DE212015000255U1

DE212015000255U1 - Wärmetauscher-Kältemittelablauf

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Publication number: DE212015000255U1
Application number: DE212015000255.1U
Authority: DE
Original assignee: Trane International Inc
Current assignee: Trane International Inc
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-06-06
Anticipated expiration: 2025-10-31
Also published as: US20210048221A1; WO2016070040A1; CN208254307U; US20170336096A1

Abstract

Ein Rohrbündelwärmetauscher, umfassend: eine Schale mit einem Volumen, das einen Kältemitteleinlass und einen Kältemittelauslass aufweist, wobei der Kältemitteleinlass auf einer relativ höheren vertikalen Höhe der Schale angeordnet ist als der Kältemittelauslass, so dass die Schwerkraft einen Kältemittelstrom von dem Kältemitteleinlass zu dem Kältemittelauslass induziert; Wärmetauscherrohre, die sich in Längsrichtung in der Schale erstrecken; und eine kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung, die innerhalb der Schale angeordnet ist und das Volumen im Inneren der Schale trennt, wobei die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung Folgendes umfasst: eine Vielzahl von schrägen Abschnitten, die schräg von einer ersten vertikalen Höhe in der Schale in Richtung einer zweiten vertikalen Höhe in der Schale verlaufen, wobei die zweite vertikale Höhe relativ näher an einem Boden der Schale liegt, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten sich von einem Ende der Schale in Richtung des Kältemittelauslasses erstrecken, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten zur Bildung eines Kanals konvergieren, wobei der Kanal geeignet ist, das Kältemittel zu dem Kältemittelauslass zu leiten.

Description

GEBIET
Diese Offenbarung betrifft allgemein einen Wärmetauscher-Kältemittelablauf, wie beispielsweise bei dem Ablauf des Kältemittels mittels Schwerkraft in einem Wärmetauscher. Insbesondere kann der Wärmetauscherablauf sich in einem Rohrbündelwärmetauscher befinden, beispielsweise einem Kondensator, der in einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC/HLK-System) oder Kältesystem verwendet werden kann. Insbesondere erhalten Vorrichtungen, Systeme und Verfahren einen Kältemittelablaufkanal, der in einer Schale des Wärmetauschers, zum Beispiel des Kondensators, zur Verfügung stehendes Volumen verdrängt, um die Menge des Kältemittels, das in einer Kühleinheit verwendet wird, effizient zu nutzen und/oder sogar zu reduzieren.
HINTERGRUND
Kältemittel werden in HVAC/HLK-Systemen, wie beispielsweise in einer Kühleinheit verwendet. Einige Wärmetauscher in Kühleinheiten verwenden Systeme des Schwerkraftablauftyps für das Kältemittel, das in den und aus dem Wärmetauscher zirkuliert.
KURZDARSTELLUNG
Bestimmte Kältemittel, wie beispielsweise Chlorfluorkohlenwasserstoffe (CFKW) und Fluorkohlenwasserstoffe (FKW), werden oder wurden aufgrund steigender Standards bezüglich des Ozonabbaus schrittweise eingestellt. Die Verwendung von relativ teuren Kältemitteln wird als Alternative in Erwägung gezogen, um solchen sich ändernden Standards gerecht zu werden. Die Verwendung solcher relativ teurer Kältemittel kann zu einem Problem werden, wenn man Faktoren wie Kühlsysteme mit größerer Kapazität berücksichtigt, beispielsweise werden Kühleinheiten eines HVAC/HLK-Systems dazu ausgelegt, wachsende Anforderungen an Komfortkühlung oder Klimatisierung zu erfüllen. Eine Reduzierung der Kältemittelmenge in solchen Systemen wäre vorteilhaft, während weiterhin derartige Umweltstandards und Marktanforderungen an Einheiten mit höherer Kapazität erfüllt würden.
