專利名稱：冷卻劑分配裝置和方法
背景技術(shù)：
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷卻系統(tǒng)的一種冷卻劑分配裝置和方法，所述冷卻系統(tǒng)包括一壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置和蒸發(fā)器。
2、背景技術(shù)在一典型的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，來(lái)自一冷凝器的高壓液態(tài)冷卻劑進(jìn)入一膨脹裝置，在該膨脹裝置中壓力減小。在膨脹裝置出口的冷卻劑包括低壓冷卻劑液體和蒸汽的混合物。所述混合物進(jìn)入蒸發(fā)器，其中更多的液體轉(zhuǎn)變成蒸汽，，同時(shí)當(dāng)冷卻調(diào)節(jié)空間內(nèi)的空氣時(shí)冷卻劑吸收來(lái)自熱交換器的能量。在由多個(gè)平行的傳熱管組成的蒸發(fā)器熱交換器內(nèi)，引入的冷卻劑液汽混合物典型地進(jìn)入一普通集管，所述集管同時(shí)供給多個(gè)管子。
由于重力和動(dòng)量作用，液態(tài)冷卻劑從蒸汽冷卻劑中分離出來(lái)并停留在管子的底部。液態(tài)冷卻劑行進(jìn)到集管的末端，并且供給到集管末端的管子的液態(tài)冷卻劑要比供給到鄰近集管進(jìn)口管的管子的多。這就導(dǎo)致供給到熱交換器傳熱管的冷卻劑不均勻，造成不能最佳利用蒸發(fā)器熱交換器。
當(dāng)液態(tài)冷卻劑吸收熱量的時(shí)候，液態(tài)冷卻劑沸騰或蒸發(fā)。如果一些管子內(nèi)有較少的流過(guò)其的液態(tài)冷卻劑沸騰，那么熱交換器的某些部分可能不會(huì)充分利用，如果所有液態(tài)冷卻劑在流出傳熱管之前都沸騰的很好。
冷卻劑蒸發(fā)器釋放冷空氣，期望在發(fā)出的空氣流中的溫度分布相對(duì)均勻。多個(gè)冷卻劑通道可能輸送不均勻冷空氣的事實(shí)使前述目標(biāo)變的復(fù)雜。
已經(jīng)知道，在其它各點(diǎn)都相同的情況下，蒸汽相在冷卻劑通道中沿著水平定位的冷卻劑分配管的上部空間流動(dòng)。液相通常在冷卻劑通道中沿著冷卻劑分配管的下部空間流動(dòng)。這樣，常規(guī)地，冷卻劑流被分離了。這種現(xiàn)象使在一冷卻劑分配系統(tǒng)的若干通道中且沿著該通道均勻分配冷卻劑流體的任務(wù)變的復(fù)雜。
另一個(gè)復(fù)雜化的因素是，冷卻劑離包括若干冷卻劑蒸發(fā)通道的系統(tǒng)的進(jìn)口側(cè)越遠(yuǎn)，液態(tài)冷卻劑就越難均勻流動(dòng)。相反地，冷卻劑離進(jìn)口側(cè)越近，液態(tài)冷卻劑就越難流動(dòng)。結(jié)果，經(jīng)過(guò)接近進(jìn)口側(cè)的冷卻劑蒸發(fā)通道附近的空氣和經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)側(cè)冷卻劑蒸發(fā)通道附近的空氣的制冷特性是不一樣的。因此，經(jīng)過(guò)進(jìn)口側(cè)的冷卻劑蒸發(fā)通道附近的空氣的溫度和遠(yuǎn)側(cè)冷卻劑蒸發(fā)通道周圍的空氣的溫度是不一樣的。這種現(xiàn)象趨向于引起發(fā)出的冷空氣中溫度的不均勻布。
對(duì)已有技術(shù)的搜索顯示了以下參考USPN 6,449,979；USPN 5,651,268；USPN 5,448,899，GB 2 336 359；以上公開(kāi)并入此處以做參考。
專利’979主要是處理汽車蒸發(fā)器的冷卻劑分布。其思路是通過(guò)使用一系列逐漸變小的孔來(lái)控制冷卻劑流下集管。參見(jiàn)，比如，圖1及2。
專利’268公布了一種在汽車蒸發(fā)器中用于改進(jìn)冷卻劑分配的設(shè)備?；靖拍钍窃谡舭l(fā)器進(jìn)口處混合冷卻劑液體和蒸汽，并通過(guò)位于進(jìn)口管周圍的小孔控制管的分布。參見(jiàn)，比如，圖9及12。
