CN101960238A - 用于热交换器的冷却器分配器 - Google Patents

Abstract

用于蒸气压缩回路(10)中的蒸发器(22)的分配器(12)包括细长主体(50A，50B)，所述细长主体限定入口部分(56A)以及第一和第二远端(58A，58B)。主体(50A)可沿着蒸发器(22)的内侧壁(42)布置。入口部分(56A)可与蒸发器(22)的入口端口(38)相反地布置，使得进入蒸发器(22)的制冷剂接合分配器(12)的入口部分(56A)。第一和第二远端(58A，58B)朝向蒸发器(22)的相反侧端(34A，34B)向外延伸。细长主体(50A，50B)与蒸发器(22)的侧壁(42)协作以限定通道(49)，所述通道从第一远端(58A)延伸至第二远端(58B)具有大致均匀的截面面积，使得靠近入口部分(56A)进入通道(49)的制冷剂最初基本被包含在蒸发器(22)的侧壁(42)与细长主体(50A，50B)之间。细长主体(50A，50B)限定将制冷剂从通道(49)分散到蒸发器(22)的排出端口(60A，60B)。

Description

用于热交换器的冷却器分配器

背景技术

典型制冷和空气调节系统依赖于蒸气压缩循环以将热量从一个位置传递到另一位置，用于冷却或加热所包围的空间。这种蒸气压缩循环包括连接的压缩机、冷凝器、膨胀装置以及蒸发器，以形成闭环回路。在“制冷机”系统中，蒸气压缩回路被用来方便冷却建筑内的多个空间。系统的每个部件由管道的长度连接，该管道将工作流体(例如制冷机的制冷剂)引导通过回路。压缩机控制通过回路的制冷机制冷剂流量，以调节在空间中发生的温度控制的量。冷凝器和蒸发器包括用于向制冷机制冷剂添加热量和从制冷机制冷剂去掉热量的热交换器。压缩机依赖于机械机构，例如双螺杆、往复活塞或涡轮，以在更大压力下压缩并驱出制冷剂以将流体推动通过系统。受热并加压的制冷剂从压缩机被引导至冷凝器，其中制冷剂在到达膨胀装置之前冷却并冷凝。膨胀装置将制冷剂转换为包括液态和气态成分的两相制冷剂。然后蒸发器将冷却的制冷剂在其返回到压缩机之前蒸发以继续蒸气压缩过程。

在制冷机系统中，蒸发器用于充当“冷却器”热交换器，其将诸如制冷剂或水的冷却剂循环以冷却建筑内的多个空间。通常，蒸发器是壳管结构，以便利制冷机系统所需的大流速。在这种结构中，制冷机制冷剂流经壳体以与热交换管束相互作用。热交换管将冷却剂从冷却器热交换器循环通过壳体，藉此制冷机制冷剂从冷却剂抽取热量，以将较低温度的冷却剂供应给冷却器热交换器。因此，制冷机和冷却器系统的效率受进入壳体的两相制冷剂与进入管的冷却剂之间的热交换影响。

与热交换蒸发器相关的一个具体问题源自流经热交换管的制冷剂的两相性质。典型地，两相制冷剂在靠近壳体宽度的中间布置的单个入口处进入壳体。当气态和液态制冷剂进入壳体时，液态制冷剂在壳体的底部安置于池中，同时气态制冷剂上升通过液态制冷剂，从而引起液体池中的穴或泡。由此，产生空隙，该空隙阻止液态制冷剂与热交换管进行热交换，进而影响蒸发过程以及蒸发器的效率。

因此，制冷剂分配器用于将两相制冷剂在壳体上分散，使得液态制冷剂到达热交换管的更大表面面积。此外，将气态制冷剂均匀分散在壳体内会促进来自于管的液体池中的对流沸腾。然而，在实施和制造常规分配器时出现困难。例如，分配器通常在分配器上产生大压降，从而减少用于将制冷剂循环通过蒸气压缩回路的可用压力。这种压降对于使用节能器的蒸气压缩回路来说尤其有问题。同样，这种分配器通常包括复杂组件，该复杂组件增加生产时间和制造蒸发器的成本。因此，存在对于克服这些以及其它问题的改良分配器的需求。