Ein Beispiel, in dem eine solche Mengenminimierung verfügbar wäre, kann bei einem Kondensator-Wärmetauscher in einer Rohrbündel-Konstruktion, die in einer Kühleinheit verwendet wird, verfügbar sein. Als ein Beispiel ist in HVAC/HLK-Kühlern, der Kondensator der Wärmetauscher, wobei die Wärme durch den Kühler zu einem zweiten Fluidsystem abgegeben wird. Das Kältemittel in dem Kondensator erfährt einen Phasenübergang von Dampf zu Flüssigkeit. In Rohrbündelkondensatoren kann das kondensierte flüssige Kältemittel von den Rohren zu dem Boden der Schale kaskadieren, wie beispielsweise in einer Fallfilm- oder einer Schwerkraftablauf-Konfiguration. Zum Beispiel nutzt ein Verfahren zum Extrahieren des flüssigen Kältemittels eine Schwerkraftablauf-Konstruktion bei der Flüssigkeit sich ansammelt, bis beispielsweise eine ausreichende Flüssigkeitshöhe der Geschwindigkeitshöhe und den Höhenverlusten entspricht, um eine Strömung in Richtung auf einen Ablaufanschluss, der sich axial entlang der Schalenlänge befindet, zu induzieren. In bisherigen Konstruktionen kann sich jedoch eine erhebliche Menge an flüssiger Kältemittelmenge auf dem Boden des Kondensators, beispielsweise der Schale des Kondensators ansammeln.
An solchen Rohrbündelwärmetauschern, beispielsweise Kondensatoren, können Verbesserungen vorgenommen werden. Hier veranschaulichte und beschriebene Ausführungsformen sind ausgerichtet auf eine kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung, die in einem Wärmetauscher, montiert sein kann, wie etwa einem Rohrwärmetauscher montiert werden kann, der zum Beispiel als Wärmetauscher in einer Kühleinheit verwendet werden kann, die möglicherweise in einem HVAC/HLK- oder Kältesystem verwendet wird. Ein Beispiel für solche Komponenten kann Wärmetauscher umfassen, wie etwa einen Kondensator, bei dem Schwerkraftablauf zum Einsatz kommt, beispielsweise Wärmetauscher des Fallfilm-Typs in einer Rohrbündel-Konstruktion. Es ist ersichtlich, dass die hier beschriebene kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung in verschiedenen Typen von Kühlern unter Verwendung verschiedene Arten von Kompressoren, beispielsweise eines Kreiselkompressors realisiert werden kann, und in verschiedenen Typen von Wärmetauschern mit unterschiedlich bemessenen Längen und/oder Durchmessern der Schale zum Einsatz kommen kann, bei denen sich Kältemittelmenge ansammeln kann.
Vorteilhafterweise kann die hier beschriebene kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung eine Reduktion der Menge an Kältemittel, das beispielsweise in der Kühleinheit verwendet wird, bereitstellen, während sie das Ablaufen aus dem Wärmetauscher erleichtert. Die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung kann die Ansammlung an flüssigem Kältemittel mindern, die normalerweise bei einer Schwerkraftablauf-Konstruktion erforderlich sein kann, um eine Strömung zu induzieren. Die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung weist im Wesentlichen eine oder mehr Schrägen und einen oder mehrere Kanäle auf, die geneigt sind, und in Richtung einer Ablauföffnung oder -verbindung des Wärmetauschers abfallen. Es versteht sich, dass die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung so konfiguriert, konstruiert und/oder optimiert sein kann, dass sie Relativgeschwindigkeitsprofile über jeden beliebigen Abschnitt der Schale und über beliebige Stellen, an denen sich die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung befinden kann, berücksichtigt. Eine solche Konfiguration, Konstruktion und/oder Optimierung kann unabhängig davon, ob solche Geschwindigkeitsprofile innerhalb der Schale gleichförmig oder nicht gleichförmig sind, bestimmt werden. Energiegleichungen wie Bernoulli-Gleichungen, Ableitungen und Varianten derselben, die bekannt sind, können eingesetzt werden, um Strömungsprofile zu analysieren und zu bestimmen, die erwünscht und/oder notwendig sein können, während Faktoren, wie etwa Flüssigkeitshöhe, Geschwindigkeitshöhe, Höhenverluste, hydrostatische Höhe, und die spezifische Konstruktion der Schräge(n) und des Kanals (der