ES2613413T3 - Cooling distributor for a heat exchanger - Google Patents

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ES2613413T3 ES09717470.0T ES09717470T ES2613413T3 ES 2613413 T3 ES2613413 T3 ES 2613413T3 ES 09717470 T ES09717470 T ES 09717470T ES 2613413 T3 ES2613413 T3 ES 2613413T3
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Abstract

Un evaporador (22) para un circuito de compresión de vapor y que comprende un distribuidor (12), comprendiendo el distribuidor (12): un cuerpo alargado (50A, 50B) que puede colocarse dentro del evaporador (22) adyacente a una pared lateral (42) del mismo; una parte de entrada (56A) que puede colocarse cerca de un orificio de entrada (38) del evaporador (22) para recibir un flujo de refrigerante; un primer y un segundo extremos distales (58A, 58B) que se extienden a lo largo de una longitud del evaporador (22); orificios de descarga (60A, 60B) colocados a lo largo de una longitud del cuerpo alargado (50A, 50B); y un canal (49) que tiene un área de sección transversal que se extiende desde el primer extremo distal (58A) hasta el segundo extremo distal (58B), donde el canal (49) está definido por el cuerpo alargado (50A, 50B) y la pared lateral (42) del evaporador (22), caracterizado por que el cuerpo alargado (50A, 50B) comprende: primera y segunda superficies laterales para incluir los orificios de descarga (60A, 60B); un borde inferior (52A, 52B) dispuesto a lo largo de cada superficie lateral para entrar en contacto con la pared lateral (42) del evaporador (22); y un borde superior a lo largo del cual están unidas la primera y segunda superficies laterales, y por que los orificios de descarga (60A, 60B) comprenden aberturas alargadas, de sección decreciente, que tienen un área creciente que se extiende desde cerca de la parte de entrada (56A) hasta cerca del primer y segundo extremos distales (58A, 58B), respectivamente, donde los orificios de descarga (60A, 60B) están configurados para estar acotados por el borde inferior (52A, 52B) del cuerpo alargado y la pared lateral (42) del evaporador (22).An evaporator (22) for a vapor compression circuit and comprising a distributor (12), the distributor (12) comprising: an elongated body (50A, 50B) that can be placed inside the evaporator (22) adjacent to a side wall (42) of the same; an inlet portion (56A) that can be placed near an inlet port (38) of the evaporator (22) to receive a flow of refrigerant; first and second distal ends (58A, 58B) extending along a length of the evaporator (22); discharge holes (60A, 60B) positioned along a length of the elongated body (50A, 50B); and a channel (49) having a cross-sectional area extending from the first distal end (58A) to the second distal end (58B), where the channel (49) is defined by the elongated body (50A, 50B) and the side wall (42) of the evaporator (22), characterized in that the elongated body (50A, 50B) comprises: first and second side surfaces to include the discharge holes (60A, 60B); a lower edge (52A, 52B) disposed along each side surface to contact the side wall (42) of the evaporator (22); and an upper edge along which the first and second side surfaces are joined, and where the discharge holes (60A, 60B) comprise elongated openings, of decreasing section, having an increasing area extending from near the inlet portion (56A) to near the first and second distal ends (58A, 58B), respectively, where the discharge holes (60A, 60B) are configured to be bounded by the lower edge (52A, 52B) of the elongated body and the side wall (42) of the evaporator (22).

Description

DESCRIPCIONDESCRIPTION

Distribuidor de refrigeracion para un intercambiador de calor 5 ANTECEDENTESRefrigeration distributor for a heat exchanger 5 BACKGROUND

Los sistemas tipicos de refrigeracion y acondicionamiento de aire dependen de ciclos de compresion de vapor para transferir calor de un lugar a otro con el fin de enfriar o calentar un espacio cerrado. Tales ciclos de compresion de vapor comprenden un compresor, un condensador, un dispositivo de expansion y un evaporador conectados para 10 formar un circuito de ciclo cerrado. En los sistemas “enfriadores”, el circuito de compresion de vapor se utiliza para facilitar el enfriamiento de multiples espacios dentro de un edificio. Cada componente del sistema esta conectado por un tramo de tubena que conduce un fluido de trabajo, tal como un refrigerante enfriador, a traves de un circuito. El compresor controla el flujo de refrigerante enfriador a traves del circuito para ajustar la cantidad de control de temperatura que tiene lugar en el espacio. El condensador y el evaporador comprenden intercambiadores de calor 15 para anadir y sustraer calor del refrigerante enfriador. Los compresores dependen de medios mecanicos, tales como tornillos dobles, pistones alternativos o espirales, para comprimir y expulsar el refrigerante a una presion mas alta para empujar el fluido a traves del sistema. Desde el compresor, el refrigerante calentado y presurizado es dirigido al condensador donde el refrigerante se enfna y condensa antes de llegar al dispositivo de expansion. El dispositivo de expansion convierte el refrigerante en refrigerante bifasico que comprende componentes tanto lfquidos como 20 gaseosos. El evaporador entonces vaporiza el refrigerante enfriado antes de que sea devuelto al compresor para continuar el proceso de compresion de vapor.Typical refrigeration and air conditioning systems depend on steam compression cycles to transfer heat from one place to another in order to cool or heat an enclosed space. Such steam compression cycles comprise a compressor, a condenser, an expansion device and an evaporator connected to form a closed cycle circuit. In "chiller" systems, the steam compression circuit is used to facilitate the cooling of multiple spaces within a building. Each component of the system is connected by a pipe section that conducts a working fluid, such as a cooling coolant, through a circuit. The compressor controls the flow of cooling refrigerant through the circuit to adjust the amount of temperature control that takes place in the space. The condenser and evaporator comprise heat exchangers 15 to add and subtract heat from the cooling refrigerant. The compressors depend on mechanical means, such as double screws, alternative or spiral pistons, to compress and expel the refrigerant at a higher pressure to push the fluid through the system. From the compressor, the heated and pressurized refrigerant is directed to the condenser where the refrigerant cools and condenses before reaching the expansion device. The expansion device converts the refrigerant into biphasic refrigerant comprising both liquid and gaseous components. The evaporator then vaporizes the cooled refrigerant before it is returned to the compressor to continue the steam compression process.

En los sistemas enfriadores, el evaporador se utiliza para dar servicio al intercambiador de calor “refrigerador” que hace circular un fluido refrigerante tal como un refrigerante, o agua, para enfriar la pluralidad de espacios dentro del 25 edificio. A menudo, el evaporador es de una construccion de carcasa y tubo para facilitar los grandes caudales necesarios de los sistemas enfriadores. En tal construccion, el refrigerante enfriador fluye a traves de la carcasa para interactuar con un haz de tubos de intercambio de calor. Los tubos de intercambio de calor hacen circular el fluido refrigerante desde el intercambiador de calor refrigerador a traves de la carcasa por lo que el refrigerante enfriador extrae calor del fluido refrigerante para suministrar fluido refrigerante a menor temperatura al intercambiador de calor 30 refrigerador. De este modo, la eficiencia del enfriador y los sistemas refrigeradores se ven afectados por el intercambio de calor entre el refrigerante bifasico que entre en la carcasa y el fluido refrigerante que entra en los tubos.In cooling systems, the evaporator is used to service the "cooler" heat exchanger that circulates a refrigerant fluid such as a refrigerant, or water, to cool the plurality of spaces within the building. Often, the evaporator is of a shell and tube construction to facilitate the large flow rates necessary for the cooling systems. In such a construction, the cooling refrigerant flows through the housing to interact with a bundle of heat exchange tubes. The heat exchange tubes circulate the refrigerant fluid from the refrigerator heat exchanger through the housing whereby the cooling refrigerant extracts heat from the refrigerant fluid to supply refrigerant fluid at a lower temperature to the refrigerator heat exchanger 30. In this way, the efficiency of the cooler and the cooling systems are affected by the exchange of heat between the two-phase refrigerant that enters the housing and the cooling fluid entering the tubes.

Un problema particular relacionado con los evaporadores de intercambio de vapor surge de la naturaleza bifasica del 35 refrigerante que fluye por los tubos de intercambio de calor. Tfpicamente, el refrigerante bifasico entre en la carcasa por una sola entrada situada cerca de la mitad de una anchura de la carcasa. A medida que el refrigerante gaseoso y lfquido entre en la carcasa, el refrigerante lfquido se asienta en una piscina en el fondo de la carcasa, mientras que el refrigerante gaseoso asciende a traves del refrigerante lfquido hasta causar una cavidad o burbuja en la piscina de lfquido. Como tal, se crea un vacfo que impide que el refrigerante lfquido intercambie calor con los tubos de 40 intercambio de calor, interfiriendo asf con el proceso de vaporizacion y la eficiencia del evaporador.A particular problem related to vapor exchange evaporators arises from the biphasic nature of the refrigerant flowing through the heat exchange tubes. Typically, the biphasic refrigerant enters the housing through a single inlet located about half a width of the housing. As the gaseous and liquid refrigerant enters the housing, the liquid refrigerant sits in a pool at the bottom of the housing, while the gaseous refrigerant rises through the liquid refrigerant until it causes a cavity or bubble in the liquid pool . As such, a vacuum is created that prevents the liquid refrigerant from exchanging heat with the heat exchange tubes, thereby interfering with the vaporization process and the efficiency of the evaporator.

