[发明专利]具有盖和流量分配器的降膜蒸发器

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求分别在2006年12月21日和2007年2月17日提交的 美国临时申请No.60/871,303和No.60/890,473以及在2007年12月 21日提交的美国非临时申请No.11/962,605的权益。

技术领域

本申请总体上涉及在制冷、空调和冷却水系统或者工艺系统中的 降膜和混合降膜蒸发器系统。

背景技术

某些工艺系统，以及制冷、空调和冷却水系统，包括一个用于在 该系统的制冷剂和另一待冷却流体之间起热能传递的作用的蒸发器。 一种类型的蒸发器包括外壳，该外壳具有形成管束的多个管，待冷却 流体通过该管束被循环。使得制冷剂与外壳内管束的外部或外表面接 触，导致在待冷却流体和制冷剂之间的热能传递。在传统的蒸发器中， 制冷剂被加热并转化为蒸气状态，然后该蒸气被送回到压缩机，在此 处对蒸气进行压缩，从而开始另一制冷循环。被冷却的流体循环至多 个位于整个建筑的热交换器。更热的空气流过热交换器，在此处被冷 却的流体被加热同时冷却了建筑物的空气，然后返回蒸发器以重复该 过程。

例如，一些类型的蒸发器，其中制冷剂在管外沸腾，包括淹没式 蒸发器(flooded evaporator)、降膜蒸发器以及混合降膜蒸发器。 在传统的淹没式蒸发器中，外壳部分地填充有一池沸腾液体制冷剂， 管束浸没在液体制冷剂中。

在传统的降膜蒸发器中，一个分配器通过诸如喷射将大量液体制 冷剂从在管束之上的位置沉积到管束的管表面，在管表面形成一液体 制冷剂层(或膜)。制冷剂以液体或者液体和蒸气的两相状态接触管 束的上部管表面，并通过重力，竖直地落到布置在下部的管的管表面 上。

传统的混合降膜蒸发器通过浸没比浸没式蒸发器更小比例的管束 的管、同时类似于降膜蒸发器仍将流体喷射到上部管上，从而结合了 降膜蒸发器和浸没式蒸发器的特征。

降膜蒸发器和混合降膜蒸发器高效运转的一个问题在于，一部分 流体蒸发并体积上显著膨胀。被蒸发的流体在所有方向上膨胀，结果 由在与液体流体在重力的作用下的垂直流动方向横切或者至少部分横 切的方向上的被蒸发流体引起交叉流动或移动。交叉流动导致管束的 管不充分润湿，结果显著减小与在管束中的管内流动的待冷却流体的 热传递。

另一问题在于，如果被蒸发流体包含夹带的液滴，那么压缩机可 能会被损坏，所述压缩机接收来自典型地在蒸发器上部形成的出口处 的被蒸发流体供给。必须提供构件以提供蒸气和液滴之间的分离。然 而，这些构件增加了系统的复杂性和成本，还可能在蒸气制冷剂到达 压缩机之前导致不希望的压力降。

所需要的是这样的降膜蒸发器和混合降膜蒸发器，它们能基本防 止由蒸发流体膨胀导致的交叉流动，并还要求比用于液滴分离的浸没 式蒸发器、比传统浸没式蒸发器或者浸没膜或混合蒸发器的现有设计 更小的空间。

本公开的系统和/或方法的预期优点满足一个或多个这些需求或 提供其他有利特征。其他特征和优点将从本说明书中显而易见。该公 开的教导扩展到在权利要求范围内的那些实施方案，而不论它们是否 实现了一个或多个前述需求。

发明内容

本申请涉及一种制冷系统，包括连接在闭合制冷剂回路中的一个 压缩机、一个冷凝器、一个膨胀设备以及一个蒸发器。该蒸发器包括 一个具有上部和下部的外壳和一个管束，该管束具有多个在外壳中基 本水平延伸的管。一个盖布置在管束之上，所述盖具有一个封闭端和 一个相对于封闭端的开口端，该封闭端布置在管束之上而邻近外壳的 上部。所述盖还具有相对的基本平行壁，所述基本平行壁从封闭部分 向外壳的开口部分延伸。一个制冷剂分配器布置在所述盖之下和管束 之上，该制冷剂分配器被设置为将液体制冷剂或者液体和蒸气制冷剂 沉积到管束上。所述盖的基本平行壁基本防止了制冷剂在管束的多个 管之间交叉流动。一个流量分配器邻近在所述盖和外壳之间的开口端 布置。所述流量分配器调节所述盖和外壳之间的制冷剂流量以提供更 均匀的制冷剂流量分配。