
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos os cumes de um par de cumes (118) para uma abertura correspondente do tubo de distribuição (68) são adjacentes um ao outro.
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma região entre o par de cumes (118) é diferente de uma outra região entre outro do par de cumes (118).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte de pelo menos uma abertura do tubo de refrigerante (63) tem uma área em seção transversal diferente de uma outra abertura do tubo de refrigerante (63).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de orifícios (92) é em geral orientada verticalmente acima do refrigerante líquido empoçado coletado no tubo de distribuição (68) quando os tubos de refrigerante (62) são orientados entre uma posição horizontal e uma posição vertical, criando um efeito de dique tal que o fluxo de refrigerante líquido é substancialmente uniforme através dos orifícios (92) e rumo à abertura (94).
Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a área em seção transversal de cada orifício da pluralidade de orifícios (92) fica entre 0,19 mm2 (0,0003 in2) e 19,35 mm2 (0,03 in2).