发明内容

本发明涉及用于蒸气压缩回路中的蒸发器的分配器。分配器包括细长主体，该细长主体限定入口部分以及第一和第二远端。主体可沿着蒸发器的内侧壁布置。入口部分可与蒸发器的入口端口相反地布置，使得进入蒸发器的制冷剂接合分配器的入口部分。第一和第二远端朝向蒸发器的相反侧端向外延伸。细长主体与蒸发器的侧壁协作以限定通道，该通道在从第一远端延伸至第二远端具有大致相同的截面面积，使得靠近入口部分进入通道的制冷剂可最初基本包含在蒸发器的侧壁与细长主体之间。细长主体限定将制冷剂从通道分散到蒸发器的排出端口。

附图说明

图1示出了包括具有本发明的分配器的蒸发器的蒸气压缩系统。

图2示出了具有本发明的分配器的的壳管热交换器的示意性正视图。

图3示出了具有本发明的分配器的蒸发器的剖切透视图。

图4示出了本发明的分配器的第一实施例的正视图，其中制冷剂沿着排出端口释放，该排出端口沿着分配器长度具有增大的截面面积。

图5示出了本发明的分配器的第二实施例的正视图，其中制冷剂沿着具有增大高度的连续排出端口释放。

图6示出了本发明的分配器的第三实施例的正视图，其中制冷剂沿着具有增大宽度的连续排出端口释放。

具体实施方式

图1示出了包括本发明的分配器12的蒸气压缩系统10的示意图。蒸气压缩系统10包括排出管道14A、抽吸管道14B、冷凝器管道14C、蒸发器管道14D、压缩器16、冷凝器18、膨胀装置20和蒸发器22。压缩器16、冷凝器18、膨胀装置20和蒸发器22使用导管连接成串联回路，该导管包括压缩器排出管道14A、压缩器抽吸管道14B、冷凝器管道14C、蒸发器管道14D。蒸气压缩系统10还包括其它部件，例如节能器24和油分配系统26。在一个实施例中，蒸气压缩系统10包括水冷“冷却机”系统，其用于提供对诸如建筑内的多个空间的冷却。冷凝器18和蒸发器22包括热交换器，其中制冷机制冷剂循环以与分别行进通过管束28和30的流体交换热量。冷凝器18包括将水从冷却塔引导通过管束28的歧管32A和32B。水塔将用于从制冷机系统传递热量的水冷却。蒸发器22还包括将冷却剂流体(例如，水、制冷剂或混合物)从“冷却器”热交换器引导通过管束30的歧管34A和34B。冷却器热交换器充当用于冷却多个空间的一个或多个热交换器。

在所示的实施例中，蒸气压缩系统10包括旋转式螺杆压缩机16，其压缩制冷剂(例如，R-122或R-134a)以将受热的高压力制冷剂通过排出管道14A提供给冷凝器18。在其它实施例中，压缩机16包括用于压缩工作流体的其它机械机构，例如往复运动活塞或沿轨道运行的涡轮。对于任何机械压缩机构，压缩机16配备有来自于油分配系统26的油源，以对压缩机16提供冷却和润滑。油与压缩机16内的制冷剂混合，且两者都通过排出管道14A传输给冷凝器18。油通过油分离器36从冷凝器18内的制冷剂过滤掉，该油分离器36收集油并通过分配系统26将其返回至压缩机16。使用通过歧管32B提供的来自于冷却塔的冷却水，制冷剂冷却并冷凝成饱和液体，该饱和液体在冷凝器18内的高压下具有稍微较低的温度，从而不将热量散给管束28中的水。

