CN111316053B - 用于降膜蒸发器管板的系统和方法 - Google Patents

Abstract

披露了一种加热、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统(10)，所述系统包括降膜蒸发器(38)，所述降膜蒸发器被配置用于使低压制冷剂液体汽化成低压制冷剂气体。所述降膜蒸发器(38)包括壳体(106)、下管束(102)和上管束(104)。所述壳体(106)包括布置在所述壳体(106)的第一端部部分处的第一管板(240)和布置在所述壳体(106)的第二端部部分处的第二管板(242)。所述下管束(102)布置在所述壳体(106)的底部部分内，并且所述上管束(104)布置在所述下管束(102)上方，所述下管束(102)和所述上管束(104)中的每一者具有分别由所述第一管板(240)和所述第二管板(242)支撑的端部。所述上管束(104)的上边缘(136)在所述壳体(106)的水平中线上方延伸，以使得所述上管束(104)和所述下管束(102)能够横过所述第一管板(240)和所述第二管板(242)的竖直范围而分布力。

Description

用于降膜蒸发器管板的系统和方法

背景技术

本披露内容总体上涉及加热、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统，更具体地涉及用于HVAC&R系统中的降膜蒸发器构造和管布置的系统和方法。

蒸气压缩系统利用通常被称为制冷剂的工作流体，所述工作流体响应于经受与蒸气压缩系统的运行相关的不同温度和压力而在蒸气、液体及其组合之间改变相态。某些蒸气压缩系统包括具有一定管布置的蒸发器，其中管束布置在蒸发器的壳体的下部部分中。例如，溢流式蒸发器可以包括一定管布置，以使得流动通过管束的管的流体能够与制冷剂池交换热能。不幸的是，一定管布置可能使应力集中到溢流式蒸发器的典型支撑元件(例如管板)的一小部分上，并且使用较大支撑元件。因此，具有一定管布置的溢流式蒸发器使用更多材料并且需要更长的安装时间来安装和操作。

发明内容

在本披露内容的一个实施例中，一种加热、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统包括降膜蒸发器，所述降膜蒸发器被配置用于将低压制冷剂液体汽化成低压制冷剂气体。所述降膜蒸发器包括壳体，所述壳体包括布置在所述壳体的第一端部部分处的第一管板和布置在所述壳体的第二端部部分处的第二管板。所述降膜蒸发器还包括下管束，所述下管束布置在所述壳体的底部部分内并且具有分别由所述第一管板和所述第二管板支撑的第一下束端部和第二下束端部。进一步，所述降膜蒸发器包括上管束，所述上管束布置在所述壳体内的所述下管束上方并且具有分别由所述第一管板和所述第二管板支撑的第一上束端部和第二上束端部。此外，所述上管束的上边缘在所述壳体的水平中线上方延伸，以使得所述上管束和所述下管束能够横过所述第一管板和所述第二管板的竖直范围而分布力。

在本披露内容的另一个实施例中，设计降膜蒸发器的方法包括经由计算装置的处理器确定降膜蒸发器的管板上的管板应力。管板被配置用于支撑布置在壳体内的下管束和上管束的端部。另外，上管束在壳体的水平中线上方延伸。所述方法还包括基于所述管板应力经由所述处理器计算所述管板的厚度。

从以下结合以举例方式展示本申请原理的附图进行的对实施例较为详细的说明中，本申请的其他特征和优点将变得明显。

附图说明

图1是根据本技术的可以在商业环境中利用加热、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统的建筑物的实施例的透视图；

