CN208254307U - 热交换器制冷剂排放 - Google Patents

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CN208254307U CN201590001076.4U CN201590001076U CN208254307U CN 208254307 U CN208254307 U CN 208254307U CN 201590001076 U CN201590001076 U CN 201590001076U CN 208254307 U CN208254307 U CN 208254307U
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Abstract

揭示了一种组合制冷移置和排放设备，组合制冷移置和排放设备可以被安装在热交换器内，例如壳管式热交换器，上述热交换器可以例如用作制冷机单元中的热交换器，上述制冷机单元可以用于HVAC或制冷系统中。这类部件的一个实例可以包括采用重力排放的热交换器例如冷凝器。有利地，本申请的组合制冷移置和排放设备可以提供例如用于制冷机单元中的制冷剂装载减少，同时便于从热交换器排出。组合制冷移置和排放设备可以减少在重力排放设计中会通常需要指引流动的液体制冷剂积聚。

Description

热交换器制冷剂排放
技术领域
本申请总体涉及热交换器制冷剂排放，例如在热交换器中对制冷剂进行重力排放。具体地，热交换器排放可以在壳管式热交换器中进行，例如在冷凝器中，壳管式热交换器可以用于供暖、通风和空调(HVAC)系统或制冷系统的制冷机单元中。具体地，装置、系统和方法针对制冷剂排放通道，制冷剂排放通道取代热交换器例如冷凝器的壳体中的可用体积，以有效地使用和/或甚至减少制冷机单元中使用的制冷剂量。
背景技术
制冷剂用于HVAC系统中，例如用于制冷机单元中。制冷机单元中的一些热交换器采用重力排放类型的系统以使制冷剂循环进出热交换器。
发明内容
某些制冷剂例如氢氯氟烃(HCFCs)和氢氟烃(HFCs)因为越来越多的减少臭氧损耗的标准而正被淘汰或已被淘汰。使用相对昂贵的制冷剂被视为满足这种变化标准的替代方案。当考虑如较大容量冷却系统例如HVAC系统的制冷机单元设计成满足例如增长的舒适冷却或空调需求等各因素时，使用这类相对昂贵的制冷剂可能会成为问题。减少这类系统中的制冷剂装载将是有利的，同时仍然满足这类环境标准和对较高容量单元的市场需求。
这种装载最小化可能可用的一个实例是在用于制冷机单元中的壳管式设计中的冷凝器热交换器中。在HVAC制冷机中，作为一个实例，冷凝器是热交换器，其中热量被制冷机排到第二流体系统。冷凝器内的制冷剂经历从蒸汽到液体的相变。在壳管式冷凝器中，冷凝的液体制冷剂会从各管到壳体的底部落下，例如为降膜或重力排放构造。例如，一种取出液体制冷剂的方法是使用重力排放设计，其中液体积聚直到例如足够的液体头等于速度头和头损失以指引朝向排放连接部的流动，上述排放连接部沿壳体长度进行轴向定位。然而，在先前的设计中，大量的液体制冷剂装载会在冷凝器的底部上积聚，例如冷凝器壳体。
可以对这类壳管式热交换器例如冷凝器进行改进。
本申请所示和描述的各实施例针对组合制冷移置和排放设备，上述组合制冷移置和排放设备可以被安装在热交换器例如壳管式热交换器内，上述热交换器可以例如用作制冷机单元中的热交换器，上述制冷机单元可以用于HVAC或制冷系统中。这类部件的一个实例可以包括采用重力排放的热交换器例如冷凝器，例如为壳管式构造的降膜类型的热交换器。应当理解，本申请的组合制冷移置和排放设备可以在使用各种类型的压缩机例如离心压缩机的各种类型的制冷机中实施，并可以应用于具有壳体的各种尺寸的长度和/或直径的各种类型的热交换器中，在这些类型的热交换器中制冷剂装载可能会积聚。
有利地，本申请的组合制冷移置和排放设备可以提供例如用于制冷机单元中的制冷剂装载减少，同时便于从热交换器中排出。上述组合制冷移置和排放设备可以减少在重力排放设计中会通常需要指引流动的液体制冷剂积聚。上述组合制冷移置和排放设备通常具有一个或多个斜面和一个或多个通道，其在热交换器的排放出口或连接部的方向上倾斜并下降。可以理解，组合制冷移置和排放设备可以构造成、设计成和/或优化成考虑组合制冷移置和排放设备可能所在的位置和壳体的任何部分上的相对速度分布。无论这种速度分布在壳体内是均匀的还是不均匀的，都可以确定这种构造、设计和/或优化。已知的能量方程例如伯努利方程及其衍生和变型可以用于分析和确定可能期望和/或需要的流量分布，同时考虑例如液体头、速度头、头损失、静压头以及组合制冷移置和排放设备的(多个)斜面和(多个)通道的具体结构(例如摩擦斜率)等各因素。