制冷剂通过冷凝器管道14C从冷凝器18引导给膨胀装置20，藉此制冷剂经历闪蒸过程至降低的压力和温度且被转换为两相制冷剂，包括气相和液相制冷剂。气态制冷剂例如通过节能器24排回到压缩机16。在来自于压缩机16的压力下，两相制冷剂连续通过蒸发器管道14D在入口端口38处到达蒸发器22。为了改良蒸气压缩系统10的效率，尤其是蒸发器22的热传递效率，分配器12被提供在蒸发器22中。分配器12布置在蒸发器22内以接收由膨胀装置20产生的两相制冷剂。分配器12防止蒸汽相制冷剂在入口端口38附近积聚，使得管束30的更多表面面积可用于接触液相制冷剂，从而增加制冷机制冷剂与来自于歧管34B的冷却剂之间的热传递。来自于“冷却器”热交换器且由歧管34B提供的冷却剂的相对暖度将制冷机制冷剂蒸发成饱和蒸气相制冷剂。在压缩机16的抽吸下，制冷剂在出口端口40处离开蒸发器22且通过抽吸管道14B返回至压缩机16。由此，蒸气压缩系统10使用已知的热力学原理操作，以将热量从蒸发器22传递给冷凝器18。

图2示出了具有根据本发明的分配器12的壳管蒸发器22的示意性正视图。蒸发器22还包括管束30、歧管34A和34B、入口端口38、出口端口40和壳体42。壳体42包括满液式蒸发器，其中圆柱状主体包围管束30和液态制冷剂池。壳体42的侧面由歧管34A和34B包封以形成压力容器，其中制冷剂流动到满液壳体42中且将管束30基本上浸没在液态制冷剂池中。管束30中的管在歧管34A与34B之间延伸穿过壳体42。入口端口38靠近壳体42的底部部分布置，出口端口40靠近壳体42的顶部部分布置。在所描述的实施例中，分配器12布置在壳体42的底部，与入口端口38相对。

流经蒸气压缩系统10的制冷剂在膨胀装置20(图1)处部分蒸发或节流，且在入口端口38处作为两相制冷剂被引导至蒸发器22中，如图2中的实心箭头所示。同时，来自于冷却器热交换器的受热冷却剂使用歧管34B循环通过管束30，如图2中的空心箭头所示。受热制冷剂通过歧管34B处的入口44进入一些管中、流经管束30并进入歧管34A，藉此受热制冷剂转向并通过其它管往回引导至歧管34B，从而在出口46处离开蒸发器22。在其它实施例中，受热制冷剂在歧管34B处进入蒸发器22、流经管束30的所有管、且在歧管34A处离开蒸发器22。管束30包括两相制冷剂流经其中的多个独立管。来自于受热冷却剂的相对热量通过池沸腾和对流热传递来沸化并蒸发两相制冷机制冷剂的液态成分，使得蒸气制冷剂在出口40处离开蒸发器22。

通常，进入的气态制冷剂占两相制冷剂按质量计约15％至约20％，等于按体积计约91％至约95％。通常来说，大多数液态制冷剂或所有液态制冷剂由管30蒸发，使得进入的两相制冷剂的总体积作为气相制冷剂离开蒸发器22。具体地说，气态制冷剂有趋势在入口端口38上方积聚，从而形成蒸气障碍物防止液态制冷剂接触管束30的管。气态制冷剂形成管周围的干泡，从而防止出现沸腾热传递。为了增加液体与管束30的接触并增加蒸发器22的效率，分配器12布置在壳体42的底部处。分配器12通过将气相制冷剂分散成流经蒸发器22的更小气泡而防止形成大蒸气泡。

图3示出了蒸发器22的剖切透视图，示出了本发明的壳体42和分配器12。壳体42包括圆柱状主体，进入圆柱状主体中的两相制冷剂在入口端口38处被接收且气态制冷剂在出口端口40处被排出。歧管34A和34B(图2)在壳体42的开口侧端连接到壳体42。分配器12连接到壳体42的内表面，使得分配器12覆盖入口端口38。在所示的实施例中，入口端口38布置成靠近蒸发器22和分配器12的中心，但是在其它实施例中入口端口38可布置成更靠近蒸发22的一端。分配器12包括形成槽状或管状结构的细长主体，该槽状或管状结构沿着其长度的总节段在其外周的一部分处敞开。由此，分配器12与壳体42协作以形成限定在壳体42与分配器12之间的通道49，壳体42限定通道的底壁，分配器12形成通道的剩余壁部分。因此，通道49限定大致沿着分配器12的细长主体总长度延伸的基本上相同截面面积。分配器12的细长主体的截面轮廓可限定不同的型面，例如矩形、方形、半圆形或V形。