Por lo tanto, se utilizan distribuidores de refrigerante para dispersar el refrigerante bifasico a traves de la carcasa de modo que el refrigerante lfquido llegue a una mayor area superficial de los tubos de intercambio de calor. Ademas, tener el refrigerante gaseoso dispersado uniformemente dentro de la carcasa fomenta la ebullicion por conveccion 45 en la piscina de lfquido desde los tubos. Sin embargo, surgen dificultades al implementar y fabricar los distribuidores convencionales. Por ejemplo, los distribuidores a menudo producen una gran cafda de presion a traves del distribuidor, lo cual reduce la presion disponible para hacer circular el refrigerante por el circuito de compresion de vapor. Tales cafdas de presion resultan particularmente problematicas para los circuitos de compresion de vapor que utilizan economizadores. Ademas, tales distribuidores a menudo comprenden ensamblajes intrincados que anaden 50 tiempo de produccion y coste a la fabricacion del evaporador. Por lo tanto, existe una necesidad de un distribuidor mejorado que supere estos y otros problemas.Therefore, refrigerant distributors are used to disperse the two-phase refrigerant through the housing so that the liquid refrigerant reaches a greater surface area of the heat exchange tubes. In addition, having the gas refrigerant dispersed uniformly within the housing encourages convection boiling 45 in the liquid pool from the tubes. However, difficulties arise in implementing and manufacturing conventional distributors. For example, distributors often produce a large pressure coffee through the distributor, which reduces the pressure available to circulate the refrigerant through the steam compression circuit. Such pressure coffees are particularly problematic for steam compression circuits that use economizers. In addition, such distributors often comprise intricate assemblies that add 50 production time and cost to the manufacture of the evaporator. Therefore, there is a need for an improved distributor that overcomes these and other problems.

En el documento JP2002-81699A se describe un evaporador que tiene las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1.JP2002-81699A describes an evaporator having the characteristics of the preamble of claim 1.

5555

RESUMENSUMMARY

De acuerdo con la invencion, se proporciona un evaporador tal como se expone en la reivindicacion 1.In accordance with the invention, an evaporator is provided as set forth in claim 1.

60 Tambien de acuerdo con la presente invencion, se proporciona un procedimiento para distribuir refrigerante bifasico tal como se expone en la reivindicacion 5.Also according to the present invention, there is provided a method for distributing biphasic refrigerant as set forth in claim 5.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La fig. 1 muestra un sistema de compresion de vapor que incluye un evaporador que tiene un distribuidor de la presente invencion.Fig. 1 shows a steam compression system that includes an evaporator having a distributor of the present invention.

La fig. 2 muestra una vista esquematica frontal de un intercambiador de calor de carcasa y tubos que tiene un distribuidor de la presente invencion.Fig. 2 shows a schematic front view of a shell and tube heat exchanger that has a distributor of the present invention.

La fig. 3 muestra una vista en corte en perspectiva de un evaporador que tiene un distribuidor de la presente 10 invencion.Fig. 3 shows a perspective sectional view of an evaporator having a distributor of the present invention.

La fig. 4 muestra una vista frontal de una primera realizacion de un distribuidor de la presente invencion en el cual el refrigerante es liberado a lo largo de orificios de descarga que tienen un area creciente de la seccion transversal a lo largo de una longitud del distribuidor.Fig. 4 shows a front view of a first embodiment of a distributor of the present invention in which the refrigerant is released along discharge holes that have an increasing cross-sectional area along a length of the distributor.

15fifteen

La fig. 5 muestra una vista frontal de un distribuidor alternativo que queda fuera del alcance de la reivindicacion 1, en el cual el refrigerante es liberado a lo largo de orificios de descarga sucesivos que tienen alturas crecientes.Fig. 5 shows a front view of an alternative distributor that is outside the scope of claim 1, in which the refrigerant is released along successive discharge orifices having increasing heights.

La fig. 6 muestra una vista frontal de otro distribuidor alternativo que queda fuera del alcance de la reivindicacion 1, 20 en el cual el refrigerante es liberado a lo largo de orificios de descarga sucesivos que tienen anchuras crecientes.Fig. 6 shows a front view of another alternative distributor that is outside the scope of claim 1, 20 in which the refrigerant is released along successive discharge holes having increasing widths.

DESCRIPCION DETALLADADETAILED DESCRIPTION

La fig. 1 muestra un esquema del sistema de compresion de vapor (10) que incluye el distribuidor (12) de la presente 25 invencion. El sistema de compresion de vapor (10) incluye la tubena de descarga (14A), la tubena de succion (14B), la tubena de condensador (14C), la tubena de evaporador (14D), el compresor (16), el condensador (18), el dispositivo de expansion (20) y el evaporador (22): El compresor (16), el condensador (18), el dispositivo de expansion (20) y el evaporador (22) estan conectados en un circuito en serie que utiliza un conducto que incluye la tubena de descarga de compresor (14A), la tubena de succion de compresor (14B), la tubena de condensador (14C) 30 y la tubena de evaporador (14D). El sistema de compresion de vapor (10) tambien incluye otros componentes tales como el economizador (24) y el sistema de distribucion de aceite (26). En una realizacion, el sistema de compresion de vapor (10) comprende un sistema “enfriador” enfriado por agua que se utiliza para proporcionar enfriamiento a una pluralidad de espacios, tal como dentro de un edificio. El condensador (18) y el evaporador (22) comprenden intercambiadores de calor en los cuales se hace circular refrigerante enfriador para intercambiar calor con fluidos 35 que viajan a traves de haces de tubos (28) y (30), respectivamente. El condensador (18) incluye colectores (32A) y (32B) que conducen agua desde una torre de enfriamiento a traves del haz de tubos (28). La torre de agua enfna el agua que se utiliza para transferir calor desde el sistema enfriador. El evaporador (22) tambien incluye colectores (34A) y (34B) que conducen un fluido refrigerante, tal como agua, refrigerante o una mezcla, desde un intercambiador de calor “refrigerador” a traves del haz de tubos (30). El intercambiador de calor refrigerador da 40 servicio a uno o mas intercambiadores de calor utilizados para enfriar la pluralidad de espacios.Fig. 1 shows a diagram of the steam compression system (10) that includes the distributor (12) of the present invention. The steam compression system (10) includes the discharge pipe (14A), the suction pipe (14B), the condenser pipe (14C), the evaporator pipe (14D), the compressor (16), the condenser (18), the expansion device (20) and the evaporator (22): The compressor (16), the condenser (18), the expansion device (20) and the evaporator (22) are connected in a series circuit which uses a conduit that includes the compressor discharge pipe (14A), the compressor suction pipe (14B), the condenser pipe (14C) 30 and the evaporator pipe (14D). The steam compression system (10) also includes other components such as the economizer (24) and the oil distribution system (26). In one embodiment, the steam compression system (10) comprises a water-cooled "cooler" system that is used to provide cooling to a plurality of spaces, such as within a building. The condenser (18) and the evaporator (22) comprise heat exchangers in which cooling coolant is circulated to exchange heat with fluids 35 traveling through bundles of tubes (28) and (30), respectively. The condenser (18) includes manifolds (32A) and (32B) that conduct water from a cooling tower through the tube bundle (28). The water tower cools the water used to transfer heat from the cooling system. The evaporator (22) also includes manifolds (34A) and (34B) that conduct a refrigerant fluid, such as water, refrigerant or a mixture, from a "cooler" heat exchanger through the tube bundle (30). The refrigerator heat exchanger serves one or more heat exchangers used to cool the plurality of spaces.

En la realizacion mostrada, el sistema de compresion de vapor (10) comprende el compresor de tornillo rotatorio (16) que comprime un refrigerante, tal como R-122 o R-134a, para proporcionar refrigerante calentado a alta presion al condensador (18) a traves de la lmea de descarga (14A). En otras realizaciones, el compresor (16) incluye otros 45 medios mecanicos para comprimir un fluido de trabajo, tales como pistones alternativos o espirales orbitantes. Para cualquier medio mecanico de compresion, el compresor (16) esta provisto de una fuente de aceite del sistema de distribucion de aceite (26) para proporcionar enfriamiento y lubricacion al compresor (16). El aceite es mezclado con el refrigerante dentro del compresor (16) y ambos son suministrados al condensador (18) a traves de la lmea de descarga (14A). El aceite es filtrado del refrigerante dentro del condensador (18) a traves de un separador de aceite 50 (36) que recoge y hace retornar el aceite al compresor (16) con el sistema de distribucion (26). Utilizando agua de enfriamiento procedente de la torre de enfriamiento proporcionada a traves del colector (32B), el refrigerante se enfna y se condensa en un lfquido saturado que tiene una temperatura ligeramente mas baja a una alta presion dentro del condensador (18), rechazando el calor al agua dentro del haz de tubos (28).In the embodiment shown, the steam compression system (10) comprises the rotary screw compressor (16) that compresses a refrigerant, such as R-122 or R-134a, to provide high pressure heated refrigerant to the condenser (18) through the discharge line (14A). In other embodiments, the compressor (16) includes other mechanical means for compressing a working fluid, such as alternative pistons or orbiting spirals. For any mechanical compression means, the compressor (16) is provided with an oil source from the oil distribution system (26) to provide cooling and lubrication to the compressor (16). The oil is mixed with the refrigerant inside the compressor (16) and both are supplied to the condenser (18) through the discharge line (14A). The oil is filtered from the refrigerant inside the condenser (18) through an oil separator 50 (36) that collects and returns the oil to the compressor (16) with the distribution system (26). Using cooling water from the cooling tower provided through the manifold (32B), the refrigerant cools and condenses into a saturated liquid that has a slightly lower temperature at a high pressure inside the condenser (18), rejecting the heat to water inside the tube bundle (28).