在一个实施例中，一种热交换器包括在其中具有体积的壳体。上述壳体包括热交换流体的入口，例如制冷剂蒸汽进入上述壳体的蒸汽入口，以及包括可以具有排放连接部的出口。上述出口用于主要包含液体的流体(例如，已与管侧上的流体(例如，流过各管的水)进行热交换的液体制冷剂)从上述壳体排放。热交换管可以构造成沿实质上上述壳体的长度承载工艺流体，例如水。各管在上述壳体的体积中大约相对中间的高度处和向上朝向顶部在大约相对更高的高度处。组合制冷剂移置和排放设备在上述壳体内，并朝向上述壳体的相对更低的高度被定位和/或设置。上述组合制冷剂移置和排放设备具有移置制冷剂以免在上述壳体的底部的各部分处被收集或防止制冷剂在上述壳体的底部的各部分处被收集并指引朝向上述出口的流动的结构、布置和/或构造。
在某些实施例中，上述组合制冷移置和排放设备具有一个或多个倾斜部分。在某些实施例中，上述倾斜部分沿上述壳体的长度延伸并从上述壳体壁朝向上述壳体的底部下降。在某些实施例中，上述倾斜部分从上述壳体的端部沿上述壳体的长度的一个或多个部分下降。
在某些实施例中，上述倾斜部分提供了移置(displacement)，从而移置上述热交换流体例如制冷剂以免在上述壳体的底部处的(多个)壁上被收集或以其他方式积聚、阻止和/或不允许上述热交换流体例如制冷剂在上述壳体的底部处的(多个)壁上被收集或以其他方式积聚。
在某些实施例中，上述热交换器是冷凝器。
在某些实施例中，上述热交换器可以用于制冷机单元中。
在某些实施例中，上述制冷机单元用于HVAC系统中。
有利地，需要在重力类型的排放中指引流动的液体头可以因使用上述组合制冷移置和排放设备便于流动而被取代，否则在不使用上述组合制冷移置和排放设备的情况下会需要该液体头。例如，在全负载运行条件下，是可以确定最优装载的相同条件。上述组合制冷移置和排放设备可以构造成、设计成和/或优化成，使得置换的制冷剂体积可以紧密地和/或直接关联于例如制冷机单元中的制冷剂装载的减少。例如根据制冷机单元或热交换器的空间约束，相比于主要或仅依赖壳体内的重力排放例如液体的速度头的某些设计，上述组合制冷移置和排放设备可以减少多达50％至75％的液体制冷剂装载。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。
图1是在热交换器的壳体内具有组合制冷剂移置和排放设备的热交换器的一个实施例的侧面示意图。
图2是图1的热交换器的剖视图或端视图。
图3是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示出壳体的一部分和组合制冷剂移置和排放设备的一个实施例的一部分。
图4是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示出壳体的一部分和组合制冷剂移置和排放设备的一个实施例的一部分。
图5是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示出壳体的一部分和组合制冷剂移置和排放设备的一个实施例的一部分。
图6是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示出壳体的一部分和组合制冷剂移置和排放设备的一个实施例的一部分。
图7是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示出壳体的一部分和组合制冷剂移置和排放设备的一个实施例的一部分。
图8是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示出壳体的一部分和组合制冷剂移置和排放设备的一个实施例的一部分。
图9是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示出壳体的一部分和组合制冷剂移置和排放设备的一个实施例的一部分。
