ES2657624T3 - Parallel flow evaporator with variable channel insertion depth - Google Patents
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Abstract
Un intercambiador de calor de flujo paralelo que comprende: un colector (11) de entrada que tiene una abertura de entrada para conducir el flujo de un fluido de dos fases dentro de dicho colector de entrada y una pluralidad de aberturas de salida para conducir el flujo de fluido desde dicho colector de entrada; una pluralidad de canales (13) alineados en una relación sustancialmente paralela y conectados de manera fluida a icha pluralidad de aberturas de salida para conducir el flujo de fluido desde dicho colector de entrada; un colector (12) de salida conectado de manera fluida a dicha pluralidad de canales para recibir el flujo de fluido desde el mismo, en donde dicha pluralidad de canales se extiende dentro de dicho colector de entrada a diferentes profundidades y son sustancialmente planos en planos transversales al eje longitudinal del colector de entrada, caracterizado porque las áreas de sección transversal de dicho colector de entrada están localmente ampliadas en las proximidades de las áreas que rodean dichos canales planos para permitir el flujo de fluido alrededor de dicha pluralidad de canales.A parallel flow heat exchanger comprising: an inlet manifold (11) having an inlet opening to conduct the flow of a two-phase fluid within said inlet manifold and a plurality of outlet openings to conduct the flow of fluid from said inlet manifold; a plurality of channels (13) aligned in a substantially parallel relationship and fluidly connected to said plurality of outlet openings to conduct fluid flow from said inlet manifold; an outlet manifold (12) fluidly connected to said plurality of channels to receive fluid flow therefrom, wherein said plurality of channels extend within said inlet manifold at different depths and are substantially flat in transverse planes to the longitudinal axis of the inlet manifold, characterized in that the cross-sectional areas of said inlet manifold are locally enlarged in the vicinity of the areas surrounding said flat channels to allow fluid flow around said plurality of channels.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Evaporador de flujo paralelo con profundidad de inserción de canal variable Antecedentes de la invenciónParallel flow evaporator with variable channel insertion depth Background of the invention
Esta invención se refiere en general a sistemas de aire acondicionado y refrigeración y, más particularmente, a evaporadores de flujo paralelo de los mismos.This invention relates generally to air conditioning and refrigeration systems and, more particularly, to parallel flow evaporators thereof.
Una definición de un denominado intercambiador de calor de flujo paralelo se usa ampliamente en la industria del aire acondicionado y la refrigeración actualmente y designa un intercambiador de calor con una pluralidad de pasos paralelos, entre los cuales el refrigerante se distribuye y vuela en la orientación generalmente sustancialmente perpendicular a la dirección de flujo del refrigerante en los colectores de entrada y salida. Esta definición está bien adaptada dentro de la comunidad técnica y se usará a lo largo del texto.A definition of a so-called parallel flow heat exchanger is widely used in the air conditioning and refrigeration industry today and designates a heat exchanger with a plurality of parallel passages, among which the refrigerant is distributed and flies in the orientation generally substantially perpendicular to the flow direction of the refrigerant in the inlet and outlet manifolds. This definition is well adapted within the technical community and will be used throughout the text.
La mala distribución del refrigerante en los evaporadores del sistema refrigerante es un fenómeno bien conocido. Provoca una degradación significativa del rendimiento general del evaporador y del sistema en una amplia gama de condiciones de funcionamiento. Puede producirse una mala distribución de refrigerante debido a diferencias en las impedancias de flujo dentro de los canales del evaporador, una distribución de flujo de aire no uniforme sobre superficies de transferencia de calor inadecuadas, una mala orientación del intercambiador de calor o un diseño pobre del colector y del sistema de distribución. La mala distribución es particularmente pronunciada en los evaporadores de flujo paralelo debido a su diseño específico con respecto al enrutamiento de refrigerante a cada circuito de refrigerante. Los intentos de eliminar o reducir los efectos de este fenómeno en el rendimiento de los evaporadores de flujo paralelo se han realizado con poco o ningún éxito. Las razones principales de tales fallas generalmente se han relacionado con la complejidad e ineficiencia de la técnica propuesta o el costo prohibitivamente alto de la solución.The poor distribution of the refrigerant in the evaporators of the refrigerant system is a well known phenomenon. It causes a significant degradation of the overall performance of the evaporator and the system in a wide range of operating conditions. Poor refrigerant distribution may occur due to differences in flow impedances within the evaporator channels, uneven airflow distribution over inadequate heat transfer surfaces, poor heat exchanger orientation or poor design of the heat exchanger. manifold and distribution system. The poor distribution is particularly pronounced in parallel flow evaporators due to its specific design with respect to the routing of refrigerant to each refrigerant circuit. Attempts to eliminate or reduce the effects of this phenomenon on the performance of parallel flow evaporators have been made with little or no success. The main reasons for such failures have generally been related to the complexity and inefficiency of the proposed technique or the prohibitively high cost of the solution.