在图3所示的本发明实施例中，分配器12包括V形细长主体。V形细长主体包括第一侧壁50A、第二侧壁50B、第一底边缘52A、第二底边缘52B以及顶边缘54。沿着顶边缘54结合的第一侧壁50A和第二侧壁50B包括入口部分56A和56B、远端58A-58D以及排出端口60A-60D。在一个实施例中，分配器12由单件平坦钢片材制成，该钢片材的外围包括底边缘52A和52B、入口部分56A和56B以及远端58A-58D。于是，分配器12的排出端口60A-60D被切割成平坦片材的外围。在底边缘52A和52B处切割排出端口60A-60D防止对管束30的流体腐蚀且简化分配器12的生产。接着，平坦片材弯曲或折曲以形成顶边缘54并为分配器12提供V形型面。在一个实施例中，第一侧面50A与第二侧面50B之间的角度大约为120度。在其它实施例中，分配器12由已经包括弯曲的原料角铁件形成。在一个实施例中，入口部分56A和56B以及远端58A-58D焊接到壳体42以在壳体42与分配器12之间形成通道49。在其它实施例中，可使用其它紧固或结合方法。因此，分配器12可由原料容易地制成，需要很少的制造步骤，这有助于缩短生产时间并降低生产成本。

参考图3，通道49的截面由壳体42的内侧壁的拱形底部部分以及分配器12的相反成角度部分限定。因而，通道49沿着分配器12的长度大致均匀地延伸。入口部分56A和56B与入口端口38相对地配置。进入入口端口38的两相制冷剂质量流量冲击第一侧面50A和第二侧面50B的入口部分56A和56B，以分成将沿着分配器12长度朝向其远端58A-58D向外流经通道49的两股制冷剂流。制冷剂通过第一和第二侧面50A和50B被防止朝向出口端口40向上迁移。分配器12包括用于将两相制冷剂受控地分散到壳体42中的排出端口60A-60D，使得与无分配器12相比更大量的液相制冷剂将冲击管束30。因此，加速了对流热传递，以利于蒸发液相制冷剂。此外，排出端口60A-60D定形状成在制冷剂经过分配器12时在制冷剂中产生极小的压降，使得压力被保持以将制冷剂推动通过蒸气压缩系统并到达控制膨胀装置20。具体地，排出端口60A-60D定形状成沿着第一和第二侧面50A和50B在连续位置处产生两相制冷剂的相等质量流速。第一侧面50A与第二侧面50B之间的V形主体的远端敞开以同样允许两相制冷剂从通道49内离开。

在所示的实施例中，排出端口60A-60D包括沿着底边缘52A和52B布置的楔形排放口。例如，第一端口60A沿着底边缘52A延伸。第一端口60A在入口部分56处开始并朝向远端58A延伸，渐增地延伸到底边缘52A和第一侧面50A中以形成楔形排放口。楔形的出现和运行被选择成结合分配器12内的流动通道49的截面面积尺寸，以沿着分配器12在不同位置处释放相等量的两相制冷剂。使用两相流体流的数学和数值分析来选择排出端口的具体几何形状，以将流经通道49和排出端口60A-60D的制冷剂建模。为了简化的目的，本发明益处的说明可参考质量和动量守恒方程和稳态流体流来得出。

进入通道中的流体按体积计流速Q通过将通道入口的面积A₁乘以在入口处的流体速度V₁来确定，如方程(1)所示。进入通道中的流体按体积计流速必须等于在出口面积A₂和出口速度V₂下离开通道的流体按体积计流速，这也在方程(1)中示出。

Q＝A₁V₁＝A₂V₂    (m³/s)        方程(1)