Kanäle) (z. B. Reibungsschräge(n)) der kombinierten kältetechnischen Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung berücksichtigt werden. In einer Ausführungsform umfasst ein Wärmetauscher eine Schale mit einem Volumen darin. Die Schale umfasst einen Einlass für ein Wärmeaustauschfluid, wie beispielsweise einen Dampfeinlass, durch den Kältemitteldampf in die Schale eintritt, und umfasst einen Auslass, der einen Ablaufanschluss haben kann. Der Auslass ist zum Ablaufen von Fluiden, die überwiegend Flüssigkeit enthalten (z. B. flüssiges Kältemittel, das einen Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit auf der Rohrseite durchlaufen hat (z. B. Wasser, das durch die Rohre läuft)) aus der Schale bestimmt. Wärmetauscherrohre, die dazu ausgelegt sein können, ein Prozessfluid, wie zum Beispiel Wasser zu führen, erstrecken sich im Wesentlichen entlang der Länge der Schale. Die Rohre befinden sich in dem Volumen der Schale auf etwa einer relativ mittleren Höhe und nach oben in Richtung der Oberseite etwa auf einer relativ höheren Höhe. Eine kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung befindet sich innerhalb der Schale, und ist etwa auf einer relativ geringeren Höhe der Schale angeordnet und/oder positioniert. Die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung hat eine Konstruktion, Anordnung und/oder Konfiguration, die Kältemittel verdrängt oder verhindert, dass Kältemittel sich an Abschnitten auf dem Boden der Schale sammelt, und die Strömung zu dem Auslass induziert.
In einigen Ausführungsformen hat die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung einen oder mehrere schräge Abschnitte. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die schrägen Abschnitte entlang der Länge der Schale und fallen von der Schalenwand in Richtung eines Bodens der Schale ab. In einigen Ausführungsformen fallen die schrägen Abschnitte von einem Ende der Schale entlang eines oder mehrerer Abschnitte der Länge der Schale ab.
In einigen Ausführungsformen bieten die schrägen Abschnitte eine Verdrängung die das Wärmeaustauschfluid verdrängt, blockiert und/oder nicht zulässt, dass das Wärmeaustauschfluid, beispielsweise Kältemittel, sich sammelt oder auf andere Weise an einer Wand (an Wänden) am Boden der Schale ansammelt.
In einigen Ausführungsformen ist der Wärmetauscher ein Kondensator.
In einigen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher in einer Kühleinheit verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen wird die Kühleinheit in einem HVAC/HLK-System verwendet.
Vorteilhafterweise kann eine Flüssigkeitshöhe, die erforderlich ist, um in einem Ablauf des Schwerkrafttyps, Strömung zu induzieren, die ansonsten ohne die Verwendung der kombinierten kältetechnischen Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung erforderlich wäre, durch die Verwendung der kombinierten kältetechnischen Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung verdrängt werden, um Strömung zu erleichtern. Beispielsweise in einem Volllastbetriebszustand, welcher der gleiche Zustand ist, in dem eine optimale Ladung bestimmt werden kann. Die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung kann so konfiguriert, konstruiert und/oder optimiert sein, dass verdrängtes Kältemittelvolumen eng und/oder direkt mit einer Verringerung an Kältemittelmenge, wie etwa in einer Kühleinheit korreliert werden kann. Abhängig beispielsweise von räumlichen Einschränkungen der Kühleinheit oder des Wärmetauschers, kann die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung 50% bis 75% der flüssigen Kältemittelmenge reduzieren im Vergleich zu einigen Konstruktionen, die sich in erster Linie oder ausschließlich auf den Schwerkraftablauf verlassen, beispielsweise auf die Geschwindigkeitshöhe der Flüssigkeit innerhalb der Schale.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden besser verständlich werden, wenn die folgende ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauschers mit einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung innerhalb der Schale des Wärmetauschers.