55 Desde el condensador (18), el refrigerante es conducido a traves de la tubena de condensador (14C) al dispositivo de expansion (20) por medio del cual el refrigerante sufre un proceso de evaporacion instantanea a presion y temperatura reducidas y es convertido en un refrigerante bifasico que comprende refrigerante de fase gaseosa y lfquida. El refrigerante gaseoso es ventilado de vuelta al compresor (16), tal como a traves del economizador (24). Bajo la presion del compresor (16), el refrigerante bifasico continua a traves de la tubena de evaporador (14D) hasta 60 el evaporador (22) en el orificio de entrada (38). Con el fin de mejorar la eficiencia del sistema de compresion de vapor (10), particularmente la eficiencia de transferencia de calor del evaporador (22), el distribuidor (12) esta provisto en el evaporador (22). El distribuidor (12) esta colocado dentro del evaporador (22) para recibir el55 From the condenser (18), the refrigerant is conducted through the condenser pipe (14C) to the expansion device (20) whereby the refrigerant undergoes an instant evaporation process at reduced pressure and temperature and is converted into a biphasic refrigerant comprising liquid and gas phase refrigerant. The gaseous refrigerant is vented back to the compressor (16), such as through the economizer (24). Under the pressure of the compressor (16), the two-phase refrigerant continues through the evaporator pipe (14D) to 60 the evaporator (22) in the inlet port (38). In order to improve the efficiency of the steam compression system (10), particularly the heat transfer efficiency of the evaporator (22), the distributor (12) is provided in the evaporator (22). The distributor (12) is placed inside the evaporator (22) to receive the

refrigerante bifasico producido por el dispositivo de expansion (20). El distribuidor (12) impide la acumulacion de refrigerante en fase de vapor cerca del orificio de entrada (38) de modo que se disponga de mas area superficial del haz de tubos (30) para entrar en contacto con el refrigerante en fase lfquida aumentando la transferencia de calor entre el refrigerante enfriador y el fluido refrigerante procedente del colector (34B). La calidez relativa del fluido 5 refrigerante procedente del intercambiador de calor “refrigerador” proporcionado por el colector (34B) vaporiza el refrigerante enfriador en un refrigerante en fase de vapor saturado. Bajo la succion del compresor (16), el refrigerante sale del evaporador (22) por el orificio de salida 40 y vuelve al compresor (16) a traves de la tubena de succion (14B). Como tal, el sistema de compresion de vapor (10) opera utilizando principios termodinamicos perfectamente conocidos para transferir calor del evaporador (22) al condensador (18)two-phase refrigerant produced by the expansion device (20). The distributor (12) prevents the accumulation of refrigerant in the vapor phase near the inlet hole (38) so that more surface area of the tube bundle (30) is available to contact the liquid phase refrigerant by increasing the heat transfer between the cooling refrigerant and the cooling fluid from the manifold (34B). The relative warmth of the refrigerant fluid 5 from the "cooler" heat exchanger provided by the manifold (34B) vaporizes the cooling refrigerant in a saturated vapor phase refrigerant. Under the suction of the compressor (16), the refrigerant leaves the evaporator (22) through the outlet orifice 40 and returns to the compressor (16) through the suction pipe (14B). As such, the steam compression system (10) operates using perfectly known thermodynamic principles to transfer heat from the evaporator (22) to the condenser (18)

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La fig. 2 muestra una vista esquematica frontal del evaporador de carcasa y tubos (22) que tiene el distribuidor (12) de acuerdo con la presente invencion. El evaporador (22) tambien incluye el haz de tubos (30), los colectores (34A) y (34B), el orificio de entrada (38), el orificio de salida (40) y la carcasa (42). La carcasa (42) comprende un evaporador de tipo inundado en el cual un cuerpo cilmdrico envuelve el haz de tubos (30) y una piscina de 15 refrigerante lfquido. Los lados de la carcasa (42) estan tapados por colectores (34A) y (34B) para formar un recipiente a presion dentro del cual el refrigerante fluye hasta la carcasa de inundacion (42) y sumergir sustancialmente el haz de tubos (30) en la piscina de refrigerante lfquido. Los tubos del haz de tubos (30) se extienden por la carcasa (42) entre los colectores (34A) y (34B). El orificio de entrada (38) esta colocado cerca de una parte inferior de la carcasa (42) y el orificio de salida (40) esta colocado cerca de una parte superior de la 20 carcasa (42). En la realizacion ilustrad, el distribuidor (12) esta colocado en el fondo de la carcasa (42) opuesto al orificio de entrada (38).Fig. 2 shows a schematic front view of the shell and tube evaporator (22) that the distributor (12) has in accordance with the present invention. The evaporator (22) also includes the tube bundle (30), the manifolds (34A) and (34B), the inlet hole (38), the outlet hole (40) and the housing (42). The housing (42) comprises a flooded type evaporator in which a cylindrical body wraps the tube bundle (30) and a pool of liquid refrigerant. The sides of the housing (42) are covered by manifolds (34A) and (34B) to form a pressure vessel within which the refrigerant flows to the flood housing (42) and substantially submerges the tube bundle (30) into the liquid coolant pool. The tubes of the tube bundle (30) extend through the housing (42) between the manifolds (34A) and (34B). The inlet opening (38) is placed near a lower part of the housing (42) and the outlet opening (40) is placed near an upper part of the housing (42). In the illustrated embodiment, the distributor (12) is placed at the bottom of the housing (42) opposite the inlet hole (38).

El refrigerante que fluye a traves del sistema de compresion de vapor (10) es parcialmente vaporizado o estrangulado en el dispositivo de expansion (20) (fig. 1) y dirigido al interior del evaporador (22) por el orificio de 25 entrada (38) como refrigerante bifasico, indicado por flechas solidas en la fig. 2. Simultaneamente, el refrigerante calentado procedente del intercambiador de calor refrigerador se hace circular a traves del haz de tubos (30) utilizando el colector (34B), tal como se indica por las flechas perfiladas en la fig. 2. El refrigerante calentado entra en algunos de los tubos a traves de la entrada (44) en el colector (34B), fluye a traves del haz de tubos (30) y dentro del colector (34A) por lo que el refrigerante calentado da la vuelta y es dirigido de nuevo al colector (34B) a traves de 30 otros tubos para salir del evaporador (22) por la salida (46). En otras realizaciones, el refrigerante calentado entra en el evaporador (22) por el colector (34B), fluye a traves de todos los tubos del haz de tubos (30), y sale del evaporador (22) por el colector (34A). El haz de tubos (30) comprende una pluralidad de tubos individuales entre los cuales pasa el refrigerante bifasico. El calor relativo procedente del fluido refrigerante calentado hierve y vaporiza el componente lfquido del refrigerante enfriador bifasico mediante ebullicion libre y transferencia de calor por 35 conveccion de modo que el refrigerante vapor sale del evaporador (22) por la salida (40).The refrigerant that flows through the steam compression system (10) is partially vaporized or throttled in the expansion device (20) (fig. 1) and directed into the evaporator (22) through the inlet port (38) ) as a two-phase refrigerant, indicated by solid arrows in fig. 2. Simultaneously, the heated refrigerant from the refrigerator heat exchanger is circulated through the tube bundle (30) using the manifold (34B), as indicated by the arrows outlined in fig. 2. The heated refrigerant enters some of the tubes through the inlet (44) in the manifold (34B), flows through the tube bundle (30) and into the manifold (34A) so that the heated refrigerant gives the turn and is directed back to the manifold (34B) through 30 other tubes to exit the evaporator (22) through the outlet (46). In other embodiments, the heated refrigerant enters the evaporator (22) through the manifold (34B), flows through all the tubes in the tube bundle (30), and leaves the evaporator (22) through the manifold (34A). The tube bundle (30) comprises a plurality of individual tubes between which the two-phase refrigerant passes. The relative heat from the heated refrigerant fluid boils and vaporizes the liquid component of the two-phase refrigerant refrigerant by free boiling and heat transfer by convection so that the vapor refrigerant leaves the evaporator (22) through the outlet (40).

Tfpicamente, el refrigerante gaseoso que entra comprende aproximadamente del 15 % a aproximadamente el 20 % en masa del refrigerante bifasico, lo cual es igual a aproximadamente del 91 % a aproximadamente el 95 % en volumen. Generalmente, la mayona o todo el refrigerante lfquido es vaporizado por los tubos (30) de modo que el 40 volumen entero del refrigerante bifasico entrante sale del evaporador (22) como refrigerante en fase gaseosa. En particular, el refrigerante gaseoso tiene tendencia a acumularse por encima del orificio de entrada (38), formando una barrera de vapor e impidiendo que el refrigerante lfquido entre en contacto con los tubos del haz de tubos (30). El refrigerante gaseoso forma una burbuja seca alrededor de los tubos impidiendo que se produzca transferencia de calor de ebullicion. Con el fin de aumentar el contacto lfquido con el haz de tubos (30) y la eficiencia del evaporador 45 (22), el distribuidor (12) esta colocado en el fondo de la carcasa (42). El distribuidor (12) impide la formacion de grandes burbujas de vapor dispersando el refrigerante en fase gaseosa en burbujas mas pequenas que fluyen a traves del evaporador (22).Typically, the incoming gaseous refrigerant comprises approximately 15% to approximately 20% by mass of the biphasic refrigerant, which is equal to approximately 91% to approximately 95% by volume. Generally, the mayone or all of the liquid refrigerant is vaporized by the tubes (30) so that the entire volume of the incoming two-phase refrigerant leaves the evaporator (22) as a gas phase refrigerant. In particular, the gaseous refrigerant has a tendency to accumulate above the inlet port (38), forming a vapor barrier and preventing the liquid refrigerant from coming into contact with the tubes of the tube bundle (30). The gaseous refrigerant forms a dry bubble around the tubes preventing boiling heat transfer. In order to increase the liquid contact with the tube bundle (30) and the efficiency of the evaporator 45 (22), the distributor (12) is placed at the bottom of the housing (42). The distributor (12) prevents the formation of large vapor bubbles by dispersing the refrigerant in the gas phase into smaller bubbles flowing through the evaporator (22).