图2是根据本技术的蒸气压缩系统的实施例的透视图；

图3是根据本技术的蒸气压缩系统的实施例的示意图；

图4是根据本技术的蒸气压缩系统的实施例的示意图；

图5是根据本技术的具有用于减小管板厚度或使管板厚度最小化的管布置的蒸气压缩系统的蒸发器的实施例的截面视图；

图6是根据本技术的具有管布置的蒸发器的实施例的示意性侧视图；

图7是根据本技术的用于蒸气压缩系统的建模的管板的有限元分析(FEA)屏幕覆盖层的实施例的示意图；以及

图8是根据本技术的用于建模的管板的FEA屏幕覆盖层的实施例的另一个示意图。

具体实施方式

本披露内容涉及加热、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统以及用于降膜蒸发器管布置和相关部件的系统和方法。通常，HVAC&R系统包括具有蒸发器的封闭制冷回路，所述蒸发器被配置用于使其中的制冷剂汽化或蒸发，以使HVAC&R系统能够调节内部空间。与传统的溢流蒸发器相比，通过采用降膜蒸发器，HVAC&R系统可以具有减少的制冷剂量和/或增强的性能。此外，本文讨论的实施例可以对布置在降膜蒸发器内的管采用优化的管布置，以减小管板经受的应力量(例如，管板应力)，所述管板支撑降膜蒸发器的壳体内的热交换管(例如，管)。因此，可以采用有限元分析(FEA)软件、或另一个合适的电子确定来计算(例如，计算、确定)用于每个管板的应力量。然后，基于管板应力，与以上所讨论的传统溢流式蒸发器的管板的管板厚度相比，降膜蒸发器的管板的管板厚度可以减小。因此，可以减小材料成本和安装成本，同时在HVAC&R系统内保持合适的操作安全裕度和结构完整性。

现在转到附图，图1是用于典型商业环境的建筑物12中的加热、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统10的环境的实施例的透视图。HVAC&R系统10可以包括蒸气压缩系统14，所述蒸气压缩系统供应可以用于冷却建筑物12的冷却液体。HVAC&R系统10还可以包括用于供应温热液体以加热建筑物12的锅炉16、以及使空气循环通过建筑物12的空气分配系统。空气分配系统还可以包括空气回流管道18、空气供应管道20和/或空气处理机22。在一些实施例中，空气处理机22可以包括通过导管24连接到锅炉16和蒸气压缩系统14的热交换器。空气处理机22中的热交换器可以接收来自锅炉16的加热液体或来自蒸气压缩系统14的冷却液体，这取决于HVAC&R系统10的运行模式。HVAC&R系统10被示出为在建筑物12的每个楼层上具有分开的空气处理机，但是在其他实施例中，HVAC&R系统10可以包括在两个或更多个楼层之间可以共享的空气处理机22和/或其他部件。

图2和图3是可以在HVAC&R系统10中使用的蒸气压缩系统14的实施例。蒸气压缩系统14可以使制冷剂循环通过以压缩机32开始的回路。所述回路还可以包括冷凝器34、膨胀阀或装置36、以及液体冷却器或蒸发器38。蒸气压缩系统14可以进一步包括控制面板40，所述控制面板具有模数(A/D)转换器42、微处理器44、非易失性存储器46、和/或接口板48。

在蒸气压缩系统14中可以用作制冷剂的流体的一些示例是氢氟烃(HFC)类制冷剂(例如R-410A、R-407、R-134a、氢氟烯烃(HFO))、“天然”制冷剂(如氨(NH3)、R-717、二氧化碳(CO2)、R-744或烃类制冷剂、水蒸气)或任何其他合适的制冷剂。在一些实施例中，蒸气压缩系统14可以被配置成高效地利用在一个大气压下具有约19摄氏度(66华氏度)的标准沸点的制冷剂(相对于如R-134a等中压制冷剂，也称为低压制冷剂)。如本文所使用的，“标准沸点”可以是指在一个大气压下测得的沸点温度。

在一些实施例中，蒸气压缩系统14可以使用变速驱动器(VSD)52、电机50、压缩机32、冷凝器34、膨胀阀或膨胀装置36和/或蒸发器38中的一者或多者。电机50可以驱动压缩机32并且可以由变速驱动器(VSD)52供电。VSD 52从交流(AC)电源接收具有特定的固定线路电压和固定线路频率的AC电力，并且将具有可变电压和频率的电力提供到电机50。在其他实施例中，电机50可以直接由AC或直流(DC)电源供电。电机50可以包括可以由VSD供电或直接由AC或DC电源供电的任何类型的电动机，诸如开关磁阻电机、感应电机、电子整流永磁电机、或另一合适的电机。

压缩机32压缩制冷剂蒸气并通过排放通道将蒸气输送至冷凝器34。在一些实施例中，压缩机32可以是离心式压缩机。由压缩机32输送至冷凝器34的制冷剂蒸气可以将热量传递至冷凝器34中的冷却用流体(例如，水或空气)。由于与冷却用流体进行热传递，制冷剂蒸气可以在冷凝器34中冷凝成制冷剂液体。来自冷凝器34的液体制冷剂可以流过膨胀装置36到达蒸发器38。在图3的所展示的实施例中，冷凝器34是水冷的，并且包括连接至冷却塔56的管束54，所述冷却塔向冷凝器34供应冷却用流体。