專利’899公布了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)在蒸發(fā)器的進(jìn)口處通過(guò)重力將液態(tài)冷卻劑從蒸汽中分離出來(lái)。蒸汽被輸送到蒸發(fā)器的出口，并且只有液態(tài)冷卻劑能繼續(xù)通過(guò)熱交換器。這種方法的一個(gè)局限性是熱交換器的定向要使得重力將液體和蒸汽分離開(kāi)來(lái)。另外，這種方法最適合平板型蒸發(fā)器，并且在別的類型的蒸發(fā)器內(nèi)不能有效的起作用。
GB 2 366 359教授了一種四個(gè)熱交換器部分的裝置，其控制冷卻劑的流動(dòng)以平衡冷卻劑熱交換。然而，在每個(gè)熱交換部分都有不均勻的冷卻劑分配，這就影響了熱交換器的有效利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有液態(tài)和蒸汽冷卻劑的均勻混合物的傳熱管，其可以提供均勻的冷卻劑供給。結(jié)果可以均勻地利用蒸發(fā)器熱交換器。
本發(fā)明包括一冷卻劑分配裝置，所述冷卻劑分配裝置位于冷卻系統(tǒng)的多管熱交換器的進(jìn)口集管(inlet header)。常規(guī)地，所述冷卻系統(tǒng)有一膨脹裝置，其將兩相冷卻劑流體輸送到進(jìn)口集管。多管熱交換器還有一個(gè)出口集管(outlet header)，其輸送基本上是蒸汽狀態(tài)的冷卻劑流體。多個(gè)管子在進(jìn)口集管和出口集管之間流體連通。
冷卻劑分配裝置包括一進(jìn)口通道，所述進(jìn)口通道大體上沿著進(jìn)口集管并且在進(jìn)口集管內(nèi)部延伸。所述進(jìn)口通道與蒸發(fā)器連通。
一個(gè)或更多個(gè)小直徑(直徑大至5mm，優(yōu)選地大至1.5mm，取決于流速和熱交換器的尺寸)噴嘴布置在進(jìn)口集管內(nèi)部，其與進(jìn)口通道流體連通。伴隨的，一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴配置在進(jìn)口集管內(nèi)部并與進(jìn)口通道流體連通。
進(jìn)口通道中的兩相冷卻劑流體有一冷卻劑液體-蒸汽界面，在該界面以下流體基本是液相，在該界面以上流體基本是蒸汽相。
每個(gè)小直徑噴嘴都有一蒸汽進(jìn)口，所述蒸汽進(jìn)口位于冷卻劑液體-蒸汽界面之上。每個(gè)毛細(xì)液體噴嘴都有一個(gè)液體進(jìn)口，所述液體進(jìn)口位于冷卻劑液體-蒸汽界面之下。進(jìn)入進(jìn)口管的冷卻劑流以及進(jìn)口管和出口集管之間的壓力差推動(dòng)液體流通過(guò)毛細(xì)液體噴嘴，以及推動(dòng)蒸汽流通過(guò)小直徑噴嘴。蒸汽沖擊液體流以產(chǎn)生液態(tài)的和蒸汽的冷卻劑的均勻混合物，所述混合物通過(guò)多個(gè)管子相對(duì)均勻地輸送，以用于冷卻劑流體的有效的分配。
本發(fā)明也包括一種方法，所述方法利用公布的冷卻劑分配裝置將液態(tài)的和蒸汽的冷卻劑的均勻混合物分配到多個(gè)管子。


圖1為一常規(guī)冷卻系統(tǒng)的主要部件的示意圖，表示了本發(fā)明所在的位置；以及圖2為多管熱交換器的局部剖面圖，所述多管熱交換器具有一安裝本發(fā)明的進(jìn)口集管，以及；圖3為進(jìn)口集管的剖視、四分透視圖，顯示了毛細(xì)液體噴嘴態(tài)對(duì)于冷卻劑液體-蒸汽界面的期望位置。
具體實(shí)施例方式
首先轉(zhuǎn)到圖1，描述了一常規(guī)冷卻系統(tǒng)的主要部件。本圖在說(shuō)明本發(fā)明相對(duì)于常規(guī)部件的位置時(shí)有用。應(yīng)當(dāng)明白詞匯“冷卻循環(huán)”是一個(gè)描述蒸汽壓縮循環(huán)的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，所述蒸汽壓縮用于空氣調(diào)節(jié)和低溫冷卻系統(tǒng)。