因此，通过入口端口38进入通道49的两相制冷剂的按体积计流速等于通过通道49的排出端口60A-60B以及开口端离开通道49的制冷剂的总量。

流体的质量流速

由流体密度ρ乘以流体的按体积计流速Q来确定，如方程(2)所示。附加地，流体的质量流速

可基于流动路径的两点P₁&P₂之间的压力损失和流动路径的面积A₂来确定，同样如方程(2)所示，其中K表示基于摩擦和其它因素的常数。

$\stackrel{\·}{m}=\mathrm{\ρQ}=\mathrm{\ρ}{A}_2{V}_2={\mathrm{KA}}_2\sqrt{2\mathrm{\ρ}(P_1-P_2)}(\mathrm{kg}/s)$ 方程(2)

可以看出，质量流速取决于流体的速度和流体在任何给定点通过的面积。因此，制冷剂通过排出端口的质量流速取决于排出端口的面积和通过该端口的制冷剂速度。替代性地，通过排出端口的质量流速取决于排出端口的面积和端口任一侧上的压力。因而，制冷剂通过排出端口的质量流速取决于通道49中的压力和壳体42中的压力以及排出端口和通道49的面积。

从伯努利方程和粘滞压头损失已知，流经通道的流体的速度和压力由于摩擦和其它因素而沿着该通道的长度降低。因此，例如通过操纵排出端口60A的尺寸以及获知制冷剂通过通道49的速度曲线，本发明的分配器12产生从排出端口60A靠近入口部分56A的部分射出的质量流速，该质量流速等于或几乎等于从排出端口60A靠近远端58B的部分射出的质量流速，以产生穿过壳体42宽度的两相制冷剂的更为均匀的流动。因此，可产生沿着分配器12长度的具有各种几何形状的排出端口，以在蒸发器22内实现更为均匀的制冷剂分配。

图4示出了在图2和3中示出的本发明分配器12的第一实施例的正视图，其中制冷剂沿着排出端口60A和60B释放。分配器12包括第一侧面50A、底边缘52A、顶边缘54、入口部分56A、远端58A和58B、排出端口60A和60B以及安装柱62A和62B。安装柱62A和62B配置成接收于壳体42内的适配口或孔中，以便底边缘52A沿着入口部分56A和远端58A和58B接触壳体42的内表面。于是，柱62A和62B使用焊接过程或一些其它方法来紧固到壳体42。在其它实施例中，柱62A和62B包括连接到底边缘52A的附属件。分配器12的第二侧面50B包括与第一侧面50A类似的部件和特征，包括排出端口和安装柱。由此，在图4所示的实施例中，分配器12包括四个安装柱和四个楔形排出端口。

制冷剂的质量流量

在入口部分56A附近以压力P₁和速度V₁进入分配器12，且被分为两个分支

和

每个包含进入入口端口38的量的质量流量的一半(图3)。两相制冷剂的两个分支

和继续到远端58A和58B，通过排出端口60A和60B丢失制冷剂。壳体42内的压力P₁和P’通过蒸气压缩系统10的操作状况和分配器12中的压力损失来确定。P₁通常大于P’，因为在分配器12上必须存在一些压差以使得流体能够通过分配器12。排出端口60A和60B定形状成通过改变沿着每个排出端口靠近各个位置在分配器12内的压力与P’之间的压差来产生沿着每个排出端口的宽度w的均匀质量流量。例如，在靠近入口部分56A的点X处，制冷剂在压力P₄下具有速度V₄，且靠近该点处的排出端口60A的面积具有给定面积。压力P₄小于P₁，因为在入口端口38与排出端口60A之间发生一些压头损失。当制冷剂沿着排出端口60A流经分配器12例如到达点Y时，制冷剂的压力和速度连续降低至压力P₅和速度V₅。因此，P₁＞P₄＞P₅＞P’且V₁＞V₄＞V₅，这是从具有几乎恒定截面面积的流动通道可预期的。为了保持沿着分配器12的长度上质量流速相等，排出端口60A的面积变化成使得排出端口60A靠近点Y的面积大于排出端口60A靠近点X的面积。