输送到蒸发器38的液体制冷剂可以吸收来自另一冷却用流体的热量，所述另一冷却用流体可以是或可以不是与冷凝器34中使用的相同冷却用流体。蒸发器38中的液体制冷剂可能经历从液体制冷剂到制冷剂蒸气的相变。如图3的所展示的实施例中所示出，蒸发器38可以包括具有连接至冷却负载62的供应管线60S和回流管线60R的管束58。蒸发器38的冷却用流体(例如，水、乙二醇、氯化钙盐水、氯化钠盐水、或任何其他合适的流体)经由回流管线60R进入蒸发器38，并且经由供应管线60S离开蒸发器38。蒸发器38可以经由与制冷剂进行热传递来降低管束58中的冷却用流体的温度。蒸发器38中的管束58可以包括多个管和/或多个管束。在任何情况下，蒸气制冷剂都从蒸发器38流出并通过抽吸管线回流到压缩机32以完成循环。

图4是具有结合在冷凝器34与膨胀装置36之间的中间回路64的蒸气压缩系统14的示意图。中间回路64可以具有直接流体连接至冷凝器34的入口管线68。在其他实施例中，入口管线68可以间接流体连接至冷凝器34。如图4的所展示的实施例中所示出，入口管线68包括定位在中间容器70上游的第一膨胀装置66。在一些实施例中，中间容器70可以是闪蒸罐(例如，闪蒸式中间冷却器)。在其他实施例中，中间容器70可以被配置成热交换器或“表面节能器”。在图4的所展示的实施例中，中间容器70用作闪蒸罐，并且第一膨胀装置66被配置用于降低从冷凝器34接收到的液体制冷剂的压力(例如，膨胀)。在膨胀过程期间，液体的一部分可能汽化，并且因此，中间容器70可以用来将蒸气与从第一膨胀装置66接收的液体分离。另外，由于液体制冷剂在进入中间容器70时经历了压降(例如，由于进入中间容器70时体积快速增大)，中间容器70可以使液体制冷剂进一步膨胀。中间容器70中的蒸气可以被压缩机32吸取通过压缩机32的抽吸管线74。在其他实施例中，中间容器中的蒸气可以被吸取到压缩机32的中间级(例如，不是抽吸级)。由于在膨胀装置66和/或中间容器70中膨胀，在中间容器70中收集的液体可以比离开冷凝器34的液体制冷剂具有更低的焓。然后，来自中间容器70的液体可以流入管线72通过第二膨胀装置36到达蒸发器38。

通过对HVAC&R系统20的上述理解，图5是蒸发器38(例如，降膜蒸发器)的截面视图，所述蒸发器包括用于减小蒸发器38的管板(图6中示出)的管板厚度或使其最小化的管布局100(例如，管布置)。例如，如以上所讨论的，传统蒸发器(例如，溢流式蒸发器)可能包括过度设计的管板或包括比正确操作和维护可比较的其他类型的蒸发器、例如蒸发器38所需的材料更多(例如，更大的厚度)。如将被理解的，蒸发器38的管布局100横过管板的更大的竖直范围而分布力，所述力传统上被施加至管板的下部部分。力的这种较宽分布减小了蒸发器38的管板经受的应力量(例如，力除以截面积)。与用于传统溢流式蒸发器的管板的厚度相比，减小的应力量使得蒸发器38的维修技术人员或系统设计人员能够减小用于蒸发器38的管板的厚度，由此减小蒸发器38的材料成本。

如示出的，管布局100包括布置在蒸发器的壳体106内的下管束102和上管束104。如示出的，每个管束102、104包括纵向延伸到页面中的热交换管110(例如，管)。下管束102布置在壳体106的底部部分112内，而上管束104的下边缘114通过分离空间120与下管束102的上边缘116分开。因此，上管束104布置在壳体106的中间部分122内。然而，应理解的是，每个管束102、104可以位于壳体106内其他合适的位置，以蒸发其中的制冷剂。