En los últimos años, los intercambiadores de calor de flujo paralelo y los intercambiadores de calor de aluminio soldado en particular han recibido mucha atención e interés, no solo en el sector automotriz sino también en la industria de calefacción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración (HVAC & R). Las razones principales para el empleo de la tecnología de flujo paralelo están relacionadas con su rendimiento superior, alto grado de compacidad y resistencia mejorada a la corrosión. Los intercambiadores de calor de flujo paralelo se utilizan ahora en aplicaciones de condensador y evaporador para múltiples productos y diseños de sistema y configuraciones. Las aplicaciones del evaporador, aunque prometen mayores beneficios y recompensas, son más desafiantes y problemáticas. La mala distribución del refrigerante es una de las principales preocupaciones y obstáculos para la implementación de esta tecnología en las aplicaciones del evaporador.In recent years, parallel flow heat exchangers and welded aluminum heat exchangers in particular have received a lot of attention and interest, not only in the automotive sector but also in the heating, ventilation, air conditioning and cooling industry ( HVAC & R). The main reasons for the use of parallel flow technology are related to its superior performance, high degree of compactness and improved corrosion resistance. Parallel flow heat exchangers are now used in condenser and evaporator applications for multiple products and system designs and configurations. Evaporator applications, while promising greater benefits and rewards, are more challenging and problematic. The poor distribution of the refrigerant is one of the main concerns and obstacles for the implementation of this technology in evaporator applications.
Como es sabido, la mala distribución del refrigerante en los intercambiadores de calor de flujo paralelo ocurre debido a la caída desigual de presión dentro de los canales y en los colectores de entrada y salida, así como al diseño pobre del colector y del sistema de distribución. En los colectores, la diferencia en la longitud de las trayectorias del refrigerante, la separación de fases, la gravedad y la turbulencia son los principales factores responsables de la mala distribución. Dentro de los canales del intercambiador de calor, las variaciones en la tasa de transferencia de calor, la distribución del flujo de aire, las tolerancias de fabricación y la gravedad son los factores dominantes. Además, la tendencia reciente de la mejora del rendimiento del intercambiador de calor promovió la miniaturización de sus canales (denominados mini canales y micro canales), lo que a su vez afectó negativamente a la distribución de refrigerante. Dado que es extremadamente difícil controlar todos estos factores, muchos de los intentos previos para gestionar la distribución de refrigerante, especialmente en los evaporadores de flujo paralelo, han fallado.As is known, the poor distribution of the refrigerant in parallel flow heat exchangers occurs due to uneven pressure drop within the channels and in the inlet and outlet manifolds, as well as to the poor design of the manifold and distribution system. . In the collectors, the difference in the length of the refrigerant trajectories, the phase separation, the gravity and the turbulence are the main factors responsible for the poor distribution. Within the heat exchanger channels, variations in heat transfer rate, air flow distribution, manufacturing tolerances and gravity are the key factors. In addition, the recent trend of improved heat exchanger performance promoted the miniaturization of its channels (called mini channels and micro channels), which in turn negatively affected the distribution of refrigerant. Since it is extremely difficult to control all these factors, many of the previous attempts to manage the distribution of refrigerant, especially in parallel flow evaporators, have failed.