如方程(2)所述，为了保持具有降低速度的流体流的恒定质量流速，面积必须增大。还如方程(2)所述，为了保持具有降低压差的流体流的恒定质量流速，面积必须增大。由高度h和宽度w所限定的排出端口60A的尺寸以及由分配器12和壳体42所限定的通道的尺寸被选择成，使得在沿着排出端口60A的各个点处的质量流速(例如，在点X和Y处的

和

)相等。离开排出端口60A和60D的总质量流速(图3)等于

在本发明的一个实施例中，分配器12的长度可定尺寸使得在分配器12靠近远端58A和58B的开口处的质量流速为零或几乎为零，且其压力大致等于压力P’。排出端口的尺寸也被选择成在排出端口上产生尽可能最小的压降。通常而言，排出端口60A沿着分配器12从入口部分56A延伸至远端58A的长度具有增加的截面面积。换句话说，排出端口60A的高度h沿着宽度w从入口部分56A增加至远端58A。

可使用数学和数值建模来分析制冷剂沿着排出端口长度在任何点处的质量流量，以确定制冷剂沿着排出端口长度的分配。建模还可用于确定和验证其它因素。例如，建模可用于确保通道49和排出端口的几何形状被选择成在分配器12上产生极小的压力损失。附加地，分配器12的几何形状被选择成避免与声音速度有关的问题。在制冷剂通过通道的高速度流量中，制冷剂的速度由声音速度和通道面积来限制。本发明的分配器12定尺寸成通过将通道49尺寸设置成足够大来避免声音速度问题，使得朝向远端58A和58B流动的制冷剂低于声音速度。

下述方程演示了确定通过分配器的两相流的一种建模方法。

${\mathrm{dp}}_a=\frac{1}{2}{\mathrm{f\ρ}}_a{v_a}^2\·\frac{d{L}_a}{D}$

${\mathrm{dp}}_b=\frac{1}{2}{\mathrm{f\ρ}}_b{v_b}^2\·\frac{{\mathrm{dL}}_b}{D}$

$d{\stackrel{\·}{m}}_a={\mathrm{\ρ}}_a{v}_a\frac{d(A_a-A_c)}{{\mathrm{dL}}_a}\·{\mathrm{dL}}_a$

$d{\stackrel{\·}{m}}_b={\mathrm{\ρ}}_b{v}_b\frac{d(A_b-A_c)}{{\mathrm{dL}}_b}\·{\mathrm{dL}}_b$

用于压力和质量流量平衡的边界条件是：

Δp_a＝Δp_b

${\stackrel{\·}{m}}_a+{\stackrel{\·}{m}}_b=\stackrel{\·}{m}$

即，

${\∫}_0^{L_a}d{p}_a={\∫}_0^{L_b}d{P}_b$

${\stackrel{\·}{m}}_{a,e}+{\stackrel{\·}{m}}_{b,e}+{\∫}_0^{L_a}d{\stackrel{\·}{m}}_a+{\∫}_0^{L_b}d{\stackrel{\·}{m}}_b=\stackrel{\·}{m}$

其中：

${\stackrel{\·}{m}}_{a,e}={\mathrm{\ρ}}_{a,e}{v}_{a,e}{A}_c$

${\stackrel{\·}{m}}_{b,e}={\mathrm{\ρ}}_{b,e}{v}_{b,e}{A}_c$

f       使用Martinelli两相模型的Darcy摩擦因子

A_a，A_b  在每个截面的开口流面积

A_c      分配器的截面面积

D     分配器的截面液压直径

e     表示分配器结束的定制

L_a    分配器从入口部分至远端部分的一半长度

L_b    分配器从入口部分至远端部分的一半长度

这些方程除此以外还描述了进入分配器的流量等于通过排出端口离开分配器的流量。该流量除此以外通过将沿着每个排出端口的长度上的压差积分来确定。因此，数学和数值建模可用于确定通道49在分配器12内的截面面积和排出端口60A-60D的形状，使得沿着分配器12的宽度在连续点处排出的质量流量相等。使用排出通道60A-60D，本发明的分配器12实现制冷剂质量流量在每个排出端口的宽度上的真实均匀分配。在本发明的其它实施例中，一系列排出端口用于产生具有相同质量流速的两相制冷剂的连续分布，如图5和6所示。