与传统溢流式蒸发器相比，为了更高效地将由管110施加的力分布横过壳体106(以及对应的管板)的内部高度130的更大部分，管布局100包括管布局高度132(例如，限定在下管束102的下边缘134与上管束104的上边缘136之间的竖直范围)。如示出的，管布局高度132大于壳体106的内部高度130的50％。例如，在一些实施例中，管布局高度132可以是壳体106的内部高度130的51％、60％、70％、80％等。因此，上管束104的上边缘136在壳体106的水平中线140(例如，所述水平中线竖直平分壳体106的内部高度132)上方延伸。

另外，在蒸发器38的操作期间，低压制冷剂150行进通过制冷剂入口152并且进入分配器154中。分配器154可以是任何合适的分配器，所述分配器将低压制冷剂150沉积到上管束104的管110中。因此，在低压制冷剂150在上管束104和下管束102的顶部上流动时，低压制冷剂150与行进通过管110的流体(例如，水)交换热能。因为低压制冷剂150吸收来自管110中流体的热能，所以使低压制冷剂150汽化。因此，下管束102包括在下管束104的端部管164之间限定的下管束宽度162，并且上管束104同样包括在上管束104的端部管168之间限定的上管束宽度166。通过使上管束宽度166小于下管束宽度162，管布局100在上管束104与壳体的内表面172之间提供蒸气通道170，使得经汽化的低压制冷剂174可以穿其而过。另外，本蒸发器38的实施例包括网状消除器176，以在经汽化的低压制冷剂174离开壳体106并且通往压缩机32的道路上移除所述经汽化的低压制冷剂中夹带的液滴。

因此，当流体行进通过管110并且在附接至管板的水盒内移动时，并且当低压制冷剂150在壳体106内流动时，管板可以至少沿着管板中与管布局高度132相对应的部分接收和/或吸收来自管110的力。因此，当管布局100在壳体106的水平中线140上方延伸时，管板可以遍及管板、以及与管板联接或相接触的部件的更大截面积而更均匀地分布力。

图6是具有管布局100的蒸发器38的示意性侧视图，所述管布局用于使得能够减小蒸发器38的管板198的管板厚度196。例如，如示出的，第一水盒200紧固至壳体106的第一端部202，并且第二水盒204紧固至壳体106的第二端部206。另外，壳体106具有制冷剂入口152和制冷剂出口210，其中，下管束102和上管束104被定位在壳体106内。在一些实施例中，制冷剂入口152相对于壳体106的相反的端部202和206居中定位。然而，在其他实施例中，制冷剂入口152可以相对于壳体106的相反的端部202和206非居中定位，像所展示的制冷剂出口210一样。因此，在操作期间，低压制冷剂150经由制冷剂入口152行进到壳体106中并且行进到分配器154中，以横过管布局100的管110而分布。管110使得能够将热能传递至低压制冷剂，以将低压制冷剂150转化成汽化的低压制冷剂174，所述汽化的低压制冷剂向上行进通过壳体106并且在其通往压缩机32的道路上离开制冷剂出口210。

为了给低压制冷剂150提供热能，蒸发器38通过第一水盒200的下部腔室222的入口224供应冷却用流体220(例如，温水)。然后，冷却用流体220被引导通过下管束104的管110，以第一次通过壳体106。另外，冷却用流体220通过第二水盒204被引导到上管束104的管110中，以第二次通过壳体106，并且通过第一水盒200的第二腔室230的出口228被引导出壳体106(例如，作为冷却的水)。虽然图6中展示的实施例示出了蒸发器38具有两条用于冷却用流体220的通路，但是应认识到的是，在其他实施例中，蒸发器38可以被配置用于使用任何合适数量的通路(例如，一条、两条、四条、五条、六条、七条、八条、九条、十条或更多条通路)引导冷却用流体220。

此外，为了对蒸发器38的部件提供结构性支撑，蒸发器38的管板198包括在壳体106的第一端部202处、布置在第一水盒200与管110之间的第一管板240，以及在壳体106的第二端部206处、布置在第二水盒204与管110之间的第二管板242。例如，管板198在下管束102和上管束104的管110的纵向端部248处支撑壳体106内的下管束102和上管束104。另外，管板198支撑第一水盒200和第二水盒204的重量的一部分。除了部件的重量，管板198还经受来自冷却用流体220的力、以及通过管110的压力，所述冷却用流体接触管板198、推动第一水盒200和第二水盒204的部分。此外，向下流动通过壳体106的低压制冷剂150、以及向上流动通过管110的汽化的低压制冷剂可以对管110施加力，这可以将力传递给管板198。