La fig. 3 muestra una vista en corte en perspectiva del evaporador (22) que muestra la carcasa (42) y el distribuidor 50 (12) de la presente invencion. La carcasa (42) comprende un cuerpo cilmdrico dentro del cual el refrigerante bifasico es recibido por el orificio de entrada (38) y el refrigerante gaseoso es descargado por el orificio de salida (40). Los colectores (34A) y (34B) (fig. 2) conectan con la carcasa (42) por los extremos del lado abierto de la carcasa (42). El distribuidor (12) esta conectado a una superficie interior de la carcasa (42) de modo que el distribuidor (12) cubre el orificio de entrada (38). En la realizacion mostrada, el orificio de entrada (38) esta colocado cerca de los centros del 55 evaporador (22) y el distribuidor (12), pero en otras realizaciones el orificio de entrada (38) puede estar colocado mas cerca de un extremo del evaporador (22). El distribuidor (12) comprende un cuerpo alargado que forma una estructura similar a una cubeta o similar a un tubo que esta abierta por una parte de su penmetro exterior a lo largo de un segmento entero de su longitud. Como tal, el distribuidor (12) coopera con la carcasa (42) para formar el canal (49) definido entre la carcasa (42), que define una pared inferior del canal, y el distribuidor (12), que forma las partes 60 de pared restantes del canal. Asf, el canal (49) define un area de seccion transversal generalmente uniforme que se extiende sustancialmente a lo largo de toda la longitud del cuerpo alargado del distribuidor (12). El perfil de la seccion trasversal del cuerpo alargado del distribuidor (12) puede definir diversos perfiles, tales como rectangulares,Fig. 3 shows a perspective sectional view of the evaporator (22) showing the housing (42) and the distributor 50 (12) of the present invention. The housing (42) comprises a cylindrical body into which the two-phase refrigerant is received by the inlet port (38) and the gaseous refrigerant is discharged by the outlet port (40). The manifolds (34A) and (34B) (fig. 2) connect to the housing (42) by the ends of the open side of the housing (42). The distributor (12) is connected to an inner surface of the housing (42) so that the distributor (12) covers the inlet hole (38). In the embodiment shown, the inlet port (38) is placed near the centers of the evaporator (22) and the distributor (12), but in other embodiments the inlet hole (38) may be placed closer to one end. of the evaporator (22). The distributor (12) comprises an elongated body that forms a structure similar to a cuvette or similar to a tube that is opened by a part of its outer penimeter along an entire segment of its length. As such, the distributor (12) cooperates with the housing (42) to form the channel (49) defined between the housing (42), which defines a bottom wall of the channel, and the distributor (12), which forms the parts 60 of remaining wall of the channel. Thus, the channel (49) defines a generally uniform cross-sectional area that extends substantially along the entire length of the elongated body of the distributor (12). The profile of the transverse section of the elongated body of the distributor (12) can define various profiles, such as rectangular,

cuadrados, semicirculares o en forma de V.square, semicircular or V-shaped.

En la realizacion de la invencion mostrada en la fig. 3, el distribuidor (12) comprende un cuerpo alargado en forma de V. El cuerpo en forma de V incluye el primer lado (50A), el segundo lado (50B), el primer borde inferior (52A), el 5 segundo borde inferior (52B) y el borde superior (54). El primer lado (50A) y el segundo lado (50B), que estan unidos a lo largo del borde superior (54), incluyen partes de entrada (56A) y (56B), extremos distales (58A) a (58D), y orificios de descarga (60A) a (60D). En una realizacion, el distribuidor (12) se fabrica de una sola pieza plana de acero que tiene un penmetro que incluye los bordes inferiores (52A) y (52B), las partes de entrada (56A) y (56B) y los extremos distales (58A) a (58D). Despues se cortan orificios de descarga (60A) - (60D) del distribuidor (12) en el 10 penmetro de la pieza plana. Cortar los orificios de descarga (60A) - (60D) en los bordes inferiores (52A) y (52B) impide la erosion del fluido en el haz de tubos (30) y simplifica la produccion del distribuidor (12). La pieza plana despues es doblada o plegada para formar el borde superior (54) y para dar al distribuidor (12) un perfil en forma de V. En una realizacion, el angulo entre el primer lado (50A) y el segundo lado (50B) es aproximadamente 120 grados. En otras realizaciones, el distribuidor (12) esta formado a partir de una pieza de angular de hierro estandar que ya 15 incluye el pliegue. En una realizacion, las partes de entrada (56A) y (56B) y los extremos distales (58A) - (58D) estan soldadas a la carcasa (42) para formar el canal (49) entre la carcasa (42) y el distribuidor (12). En otras realizaciones, pueden utilizarse otros medios de fijacion o union. Asf, el distribuidor (12) puede fabricarse facilmente a partir de material estandar con pocas etapas de fabricacion necesarias, lo cual ayuda a acelerar el tiempo de produccion y reducir los costes de produccion.In the embodiment of the invention shown in fig. 3, the distributor (12) comprises an elongated V-shaped body. The V-shaped body includes the first side (50A), the second side (50B), the first lower edge (52A), the 5 second lower edge (52B) and the upper edge (54). The first side (50A) and the second side (50B), which are joined along the upper edge (54), include inlet parts (56A) and (56B), distal ends (58A) to (58D), and discharge holes (60A) to (60D). In one embodiment, the distributor (12) is manufactured from a single flat piece of steel having a penimeter that includes the bottom edges (52A) and (52B), the inlet parts (56A) and (56B) and the distal ends (58A) to (58D). Then discharge holes (60A) - (60D) of the distributor (12) are cut in the 10 penimeter of the flat piece. Cutting the discharge holes (60A) - (60D) at the bottom edges (52A) and (52B) prevents erosion of the fluid in the tube bundle (30) and simplifies the production of the distributor (12). The flat piece is then folded or folded to form the upper edge (54) and to give the distributor (12) a V-shaped profile. In one embodiment, the angle between the first side (50A) and the second side (50B ) is approximately 120 degrees. In other embodiments, the distributor (12) is formed from a piece of standard iron angle that already includes the fold. In one embodiment, the input parts (56A) and (56B) and the distal ends (58A) - (58D) are welded to the housing (42) to form the channel (49) between the housing (42) and the distributor (12). In other embodiments, other fixing or joining means may be used. Thus, the distributor (12) can be easily manufactured from standard material with few necessary manufacturing steps, which helps speed up production time and reduce production costs.

20twenty

Haciendo referencia a la fig. 3, la seccion transversal del canal (49) esta definida por una parte inferior arqueada de una pared lateral interior de la carcasa (42) y una parte angular opuesta del distribuidor (12). Asf, el canal (49) se extiende de manera sustancialmente uniforme a lo largo de la longitud del distribuidor (12). Las partes de entrada (56A) y (56B) estan colocadas opuestas al orificio de entrada (38). El flujo masico del refrigerante bifasico que entra 25 en el orificio de entrada (38) impacta en las partes de entrada (56A) y (56B) del primer lado (50A) y el segundo lado (50B) para dividirse en dos corrientes de refrigerante que fluyen hacia fuera a lo largo de la longitud del distribuidor (12) hacia los extremos distales (58A) - (58D) del mismo a traves del canal (49). Se impide que el refrigerante migre hacia arriba hacia el orificio de salida (40) mediante el primer y el segundo lado (50A) - (50B). El distribuidor (12) incluye orificios de descarga (60A) - (60D) para dispersar de manera controlada el refrigerante bifasico dentro de la 30 carcasa (42) de modo que una mayor cantidad de refrigerante en fase lfquida impactara en el haz de tubos (30) comparada con la ausencia del distribuidor (12). Asf, se promueve la transferencia de calor por conveccion para facilitar la evaporacion del refrigerante en fase lfquida. Ademas, los orificios de descarga (60A) - (60D) estan conformados para producir una minima cafda de presion en el refrigerante a medida que pasa a traves del distribuidor (12) de modo que se conserva presion para impulsar el refrigerante a traves del sistema de compresion 35 de vapor y para controlar el dispositivo de expansion (20). En particular, los orificios de descarga (60A) - (60D) estan conformados para producir caudales masicos iguales del refrigerante bifasico en posiciones sucesivas a lo largo del primer y el segundo lado (50A) - (50B). Los extremos distales del cuerpo en forma de V entre el primer lado (50A) y el segundo lado (50B) estan abiertos para permitir tambien que el refrigerante bifasico escape del interior del canal (49).Referring to fig. 3, the cross section of the channel (49) is defined by an arcuate lower part of an inner side wall of the housing (42) and an opposite angular part of the distributor (12). Thus, the channel (49) extends substantially uniformly along the length of the distributor (12). The input parts (56A) and (56B) are positioned opposite the entrance hole (38). The mass flow of the two-phase refrigerant entering 25 in the inlet port (38) impacts the inlet parts (56A) and (56B) of the first side (50A) and the second side (50B) to be divided into two coolant streams flowing outward along the length of the distributor (12) towards the distal ends (58A) - (58D) thereof through the channel (49). The refrigerant is prevented from migrating upwards towards the outlet orifice (40) by the first and second sides (50A) - (50B). The distributor (12) includes discharge holes (60A) - (60D) to disperse the biphasic refrigerant in a controlled manner within the housing (42) so that a greater quantity of liquid phase refrigerant will impact the tube bundle ( 30) compared to the absence of the distributor (12). Thus, heat transfer by convection is promoted to facilitate evaporation of the liquid phase refrigerant. In addition, the discharge ports (60A) - (60D) are shaped to produce a minimum amount of pressure in the refrigerant as it passes through the distributor (12) so that pressure is maintained to drive the refrigerant through the system of steam compression 35 and for controlling the expansion device (20). In particular, the discharge orifices (60A) - (60D) are shaped to produce equal mass flow rates of the two-phase refrigerant in successive positions along the first and second sides (50A) - (50B). The distal ends of the V-shaped body between the first side (50A) and the second side (50B) are also open to allow the two-phase refrigerant to escape from inside the channel (49).

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En la realizacion mostrada, los orificios de descarga (60A) - (60D) comprenden respiraderos en forma de cuna que estan colocados a lo largo de los bordes inferiores (52A) y (52B). Por ejemplo, el primer orificio (60A) se extiende a lo largo del borde inferior (52A). El primer orificio (60A) comienza en la parte de entrada (56) y se extiende hacia el extremo distal (58A), extendiendose cada vez mas dentro del borde inferior (52A) y el primer lado (50A) para formar 45 un respiradero en forma de cuna. La rampa y el recorrido de las cunas se seleccionan, conjuntamente con el tamano del area de la seccion transversal del canal de flujo (49) del interior del distribuidor (12), para que liberen cantidades iguales del refrigerante bifasico en diferentes posiciones a lo largo del distribuidor (12). La geometna espedfica de los orificios de descarga se selecciona utilizando analisis matematico o numerico del flujo de fluido bifasico para modelar el flujo de refrigerante a traves del canal (49) y los orificios de descarga (60A) - (60D). Con fines de 50 simplificacion, la discusion de los beneficios de la presente invencion puede apreciarse con referencia a las ecuaciones de conservacion de masa y de cantidad de movimiento y el flujo de fluido en estado estacionario.In the embodiment shown, the discharge holes (60A) - (60D) comprise cradle-shaped vents that are placed along the bottom edges (52A) and (52B). For example, the first hole (60A) extends along the bottom edge (52A). The first hole (60A) begins at the inlet part (56) and extends towards the distal end (58A), extending more and more into the lower edge (52A) and the first side (50A) to form a vent in crib shape. The ramp and the travel of the cradles are selected, together with the size of the cross-sectional area of the flow channel (49) inside the distributor (12), so that they release equal amounts of the biphasic refrigerant in different positions along from the distributor (12). The specific geometry of the discharge orifices is selected using mathematical or numerical analysis of the flow of two-phase fluid to model the flow of refrigerant through the channel (49) and the discharge orifices (60A) - (60D). For the purpose of simplification, the discussion of the benefits of the present invention can be appreciated with reference to the equations of conservation of mass and amount of movement and fluid flow in steady state.