En los sistemas de refrigerante que utilizan intercambiadores de calor de flujo paralelo, los colectores o cabezales de entrada y salida (estos términos se usarán indistintamente en todo el texto) generalmente tienen una forma cilíndrica convencional. Cuando el flujo de dos fases entra al cabezal, la fase de vapor generalmente se separa de la fase líquida. Dado que ambas fases fluyen independientemente, tiende a producirse la mala distribución del refrigerante.In refrigerant systems that use parallel flow heat exchangers, the inlet and outlet manifolds or heads (these terms will be used interchangeably throughout the text) generally have a conventional cylindrical shape. When the two-phase flow enters the head, the vapor phase generally separates from the liquid phase. Since both phases flow independently, poor refrigerant distribution tends to occur.
Si el flujo de dos fases entra en el colector de entrada a una velocidad relativamente alta, la fase líquida (gotas de líquido) es transportada por el momento del flujo más lejos de la entrada del colector a la parte remota del cabezal. Por lo tanto, los canales más cercanos a la entrada del distribuidor reciben predominantemente la fase de vapor y los canales alejados de la entrada del distribuidor reciben principalmente la fase líquida. Si, por otro lado, la velocidad del flujo de dos fases que entra al colector es baja, no hay suficiente momento para llevar la fase líquida a lo largo del cabezal. Como resultado, la fase líquida ingresa a los canales más cercanos a la entrada y la fase de vapor pasa a los más remotos. Además, las fases de líquido y vapor en el colector de entrada pueden separarse por las fuerzas de gravedad, lo que produce consecuencias similares de mala distribución. En cualquier caso, el fenómeno de mala distribución emerge rápidamente y se manifiesta en el evaporador y en la degradación general del rendimiento del sistema.If the two-phase flow enters the inlet manifold at a relatively high speed, the liquid phase (liquid drops) is transported by the moment of flow farther from the inlet of the collector to the remote part of the head. Therefore, the channels closest to the distributor inlet predominantly receive the vapor phase and the channels away from the distributor inlet mainly receive the liquid phase. If, on the other hand, the velocity of the two-phase flow entering the collector is low, there is not enough time to carry the liquid phase along the head. As a result, the liquid phase enters the channels closest to the inlet and the vapor phase passes to the most remote. In addition, the liquid and vapor phases in the inlet manifold can be separated by gravity forces, which produces similar consequences of poor distribution. In any case, the phenomenon of poor distribution emerges rapidly and manifests itself in the evaporator and in the general degradation of system performance.
El documento JP 2001-304775 describe un intercambiador de calor de flujo paralelo monofásico que incluye un colector de entrada en el que los canales se extienden a una distancia variable. Sin embargo, el colector de entradaJP 2001-304775 describes a single phase parallel flow heat exchanger that includes an input manifold in which the channels extend over a variable distance. However, the input manifold
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tiene un área de sección transversal constante, de la cual una gran parte está ocupada por los canales. Esto introduce una impedancia indeseable al flujo de refrigerante a lo largo del eje longitudinal del colector de entrada.It has a constant cross-sectional area, of which a large part is occupied by the channels. This introduces an undesirable impedance to the refrigerant flow along the longitudinal axis of the inlet manifold.
Resumen de la invenciónSummary of the Invention
Brevemente, según un aspecto de la invención, la profundidad de inserción de los canales paralelos individuales en el colector de entrada se varía para obtener una distribución de refrigerante más uniforme a los canales individuales por medio de la caída de presión diferencial que se crea por la profundidad de inserción variable. De esta forma, una mezcla de refrigerante de dos fases se distribuye de manera más uniforme entre los canales. La profundidad de inserción variable de los canales individuales se acomoda ampliando apropiadamente el diámetro del colector de entrada. La ampliación es variable de manera que las porciones que rodean inmediatamente los canales individuales son más grandes y las porciones entre ellas son más pequeñas.Briefly, according to one aspect of the invention, the insertion depth of the individual parallel channels in the inlet manifold is varied to obtain a more uniform distribution of refrigerant to the individual channels by means of the differential pressure drop created by the variable insertion depth. In this way, a two-phase refrigerant mixture is distributed more evenly between the channels. The variable insertion depth of the individual channels is accommodated by appropriately expanding the diameter of the inlet manifold. The enlargement is variable so that the portions immediately surrounding the individual channels are larger and the portions between them are smaller.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, la profundidad de inserción de los canales individuales es progresivamente menor hacia el extremo corriente abajo del colector de entrada de manera que la resistencia hidráulica al flujo es progresivamente menor hacia los canales posteriores.In accordance with another aspect of the invention, the insertion depth of the individual channels is progressively less towards the downstream end of the inlet manifold so that the hydraulic resistance to flow is progressively less towards the rear channels.