在圖1中，壓縮機(jī)通過(guò)壓縮冷卻劑到高壓來(lái)給冷卻劑增加能量。冷卻劑以高溫蒸汽沿著通道(1)進(jìn)入冷凝器。冷凝器通常將能量排散到熱沉(heat sink)-通常是周圍的空氣。當(dāng)以高壓過(guò)冷液體從冷凝器中出來(lái)時(shí)，冷卻劑流過(guò)一膨脹(節(jié)流)裝置。膨脹(節(jié)流)裝置降低冷卻劑的壓力。當(dāng)流出膨脹裝置的時(shí)候，冷卻劑存在兩種相在通道(3)中主要是液體(大約80％)，以及一部分蒸汽(大約20％)。兩相冷卻劑然后進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器，冷卻劑吸收能量，提供冷卻效應(yīng)。在多數(shù)情形下，在流體蒸發(fā)器繼續(xù)吸收能量時(shí)，冷卻劑蒸發(fā)或沸騰。系統(tǒng)設(shè)計(jì)成完全蒸發(fā)所有的冷卻劑，提供低壓過(guò)熱蒸汽返回給壓縮機(jī)(4)。
通常，流體由空氣冷卻。然而，冷卻劑也可以是液體，比如水。
在圖1中，此處要公布的發(fā)明位于蒸發(fā)器的進(jìn)口?，F(xiàn)在回到圖1-3，描述了一冷卻劑分配裝置10，所述冷卻劑分配裝置10在冷卻系統(tǒng)20的多管熱交換器14的進(jìn)口集管12內(nèi)。常規(guī)地，冷卻系統(tǒng)有一膨脹裝置22(圖1)，所述膨脹裝置22將兩態(tài)冷卻劑流體24(圖3)輸送到進(jìn)口集管12。典型地，多管熱交換器也有出口集管26(圖2)，所述出口集管26輸送基本上是蒸汽狀態(tài)的涼的冷卻劑流體28。雖然描述的是圓形截面，但所述集管的任一或兩者可以有橢圓形或卵形的截面，并且可以或可以不相對(duì)赤道面對(duì)稱。如已經(jīng)知道的，多個(gè)管子30在進(jìn)口和出口集管12，16之間流體連通。
冷卻劑分配裝置10包括一進(jìn)口通道32(圖2，3)，所述進(jìn)口通道32大體上沿著進(jìn)口集管12且在進(jìn)口集管12之內(nèi)延伸。進(jìn)口通道與膨脹裝置22連通。一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴34布置在進(jìn)口集管12之內(nèi)，其與進(jìn)口通道32流體連通。另外，一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴36也位于進(jìn)口集管12之內(nèi)并與進(jìn)口通道32流體連通。
進(jìn)口通道內(nèi)32的兩相冷卻劑流體有一冷卻劑液體-蒸汽界面38(圖3)。在冷卻劑液體-蒸汽界面38之下，流體基本是液相。在冷卻劑液體-蒸汽界面38之上，流體基本是蒸汽相。
一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴34有蒸汽進(jìn)口40，所述蒸汽進(jìn)口40位于冷卻劑液體-蒸汽界面38之上。一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴36有液體進(jìn)口42，所述液體進(jìn)口42位于冷卻劑液體-蒸汽界面38之下。
由進(jìn)入進(jìn)口通道32的冷卻劑流施加的壓力以及進(jìn)口通道32與出口集管26之間的壓力差推動(dòng)液體流通過(guò)毛細(xì)液體噴嘴36，且推動(dòng)蒸汽流通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴34。這樣，蒸汽流沖擊液體流產(chǎn)生液態(tài)的和蒸汽的冷卻劑的霧化的均勻混合物，其相對(duì)均勻地經(jīng)由進(jìn)口集管12通過(guò)多個(gè)管子30輸送到出口集管26，從而有效地分配冷卻劑流體。