图10是显示出图9的组合制冷剂移置和排放设备的局部剖视图。
图11是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示出壳体的一部分和组合制冷剂移置和排放设备的一个实施例的一部分。
图12是显示出图9的组合制冷剂移置和排放设备的局部剖视图。
图13是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示出壳体的一部分和组合制冷剂移置和排放设备的一个实施例的一部分。
图14是显示出图13的组合制冷剂移置和排放设备的局部端视图。
虽然上述附图阐述了壳管式热交换器中的组合制冷剂移置和排放设备的各具体实施例，然而如本申请的说明书中所述，也可以考虑其他实施例。在所有情况下，本申请以代表的方式而非限制的方式呈现所示的组合制冷剂移置和排放设备的各实施例。本领域技术人员可以设想许多其他修改和实施例，这些修改和实施例落入本申请所描述和所示的组合制冷剂移置和排放设备的原则的范围和精神内。
具体实施方式
本申请所揭示的各实施例总体涉及热交换器制冷剂排放，例如在热交换器中对制冷剂进行重力排放。具体地，上述热交换器排放可以在壳管式热交换器中进行，例如在冷凝器中，壳管式热交换器可以用于供暖、通风和空调(HVAC)系统或制冷系统的制冷机单元中。具体地，各装置、系统和方法针对制冷剂排放通道，制冷剂排放通道取代(displace)热交换器例如冷凝器的壳体中的可用体积，以有效地使用和/或甚至减少制冷机单元中使用的制冷剂量。
组合制冷移置和排放设备总体具有一个或多个斜面(例如，斜坡、斜坡部分)和一个或多个通道，其在热交换器的排放出口或连接部的方向上倾斜并下降。可以理解，组合制冷移置和排放设备可以构造成、设计成和/或优化成针对组合制冷移置和排放设备可能所在的位置和壳体的任何部分上的相对速度分布。无论这种速度分布在壳体内是均匀的还是不均匀的，都可以确定这种构造、设计和/或优化。已知的能量方程例如伯努利方程及其衍生和变型可以用于分析和确定可能期望和/或需要的流量分布，同时考虑例如液体头、速度头、头损失、静压头以及组合制冷移置和排放设备的(多个)斜面和(多个)通道的具体结构(例如摩擦斜率)等各因素。
图1是根据一个实施例的在热交换器10的壳体16内具有组合制冷剂移置和排放设备30的热交换器10的一个实施例的侧面示意图。热交换器10具有入口12和出口14。热交换管22延伸大体上壳体16的长度L并延伸于各管板20之间。组合制冷剂移置和排放设备30具有一个或多个倾斜部分32或斜面，一个或多个倾斜部分32或斜面引导和/或指引流体流例如液体流到出口14。组合制冷剂移置和排放设备30分离了壳体16内部的体积，从而置换了壳体16内部接近或朝向壳体16的底部18的体积部分。
图2是根据一个实施例的图1的热交换器10的剖视图或端视图。图2显示出组合制冷剂移置和排放设备30相对于附图视线向下倾斜。
图3至14显示出组合制冷剂移置和排放设备例如图1－2的组合制冷剂移置和排放设备30的附加实施例，并在下面进行具体描述。虽然对于图3至14的各实施例示出了底部四分之一的立体图，可以理解，在热交换壳体的其他底部四分之三的任何处可以实现基于所示的镜像的结构，以完成该视图。
图3是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示了壳体306和出口304的一部分和组合制冷剂移置和排放设备300的一个实施例的一部分。组合制冷剂移置和排放设备300具有斜面302，各斜面302朝向壳体306的底部向下倾斜并还从端部朝向上述出口304倾斜。各斜面302会聚(converge)形成(多个)通道308。
图4是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示了壳体406和出口404的一部分和组合制冷剂移置和排放设备400的一个实施例的一部分。组合制冷剂移置和排放设备400具有斜面402，各斜面402朝向壳体406的底部向下倾斜并还从端部朝向上述出口404倾斜。各斜面402会聚形成与出口404会合(meet)的(多个)通道408。