为了支撑施加至管板198的每种类型的力，无论是在蒸发器38运行时还是在蒸发器38不运行时，管板198均被设计成具有分别在管板198的第一表面250与第二表面252之间限定的所展示的管板厚度196。例如，管板198可以由任何合适的结构坚固和/或耐腐蚀材料(包括钢、其他铁碳合金相、或铜)形成。在一些实施例中，较大厚度的管板比较薄厚度的管板具有更大的结构完整性，包括更大的屈服强度和/或屈服点。如本文所使用的，屈服强度是指管板开始塑性变形的应力(例如，在截面积上施加的力)，并且应力点是指管板开始至少局部弹性变形(例如，非线性或不可逆的变形)的应力。进一步，管板198可以将从蒸发器38的部件接收的应力消散至蒸发器38的其他部件或与蒸发器38接触的部件，例如蒸发器38布置在其上的区域256或连接至HVAC&R系统10的其他设备。

然而，由于更大厚度的管板包括更大量的材料，所以更大厚度的管板生产成本更多和/或安装时间更长(例如，由于在管板上钻取开口或形成孔所需的时间量增加)。因此，本披露内容认识到管板198的结构完整性与管板厚度196之间的重要关系。因此，与将应力集中到其中管板的下部部分上的传统溢流式蒸发器相比，管布局100包括在壳体106的水平中线140的上方延伸的管110，以优化每个管板198的接收来自管110、水盒200、204、以及流体的力的面积。因此，管布局100使得管板198能够减小管板厚度196，同时保持所期望量的结构完整性，以降低材料和安装成本。另外，应理解的是本技术还可以用于增加用于给定管板厚度196的管板198的结构完整性。

为了确定管板198内的应力，维修技术人员或系统设计人员可以在计算装置上经由有限元分析(FEA)软件对具有管布局100的蒸发器38进行建模，由此与用于传统溢流式蒸发器的管板相比使得维修技术人员或系统设计人员能够确定减小用于蒸发器38的管板厚度。例如，图7是用于建模的管板302的FEA屏幕覆盖层300的示意图，所述建模的管板具有接收以上所讨论的管布局100的管110的开口304。特别地，FEA屏幕覆盖层300可以包含在其中具有处理器和存储器的任何合适的计算装置(例如，膝上型计算机、台式计算机、平板电脑)的电子显示器上，所述计算装置例如所展示的计算装置310。

FEA屏幕覆盖层300的实施例是对建模的管板302的变形的计算。如以上所讨论的，管板可以响应于施加至管板的结构性应力而变形。响应于应力超过建模的管板302的屈服阈值可以发生塑性(或不可逆)变形，这可以在HVAC&R系统10的正常操作期间发生。建模的管板302所展示的视图是沿着蒸发器的壳体的纵向轴线截取的，使得经由FEA确定施加至建模的管板302的前表面和后表面的应力。

例如，建模的管板302经受多个变形量318，包括在建模的管板302的上部部分322中展示的第一变形量320。第一变形量320可以是建模的管板302经受的最高变形量。然而，在HVAC&R系统10的实施例中，其中FEA屏幕覆盖层300将对250吨冷却器(例如，具有250制冷吨)的一部分建模，第一变形量320可以小于1mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、或更小。相比而言，可比较的传统溢流式蒸发器可以经受最高变形量，所述最高变形量大于1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、或更高。

另外，多个变形量318包括：周向围绕第一变形量320表示的第二变形量326，周向围绕第二变形量326表示的第三变形量328，周向围绕第三变形量328表示的第四变形量330，以及周向围绕第四变形量330表示的第五变形量332。所展示的多个变形量318从第一变形量320的值减小到第五变形量332的值。例如，建模的管板302经受的变形范围可以从1mm到0.5mm、1mm到0mm、1mm到-0.5mm、1mm到-1mm、1mm到-2mm等，其中变形量的负值在与变形量的正值相反的方向上。另外，应理解的是变形量之间的标记仅仅是示例性的，使得应力的其他间隔、水平、或展示也符合所披露的技术。

然而，与具有集中在管板的小部分中的管的传统溢流式蒸发器的相应多个变形量相比，具有管布局100的建模的管板302经受的变形范围相当小。例如，传统溢流式蒸发器的管板经受的变形范围可以从2mm到-4mm、1.5mm到-3.5mm、1.5mm到-2.5mm等。因此，本文讨论的管布局100利用建模的管板302的更大的竖直范围来分布其中的力，因此减小建模的管板302经受的变形量并且使得能够减小管板厚度。