El caudal volumetrico Q de un fluido que entra en un canal viene determinado por el area Ai de la entrada del canal multiplicada por la velocidad Vi del fluido en la entrada, tal como se muestra en la Ecuacion (1). El caudal 55 volumetrico de un fluido que entra en el canal debe ser igual al caudal volumetrico del fluido que sale del canal por un area de salida A2 y con velocidad de salida V2, tal como tambien se muestra en la Ecuacion (1).The volumetric flow rate Q of a fluid entering a channel is determined by the area Ai of the channel inlet multiplied by the speed Vi of the fluid at the inlet, as shown in Equation (1). The volumetric flow rate of a fluid entering the channel must be equal to the volumetric flow rate of the fluid leaving the channel through an output area A2 and with output speed V2, as also shown in Equation (1).

Q = AlVl = A2V2 (m3/s) Ecuacion (1)Q = AlVl = A2V2 (m3 / s) Equation (1)

60 Asf, el caudal volumetrico del refrigerante bifasico que entra en el canal (49) a traves del orificio de entrada (38) es igual a la cantidad total de refrigerante que sale del canal (49) a traves de los orificios de descarga (60A) - (60DB) y60 Thus, the volumetric flow rate of the two-phase refrigerant entering the channel (49) through the inlet port (38) is equal to the total amount of refrigerant leaving the channel (49) through the discharge holes (60A ) - (60DB) and

los extremos abiertos del canal (49).the open ends of the channel (49).

El caudal masico m de un fluido viene determinado por la densidad del fluido p multiplicada por el caudalThe mass flow rate m of a fluid is determined by the density of the fluid p multiplied by the flow rate

volumetrico Q del fluido, tal como se muestra por la Ecuacion (2). Ademas, el caudal masico m del fluido puede 5 determinarse basandose en las perdidas de presiones entre dos puntos del recorrido de flujo, Pi y P2, y el area del recorrido de flujo A2, tal como tambien se muestra en la Ecuacion (2), donde K representa una constante basada en el rozamiento y otros factores.volumetric Q of the fluid, as shown by Equation (2). In addition, the mass flow rate m of the fluid can be determined based on the pressure losses between two points of the flow path, Pi and P2, and the area of the flow path A2, as also shown in Equation (2), where K represents a constant based on friction and other factors.

m = pQ = pA 2 V2 = KA ^/2p(P1 - P2) (kg/s)m = pQ = pA 2 V2 = KA ^ / 2p (P1 - P2) (kg / s)

Ecuacion (2)Equation (2)

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Puede apreciarse que el caudal masico depende de la velocidad del fluido y el area a traves de la cual esta fluyendo en cualquier punto dado. Asf, el caudal masico de un refrigerante a traves de un orificio de descarga depende del area del orificio de descarga y la velocidad del refrigerante a traves del orificio. Alternativamente, el caudal masico a traves del orificio de descarga depende del area del orificio de descarga y las presiones en cualquier lado del orificio. 15 Asf, el caudal masico de un refrigerante a traves de un orificio de descarga depende de la presion en el canal (49) y la presion en la carcasa (42), asf como el area del orificio de descarga y el canal (49).It can be seen that the mass flow rate depends on the speed of the fluid and the area through which it is flowing at any given point. Thus, the mass flow rate of a refrigerant through a discharge orifice depends on the area of the discharge orifice and the velocity of the refrigerant through the orifice. Alternatively, the mass flow rate through the discharge orifice depends on the area of the discharge orifice and the pressures on either side of the orifice. 15 Thus, the mass flow rate of a refrigerant through a discharge orifice depends on the pressure in the channel (49) and the pressure in the housing (42), as well as the area of the discharge orifice and the channel (49) .

Tal como se conoce a partir de la ecuacion de Bernoulli y la perdida de carga por viscosidad, la velocidad y la presion de un fluido que fluye a traves de un canal disminuye a lo largo de la longitud de ese canal debido al 20 rozamiento y otras consideraciones. Asf, por ejemplo, manipulando el tamano del orificio de descarga (60A) y conociendo el perfil de velocidad del refrigerante a traves del canal (49), el distribuidor (12) de la presente invencion produce un caudal masico que se emite desde una parte del orificio de descarga (60A) cerca de la parte de entrada (56A) que es igual o casi igual a un caudal masico que se emite desde una parte del orificio de descarga (60A) cerca del extremo distal (58B) para producir un flujo mas uniforme de refrigerante bifasico a traves de la anchura de la 25 carcasa (42). Asf, pueden producirse orificios de descarga que tienen diversas geometnas a lo largo de la longitud del distribuidor (12) para conseguir una distribucion de refrigerante mas uniforme dentro del evaporador (22).As is known from Bernoulli's equation and the loss of charge due to viscosity, the speed and pressure of a fluid flowing through a channel decreases along the length of that channel due to friction and other considerations. Thus, for example, by manipulating the size of the discharge orifice (60A) and knowing the refrigerant velocity profile through the channel (49), the distributor (12) of the present invention produces a mass flow rate that is emitted from a part of the discharge orifice (60A) near the inlet part (56A) that is equal to or almost equal to a mass flow that is emitted from a part of the discharge orifice (60A) near the distal end (58B) to produce a flow more uniform biphasic refrigerant across the width of the housing (42). Thus, discharge holes can be produced having various geometries along the length of the distributor (12) to achieve a more uniform distribution of refrigerant within the evaporator (22).

La fig. 4 muestra una vista frontal de la primera realizacion del distribuidor (12) de la presente invencion mostrada en las figs. 2 y 3, en el cual el refrigerante es liberado a lo largo de orificios de descarga (60A) y (60B). El distribuidor 30 (12) incluye el primer lado (50A), el borde inferior (52A), el borde superior (54), la parte de entrada (56A), los extremos distales (58A) y (58B), los orificios de descarga (60A) y (60B) y los postes de montaje (62A) y (62B). Los postes de montaje (62A) y (62B) estan configurados para ser recibidos dentro de taladros o agujeros de acoplamiento dentro de la carcasa (42) de modo que el borde inferior (52A) a lo largo de la parte de entrada (56A) y los extremos distales (58A) y (58B) entran en contacto con la superficie interior de la carcasa (42). Los postes (62A) 35 y (62B) son asegurados entonces a la carcasa (42) utilizando un procedimiento de soldadura o algun otro procedimiento. En otras realizaciones, los postes (62A) y (62B) comprenden apendices que estan conectados al borde inferior (52A). El segundo lado (50B) del distribuidor (12) incluye componentes y caractensticas similares al primer lado (50A), incluyendo orificios de descarga y postes de montaje. Como tal, en la realizacion mostrada en la fig. 4, el distribuidor (12) incluye cuarto postes de montaje y cuatro orificios de descarga en forma de cuna.Fig. 4 shows a front view of the first embodiment of the distributor (12) of the present invention shown in figs. 2 and 3, in which the refrigerant is released along discharge ports (60A) and (60B). The distributor 30 (12) includes the first side (50A), the lower edge (52A), the upper edge (54), the inlet part (56A), the distal ends (58A) and (58B), the holes discharge (60A) and (60B) and mounting posts (62A) and (62B). The mounting posts (62A) and (62B) are configured to be received inside holes or coupling holes inside the housing (42) so that the bottom edge (52A) along the inlet part (56A) and the distal ends (58A) and (58B) come into contact with the inner surface of the housing (42). Posts (62A) 35 and (62B) are then secured to the housing (42) using a welding procedure or some other procedure. In other embodiments, posts (62A) and (62B) comprise appendages that are connected to the bottom edge (52A). The second side (50B) of the distributor (12) includes components and features similar to the first side (50A), including discharge holes and mounting posts. As such, in the embodiment shown in fig. 4, the distributor (12) includes fourth mounting posts and four cradle-shaped discharge holes.