2 eine Schnitt- oder Endansicht des Wärmetauschers der 1.
3 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil der Schale und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zeigt.
4 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil der Schale und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zeigt.
5 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil der Schale und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zeigt.
6 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil der Schale und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zeigt.
7 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil der Schale und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zeigt.
8 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil der Schale und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zeigt.
9 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil der Schale und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zeigt.
10 eine partielle Schnittansicht, welche die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung der 9 zeigt.
11 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil der Schale und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zeigt.
12 eine partielle Schnittansicht, welche die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung der 9 zeigt.
13 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil der Schale und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zeigt.
14 eine partielle Schnittansicht, welche die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung der 13 zeigt.
Obgleich die vorstehend bezeichneten Figuren bestimmte Ausführungsformen der kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung in einem Rohrbündelwärmetauscher darlegen, werden auch andere Ausführungsformen in Betracht gezogen, wie hierin in den Beschreibungen festgestellt. In allen Fällen bietet diese Beschreibung veranschaulichte Ausführungsformen der kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung zur Illustration, jedoch nicht einschränkend dar. Zahlreiche weitere Abwandlungen und Ausführungsformen können durch Fachleute auf dem Gebiet entwickelt werden, die in den Umfang und den Geist der Prinzipien der hierin beschriebenen und dargestellten kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung fallen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, betreffen allgemein einen Wärmetauscher-Kältemittelablauf, wie beispielsweise bei dem Ablauf des Kältemittels in einem Wärmetauscher mittels Schwerkraft. Insbesondere kann der Wärmetauscherablauf sich in einem Rohrbündelwärmetauscher befinden, beispielsweise einem Kondensator, der in einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC/HLK-System) oder Kältesystem verwendet werden kann. Insbesondere Vorrichtungen, Systeme und Verfahren erhalten einen Kältemittelablaufkanal, der in einer Schale des Wärmetauschers, zum Beispiel des Kondensators, zur Verfügung stehendes Volumen verdrängt, um die Menge des Kältemittels, das in einer Kühleinheit verwendet wird, effizient zu nutzen und/oder sogar zu reduzieren. Die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung weist im Wesentlichen eine oder mehrere Schrägen (z. B. Rampen, Rampenabschnitte) und einen oder mehrere Kanäle auf, die geneigt sind, und in Richtung einer Ablauföffnung oder -verbindung des Wärmetauschers abfallen. Es versteht sich, dass die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung so konfiguriert und konstruiert und/oder optimiert sein kann, dass sie Relativgeschwindigkeitsprofile über jeden beliebigen Abschnitt der Schale und über beliebige Stellen, an denen sich die kombinierte kältetechnische Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung befinden kann, berücksichtigt. Eine solche Konfiguration, Konstruktion und/oder Optimierung kann unabhängig davon, ob solche Geschwindigkeitsprofile innerhalb der Schale gleichförmig oder nicht gleichförmig sind, bestimmt werden. Energiegleichungen wie Bernoulli-Gleichungen, Ableitungen und Varianten derselben, die bekannt sind, können eingesetzt werden, um Strömungsprofile zu analysieren und zu bestimmen, die erwünscht und/oder notwendig sein können, während Faktoren, wie etwa Flüssigkeitshöhe, Geschwindigkeitshöhe, Höhenverluste, hydrostatische Höhe, und die spezifische Konstruktion der Schräge(n) und des Kanals (der Kanäle) (z. B. Reibungsschräge(n)) der kombinierten kältetechnischen Verdrängungs- und Ablaufvorrichtung berücksichtigt werden.