De acuerdo con otro aspecto más de la invención, la profundidad de inserción de los canales individuales en el colector de salida también se varía para compensar también la impedancia de flujo variable en el colector de salida.According to another aspect of the invention, the insertion depth of the individual channels in the output manifold is also varied to also compensate for the variable flow impedance in the output manifold.
Por lo tanto, la presente invención proporciona el aparato y el método de las reivindicaciones 1 y 5.Therefore, the present invention provides the apparatus and method of claims 1 and 5.
En los dibujos que se describen a continuación, se representan realizaciones preferidas y alternativas; sin embargo, se pueden hacer varias otras modificaciones y construcciones alternativas sin apartarse del alcance de la invención.In the drawings described below, preferred and alternative embodiments are depicted; however, several other modifications and alternative constructions can be made without departing from the scope of the invention.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
La figura 1 es una ilustración esquemática de un intercambiador de calor de flujo paralelo de acuerdo con la técnica anterior.Figure 1 is a schematic illustration of a parallel flow heat exchanger according to the prior art.
Las figuras 2 y 3 son ilustraciones esquemáticas de un ejemplo que no forma parte de la presente invención.Figures 2 and 3 are schematic illustrations of an example that is not part of the present invention.
Las figuras 4A, 4B y 4C son ilustraciones esquemáticas de otros ejemplos, de los cuales la realización mostrada en la figura 4A es parte de la presente invención.Figures 4A, 4B and 4C are schematic illustrations of other examples, of which the embodiment shown in Figure 4A is part of the present invention.
La figura 5 es una ilustración esquemática de otra realización más de la presente invención.Figure 5 is a schematic illustration of yet another embodiment of the present invention.
Descripción de la realización preferidaDescription of the preferred embodiment
Con referencia ahora a la figura 1, se muestra un intercambiador de calor de flujo paralelo que incluye un cabezal de entrada o colector 11, un cabezal de salida o colector 12 y una pluralidad de canales 13 dispuestos paralelos que interconectan de forma fluida el colector 11 de entrada al colector 12 de salida. En general, los colectores 11 y 12 de entrada y salida son de forma cilíndrica, y los canales 13 son usualmente tubos (o extrusiones) de forma aplanada o redonda. Los canales 13 normalmente tienen una pluralidad de elementos de mejora de transferencia de calor internos y externos, tales como aletas. Por ejemplo, aletas externas, dispuestas entre ellas para la mejora del proceso de intercambio de calor y la rigidez estructural, son típicamente soldadas al horno. Los canales 13 pueden tener mejoras internas de transferencia de calor y elementos estructurales también.Referring now to Figure 1, a parallel flow heat exchanger is shown that includes an inlet or manifold head 11, an outlet or manifold head 12 and a plurality of parallel channels 13 arranged to fluidly interconnect the manifold 11 inlet to outlet manifold 12. In general, the inlet and outlet manifolds 11 and 12 are cylindrical in shape, and the channels 13 are usually flattened or round tubes (or extrusions). Channels 13 typically have a plurality of internal and external heat transfer enhancement elements, such as fins. For example, external fins, arranged between them for the improvement of the heat exchange process and structural rigidity, are typically welded to the furnace. Channels 13 may have internal heat transfer improvements and structural elements as well.
La manera habitual de unir los canales 13 paralelos al colector 11 de entrada y al colector 12 de salida es insertar los canales 13 para que se extiendan dentro de las cavidades internas de los colectores 11 y 12 de entrada y salida como se muestra por las líneas de puntos. La práctica habitual es tener la misma profundidad de inserción para cada uno de los canales 13. Luego se fijan en posición por medio de soldadura fuerte o similar.The usual way of joining the channels 13 parallel to the input manifold 11 and the output manifold 12 is to insert the channels 13 so that they extend into the internal cavities of the input and output manifolds 11 and 12 as shown by the lines of points. The usual practice is to have the same insertion depth for each of the channels 13. Then they are fixed in position by means of strong welding or the like.