一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴34包括一進(jìn)口部分44，所述進(jìn)口部分44從進(jìn)口通道32徑向向外延伸，以及一出口部分46，所述出口部分46連接到進(jìn)口部分44。出口部分46相對(duì)于進(jìn)口通道32軸向延伸，用于朝向緊鄰的毛細(xì)液體噴嘴36的出口部分48引導(dǎo)蒸汽流。
如圖2所示，有多對(duì)小直徑和液體噴嘴。相鄰的對(duì)的蒸汽噴嘴以相對(duì)的方向定向。
在圖3中，冷卻劑液體-蒸汽界面38所位于的高度趨向于隨著距離遠(yuǎn)離進(jìn)口通道32的進(jìn)口而上升。
本發(fā)明也包括一種方法，用于相對(duì)均勻地通過(guò)具有進(jìn)口集管12的熱交換器14的多個(gè)管子輸送液態(tài)的和蒸汽的冷卻劑的均勻混合物。
在進(jìn)口集管12內(nèi)設(shè)制進(jìn)口通道32，所述進(jìn)口通道32與膨脹裝置連通；在進(jìn)口集管12內(nèi)布置一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴34，其與進(jìn)口通道32流體連通；在進(jìn)口集管12內(nèi)還設(shè)置一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴34，與進(jìn)口通道32流體連通；
輸送兩相冷卻劑流體到進(jìn)口通道以便于在進(jìn)口通道中形成一冷卻劑液體-蒸汽界面38，在所述冷卻劑液體-蒸汽界面38之下，流體基本是液相，且在所述冷卻劑液體-蒸汽界面38之上，流體基本是蒸汽相。
定位一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴以使得相關(guān)聯(lián)的蒸汽進(jìn)口40位于冷卻劑液體-蒸汽界面之上；以及浸沒(méi)一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴以使得相關(guān)聯(lián)的液體進(jìn)口位于冷卻劑液體-蒸汽界面之下；加壓進(jìn)入進(jìn)口通道的冷卻劑流，推動(dòng)液體流通過(guò)毛細(xì)液體噴嘴且蒸汽流通過(guò)蒸汽噴嘴，使得蒸汽流沖擊液體流產(chǎn)生液體的和蒸汽的冷卻劑的均勻混合物，其被相對(duì)均勻地通過(guò)多個(gè)管子輸送到出口集管，用于有效地分配冷卻劑流體。
毛細(xì)液體36(圖3)的尖端48處的壓力小于尖端周圍別的地方的壓力。因此，液體流被吸出并且釋放到進(jìn)口集管。小滴會(huì)散開(kāi)在蒸汽相中，這樣使冷卻劑均勻地輸送到管子。
應(yīng)當(dāng)明白，按照慣例冷卻劑進(jìn)口可位于向著進(jìn)口集管12的末端或在其中間。取決于在熱交換器進(jìn)口集管12中的位置，一些熱交換管30可能吸收的全是液體，一些吸收的是蒸汽，還有一些吸收的是混合物。這樣，已公布的發(fā)明就避免了熱交換器的無(wú)效率利用。
本發(fā)明中冷卻劑的定義包括任何流體/化學(xué)制品，其中在通過(guò)蒸發(fā)器流動(dòng)的時(shí)候該流體是液體和蒸汽狀態(tài)的。當(dāng)冷卻劑吸收能量的時(shí)候，冷卻劑繼續(xù)沸騰(蒸發(fā))，最終所有冷卻劑變成蒸汽。相的變化和汽化熱是蒸汽壓縮冷卻系統(tǒng)的特征。有許多的化學(xué)制品可以歸類為冷卻劑，但是以下列出的是最普通的HCF-22(用于大多數(shù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng))；HFC-134a(用于汽車空調(diào)設(shè)施、自動(dòng)販賣機(jī)和家用冰箱)；HFC-404A(用于商業(yè)冷卻系統(tǒng))；以及HFC-410A(用于空調(diào)且是HCFC-22的指定替代品)。