图5示出了本发明分配器12的第二实施例的正视图，其中制冷剂沿着具有增加开口高度的连续间隔排出端口释放。图6与图5同时进行说明，图6示出了本发明分配器的第三实施例的正视图，其中制冷剂沿着具有增加开口宽度的连续排出端口释放。图5和6中的分配器由类似的工艺和材料制造成。然而，不是将底边缘52A成形以形成排出端口，而是该排出端口例如通过激光切割工艺被切进侧面50A和50B(图3)。由此，分配器12包括矩形钢片材，该钢片材弯曲以提供顶边缘54、以及沿着其总长度接触壳体42的内表面的底边缘52A和52B(图3)。在图5和6的实施例中，楔形排出端口60A和60B已经被置换为一对四边形排出端口。例如，分配器12的第一侧面50A包括排出端口64A-64D。分配器12的第二侧面50B也包括四个四边形排出端口，使得在所示的实施例中，分配器12包括八个排出端口。然而，在其它实施例中可使用其它数量的排出端口。

在图5和6中所示的分配器12的实施例与图4中所示的分配器12的实施例进行类似操作。然而，不是产生两相制冷剂沿着分配器长度上的连续释放，而是制冷剂的间歇涌流在沿着分配器的间隔点处被释放，较大数量的端口产生更为均匀的质量分配。制冷剂的质量流量

在压力P₁和速度V₁下在入口部分56A附近进入分配器12且被分成两个分支和

每个分支包含在入口端口38处进入的量的质量流量的一半。质量流量

的速度随着其朝向远端58A行进通过排出端口64A和64B而降低，从而由于压头损失而沿着其路线损失压力。为了从每个排出端口产生均匀质量分配，排出端口的面积随着该系列排出端口朝向远端58A延伸而增大。

在图5中，排出端口64A包括具有高度h₁和宽度w₁的矩形，且排出端口64B包括具有高度h₂和宽度w₂的矩形。宽度w₁和w₂相等，但是高度h₂大于h₁，使得排出端口64B的面积大于排出端口64B的面积。在图6中，排出端口64A包括具有高度h₁和宽度w₁的矩形，且排出端口64B包括具有高度h₂和宽度w₂的矩形。宽度w₁大于w₂，且高度h₁和h₂相等，使得排出端口64B的面积大于排出端口64B的面积。排出端口64A和64B受侧面50A内的内边缘约束。此外，在其它实施例中，可使用其它形状的排出端口，例如圆形。在其它实施例中，具有形状上类似于图4的楔形排出端口的三角形排出端口可被结合在分配器12的外围中，以产生制冷剂的更均匀分配。在P’与排出端口64A处的压力之间的压差大于在P’与排出端口64B处的压力之间的压差。由此，质量流率和相等。

本发明的分配器12在蒸发器内产生两相制冷剂的均质分配，以最优化液相制冷剂的蒸发。分配器12由简易的单件主体制成，该单件主体可由单件平坦原料钢材料件或由原料角铁件制造成。分配器12包括沿着分配器12的宽度在各个位置处产生相等的制冷剂质量流量的排出端口。在一个实施例中，排出端口包括楔形槽，该楔形槽释放连续的制冷剂以产生真实的均匀分配。在另一实施例中，排出端口包括在分配器12中的相继更大的窗口，其释放离散且相等的制冷剂质量流量。计算机和数值建模可用于最优化流量、最小化压力损失以及用于说明声音速度。分配器12和排出端口的几何尺寸被容易地放大或缩小，以用于具有不同容量的蒸发器中。

虽然本发明已经参考优选实施例来描述，但是本领域熟悉的技术人员将认识到在不偏离本发明的精神和范围下可做出形式和细节的变换。

Claims (20)