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauschers 10 mit einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 30 innerhalb einer Schale 16 des Wärmetauschers 10, gemäß einer Ausführungsform. Der Wärmetauscher 10 hat einen Einlass 12 und einen Auslass 14. Wärmetauscherrohre 22 verlaufen im Wesentlichen entlang der Länge L der Schale 16 und zwischen den Rohrplatten 20. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 30 hat einen oder mehrere schräge Abschnitte 32 oder Schrägen, die Fluidströmung, beispielsweise Flüssigkeitsströmung, zu dem Auslass 14 leiten und/oder induzieren. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 30 trennt das Volumen innerhalb der Schale 16, wodurch Teile des Volumens in der Schale 16 und nahe oder in Richtung auf einen Boden 18 der Schale 16 verdrängt werden.
2 ist eine Schnitt- oder Endansicht des Wärmetauschers 10 der 1 gemäß einer Ausführungsform. 2 zeigt die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 30 relativ zu der Zeichnungsansicht schräg nach unten verlaufend.
3 bis 14 zeigen weitere Ausführungsformen für eine kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung, z. B. die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 30 der 1 und 2, die im Folgenden genauer beschrieben werden. Obgleich für die Ausführungsformen der 3 bis 14 perspektivische Ansichten des unteren Viertels dargestellt sind, ist zu erkennen, dass auf den Spiegelbildern basierende Konstruktionen des Gezeigten an jedem der anderen unteren drei Viertel der Wärmetauscherschale erreicht werden können, um die Ansicht zu vervollständigen.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil einer Schale 306 und eines Auslasses 304 zeigt, und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 300. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 300 hat Schrägen 302, die schräg nach unten zu einem Boden der Schale 306 hin verlaufen und auch von einem Ende zu dem Auslass 304 schräg verlaufen. Die Schrägen 302 konvergieren zur Bildung eines Kanals (von Kanälen) 308.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil einer Schale 406 und eines Auslasses 404 zeigt, und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 400. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 400 hat Schrägen 402, die schräg nach unten zu einem Boden der Schale 406 hin verlaufen und auch von einem Ende zu dem Auslass 404 schräg verlaufen.
Die Schrägen 402 konvergieren zur Bildung eines Kanals (von Kanälen) 408, der (die) sich mit dem Auslass 404 verbindet (verbinden).
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil einer Schale 506 und eines Auslasses 504 zeigt, und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 500. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 500 hat Schrägen 502, die schräg nach unten zu einem Boden der Schale 506 hin verlaufen und auch von einem Ende zu dem Auslass 504 schräg verlaufen. Die Schrägen 502 konvergieren zur Bildung eines Kanals (von Kanälen) 508. Die Vorrichtung 500 kann auch einen abgewandelten Sumpfbereich 510 umfassen, der in Fluidverbindung mit dem Kanal 510 und dem Auslass 504 steht, wobei der Sumpfbereich 510 eine Stufe oder einen Zwischenbereich zum Induzieren von Fluidströmung bildet.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil einer Schale 606 und eines Auslasses 604 zeigt, und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 600. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 600 hat Schrägen 602, die schräg nach unten zu einem Boden der Schale 606 hin verlaufen und auch von einem Ende zu dem Auslass 604 schräg verlaufen. Die Schrägen 602 konvergieren zur Bildung eines Kanals (von Kanälen) 608, der (die) sich mit dem Auslass 604 verbinden kann (können). Der Kanal 608 kann an einem Abschnitt nahe dem Auslass treffen schräg kann „beschnitten”, oder so geformt sein, dass er eine schräge Kante bereitstellt, die zum Induzieren von Strömung beiträgt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil einer Schale 706 und eines Auslasses 704 zeigt, und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 700. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 700 hat Schrägen 702, die schräg nach unten zu einem Boden der Schale 706 hin verlaufen und auch von einem Ende zu dem Auslass 704 schräg verlaufen. Wie dargestellt, sind mehrere diskrete oder getrennte Schrägen 702 vorhanden, die sich verjüngend ausgebildete Kanten haben können, um getrennte Kanäle 708 zu bilden.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil einer Schale 806 und eines Auslasses 804 zeigt, und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 800. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 800 hat Schrägen 802, die schräg nach unten zu einem Boden der Schale 806 hin verlaufen und auch von einem Ende zu dem Auslass 804 schräg verlaufen. Wie dargestellt, sind mehrere diskrete oder getrennte Schrägen 802 vorhanden, die sich verjüngend ausgebildete Kanten haben können, um getrennte Kanäle 808 zu bilden, und die sich zur Mitte hin verjüngen können, um zusätzliche Kanäle zu bilden.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil einer Schale 906 und eines Auslasses 904 zeigt, und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 900. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 900 hat eine Schräge 902, wobei die Schräge ferner einen Krümmungsabschnitt nach unten zu einem Boden der Schale 906 hin umfassen kann und ebenfalls von einem Ende zu dem Auslass 904 schräg verlaufen kann. Die Schräge 902 kann zur Bildung eines Kanals (von Kanälen) 908 konvergieren. Die Schräge 902 kann außerdem eine Verdrängerwand umfassen.