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El flujo masico mi de refrigerante entra en el distribuidor (12) a presion Pi y velocidad Vi cerca de la parte de entrada (56A) y es dividido en dos ramas m2 y m3 que contienen la mitad del flujo masico de la cantidad que entra por el orificio de entrada (38) (fig. 3). Las dos ramas m2 y m3 de refrigerante bifasico continuan hasta los extremos distales (58A) y (58B), perdiendo refrigerante a traves de los orificios de descarga (60A) y (60B). La presion Pi y la 45 presion P’ dentro de la carcasa (42) vienen determinadas por las condiciones de funcionamiento del sistema de compresion de vapor (10) y la perdida de presion a traves del distribuidor (12). La presion Pi es generalmente mayor que la presion P’ ya que debe existir algo de diferencial de presion a traves del distribuidor (12) para permitir el flujo a traves del distribuidor (12). Los orificios de descarga (60A) y (60B) estan conformados para producir un flujo masico uniforme a lo largo de la anchura w de cada orificio de descarga variando el diferencial de presion entre la 50 presion dentro del distribuidor (12) cerca de las diversas posiciones a lo largo de cada orificio de descarga y P’. Por ejemplo, en el punto X cerca de la parte de entrada (56A), el refrigerante tiene la velocidad V4 a la presion P4 y el area del orificio de descarga (60A) cerca de ese punto tiene un area dada. La presion P4 es inferior a la presion Pi ya que se produce algo de perdida de carga entre el orificio de entrada (38) y el orificio de descarga (60A). A medida que el refrigerante fluye a traves del distribuidor (12) a lo largo del orificio de descarga (60A), tal como hasta el punto 55 Y, la presion y la velocidad del refrigerante siguen disminuyendo hasta la presion P5 y la velocidad V5. Asf, Pi > P4> P5 > P’, y Vi > V4 > V5, tal como se esperana de un canal de flujo que tiene un area de la seccion transversal casi constante. Con el fin de mantener igual el caudal masico a lo largo de la longitud del distribuidor (12), el area del orificio de descarga (60A) vana de modo que el area del orificio de descarga (60A) cerca del punto Y es mayor queThe mass flow mi of refrigerant enters the distributor (12) at pressure Pi and speed Vi near the inlet part (56A) and is divided into two branches m2 and m3 that contain half the mass flow of the amount that enters by the entrance hole (38) (fig. 3). The two m2 and m3 branches of two-phase refrigerant continue to the distal ends (58A) and (58B), losing refrigerant through the discharge holes (60A) and (60B). The pressure Pi and the pressure P ’inside the housing (42) are determined by the operating conditions of the steam compression system (10) and the loss of pressure through the distributor (12). Pressure Pi is generally greater than pressure P ’since there must be some pressure differential across the distributor (12) to allow flow through the distributor (12). The discharge orifices (60A) and (60B) are shaped to produce a uniform mass flow along the width w of each discharge orifice by varying the pressure differential between the pressure within the distributor (12) near the various positions along each discharge hole and P '. For example, at point X near the inlet part (56A), the refrigerant has the velocity V4 at the pressure P4 and the area of the discharge orifice (60A) near that point has a given area. The pressure P4 is lower than the pressure Pi since some loss of load occurs between the inlet port (38) and the discharge port (60A). As the refrigerant flows through the distributor (12) along the discharge hole (60A), such as up to point 55 Y, the pressure and the refrigerant speed continue to decrease to the pressure P5 and the speed V5. Thus, Pi> P4> P5> P ’, and Vi> V4> V5, as expected from a flow channel that has an almost constant cross-sectional area. In order to maintain the same mass flow along the length of the distributor (12), the area of the discharge orifice (60A) varies so that the area of the discharge orifice (60A) near the point Y is greater than

el area del orificio de descarga (60A) cerca del punto X.the area of the discharge hole (60A) near point X.

Tal como se ilustra por la Ecuacion (2), con el fin de mantener un caudal masico constante para un flujo de un fluido que tiene una velocidad decreciente, el area debe aumentar. Tal como tambien ilustra la Ecuacion (2), con el fin de 5 mantener un caudal masico constante para un flujo de fluido que tiene un diferencial de presion decreciente, el area debe aumentar. Los tamanos del orificio de descarga (60A), definidos por la altura h y la anchura w, y el tamano del canal definido por el distribuidor (12) y la carcasa (42), se selecciona de modo que los caudales masicos en diversosAs illustrated by Equation (2), in order to maintain a constant mass flow rate for a flow of a fluid having a decreasing velocity, the area must increase. As Equation (2) also illustrates, in order to maintain a constant mass flow rate for a fluid flow that has a decreasing pressure differential, the area must increase. The sizes of the discharge orifice (60A), defined by the height h and the width w, and the size of the channel defined by the distributor (12) and the housing (42), are selected so that the mass flow rates in various

puntos a lo largo del orificio de descarga (60A), tal como m4 y m5 en los puntos Xe Y son iguales. El caudal masicopoints along the discharge hole (60A), such as m4 and m5 at points Xe Y are equal. The mass flow

total que sale de los orificios de descarga (60A) y (60D) (fig. 3) es igual a m2. En una realizacion de la invencion, la 10 longitud del distribuidor (12) puede dimensionarse de modo que los caudales masicos en las aberturas del distribuidor (12) cerca de los extremos distales (58A) y (58b) es cero o casi y las presiones allf son aproximadamente iguales a la presion P'. El tamano de los orificios de descarga tambien se selecciona para producir las cafdas de presion mas pequenas posibles a traves de los orificios de descarga. Generalmente, el orificio de descarga (60A) tiene el area de la seccion transversal creciente a lo largo de una longitud del distribuidor (12) que se 15 extiende desde la parte de entrada (56A) hasta el extremo distal (58A). En otras palabras, la altura h del orificio de descarga (60A) aumenta a lo largo de la anchura w, desde la parte de entrada (56A) hasta los extremos distales (58A).Total output from the discharge holes (60A) and (60D) (fig. 3) is equal to m2. In one embodiment of the invention, the length of the distributor (12) can be sized so that the mass flows in the openings of the distributor (12) near the distal ends (58A) and (58b) are zero or almost and the pressures theref are approximately equal to the pressure P '. The size of the discharge holes is also selected to produce the smallest pressure coffees possible through the discharge holes. Generally, the discharge orifice (60A) has the area of the increasing cross section along a length of the distributor (12) that extends from the inlet part (56A) to the distal end (58A). In other words, the height h of the discharge orifice (60A) increases along the width w, from the inlet part (56A) to the distal ends (58A).

Puede utilizarse modelizacion matematica y numerica para analizar el flujo masico del refrigerante en cualquier 20 punto a lo largo de la longitud de los orificios de descarga para determinar la distribucion del refrigerante a lo largo de la longitud de los orificios de descarga. La modelizacion tambien puede utilizarse para determinar y verificar otras consideraciones. Por ejemplo, la modelizacion puede utilizarse para asegurar que la geometna del canal (49) y los orificios de descarga se selecciona para producir una minima perdida de presion a traves del distribuidor (12). Ademas, la geometna del distribuidor (12) se selecciona para evitar problemas relacionados con la velocidad del 25 sonido. En un flujo de refrigerante a alta velocidad a traves de un canal, la velocidad del refrigerante esta limitada por la velocidad del sonido y el area del canal. El distribuidor (12) de la presente invencion esta dimensionado para evitar problemas con la velocidad del sonido dimensionando el canal (49) para que sea lo suficientemente grande de modo que el refrigerante que fluye hacia los extremos distales (58A) y (58B) este por debajo de la velocidad del sonido.Mathematical and numerical modeling can be used to analyze the mass flow of the refrigerant at any point along the length of the discharge holes to determine the distribution of the refrigerant along the length of the discharge holes. Modeling can also be used to determine and verify other considerations. For example, modeling can be used to ensure that the channel geometry (49) and the discharge holes are selected to produce a minimum loss of pressure through the distributor (12). In addition, the distributor geometry (12) is selected to avoid problems related to the speed of the sound. In a high speed refrigerant flow through a channel, the refrigerant speed is limited by the speed of the sound and the area of the channel. The distributor (12) of the present invention is sized to avoid problems with the speed of sound by dimensioning the channel (49) to be large enough so that the refrigerant flowing to the distal ends (58A) and (58B) is below the speed of sound.

30 Las siguientes ecuaciones demuestran la estrategia de una modelizacion para determinar el flujo bifasico a traves de un distribuidor.30 The following equations demonstrate the modeling strategy to determine the two-phase flow through a distributor.

3535

dPadPa

1 r 21 r 2

-fPa^a-fPa ^ a

dLadLa

DD

dPbdPb

1212

-pb-pb

dLbdLb

DD

dma =PaVtdma = PaVt

d (Aa - Ac) dLd (Aa - Ac) dL

■ dL„■ dL „

• d (A - A ) 1T• d (A - A) 1T

dmb = PbVb----- n ^ dLbdmb = PbVb ----- n ^ dLb

dLbdLb

4040

Las condiciones de contorno para el equilibrio de presion y flujo masico son:The boundary conditions for pressure balance and mass flow are:

APa =APbAPa = APb

45Four. Five

ma + mb = mma + mb = m

Es decir,That is to say,

LL

imagen1image 1

LbLb

imagen2image2

ma,e + mb,e +ma, e + mb, e +

La • Lb •The • Lb •

| Jma + | dmb| Jma + | dmb

= m= m

5 Donde,5 Where,

ma,e = P a,e^ a,eAcma, e = P a, e ^ a, eAc

mb,e = Pb,eVb,eAcmb, e = Pb, eVb, eAc

10 f Coeficiente de rozamiento de Darcy usando el modelo bifasico de Martinelly10 f Darcy's friction coefficient using the two-phase Martinelly model

Aa, A Area de flujo abierto en cada seccionAa, A Open flow area in each section

A Area de la seccion transversal del distribuidorA Distributor cross section area

15fifteen

D Diametro hidraulico de la seccion transversal del distribuidorD Hydraulic diameter of the cross section of the distributor

e Subrndice que indica el final del distribuidore Sub-index indicating the end of the distributor

20 La Longitud de una mitad del distribuidor desde la parte de entrada hasta la parte distal20 The length of one half of the distributor from the inlet part to the distal part

Lb Longitud de una mitad del distribuidor desde la parte de entrada hasta la parte distalLb Length of one half of the distributor from the inlet part to the distal part

Estas ecuaciones ilustran, entre otras cosas, que el flujo que entra en el distribuidor es igual al flujo que sale del 25 distribuidor a traves de los orificios de descarga. El flujo se determina, entre otras cosas, integrando el diferencial de presion a lo largo de la longitud de cada orificio de descarga. Asf, la modelizacion matematica y numerica puede utilizarse para determinar el area de la seccion transversal del canal (49) dentro del distribuidor (12) y la forma de los orificios de descarga (60A) - (60D) de modo que el flujo masico descargado en puntos sucesivos a lo largo de la anchura del distribuidor (12) sean iguales. Utilizando los canales de descarga, (60A) - (60D), el distribuidor (12) de la 30 presente invencion consigue una verdadera distribucion uniforme de flujo masico de refrigerante a traves de la anchura de cada orificio de descarga. En otros distribuidores, se utiliza una serie de orificios de descarga para producir distribuciones sucesivas de refrigerante bifasico que tienen el mismo caudal masico, tal como se muestran en las figs. 5 y 6.These equations illustrate, among other things, that the flow entering the distributor is equal to the flow leaving the distributor through the discharge orifices. The flow is determined, among other things, by integrating the pressure differential along the length of each discharge orifice. Thus, the mathematical and numerical modeling can be used to determine the cross-sectional area of the channel (49) within the distributor (12) and the shape of the discharge orifices (60A) - (60D) so that the mass flow discharged at successive points along the width of the distributor (12) are equal. Using the discharge channels, (60A) - (60D), the distributor (12) of the present invention achieves a true uniform distribution of mass flow of refrigerant through the width of each discharge hole. In other distributors, a series of discharge orifices are used to produce successive distributions of biphasic refrigerant having the same mass flow rate, as shown in figs. 5 and 6