HCFC是氯氟碳?xì)浠衔铩，F(xiàn)今，比如HCFC-22的冷卻劑流體用于大多數(shù)空調(diào)。HCFC-22(R22)由氯二氟甲烷組成。R22是單一組分HCFC冷卻劑，其具有較低的臭氧破壞潛能。R22在各種不同的市場(chǎng)中用于空調(diào)以及制冷應(yīng)用，包括家電、建筑、食品加工以及超市。Freon是一組主要用作冷卻劑的氟氯化碳的商標(biāo)名稱。Freon是屬于E.I.du Ponte de Nemous& Company的注冊(cè)商標(biāo)。
HCFC-22在冷卻循環(huán)(圖1)中的四個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的典型溫度和壓力是1.260psig，180，過(guò)熱蒸汽2.250psig，100，過(guò)冷液體3.81psig，48，兩相液體&蒸汽4.75psig，100，過(guò)熱蒸汽。
較不普通的和/或未來(lái)的冷卻劑有二氧化碳(多種以上所述冷卻劑的長(zhǎng)期替代品)氨(用于大型冷庫(kù)制冷系統(tǒng))異丁烷和丙烷(在歐洲用于小型制冷系統(tǒng))水(也可以用作兩相冷卻劑)雖然已經(jīng)展示和論述了本發(fā)明的實(shí)施例，但這些實(shí)施例并不是要展示和描述本發(fā)明的所有可能形式。當(dāng)然，本說(shuō)明書中的語(yǔ)言是描述性的而不是限制性的，并且應(yīng)當(dāng)明白可以進(jìn)行各種各樣的變化，且不脫離本發(fā)明的主旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種冷卻劑分配裝置，其在冷卻系統(tǒng)的多管熱交換器的進(jìn)口集管內(nèi)，所述冷卻系統(tǒng)具有膨脹裝置，所述膨脹裝置將兩相冷卻劑流體輸送到所述進(jìn)口集管，所述多管熱交換器具有出口集管和多個(gè)管子，所述出口集管輸送基本上是蒸汽狀態(tài)的冷卻的冷卻劑流體，所述多個(gè)管子在所述進(jìn)口集管和所述出口集管之間流體連通；所述冷卻劑分配裝置，包括進(jìn)口通道，其在所述進(jìn)口集管內(nèi)，所述進(jìn)口通道與所述膨脹裝置連通；一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴，其在所述進(jìn)口集管內(nèi)，與所述進(jìn)口通道流體連通；一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴，其也在所述進(jìn)口集管內(nèi)且與所述進(jìn)口通道流體連通；在所述進(jìn)口通道內(nèi)的所述兩相冷卻劑流體具有冷卻劑液體-蒸汽界面，在所述冷卻劑液體-蒸汽界面之下，所述流體基本上是液相，在所述冷卻劑液體-蒸汽界面之上，所述流體基本上是蒸汽相；所述一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴具有蒸汽進(jìn)口，其位于所述冷卻劑液體-蒸汽界面之上；所述一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴具有液體進(jìn)口，其位于所述冷卻劑液體-蒸汽界面之下；進(jìn)入所述進(jìn)口通道的冷卻劑流以及所述進(jìn)口通道和所述出口集管之間的壓力差推動(dòng)液體流通過(guò)所述一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴，并推動(dòng)蒸汽流通過(guò)所述一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴，使得當(dāng)從所述噴嘴出來(lái)時(shí)所述蒸汽流沖擊所述液體流，以產(chǎn)生冷卻劑的均勻混合物，所述冷卻劑的均勻混合物基本上遍布所述進(jìn)口集管的整個(gè)長(zhǎng)度，從而相對(duì)均勻地通過(guò)所述多個(gè)管子被輸送到所述出口集管，以有效地分配所述冷卻劑流體。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻劑分配裝置，其中所述一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴包括從所述進(jìn)口通道徑向向外延伸的進(jìn)口部分，和連接到所述進(jìn)口部分的出口部分，所述出口部分相對(duì)于所述進(jìn)口通道軸向延伸，用來(lái)引導(dǎo)蒸汽流朝向鄰近的毛細(xì)液體噴嘴的出口。