En funcionamiento, el refrigerante bifásico fluye hacia la abertura 14 de entrada y hacia la cavidad 16 interna del cabezal 11 de entrada. Desde la cavidad 16 interna, el refrigerante, en forma de un líquido, un vapor o una mezcla de líquido y vapor (el escenario más típico) entra en las aberturas 17 del tubo para pasar a través de los canales 13 a la cavidad 18 interna del cabezal 12 de salida. Desde allí, el refrigerante, que ahora está usualmente en forma de vapor, sale por la abertura 19 de salida y luego al compresor (no mostrado).In operation, the two-phase refrigerant flows into the inlet opening 14 and into the internal cavity 16 of the inlet head 11. From the internal cavity 16, the refrigerant, in the form of a liquid, a vapor or a mixture of liquid and steam (the most typical scenario) enters the openings 17 of the tube to pass through the channels 13 to the internal cavity 18 of the output head 12. From there, the refrigerant, which is now usually in the form of steam, exits through the outlet opening 19 and then to the compressor (not shown).
Como se discutió anteriormente, es deseable que el refrigerante bifásico que pasa desde el cabezal 11 de entrada a los canales 13 individuales lo haga de manera uniforme (o, en otras palabras, con igual calidad de vapor) de modo que se puede obtener el beneficio total de intercambio de calor de los canales individuales y las condiciones de inundación no se crean y se observan en la succión del compresor (esto puede dañar el compresor). Sin embargo, debido a varios fenómenos como se discutió anteriormente, se produce un flujo no uniforme de refrigerante a los canales 13 individuales (denominada mala distribución). Con el fin de abordar este problema, los solicitantes han introducido características de diseño que crearán diferentes caídas de presión para el flujo de refrigerante desde elAs discussed above, it is desirable that the biphasic refrigerant that passes from the inlet head 11 to the individual channels 13 does so uniformly (or, in other words, with equal steam quality) so that the benefit can be obtained Total heat exchange of the individual channels and flood conditions are not created and observed in the compressor suction (this can damage the compressor). However, due to several phenomena as discussed above, there is a non-uniform flow of refrigerant to the individual channels 13 (referred to as poor distribution). In order to address this problem, applicants have introduced design features that will create different pressure drops for the refrigerant flow from the
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colector de entrada a los canales individuales para de este modo provocar un flujo más uniforme de refrigerante en los canales 13. Adicionalmente, la velocidad incrementada del flujo de refrigerante en el colector de entrada promueve condiciones más homogéneas a través de efectos de mezcla y chorro.Inlet manifold to individual channels to thereby cause a more uniform flow of refrigerant in channels 13. Additionally, the increased rate of refrigerant flow in the inlet manifold promotes more homogeneous conditions through mixing and jet effects.
Con referencia ahora a la figura 2, la presente invención se ilustra de acuerdo con una realización. Aquí, en lugar de que los canales 13 penetren igualmente en la cavidad 16 interna del colector 11 de entrada, la penetración en el mismo es variable, dependiendo de la posición a lo largo del eje longitudinal A. Como se muestra, el canal 21 más cercano a la entrada 14 penetra más lejos en la cavidad 16 interna y los siguientes (es decir, los canales 22 y 23) se colocan de esta manera e instalado con respecto al colector 11 de entrada para tener profundidades de inserción progresivamente menores como se muestra.With reference now to Figure 2, the present invention is illustrated in accordance with one embodiment. Here, instead of the channels 13 also entering the internal cavity 16 of the input manifold 11, the penetration therein is variable, depending on the position along the longitudinal axis A. As shown, the channel 21 plus close to the entrance 14 penetrates farther into the internal cavity 16 and the following (i.e., channels 22 and 23) are placed in this way and installed with respect to the input manifold 11 to have progressively smaller insertion depths as shown .