35 La fig. 5 muestra una vista frontal de un distribuidor alternativo (12) fuera del alcance de la reivindicacion 1 en el cual el refrigerante es liberado a lo largo de orificios de descarga sucesivos y discretos que tiene alturas de abertura crecientes. La fig. 6, la cual tambien queda fuera del alcance de la reivindicacion 1, se analiza simultaneamente con la fig. 5, muestra una vista frontal de un distribuidor adicional en el cual el refrigerante es liberado a lo largo de orificios de descarga sucesivos que tienen anchuras de abertura crecientes. Los distribuidores de las figs. 5 y 6 se 40 fabrican a partir de procedimientos y materiales similares. Sin embargo, en lugar de conformar el borde inferior (52A) para formar los orificios de descarga, los orificios de descarga son cortados en los lados (50A) y (50B) (fig. 3), tal como con un procedimiento de corte por laser. Como tal, el distribuidor (12) comprende una pieza rectangular de acero que esta doblada para proporcionar un borde superior (54), y los bordes inferiores (52A) y (52B) (fig. 3) entran en contacto con la superficie interior de la carcasa (42) a lo largo de toda su longitud. En las realizaciones de las figs. 45 5 y 6, los orificios de descarga en forma de cuna (60A) y (60B) han sido reemplazados por un par de orificios de descarga cuadrangulares. Por ejemplo, el primer lado (50A) del distribuidor (12) incluye los orificios de descarga (64A) - (64D). El segundo lado (50B) del distribuidor (12) tambien incluye cuatro orificios de descarga cuadrangulares de modo que, en la realizacion mostrada, el distribuidor (12) incluye ocho orificios de descarga. Sin embargo, en otras realizaciones pueden utilizarse otros numeros de orificios de descarga.35 Fig. 5 shows a front view of an alternative distributor (12) outside the scope of claim 1 in which the refrigerant is released along successive and discrete discharge holes having increasing opening heights. Fig. 6, which is also outside the scope of claim 1, is analyzed simultaneously with fig. 5, shows a front view of an additional distributor in which the refrigerant is released along successive discharge holes that have increasing opening widths. The distributors of figs. 5 and 6 are manufactured from similar procedures and materials. However, instead of shaping the bottom edge (52A) to form the discharge holes, the discharge holes are cut at the sides (50A) and (50B) (fig. 3), as with a cutting process by To be. As such, the distributor (12) comprises a rectangular piece of steel that is bent to provide an upper edge (54), and the lower edges (52A) and (52B) (fig. 3) come into contact with the inner surface of the housing (42) along its entire length. In the embodiments of figs. 45 5 and 6, the cradle-shaped discharge holes (60A) and (60B) have been replaced by a pair of quadrangular discharge holes. For example, the first side (50A) of the distributor (12) includes the discharge holes (64A) - (64D). The second side (50B) of the distributor (12) also includes four quadrangular discharge holes so that, in the embodiment shown, the distributor (12) includes eight discharge holes. However, in other embodiments other numbers of discharge holes may be used.

Los distribuidores (12) mostrados en las figs. 5 y 6 funcionan de manera similar a la del distribuidor (12) de la fig. 4.The distributors (12) shown in figs. 5 and 6 work similarly to that of the distributor (12) of fig. Four.

Sin embargo, en lugar de producir una liberacion continua de refrigerante bifasico a lo largo de la longitud del distribuidor, se liberan rafagas intermitentes de refrigerante en puntos discretos a lo largo del distribuidor, con unHowever, instead of producing a continuous release of biphasic refrigerant along the length of the distributor, intermittent bursts of refrigerant are released at discrete points along the distributor, with a

mayor numero de orificios que producen una distribucion de masa mas uniforme. El flujo masico mi de refrigerante que entra en el distribuidor (12) a una presion Pi y una velocidad Vi cerca de la parte de entrada (56A) y se divide 5 en dos ramas m2 y m3que contienen cada una la mitad del flujo masico de la cantidad que entra por el orificio degreater number of holes that produce a more uniform mass distribution. The mass flow mi of refrigerant entering the distributor (12) at a pressure Pi and a velocity Vi near the inlet part (56A) and is divided into two branches m2 and m3 each containing half the mass flow of the amount that enters through the hole of

entrada (38). La velocidad del flujo masico m2disminuye a medida que se desplaza por el orificio de descarga (64A) y (64B) hacia el extremo distal (58A), perdiendo presion a lo largo del camino debido a perdidas de carga. Con el fin de producir una distribucion de masa uniforme desde cada orificio de descarga, las areas de los orificios de descarga se incrementan a medida que la serie de orificios de descarga se extiende hacia el extremo distal (58A).entry (38). The velocity of the mass flow m2 decreases as it travels through the discharge orifice (64A) and (64B) towards the distal end (58A), losing pressure along the path due to loss of load. In order to produce a uniform mass distribution from each discharge hole, the areas of the discharge holes increase as the series of discharge holes extends towards the distal end (58A).

1010

En la fig. 5, el orificio de descarga (64A) comprende un rectangulo que tiene altura hi y anchura wi, y el orificio de descarga (64B) comprende un rectangulo que tiene altura h2 y anchura W2. Las anchuras wi y W2 son iguales, pero la altura h2 es mayor que la altura hi de modo que el orificio de descarga (64B) tiene un area mayor que el orificio de descarga (64B). En la fig. 6, el orificio de descarga (64A) comprende un rectangulo que tiene altura hi y anchura wi, 15 y el orificio de descarga (64B) comprende un rectangulo que tiene altura h2 y anchura W2. La anchura wi es mayor que la anchura w2, y la altura hi es igual a la altura h2 de modo que el orificio de descarga (64B) tiene un area mayor que el orificio de descarga (64B). Los orificios de descarga (64A) y (64B) estan acotados por bordes interiores dentro del lado (50A). Ademas, en otras realizaciones, pueden utilizarse orificios de descarga de otras formas, tales como circulares. En otra realizacion, un orificio triangular que tiene una forma similar a los orificios de descarga en forma 20 de cuna de la fig. 4 puede estar incorporado dentro del perimetro del distribuidor (i2) para producir una distribucion mas uniforme del refrigerante. La diferencia de presion entre P’ y la presion en el orificio de descarga (64A) es mayorIn fig. 5, the discharge opening (64A) comprises a rectangle having height hi and width wi, and the discharge opening (64B) comprises a rectangle having height h2 and width W2. The widths wi and W2 are the same, but the height h2 is greater than the height hi so that the discharge opening (64B) has an area greater than the discharge opening (64B). In fig. 6, the discharge opening (64A) comprises a rectangle having height hi and width wi, 15 and the discharge opening (64B) comprises a rectangle having height h2 and width W2. The width wi is greater than the width w2, and the height hi is equal to the height h2 so that the discharge orifice (64B) has an area greater than the discharge orifice (64B). The discharge holes (64A) and (64B) are bounded by inner edges inside the side (50A). In addition, in other embodiments, discharge holes of other shapes, such as circular ones, can be used. In another embodiment, a triangular hole having a shape similar to the cradle-shaped discharge holes of fig. 4 may be incorporated into the perimeter of the distributor (i2) to produce a more uniform distribution of the refrigerant. The pressure difference between P ’and the pressure in the discharge orifice (64A) is greater

que la diferencia de presion entre P’ y la presion en el orificio de descarga (64B). Como tales, los flujos masicos m4ythat the pressure difference between P ’and the pressure in the discharge orifice (64B). As such, m4y mass flows

m5 son iguales.m5 are the same.

25 El distribuidor (i2) de la presente invencion produce distribucion homogenea de refrigerante bifasico dentro de un evaporador para optimizar la evaporacion de refrigerante en fase lfquida. El distribuidor (i2) es producido a partir de un cuerpo sencillo de una sola pieza que puede ser fabricado a partir de una sola pieza plana de material de acero estandar, o a partir de una pieza estandar de angular de hierro. El distribuidor (i2) incluye orificios de descarga que producen flujos masicos iguales de refrigerante en diversas posiciones a lo largo de la anchura del distribuidor (i2). 30 En una disposicion alternativa, los orificios de descarga comprenden ranuras en forma de cuna que liberan un continuo de refrigerante para producir una verdadera distribucion uniforme. En una disposicion alternativa, los orificios de descarga comprenden ventanas sucesivamente mas grandes en el distribuidor (i2) que liberan flujos masicos discretos e iguales de refrigerante. Puede utilizarse modelizacion por ordenador y numerica para optimizar el flujo, minimizar las perdidas de presion y para dar cuenta de la velocidad del sonido. La geometria del distribuidor 35 (i2) y los orificios de descarga se puede ampliar o reducir facilmente para su uso en evaporadores que tengan capacidades diferentes.The distributor (i2) of the present invention produces homogeneous distribution of two-phase refrigerant within an evaporator to optimize the evaporation of liquid phase refrigerant. The distributor (i2) is produced from a single, single-piece body that can be manufactured from a single flat piece of standard steel material, or from a standard piece of iron angle. The distributor (i2) includes discharge holes that produce equal mass flows of refrigerant in various positions along the width of the distributor (i2). In an alternative arrangement, the discharge holes comprise cradle-shaped grooves that release a continuum of refrigerant to produce a true uniform distribution. In an alternative arrangement, the discharge holes comprise successively larger windows in the distributor (i2) that release discrete and equal mass flows of refrigerant. Computer and numerical modeling can be used to optimize flow, minimize pressure losses and to account for the speed of sound. The geometry of the distributor 35 (i2) and the discharge holes can be easily enlarged or reduced for use in evaporators having different capacities.

Aunque la presente invencion se ha descrito con referencia a realizaciones preferentes de la invencion, los expertos en la materia reconoceran que pueden realizarse cambios de forma y detalle sin apartarse del alcance de las 40 reivindicaciones.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments of the invention, those skilled in the art will recognize that changes in form and detail can be made without departing from the scope of the claims.