图5是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示了壳体506和出口504的一部分和组合制冷剂移置和排放设备500的一个实施例的一部分。组合制冷剂移置和排放设备500具有斜面502，各斜面502朝向壳体506的底部向下倾斜并还从端部朝向上述出口504倾斜。各斜面502会聚形成(多个)通道508。设备500还可以包括改进的贮槽区域510，贮槽区域510与通道510和出口504流体连通，其中贮槽510形成阶梯或中间区域以指引流体流。
图6是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示了壳体606和出口604的一部分和组合制冷剂移置和排放设备600的一个实施例的一部分。组合制冷剂移置和排放设备600具有斜面602，各斜面602朝向壳体606的底部向下倾斜并还从端部朝向上述出口604倾斜。各斜面602会聚形成(多个)通道608，(多个)通道608可以与出口604会合。通道608在靠近上述出口的部分处可以被“剪裁”或成形为提供倾斜的边缘来帮助指引流动。
图7是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示了壳体706和出口704的一部分和组合制冷剂移置和排放设备700的一个实施例的一部分。组合制冷剂移置和排放设备700具有斜面702，各斜面702朝向壳体706的底部向下倾斜并还从端部朝向上述出口704倾斜。如图所示，有多个分立的或分离的斜面702，其可以具有锥形边缘以形成分离的通道708。
图8是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示了壳体806和出口804的一部分和组合制冷剂移置和排放设备800的一个实施例的一部分。组合制冷剂移置和排放设备800具有斜面802，各斜面802朝向壳体806的底部向下倾斜并还从端部朝向上述出口804倾斜。如图所示，有多个分立的或分离的斜面802，其可以具有锥形边缘以形成分离的通道808并可以朝向中心逐渐变细成锥形以形成附加通道。
图9是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示了壳体906和出口904的一部分和组合制冷剂移置和排放设备900的一个实施例的一部分。组合制冷剂移置和排放设备900具有斜面902，斜面902也可以包括朝向壳体906的底部向下倾斜并还从端部朝向上述出口904倾斜的曲率部分。斜面902可以会聚形成(多个)通道908。斜面902还可以包括移置器壁(displacer wall)。图10是显示出图9的组合制冷剂移置和排放设备900的局部剖视图。
图11是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示了壳体1106和出口1104的一部分和组合制冷剂移置和排放设备1100的一个实施例的一部分。组合制冷剂移置和排放设备1100具有斜面1102，斜面1102朝向壳体1106的底部向下倾斜并还从端部朝向上述出口1104倾斜。斜面1102可以会聚形成(多个)通道1108。斜面1102还可以包括移置器壁。图12是显示出图9的组合制冷剂移置和排放设备1100的局部剖视图。
图13是显示出壳管式热交换器的一部分的立体图，其显示了壳体1306和出口1304的一部分和组合制冷剂移置和排放设备1300的一个实施例的一部分。组合制冷剂移置和排放设备1300具有斜面1302，各斜面1302朝向壳体1306的底部向下倾斜并还从端部朝向上述出口1304倾斜。各斜面1302会聚形成(多个)通道1308。通道1308可以包括槽部，例如中心槽，其可以帮助指引流动。图14是显示出图13的组合制冷剂移置和排放设备1300的局部端视图。
对于前面所述，可以理解，在不偏离本发明范围的情况下，可以在细节上进行修改。说明书及所描述的各实施例意欲被视为仅是示例性的，权利要求书的广泛含义表示本发明真正的范围和精神。

Claims (20)

1.一种壳管式热交换器，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有体积、制冷剂入口和制冷剂出口，所述制冷剂入口设置在比所述制冷剂出口相对更高的所述壳体的垂直高度处，从而重力引导制冷剂从所述制冷剂入口朝向所述制冷剂出口流动；