En funcionamiento, el refrigerante bifásico entra en la cavidad 16 interna por medio de la entrada 14 y, debido a la distancia limitada entre el extremo 24 de penetración del tubo 21 y la pared 28 opuesta del colector 11 de admisión, existiría una mayor resistencia hidráulica y, por lo tanto, un flujo restringido en el canal 21. El siguiente canal 22, con su profundidad de inserción reducida, proporciona una mayor distancia entre el extremo 26 y la pared 28. El siguiente canal 23 corriente abajo tiene su extremo 27 insertado una distancia incluso más pequeña en la cavidad, y cualquier canal subsiguiente disminuye progresivamente en su profundidad de inserción. Por lo tanto, el problema de los tubos más anteriores que reciben una porción mayor del refrigerante se supera al variar selectivamente la impedancia al flujo en la entrada a cada uno de los canales. Adicionalmente, la velocidad incrementada del flujo de refrigerante en el colector 16 de entrada puede promover condiciones más homogéneas a través de efectos de mezcla y chorro.In operation, the biphasic refrigerant enters the internal cavity 16 through the inlet 14 and, due to the limited distance between the penetrating end 24 of the tube 21 and the opposite wall 28 of the intake manifold 11, there would be a greater hydraulic resistance and, therefore, a restricted flow in channel 21. The next channel 22, with its reduced insertion depth, provides a greater distance between the end 26 and the wall 28. The next channel 23 downstream has its end 27 inserted an even smaller distance in the cavity, and any subsequent channel progressively decreases in its depth of insertion. Therefore, the problem of the earlier tubes receiving a larger portion of the refrigerant is overcome by selectively varying the flow impedance at the entrance to each of the channels. Additionally, the increased flow rate of refrigerant in the inlet manifold 16 can promote more homogeneous conditions through mixing and jet effects.
Se debe tener en cuenta que, si resulta difícil controlar la profundidad de inserción de los canales individuales durante los procesos de fabricación debido a un número suficientemente grande de canales, luego, la profundidad de inserción puede controlarse en secciones con cada sección teniendo la misma profundidad de inserción y con la profundidad de inserción variando de sección a sección y disminuyendo en la dirección descendente a lo largo del colector de entrada. En tal caso, cada canal individual mostrado en la figura 2 representaría una sección de dichos canales para un intercambiador de calor suficientemente grande.It should be taken into account that, if it is difficult to control the insertion depth of the individual channels during manufacturing processes due to a sufficiently large number of channels, then the insertion depth can be controlled in sections with each section having the same depth of insertion and with the depth of insertion varying from section to section and decreasing in the downward direction along the input manifold. In such a case, each individual channel shown in Figure 2 would represent a section of said channels for a sufficiently large heat exchanger.
La ilustración de la figura 2 se presenta en forma exagerada con fines demostrativos. Por lo tanto, para comprender las magnitudes de la profundidad de inserción para un diseño típico, se proporcionarán medidas a modo de ejemplo. Considerando un colector 11 de entrada que tiene un diámetro típico D de 1", la profundidad de inserción Li del primer tubo 21 estaría preferiblemente en el rango de 7/8". El siguiente canal 22 tendría una profundidad de inserción De (Li-L2) o (7/8"- 1/16"), y cada tubo siguiente tendría una profundidad de inserción decreciente por L2 1/16". Debe entenderse que la profundidad de inserción Li de los canales individuales depende de muchos parámetros, incluido el tamaño del intercambiador de calor, el tamaño y el número del canal, el rango de funcionamiento típico, el refrigerante y el tipo de aceite que circulan por el sistema, etc.The illustration in Figure 2 is presented in an exaggerated form for demonstration purposes. Therefore, to understand the magnitudes of the insertion depth for a typical design, exemplary measurements will be provided. Considering an inlet manifold 11 having a typical diameter D of 1 ", the insertion depth Li of the first tube 21 would preferably be in the range of 7/8". The next channel 22 would have an insertion depth of (Li-L2) or (7/8 "- 1/16"), and each subsequent tube would have an insertion depth decreasing by L2 1/16 ". It should be understood that the depth Li insertion of the individual channels depends on many parameters, including the size of the heat exchanger, the size and number of the channel, the typical operating range, the refrigerant and the type of oil circulating in the system, etc.
Como se ve en la figura 3, debido al aumento de las profundidades de inserción en comparación con la técnica anterior, los canales 21, 22 y 23 relativamente amplios, que ocupan una gran parte del área de la sección transversal del colector 11 de entrada, cada uno puede introducir una impedancia no deseada al flujo de refrigerante a lo largo del eje longitudinal del colector 11 de entrada. En este ejemplo, que no forma parte de la presente invención, esto puede acomodarse mediante un aumento en el diámetro D del colector 11 de entrada.As seen in Figure 3, due to the increase in insertion depths compared to the prior art, the relatively wide channels 21, 22 and 23, which occupy a large part of the cross-sectional area of the input manifold 11, each can introduce an undesired impedance to the refrigerant flow along the longitudinal axis of the inlet manifold 11. In this example, which is not part of the present invention, this can be accommodated by an increase in the diameter D of the inlet manifold 11.