Claims (5)

REIVINDICACIONES 1. Un evaporador (22) para un circuito de compresion de vapor y que comprende un distribuidor (12), comprendiendo el distribuidor (12):An evaporator (22) for a steam compression circuit and comprising a distributor (12), the distributor comprising (12): un cuerpo alargado (50A, 50B) que puede colocarse dentro del evaporador (22) adyacente a una pared lateral (42) del mismo;an elongated body (50A, 50B) that can be placed inside the evaporator (22) adjacent to a side wall (42) thereof; una parte de entrada (56A) que puede colocarse cerca de un orificio de entrada (38) del evaporador (22) para recibir 10 un flujo de refrigerante;an inlet part (56A) that can be placed near an inlet port (38) of the evaporator (22) to receive a flow of refrigerant; un primer y un segundo extremos distales (58A, 58B) que se extienden a lo largo de una longitud del evaporador (22);a first and a second distal ends (58A, 58B) extending along a length of the evaporator (22); 15 orificios de descarga (60A, 60B) colocados a lo largo de una longitud del cuerpo alargado (50A, 50B); y15 discharge holes (60A, 60B) placed along an elongated body length (50A, 50B); Y un canal (49) que tiene un area de seccion transversal que se extiende desde el primer extremo distal (58A) hasta el segundo extremo distal (58B), donde el canal (49) esta definido por el cuerpo alargado (50A, 50B) y la pared lateral (42) del evaporador (22),a channel (49) having a cross-sectional area that extends from the first distal end (58A) to the second distal end (58B), where the channel (49) is defined by the elongated body (50A, 50B) and the side wall (42) of the evaporator (22), 20twenty caracterizado por que el cuerpo alargado (50A, 50B) comprende:characterized in that the elongated body (50A, 50B) comprises: primera y segunda superficies laterales para incluir los orificios de descarga (60A, 60B);first and second side surfaces to include the discharge holes (60A, 60B); 25 un borde inferior (52A, 52B) dispuesto a lo largo de cada superficie lateral para entrar en contacto con la pared lateral (42) del evaporador (22); y25 a bottom edge (52A, 52B) disposed along each side surface to come into contact with the side wall (42) of the evaporator (22); Y un borde superior a lo largo del cual estan unidas la primera y segunda superficies laterales,an upper edge along which the first and second lateral surfaces are joined, 30 y por que los orificios de descarga (60A, 60B) comprenden aberturas alargadas, de seccion decreciente, que tienen un area creciente que se extiende desde cerca de la parte de entrada (56A) hasta cerca del primer y segundo extremos distales (58A, 58B), respectivamente, donde los orificios de descarga (60A, 60B) estan configurados para estar acotados por el borde inferior (52A, 52B) del cuerpo alargado y la pared lateral (42) del evaporador (22).30 and because the discharge holes (60A, 60B) comprise elongated openings, of decreasing section, which have a growing area that extends from near the inlet part (56A) to near the first and second distal ends (58A, 58B), respectively, where the discharge holes (60A, 60B) are configured to be bounded by the lower edge (52A, 52B) of the elongated body and the side wall (42) of the evaporator (22). 35 2. El distribuidor (12) de la reivindicacion 1, donde el canal (49) tiene una seccion transversal en forma de V de modo que el canal (49) tiene un area de la seccion transversal sustancialmente constante.The distributor (12) of claim 1, wherein the channel (49) has a V-shaped cross section so that the channel (49) has a substantially constant cross-sectional area. 3. El distribuidor (12) de la reivindicacion 1, donde los orificios de descarga (60A, 60B) estan configurados para descargar una cantidad igual de masa de refrigerante en diversas posiciones a lo largo del cuerpo alargado.3. The distributor (12) of claim 1, wherein the discharge holes (60A, 60B) are configured to discharge an equal amount of refrigerant mass at various positions along the elongated body. 4040 4. El distribuidor (12) de la reivindicacion 3, donde la seccion transversal del canal (49) esta configurada para producir una disminucion de velocidad del refrigerante que fluye desde la parte de entrada (56) hasta el primer y segundo extremos distales (58A, 58B), y el tamano de los orificios de descarga (60A, 60B) esta configurado para producir diferenciales de presion decrecientes a lo largo del cuerpo alargado desde la parte de entrada (56) hasta el4. The distributor (12) of claim 3, wherein the cross-section of the channel (49) is configured to produce a decrease in the speed of the refrigerant flowing from the inlet part (56) to the first and second distal ends (58A , 58B), and the size of the discharge holes (60A, 60B) is configured to produce decreasing pressure differentials along the elongated body from the inlet part (56) to the 45 primer y segundo extremos distales (58A, 58B).45 first and second distal ends (58A, 58B). 5. Un procedimiento para distribuir refrigerante bifasico en un evaporador (22) utilizando un distribuidor (12), comprendiendo el procedimiento:5. A method for distributing biphasic refrigerant in an evaporator (22) using a distributor (12), the procedure comprising: 50 introducir refrigerante dentro de un evaporador (22);50 introduce refrigerant into an evaporator (22); canalizar el refrigerante dentro de patas opuestas de un distribuidor (12), teniendo las patas areas de seccion transversal sustancialmente constantes;channel the refrigerant into opposite legs of a distributor (12), the legs having substantially constant cross-sectional areas; 55 desembalsar el refrigerante desde el canal (49) dentro del evaporador a traves de orificios de descarga (60A, 60B) colocados a lo largo de unas longitudes de las patas, teniendo los orificios de descarga areas crecientes que se extienden a lo largo de las longitudes de las patas.55 Unpack the refrigerant from the channel (49) inside the evaporator through discharge holes (60A, 60B) placed along leg lengths, the discharge holes having increasing areas that extend along the leg lengths. 6. El procedimiento de la reivindicacion 5, donde la etapa de desembolsar el refrigerante comprende ademas 60 liberar continuamente refrigerante que tiene flujo masico uniforme a lo largo de unas longitudes de los orificios de6. The method of claim 5, wherein the step of disbursing the refrigerant further comprises continuously releasing refrigerant having uniform mass flow along lengths of the orifices of descarga (60A, 60B).discharge (60A, 60B).
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8463441B2 (en) 2002-12-09 2013-06-11 Hudson Technologies, Inc. Method and apparatus for optimizing refrigeration systems
JP2011510249A (en) 2008-01-11 2011-03-31 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー Heat exchanger
US20110056664A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-10 Johnson Controls Technology Company Vapor compression system
US10209013B2 (en) 2010-09-03 2019-02-19 Johnson Controls Technology Company Vapor compression system
CN102072684B (en) * 2011-01-06 2012-10-17 三花控股集团有限公司 Refrigerant distributing device and heat exchanger with same
JP5902053B2 (en) * 2012-06-28 2016-04-13 株式会社日立製作所 Cooling system and cooling method
CN102954627B (en) * 2012-11-21 2015-12-23 杭州三花微通道换热器有限公司 Heat exchanger
US10126066B2 (en) * 2013-03-15 2018-11-13 Trane International Inc. Side mounted refrigerant distributor in a flooded evaporator and side mounted inlet pipe to the distributor
CN103727711A (en) * 2014-01-13 2014-04-16 克莱门特捷联制冷设备(上海)有限公司 Distributor of single-pass evaporator/condenser for heat pump
JP6313090B2 (en) * 2014-03-28 2018-04-18 荏原冷熱システム株式会社 Turbo refrigerator evaporator and turbo refrigerator equipped with the evaporator
KR101810674B1 (en) * 2016-05-27 2017-12-21 (주)코리아씰테크 Ship refrigerration unit with a semi-flooded evaporators
CN108662812B (en) 2017-03-31 2022-02-18 开利公司 Flow balancer and evaporator having the same
US11867440B2 (en) 2018-06-02 2024-01-09 Carrier Corporation Water-cooled heat exchanger
CN108895880B (en) * 2018-08-23 2023-10-13 天津三电汽车空调有限公司 Flow distribution structure used in collecting pipe of automobile heat exchange unit
ES2884624T3 (en) 2019-02-04 2021-12-10 Carrier Corp Heat exchanger
CN114061178A (en) * 2020-07-29 2022-02-18 约克广州空调冷冻设备有限公司 Evaporator with a heat exchanger
US12066224B2 (en) * 2022-06-03 2024-08-20 Trane International Inc. Evaporator charge management and method for controlling the same

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3125161A (en) * 1964-03-17 Tube manifold for a steam genera-tor
US2147788A (en) * 1936-06-15 1939-02-21 Norman H Gay Ebullition-type cooler
US2717767A (en) * 1951-08-02 1955-09-13 Cantacuzene Georges Servan Heat exchanger
US3276517A (en) * 1965-07-21 1966-10-04 Patterson Kelley Co Water heater
JP3360343B2 (en) * 1993-03-23 2002-12-24 ダイキン工業株式会社 Liquid-filled evaporator
US5571560A (en) * 1994-01-12 1996-11-05 Lin; Burn J. Proximity-dispensing high-throughput low-consumption resist coating device
US5899084A (en) * 1997-01-10 1999-05-04 Chiquita Brands, Inc. Method and apparatus for ripening perishable products in a temperature-controlled room
CN1116566C (en) * 1996-07-19 2003-07-30 美国标准公司 Evaporator refrigerant distributor
US6139636A (en) * 1998-11-12 2000-10-31 United Microelectronics Corp. Spray coating device
US6293112B1 (en) * 1999-12-17 2001-09-25 American Standard International Inc. Falling film evaporator for a vapor compression refrigeration chiller
JP4192413B2 (en) * 2000-09-06 2008-12-10 株式会社Ihi Ice cooler supercooler
US6868695B1 (en) * 2004-04-13 2005-03-22 American Standard International Inc. Flow distributor and baffle system for a falling film evaporator
US20070107886A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-17 Wei Chen Evaporator for a refrigeration system
KR100673024B1 (en) * 2006-01-16 2007-01-24 삼성전자주식회사 Nozzle and apparatus for treating substrates with the nozzle
US7421855B2 (en) * 2007-01-04 2008-09-09 Trane International Inc. Gas trap distributor for an evaporator

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Publication number Publication date
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CN101960238A (en) 2011-01-26

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