TW579420B - Heat exchanger including falling-film evaporator and refrigerant distribution system - Google Patents

Description

579420 五、發明說明（1) 技術範園 降膜％ 用於 本發明關於忒4熱交換器性能，尤 熱交換器之改良式分佈系統。 ^ j於 技術背景 在蒸汽壓縮冷卻器之水平殼管降 換流體藉由使用噴嘴噴麗於構成配管總m，熱交 在這些情況下，一般採用一交錯之配二卩吕線第一層。 間距在當蒸汽上移通過堆置件時，易二二=。=錯之配管 之壓力降’尤其配置蒸汽壓縮冷卻器時配：瘵 >飞側上 故，製造商將採用隨意之配管間距以減少二：了改正之 成較大之外殼直徑而導致較古^ 墊力降。此將造 置配管呈整齊排列型式以減少壓 b外為了排 刀降之弊病，甘彳七，丄告商 採用複雜之滴管分佈系统，直斟嬙哭> τ历，、他衣仏商 π示、、死，其對機|§水平極為時 設計及建造成本不貲。另一 、 .,^ , ra 另問趨發生於雙相式冷凍劑之分 ’、米之喷嘴未提供均一之液體分佈，導致不良 =熱交換器性能。交錯配管排列配置之另一弱點為可用液 流分佈至較大數量之配管上。此將導致較低之薄膜流動率 ^較低之局部再流通率（其以薄膜流動率除以蒸汽生成率 定義），因而增大乾涸可能性及嚴重減小熱交換係數。一 整劑排列之配管排列配置，可容許較高薄膜流動率之操作 以改進上述C弱點。可是在如此做時，被分佈液體之某f 部位可能無法到達熱交換器表面，此為本發明之改良目 標。 指派予美國標準公司（American Standard Inc)之美國 579420 五、發明說明（3) ^ --------- tig總論 本發明主目標為提供一用於 分佈系統。 ~ 斗媒式熱交換器之改良% 本發明另一目標為提供一用於降、 分佑糸銥，i击針十 千賤式熱交換器之改良型 佈糸、、先其中整齊排列之熱交換器g?其冬& ^ 簡單之分佈系統使用，因而減少壓降：2二可搭配-佈效率。 金刀降及改良冷凍劑之分 本發明另一目標為提供一用於降 分佈系統，其中噴嘴被用於分之改良型 導冷柬劑至整齊堆置之熱交換器配管；機精確： 凍劑。 s干’用以有效分配冷 本發明另一目標為提供一用於降膜式熱交換器之改 y佈系統，其藉由使用整齊排列之配而1 局部薄膜流動率，盆中月邱爯泣ig专/排列而具有增加之 一 八τ局σΡ再机通率（以薄膜流動率除以 =ΐ Ϊ :定義)增加以改良可溼能力及熱傳遞係數:、 述目標及利多，可藉由操作為本發明降膜 ^条發=及冷凍劑分佈系統之水平殼管式熱交換器而得。 μ糸、·充l 3以降膜蒸發模式操作之整齊排列熱交換器配 官排列包含多數非交錯排列之熱交換器配管，其中排 歹]件概略垂直對齊分隔排列件之空間，同時包含一用以提 供冷凍，之餘應源。至少一與供應源呈流動連通、·且在’ 數個熱交換器管排列件附近具有一冷凍劑出口之冷凍劑分 佈機構，配置多數個置於冷凍劑出口之檔板。每一檔板概 略對正空間之一，其伸越空間之一引導冷凍劑自分佈機構 579420 五、發明說明（4) 出口離開空間之一而進入熱交換器管之概略垂直對正之排 列件。 \ ^ MJLMjg 一 " : 圖1 a為本發明喷塗分佈系統及熱交換器之前視概示圖， 其根據本發明原理採用分佈器檔板及整齊排列之配管排 列； 圖1 b為圖1 a中沿丨b —丨b連線所取之側視圖； 圖2為用於以往技術熱交換器設計之交錯式配管排列之 概示； 圖3a為圖1所示喷塗分佈系統之檔板放大前視圖丨而 圖3b為在圖1所示噴塗分佈系，統之檔板 連線所取之放大側視圖。 &圖仏 埶行本_發明之最佳模< 參考圖1，顯示一概略以10表示之本發明改良式冷 分佈糸統之較佳實例概圖。本系統概略包板 喷嘴12以本技術中熟知之方式設計及運 熱交換器配管系統上之喰出A秦 而向下机至 七々妯罢1 噴冷凍劑，以垂直對齊之非交錯 方式排置。如圖1所示，每-噴嘴12蓋住一塊嘖"： 在此一區域上，冷庾#丨诂Λ下啥 尾噴主£Α，而 .^ ^ 東劑被向下噴向熱交換器配管。名—細 式排置中、㊉時藉由熱交換器配管i 二在制 冷凍劑將以相當容量流經互隔之 曰式定位夺 增大被可用冷東劑蓋住配管之效；。間，因而 圖2所示交錯排列之交旱此即為何採用-諸如 錯式”、、乂換15排置之道理。如此， 579420 五、發明說明（5) 任何落入熱$換器配管間之冷凍劑，被次一排列之配管使 用，該排列管巧交錯方式與前一及後一排列編置。 如同背景部分所示，交錯排置將在上述之其他物件間，遭 受不預期之壓力降。 根據本發明原理’檔板1 4配置於喷嘴1 2邊緣，其被分隔 而使其定位於熱交換器配管間之空間上。亦即藉由熱交換 器配管以一較佳之非交錯垂直堆積方式排置，檔板丨4對正 熱交換器配管間之空間，諸如空間丨8上之檔板丨4a。為了 便於將冷凍劑導向每一檔板置於其間之熱交換器配管，檔 板最好具有波浪形外形，其窄端或尖端向上伸向喷嘴，使 得稽板支腳2 2及其表面24概略指向波浪形檔板定位其間之 兩個熱父換配官之縱向上表面中心2 3。此外，每一播板 底緣25如圖3所示呈鋸齒狀，使得鋸齒如圖所示面向整齊 排列之堆積配管。在較佳實例中。鋸齒28尖端2 6間之距離 為預定之齒距P。齒距P之選定宜小於當冷凍劑自熱交換器 水平配管滴入液柱内時量測之冷凍劑自然間距。液枉之自 然間距以下面方程式表示： 其中： ⑴