En lugar de aumentar el diámetro D del colector 11 de entrada a lo largo de su eje longitudinal completo, en la presente invención, como se muestra en la figura 4A, el área de sección transversal de un cabezal 31 se amplía solo en la proximidad inmediata de los puntos de inserción de los canales 21, 22 y 23 en el cabezal 31. De esta manera, se evita o limita la restricción al flujo de refrigerante alrededor de los extremos de los canales para promover condiciones favorables uniformes para el flujo de refrigerante en los canales, según se desee. Aunque la forma y la forma de las ampliaciones pueden variar, la forma ondulada tiende a proporcionar un movimiento más suave y menos perturbado del refrigerante que pasa a lo largo del cabezal de entrada y sería preferible.Instead of increasing the diameter D of the inlet manifold 11 along its entire longitudinal axis, in the present invention, as shown in Figure 4A, the cross-sectional area of a head 31 is enlarged only in the immediate proximity of the insertion points of the channels 21, 22 and 23 in the head 31. In this way, the restriction to the flow of refrigerant around the ends of the channels is avoided or limited to promote uniform favorable conditions for the flow of refrigerant in the channels, as desired. Although the shape and shape of the extensions may vary, the wavy shape tends to provide a smoother and less disturbed movement of the refrigerant that passes along the inlet head and would be preferable.
Como se muestra en la figura 4B y 4C, en ejemplos que no forman parte de la presente invención, un colector de entrada puede estar hecho de una forma ovalada o rectangular como se muestra por 37 y 38 respectivamente, sin aumentar apreciablemente su área de sección transversal global. Esto evitará la reducción de la velocidad del flujo de refrigerante y la posible separación de fases no deseada.As shown in Figure 4B and 4C, in examples that are not part of the present invention, an input manifold can be made in an oval or rectangular shape as shown by 37 and 38 respectively, without appreciably increasing its sectional area. Global cross. This will prevent the reduction of the refrigerant flow rate and the possible unwanted phase separation.
Además, como se muestra en la figura 5, se puede aplicar una técnica similar al colector 41 de salida, teniendo los canales posteriores mayores profundidades de inserción. Aunque el colector de salida (que típicamente tiene un vapor de refrigerante de fase única) tiene una influencia menos pronunciada en la distribución de refrigerante entre los canales, dicho equilibrio de las impedancias de flujo ayudará adicionalmente en la resolución del problema de mala distribución.In addition, as shown in Figure 5, a similar technique can be applied to the outlet manifold 41, the posterior channels having greater insertion depths. Although the outlet manifold (which typically has a single phase refrigerant vapor) has a less pronounced influence on the distribution of refrigerant between the channels, such equilibrium of the flow impedances will further assist in solving the problem of poor distribution.
Además, debe observarse que tanto las orientaciones de los canales verticales como las horizontales se aprovecharán de las enseñanzas de la presente invención, aunque se obtendrán mayores beneficios para la últimaIn addition, it should be noted that both vertical and horizontal channel orientations will take advantage of the teachings of the present invention, although greater benefits will be obtained for the latter
configuración. Además, aunque las enseñanzas de esta invención son particularmente ventajosas para las aplicaciones de evaporador, los condensadores del sistema de refrigerante también pueden beneficiarse de ellas.setting. In addition, although the teachings of this invention are particularly advantageous for evaporator applications, refrigerant system condensers can also benefit from them.
Si bien la presente invención se ha mostrado y descrito particularmente con referencia a realizaciones preferidas y 5 alternativas como se ilustra en los dibujos, un experto en la materia entenderá que pueden realizarse diversos cambios en detalle sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones.While the present invention has been shown and described particularly with reference to preferred embodiments and alternatives as illustrated in the drawings, one skilled in the art will understand that various changes can be made in detail without departing from the scope of the invention as defined. in the claims.
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