3.如權(quán)利要求2中所述的冷卻劑分配裝置，其包括多對(duì)小直徑噴嘴和液體噴嘴，其中鄰近對(duì)的所述出口部分以相對(duì)的方向定向。
4.如權(quán)利要求1中所述的冷卻劑分配裝置，其中所述進(jìn)口通道基本上沿著所述進(jìn)口集管且在所述進(jìn)口集管內(nèi)延伸。
5.如權(quán)利要求1中所述的冷卻劑分配裝置，其中所述冷卻劑液體-蒸汽界面所位于的高度隨著距離遠(yuǎn)離所述進(jìn)口集管的所述進(jìn)口通道的進(jìn)口而上升。
6.一種冷卻系統(tǒng)的多管熱交換器的進(jìn)口集管，所述系統(tǒng)具有膨脹裝置，所述膨脹裝置將兩相冷卻劑流體輸送到所述進(jìn)口集管，所述多管熱交換器具有出口集管和多個(gè)管子，所述出口集管輸送基本上是蒸汽狀態(tài)的冷卻的冷卻劑流體，所述多個(gè)管子在所述進(jìn)口集管和所述出口集管之間流體連通，所述進(jìn)口集管具有冷卻劑分配裝置，所述冷卻劑分配裝置包括進(jìn)口通道，其在所述進(jìn)口集管內(nèi)，所述進(jìn)口通道與所述膨脹裝置連通；一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴，其在所述進(jìn)口集管內(nèi)，與所述進(jìn)口通道流體連通；一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴，其也在所述進(jìn)口集管內(nèi)且與所述進(jìn)口通道流體連通；在所述進(jìn)口通道內(nèi)的所述兩相冷卻劑流體具有冷卻劑液體-蒸汽界面，在所述冷卻劑液體-蒸汽界面之下，所述流體基本上是液相，在所述冷卻劑液體-蒸汽界面之上，所述流體基本上是蒸汽相；所述一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴具有蒸汽進(jìn)口，其位于所述冷卻劑液體-蒸汽界面之上；所述一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴具有液體進(jìn)口，其位于所述冷卻劑液體-蒸汽界面之下；進(jìn)入所述進(jìn)口通道的冷卻劑流以及所述進(jìn)口通道和所述出口集管之間的壓力差推動(dòng)液體流通過(guò)所述一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴，并推動(dòng)蒸汽流通過(guò)所述一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴，使得當(dāng)從所述噴嘴出來(lái)時(shí)所述蒸汽流沖擊所述液體流，以產(chǎn)生冷卻劑的均勻混合物，所述冷卻劑的均勻混合物基本上遍布所述進(jìn)口集管的整個(gè)長(zhǎng)度，從而相對(duì)均勻地通過(guò)所述多個(gè)管子被輸送到所述出口集管，以有效地分配所述冷卻劑流體。
7.一種多管熱交換器，在所述熱交換器的進(jìn)口集管內(nèi)有冷卻劑分配裝置，所述多管熱交換器具有出口集管和多個(gè)管子，所述出口集管輸送基本上是蒸汽狀態(tài)的冷卻的冷卻劑，所述多個(gè)管子在所述進(jìn)口集管和所述出口集管之間流體連通，所述冷卻劑分配裝置包括進(jìn)口通道，其在所述進(jìn)口集管內(nèi)，所述進(jìn)口通道與膨脹裝置連通；一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴，其在進(jìn)口集管內(nèi)，與所述進(jìn)口通道流體連通；一