进一步，图8是用于以上所讨论的建模的管板302的FEA屏幕覆盖层360的另一个示意图。类似于图7，FEA屏幕覆盖层360也可以包含在计算装置310或任何其他合适的计算装置的电子显示器上。通常，计算装置310的软件可以采用FEA来计算建模的管板302经受的应力。因此，在FEA屏幕覆盖层360中示出了在操作期间用于建模的管板302的应力的FEA。

例如，建模的管板302经受多个应力量362，包括在建模的管板302的上部部分322中展示的第一应力量370。第一应力量370可以是建模的管板302经受的最高应力量。然而，在HVAC&R系统10的实施例中，其中，FEA屏幕覆盖层360将对250吨冷却器的一部分建模，第一应力量370可以小于250MPa、200MPa、190MPa、175MPa或更小。另外，多个应力量362包括：周向围绕第一应力量370表示的第二应力量372，周向围绕第二应力量372表示的第三应力量374，以及周向围绕第三应力量374表示的第四应力量376。

所展示的多个应力量从第一应力量370的值减小到第四应力量376的值。例如，建模的管板302经受的应力范围(例如，在第一应力量370与第四应力量376之间)可以从200MPa到0MPa、200MPa到1MPa、190MPa到1MPa、190MPa到5MPa、180MPa到10MPa等。进一步，应理解的是应力量之间的标记仅仅是示例性的，使得应力的其他间隔、水平、或展示也符合所披露的技术。在某些实施例中，传统溢流式蒸发器的相应多个应力量可以具有与具有管布局100的建模的管板302经受的应力值范围相似的范围。然而，传统溢流式蒸发器的应力值可能更加“不稳定(top heavy)”或朝向传统溢流式蒸发器管板计算的最高应力水平向上倾斜，使得传统溢流式蒸发器管板经受的平均应力量大于建模的管板302经受的平均应力量。如此，本文讨论的管布局100利用建模的管板302的更大的竖直范围来分布其中的力，因此减小建模的管板302经受的应力量。下面参考表1讨论了管布局100和传统溢流式蒸发器管布局的示例性平均值集。

与传统溢流式蒸发器的管板相比，还可以计算建模的管板302的附加应力。实际上，下面在表1中示出了降膜蒸发器与250吨(例如，制冷吨)冷却器的溢流式蒸发器相比的管和管板的变形和应力的示例性实施例。在一些实施例中，表1的管布局100包含在以上所讨论的HVAC&R系统10的蒸发器38中。

表1.管布局的应力和变形

表1的第一行包括建模的管板302与具有传统溢流式蒸发器管布局的管板的管应力(以MPa为单位)(例如，横过管板的平均管应力)的比较。另外，表1的第二行包括建模的管板302与具有传统溢流式蒸发器管布局的管板(如图7可见)的管板变形(以mm为单位)(例如，横过管板的平均管板变形)的比较。进一步，表1的第三行包括建模的管板302与具有传统溢流式蒸发器管布局的管板(如图8可见)的管板应力(以MPa为单位)(例如，横过管板的平均管板应力)的比较。如第三列的百分数差所示，建模的管板302的相应值远低于具有传统溢流式蒸发器管布局的管板的相应值，从而强调通过使用所披露的管布局100获得的减小管板应力的效力。

进一步，在具有150psi的管侧压力(例如，管110内的压力)的多个不同的吨位的冷却器的某些实施例中，管板厚度可以被优化为在1.6英寸到1.7英寸之间、在1.6英寸到1.65英寸之间、或为1.625英寸等。另外，在具有300psi的管侧压力的多个不同的吨位的冷却器的某些实施例中，管板厚度可以被优化为在2.25英寸与2.75英寸之间、在2.4英寸与2.6英寸之间、或为2.5英寸等。因此，可以采用FEA考量来最佳地确定材料成本与结构完整性之间的平衡，从而在所期望量的结构完整性下为蒸发器盘管38提供成本节省。