热交换管，所述热交换管在所述壳体中纵向延伸；以及
组合制冷剂移置和排放设备，所述组合制冷剂移置和排放设备设置在所述壳体内并分离所述壳体内部的体积，所述组合制冷剂移置和排放设备包括：
多个倾斜部分，所述多个倾斜部分从所述壳体中的第一垂直高度朝向所述壳体中的第二垂直高度倾斜，所述第二垂直高度相对更靠近所述壳体的底部，所述多个倾斜部分从所述壳体的端部朝向所述制冷剂出口延伸，其中，所述多个倾斜部分会聚以形成通道，所述通道适于导引所述制冷剂朝向所述制冷剂出口。
2.根据权利要求1所述的壳管式热交换器，其特征在于，所述热交换管设置在比所述组合制冷剂移置和排放设备相对更靠近所述制冷剂入口的垂直高度处。
3.根据权利要求1所述的壳管式热交换器，其特征在于，所述多个倾斜部分从所述壳体的端部朝向所述制冷剂出口连续延伸。
4.根据权利要求1所述的壳管式热交换器，其特征在于，还包括贮槽区域，所述贮槽区域设置为与所述通道和所述制冷剂出口流体连通，所述贮槽设置在所述通道和所述制冷剂出口之间。
5.根据权利要求1所述的壳管式热交换器，其特征在于，所述多个倾斜部分会聚以形成多个通道。
6.根据权利要求1所述的壳管式热交换器，其特征在于，所述多个倾斜部分在所述第一垂直高度处的第一端设置在与所述制冷剂出口相对的所述壳体的一端处，所述多个倾斜部分在所述第二垂直高度处的第二端设置为相对更靠近所述制冷剂出口。
7.根据权利要求1所述的壳管式热交换器，其特征在于，所述多个倾斜部分基于所述壳体中的制冷剂的相对速度分布进行设计。
8.根据权利要求1所述的壳管式热交换器，其特征在于，所述热交换器是冷凝器热交换器。
9.一种供暖、通风和空调(HVAC)系统的制冷机，其特征在于，包括：
壳管式热交换器，所述壳管式热交换器包括：
壳体，所述壳体具有体积、制冷剂入口和制冷剂出口，所述制冷剂入口设置在比所述制冷剂出口相对更高的所述壳体的垂直高度处，从而重力引导制冷剂从所述制冷剂入口朝向所述制冷剂出口流动；
热交换管，所述热交换管在所述壳体中纵向延伸；以及
组合制冷剂移置和排放设备，所述组合制冷剂移置和排放设备设置在所述壳体内并分离所述壳体内部的体积，所述组合制冷剂移置和排放设备包括：
多个倾斜部分，所述多个倾斜部分从所述壳体中的第一垂直高度朝向所述壳体中的第二垂直高度倾斜，所述第二垂直高度相对更靠近所述壳体的底部，所述多个倾斜部分从所述壳体的端部朝向所述制冷剂出口延伸，其中，所述多个倾斜部分会聚以形成通道，所述通道适于导引所述制冷剂朝向所述制冷剂出口。
10.根据权利要求9所述的制冷机，其特征在于，所述壳管式热交换器是冷凝器热交换器。
11.根据权利要求9所述的制冷机，其特征在于，所述热交换管承载工艺流体。
12.根据权利要求11所述的制冷机，其特征在于，所述工艺流体是水。
13.根据权利要求9所述的制冷机，其特征在于，所述组合制冷剂移置和排放设备适于防止制冷剂在所述壳体的底部被收集。
14.根据权利要求9所述的制冷机，其特征在于，所述多个倾斜部分沿所述壳体的长度连续延伸。
15.根据权利要求14所述的制冷机，其特征在于，所述多个倾斜部分基于所述壳体中的制冷剂的相对速度分布进行设计。
16.根据权利要求9所述的制冷机，其特征在于，所述多个倾斜部分会聚以形成多个通道。
17.根据权利要求9所述的制冷机，其特征在于，所述热交换管设置在比所述组合制冷剂移置和排放设备相对更靠近所述制冷剂入口的垂直高度处。
18.根据权利要求9所述的制冷机，其特征在于，所述多个倾斜部分从所述壳体的端部朝向所述制冷剂出口连续延伸。
19.根据权利要求9所述的制冷机，其特征在于，还包括贮槽区域，所述贮槽区域设置为与所述通道和所述制冷剂出口流体连通，所述贮槽设置在所述通道和所述制冷剂出口之间。
20.根据权利要求9所述的制冷机，其特征在于，所述多个倾斜部分在所述第一垂直高度处的第一端设置在与所述制冷剂出口相对的所述壳体的一端处，所述多个倾斜部分在所述第二垂直高度处的第二端设置为相对更靠近所述制冷剂出口。
CN201590001076.4U 2014-10-31 2015-10-30 热交换器制冷剂排放 Active CN208254307U (zh)

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