2*n* [(2 *sigma)/(rho *g)J 0.5 s i gma=表面張力 rho=液態^冷凍劑密度，而 ^ g=重力加速度 在一實例中，鋸齒尖端之較佳齒距，介於由方程式（1 ) 得出數值六十至八十五百分比（ 60- 85%)範圍内，更特定地

第10頁 579420 五、發明說明（6) 為七十五百分比（75% )。可是，使用冷凍劑之型態及其他_ ^素，包含零―卻-型態及其他使用之裝備，可影響最佳$ 分比之jt擇。在所有案例中，鋸齒齒距宜小於由方程式 (1)取得之數塁。藉由錯齒齒距小於液柱之自然間距，可 便於，態冷凍劑之快速分佈。此外，鋸齒提供蒸汽通道， 俾無嚴重壓力降地逸出配管排列，其可另外造成吸取壓力 之減少及冷卻器效率之降低。 刼作時，當冷凍劑自噴嘴向下喷塗時， 撞路徑之喷嘴之冷束劑，向下^槽二】 交換器酉=:ί越過外緣25且穿過鋸齒28而指向圍繞熱 流動°，1 Α ί中心23。接著冷凍劑圍繞熱交換器配管 二乍用衝乂 ΐ管外表面，直至其到達配管底表面，而重 j用衝破冷凍劑與配管間之表面結合而 f I ^凍劑移至熱交換器配管下方。雖然所未蒸 浪形，但亦可使用法 ’、樓板形狀為波 狀。π了使用老如c形、v形及半八角形之其他少；： ==本發明之主要優點為—於 良型分佈系統。本發明另一優：Τ式熱父換器之改 熱父換器，丨中一整齊排列孰^ ^型分佈系統用於 ;降膜式熱交換器，其中喷嘴被東劑分佈系统被， 精峰地將冷；東劑導至整齊排列堆二21機，被用以 以有效分佈冷凍劑。本發明另；：換器配管上，用 跫點為钕供一改良型分佈

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Claims (1)

1. 579420 案號 89101185 V年、〕，月 越 $ 六、申請專利範圍 1 . 一種水平殼管式熱交換器，具有一降膜式蒸發器及冷 殊劑分佈系統，包含： 一整齊排列之熱交換器配管排列，以降膜蒸發模式操 錯排列之熱交換器配管，其中該排列 之空間垂直對正； 提供冷滚劑； 佈機構，與該供應源呈流動連通，其 該多數個熱交換器配管之排列件具有一冷康劑出口； 作， 件概 包含多數個非交 略與分隔排列件 一供應源，用以 至少一冷陳劑分 靠近 以及 略與 該分 配管2. 板具 3. 波浪 4. 有鑛 5. 面包 伸。6. 以具 多數個 該空間 佈機構 之排列 根據申 有一寬 根據申 形，用 根據申 齒表面 根據申 含多數 槽板，置 之一對正 離開 出口 件。 請專 端及 請專 以引 請專 ，用 請專 個鋸 利範 一窄 利範 導冷 利範 以接 利範 齒， 根據申請專利範 有自然間距之流 於該冷凍劑出口 ，其中每一該檔板概 ，其伸越該空間之一而指引冷凍劑自 該空間而無概略垂直對正之熱交換器 圍第1項之熱交換器，其中每一該檔 端，該窄端最靠近冷凍劑出口。 圍第2項之熱交換器，其中該檔板呈 凍劑至熱交換器配管。 圍第2項之熱交換器，其中該檔板具 觸排離該喷灑機構之冷凍劑。 圍第4項之熱交換器，其中該鋸齒表 其自該喷灑機構沿冷凍劑流動方向延 圍第5項之熱交換器，其中該冷凍劑 柱方式流離該配管，同時其中每一該

   O:\62\62402-921230.ptc 第14頁 579420 b〜a2.Pn_.lj ， _案號89101185_年月 曰j十^補充|_ 六、申請專利範圍 多數個鋸齒具有一尖端，其預定之間距大小小於該自然間 距。 7.根據申請專利範圍第6項之熱交換器，其中該預定間 距大小介於該自然間距之6 0 - 8 5 %範圍内。 8 .根據申請專利範圍第7項之熱交換器，其中該預定間 距為該自然間距之7 5 %。 9.根據申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該冷凍劑 為一低表面張力之冷束劑。 1 0 .根據申請專利範圍第3項之熱交換器，其中該分佈機 構包含一系統之喷嘴。

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