本披露内容认识到用于计算建模的管板302的多个不同的应力的FEA的重要性，这些应力使得能够确定管板宽度的减小，从而提供具有所期望量的结构完整性的管板。例如，FEA可以应用于HVAC&R系统10的蒸发器38的管板198，或者基于建模的管板302的任何其他合适的降膜蒸发器。因此，管板198可以基于FEA屏幕覆盖层300和FEA屏幕覆盖层360中呈现的结果被设计成具有减小的或最小化的管板厚度196。例如，可以基于管板198经受的应力的量级减小管板厚度196或使其最小化，从而使得可以减小管板厚度196同时保持应力的量级低于阈值应力值。此外，在一些实施例中，可以至少部分地基于管板变形和/或管应力来确定管板应力。

在一些实施例中，与用于相似尺寸、能力等传统溢流式蒸发器的管板应力的计算相比，管板厚度的潜在减小与管板应力的潜在减小(例如，百分数差)成正比。例如，基于表1所示的管板应力的减小，与具有传统溢流式蒸发器管布局的管板相比，具有管布局100的建模的管板302的厚度可以减小11.8％。因此，传统溢流式蒸发器在集中区域经受更大的应力，而降膜蒸发器包括遍及管板的更均匀分布的力，从而使得能够降低管板厚度的最小化，以减小材料成本和安装时间(例如，例如钻孔操作)。

因此，本技术涉及一种用于蒸发器(例如，降膜蒸发器)的管布局设计。所述管布局设计包括各自布置在蒸发器的壳体内的下管束和上管束。下管束可以布置在蒸发器的壳体的下部曲线内。上管束可以与下管束竖直间隔开，并且在壳体的水平中线上方延伸。如此，与传统溢流式蒸发器中的热交换管的上管束相比，所述上管束可以具有更大的高度和更小的宽度，以使得在管上蒸发的制冷剂能够上升通过网状消除器并且离开壳体。因此，与传统溢流式蒸发器相比，管布局在管板中提供可以遍及管板的高度更均匀地分布的管孔面积。例如，与其中上管束不在水平中线上方延伸的传统溢流式蒸发器的管布局设计相比，所述上管束可以在管板的水平中线上方延伸。因此，通过使用管布局设计(例如，管布置)，减小管和管板上的变形和应力，因此与用于传统溢流式蒸发器的管板相比允许减小管板的厚度。

虽然仅展示和描述了本披露内容的某些特征和实施例，但是在不实质上脱离权利要求中所述主题的新颖教导和优点的情况下，本领域技术人员可以想到许多修改和变化(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、取向的变化等)。任何过程或方法步骤的次序或顺序可以根据替代性实施例进行改变或重新排序。因此，应该理解的是，所附权利要求书不旨在将所有这种修改和变化涵盖为落入本披露内容的真正精神内。此外，为了提供对实施例的简要描述，可能未描述实际的实施方式的所有特征(即，与当前设想的执行本披露内容的最佳模式无关的那些特征，或者与实现所要求保护的特征无关的那些特征)。应当理解的是，在任何这种实际实施方式的开发中(如在任何工程或设计方案中)，可以作出大量实施方式特定的决定。这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于从本披露内容中受益的普通技术人员来说，这仍是常规的设计、生产和制造工作，而无需过多实验。

Claims (3)

1.一种设计降膜蒸发器的方法，所述方法包括：

经由计算装置的处理器确定具有降膜蒸发器管布局的管板上的管板应力，其中，在降膜蒸发器管布局中，所述管板被配置用于支撑布置在壳体内的下管束和上管束的端部，并且其中，所述上管束在所述壳体的水平中线上方延伸，以及

经由所述处理器确定具有溢流式蒸发器管布局的所述管板上的附加管板应力，其中，在溢流式蒸发器管布局中，所述管板被配置用于支撑布置在壳体内的上管束的端部，所述上管束位于所述壳体的水平中线的下方；

经由所述处理器将具有所述降膜蒸发器管布局的所述管板的管板应力与具有所述溢流式蒸发器管布局的所述管板的附加管板应力进行比较以确定两者之间的百分数差，其中，至少部分地基于所述百分数差减小所述管板的厚度，

将经减小的厚度作为具有降膜蒸发器管布局的所述降膜蒸发器的管板的厚度。

2.如权利要求1所述的方法，包括：经由所述处理器确定所述降膜蒸发器管布局中的管板上的管板变形，其中，至少部分地基于所述管板变形确定所述管板应力。

3.如权利要求1所述的方法，包括：经由所述处理器确定所述降膜蒸发器管布局中所述下管束和所述上管束的管上的管应力，其中，至少部分地基于所述管应力确定所述管板应力。

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