1.一种用于蒸气压缩回路中的蒸发器的分配器，所述分配器包括：

细长主体，所述细长主体可邻近蒸发器的侧壁布置在蒸发器内；

入口部分，所述入口部分可靠近蒸发器的入口端口布置，以接收制冷剂流；

第一和第二远端，所述第一和第二远端沿着蒸发器的长度延伸；

排出端口，所述排出端口沿着细长主体的长度布置；和

通道，所述通道具有从第一远端延伸至第二远端的截面面积，其中通道由细长主体和蒸发器的侧壁限定。

2.根据权利要求1所述的分配器，其中，细长主体包括：

第一和第二侧表面，所述第一和第二侧表面用于包含排出端口；

底边缘，所述底边缘沿着每个侧表面布置，用于接触蒸发器的侧壁；和

顶边缘，第一和第二侧表面沿着所述顶边缘结合。

3.根据权利要求2所述的分配器，其中，通道具有V形截面，使得通道具有大致恒定的截面面积。

4.根据权利要求2所述的分配器，其中，排出端口包括细长的锥形开口，所述锥形开口具有从靠近入口部分分别延伸至靠近第一远端和第二远端的增大面积。

5.根据权利要求4所述的分配器，其中，排出端口包括侧表面延伸到底边缘内的去除部分。

6.根据权利要求4所述的分配器，其中，排出端口配置成受细长主体的底边缘和蒸发器的侧壁约束。

7.根据权利要求2所述的分配器，其中，排出端口包括布置在侧表面中的一系列窗口，所述一系列窗口分别从靠近入口部分延伸至靠近第一远端和第二远端。

8.根据权利要求7所述的分配器，其中，所述窗口受侧表面内的内部边缘约束。

9.根据权利要求7所述的分配器，其中，所述一系列窗口包括延伸到侧表面中的矩形，使得连续窗口具有较大面积。

10.根据权利要求7所述的分配器，其中，所述一系列窗口包括延伸到侧表面中的矩形，使得连续窗口具有较大宽度。

11.根据权利要求7所述的分配器，其中，所述一系列窗口包括延伸到侧表面中的矩形，使得连续窗口具有较大高度。

12.根据权利要求1所述的分配器，其中，细长主体的第一远端和第二远端敞开以允许制冷剂逸出。

13.根据权利要求1所述的分配器，其中，排出端口配置成沿着细长主体在各个位置处排出相等量质量的制冷剂。

14.根据权利要求13所述的分配器，其中，通道的截面配置成产生制冷剂从入口部分流动到第一和第二远端的速度的降低，且排出端口的尺寸配置成沿着细长主体从入口部分至第一和第二远端产生降低的压差。

15.一种用于蒸气压缩回路的蒸发器，所述蒸发器包括：

环形壳体主体，包括：

入口端口，所述入口端口布置在环形壳体主体的壁上；

出口端口，所述出口端口布置在入口端口对面；

管束，所述管束基本上在环形壳体主体的内部长度上延伸；

分配器壳体，所述分配器壳体在环形壳体主体的内部延伸且覆盖入口端口，使得具有截面的通道由分配器外壳和环形壳体主体形成，分配器外壳包括沿着分配器外壳的长度布置的排出端口。

16.根据权利要求15所述的蒸发器，其中，排出端口配置成沿着通道在各个位置处排出相等量质量的制冷剂。

17.根据权利要求15所述的蒸发器，其中，通道的截面配置成产生制冷剂从靠近入口端口流经通道的速度降低，且排出端口的尺寸配置成产生从靠近入口且沿着通道延伸经过排出端口的降低的压差。

18.根据权利要求15所述的蒸发器，其中，排出端口包括从靠近入口延伸通过通道具有渐增地更大面积的开口。

19.一种使用分配器将两相制冷剂分配到蒸发器中的方法，所述方法包括：

将制冷剂引入到蒸发器中；

将制冷剂引导到分配器的相反腿部中，所述腿部具有大致恒定的截面面积；

将制冷剂通过沿腿部的长度布置的排出端口从通道分配到蒸发器中，所述排出端口沿着腿部的长度延伸具有增加的面积。

20.根据权利要求20所述的方法，其中，将制冷剂分配的步骤还包括沿着排出端口的长度连续释放具有均匀质量流量的制冷剂。

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