10 eine partielle Schnittansicht, welche die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 900 der 9 zeigt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil einer Schale 1106 und eines Auslasses 1104 zeigt, und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 1100. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 1100 hat eine Schräge 1102, die schräg nach unten zu einem Boden der Schale 1106 hin verläuft und auch von einem Ende zu dem Auslass 1104 schräg verläuft. Die Schräge 1102 kann zur Bildung eines Kanals (von Kanälen) 1108 konvergieren. Die Schräge 1102 kann ebenfalls eine Verdrängerwand umfassen. 12 ist eine partielle Schnittansicht, welche die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 1100 der 9 zeigt.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Rohrbündelwärmetauschers zeigt, der einen Teil einer Schale 1306 und des Auslasses 1304 zeigt, und einen Teil einer Ausführungsform einer kombinierten Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 1300. Die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 1300 hat Schrägen 1302, die schräg nach unten zu einem Boden der Schale 1306 hin verlaufen und auch von einem Ende zu dem Auslass 1304 schräg verlaufen. Die Schrägen 1302 konvergieren zur Bildung eines Kanals (von Kanälen) 1308. Der Kanal 1308 kann einen Muldenabschnitt, wie etwa eine mittige Mulde, umfassen, die zum Induzieren von Strömung beitragen kann. 14 ist eine partielle Endansicht, welche die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung 1300 der 13 zeigt.
Im Hinblick auf die vorangegangene Beschreibung ist es selbstverständlich, dass Änderungen im Detail vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die dargestellten Ausführungsformen lediglich beispielhaft betrachtet werden, während der wahre Schutzumfang und Geist der Erfindung durch die weite Bedeutung der Ansprüche angegeben wird.

Claims

Ein Rohrbündelwärmetauscher, umfassend: eine Schale mit einem Volumen, das einen Kältemitteleinlass und einen Kältemittelauslass aufweist, wobei der Kältemitteleinlass auf einer relativ höheren vertikalen Höhe der Schale angeordnet ist als der Kältemittelauslass, so dass die Schwerkraft einen Kältemittelstrom von dem Kältemitteleinlass zu dem Kältemittelauslass induziert; Wärmetauscherrohre, die sich in Längsrichtung in der Schale erstrecken; und eine kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung, die innerhalb der Schale angeordnet ist und das Volumen im Inneren der Schale trennt, wobei die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung Folgendes umfasst: eine Vielzahl von schrägen Abschnitten, die schräg von einer ersten vertikalen Höhe in der Schale in Richtung einer zweiten vertikalen Höhe in der Schale verlaufen, wobei die zweite vertikale Höhe relativ näher an einem Boden der Schale liegt, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten sich von einem Ende der Schale in Richtung des Kältemittelauslasses erstrecken, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten zur Bildung eines Kanals konvergieren, wobei der Kanal geeignet ist, das Kältemittel zu dem Kältemittelauslass zu leiten.
Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Wärmetauscherrohre auf einer vertikalen Höhe angeordnet sind, die relativ näher an dem Kältemitteleinlass liegt, als die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung.
Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten sich durchgehend von dem Ende der Schale in Richtung des Kältemittelauslasses erstrecken.
Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, außerdem einen Sumpfbereich umfassend, der mit dem Kanal und dem Kältemittelauslass in Fluidverbindung stehend angeordnet ist, wobei der Sumpf zwischen dem Kanal und dem Kältemittelauslass angeordnet ist.
Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten zur Bildung einer Vielzahl von Kanälen konvergieren.
Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei ein erstes Ende der Vielzahl von schrägen Abschnitten auf der ersten vertikalen Höhe an einem Ende der Schale, das dem Kältemittelauslass gegenüberliegt, angeordnet ist, und ein zweites Ende der Vielzahl von schrägen Abschnitten auf der zweiten vertikalen Höhe relativ näher an dem Kältemittelauslass angeordnet ist.
Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten auf der Grundlage eines Relativgeschwindigkeitsprofils des Kältemittels in der Schale konzipiert ist.
Rohrbündelwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher ein Kondensator-Wärmetauscher ist.
Ein Kühler für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HVAC/HLK-System), umfassend: einen Rohrbündelwärmetauscher, umfassend: eine Schale mit einem Volumen, das einen Kältemitteleinlass und einen Kältemittelauslass aufweist, wobei der Kältemitteleinlass auf einer relativ höheren vertikalen Höhe der Schale angeordnet ist als der Kältemittelauslass, so dass die Schwerkraft einen Kältemittelstrom von dem Kältemitteleinlass zu dem Kältemittelauslass induziert; Wärmetauscherrohre, die sich in Längsrichtung in der Schale erstrecken; und eine kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung, die innerhalb der Schale angeordnet ist und das Volumen im Inneren der Schale trennt, wobei die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung Folgendes umfasst: eine Vielzahl von schrägen Abschnitten, die schräg von einer ersten vertikalen Höhe in der Schale in Richtung einer zweiten vertikalen Höhe in der Schale verlaufen, wobei die zweite vertikale Höhe relativ näher an einem Boden der Schale liegt, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten sich von einem Ende der Schale in Richtung des Kältemittelauslasses erstrecken, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten zur Bildung eines Kanals konvergieren, wobei der Kanal geeignet ist, das Kältemittel zu dem Kältemittelauslass zu leiten.
Kühler nach Anspruch 9, wobei der Rohrbündelwärmetauscher ein Kondensator-Wärmetauscher ist.
Kühler nach Anspruch 9, wobei die Wärmetauscherrohre ein Prozessfluid führen.
Kühler nach Anspruch 11, wobei das Prozessfluid Wasser ist.
Kühler nach Anspruch 9, wobei die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung dazu ausgebildet ist, zu verhindern, dass sich Kältemittel am Boden der Schale ansammelt.
Kühler nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten sich durchgehend entlang einer Länge der Schale erstreckt.
Kühler nach Anspruch 14, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten auf der Grundlage eines Relativgeschwindigkeitsprofils des Kältemittels in der Schale konzipiert ist.
Kühler nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten zur Bildung einer Vielzahl von Kanälen konvergieren.
Kühler nach Anspruch 9, wobei die Wärmetauscherrohre auf einer vertikalen Höhe angeordnet sind, die relativ näher an dem Kältemitteleinlass liegt, als die kombinierte Kältemittelverdrängungs- und Ablaufvorrichtung.
Kühler nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von schrägen Abschnitten sich durchgehend von dem Ende der Schale in Richtung des Kältemittelauslasses erstrecken.
Kühler nach Anspruch 9, außerdem einen Sumpfbereich umfassend, der mit dem Kanal und dem Kältemittelauslass in Fluidverbindung stehend angeordnet ist, wobei der Sumpf zwischen dem Kanal und dem Kältemittelauslass angeordnet ist.
Kühler nach Anspruch 9, wobei ein erstes Ende der Vielzahl von schrägen Abschnitten auf der ersten vertikalen Höhe an einem Ende der Schale, das dem Kältemittelauslass gegenüberliegt, angeordnet ist, und ein zweites Ende der Vielzahl von schrägen Abschnitten auf der zweiten vertikalen Höhe relativ näher an dem Kältemittelauslass angeordnet ist.