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴，其也在進(jìn)口集管內(nèi)且與所述進(jìn)口通道流體連通；在所述進(jìn)口通道內(nèi)的所述兩相冷卻劑流體具有冷卻劑液體-蒸汽界面，在所述冷卻劑液體-蒸汽界面之下，所述流體基本上是液相，在所述冷卻劑液體-蒸汽界面之上，所述流體基本上是蒸汽相；所述一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴具有蒸汽進(jìn)口，其位于所述冷卻劑液體-蒸汽界面之上；所述一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴具有液體進(jìn)口，其位于所述冷卻劑液體-蒸汽界面之下；進(jìn)入所述進(jìn)口通道的冷卻劑流以及所述進(jìn)口通道和所述出口集管之間的壓力差推動(dòng)液體流通過(guò)所述一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴，并推動(dòng)蒸汽流通過(guò)所述一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴，使得當(dāng)從所述噴嘴出來(lái)時(shí)所述蒸汽流沖擊所述液體流，以產(chǎn)生冷卻劑的均勻混合物，所述冷卻劑的均勻混合物基本上遍布所述進(jìn)口集管的整個(gè)長(zhǎng)度，從而相對(duì)均勻地通過(guò)所述多個(gè)管子被輸送到所述出口集管，以有效地分配所述冷卻劑流體。
8.一種提供冷卻劑的均勻混合物的方法，所述冷卻劑的均勻混合物相對(duì)均勻地通過(guò)具有進(jìn)口集管的熱交換器的多個(gè)管子而輸送，所述方法包括步驟在所述進(jìn)口集管內(nèi)設(shè)置進(jìn)口通道，所述進(jìn)口通道與膨脹裝置連通；在所述進(jìn)口集管內(nèi)布置一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴，其與所述進(jìn)口通道流體連通；還在所述進(jìn)口集管內(nèi)設(shè)置一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴，與所述進(jìn)口通道連通；輸送兩相冷卻劑流體到所述進(jìn)口通道以使得在所述進(jìn)口通道中形成冷卻劑液體-蒸汽界面，在所述冷卻劑液體-蒸汽界面之下，所述流體基本上是液相，且在所述冷卻劑液體-蒸汽界面之上，所述流體基本上是蒸汽相；定位所述一個(gè)或更多個(gè)小直徑噴嘴以使得相關(guān)聯(lián)的蒸汽進(jìn)口位于所述冷卻劑液體-蒸汽界面之上；浸沒(méi)所述一個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)液體噴嘴以使得相關(guān)聯(lián)的液體進(jìn)口位于所述冷卻劑液體-蒸汽界面之下；加壓進(jìn)入所述進(jìn)口通道的冷卻劑流，從而推動(dòng)液體流通過(guò)所述毛細(xì)液體噴嘴，且推動(dòng)蒸汽流通過(guò)所述蒸汽噴嘴，使得所述蒸汽流沖擊所述液體流，以產(chǎn)生均勻的冷卻劑，所述均勻的冷卻劑相對(duì)均勻地通過(guò)所述多個(gè)管子輸送到所述出口集管，以有效地分配冷卻劑流體。
全文摘要
一種冷卻劑分配裝置(10)，其位于冷卻系統(tǒng)(20)的多管熱交換器(14)的進(jìn)口集管(12)內(nèi)。所述裝置(10)包括與膨脹裝置連通的進(jìn)口通道(32)。在所述進(jìn)口集管(12)內(nèi)布置有小直徑噴嘴(34)，所述小直徑噴嘴(34)與所述進(jìn)口通道(32)流體相通。在所述進(jìn)口集管(12)內(nèi)還有毛細(xì)液體噴嘴(36)，所述毛細(xì)液體噴嘴(36)與所述進(jìn)口通道(32)流體相通。所述進(jìn)口通道(32)中的兩相冷卻劑流體具有冷卻劑液體－蒸汽界面(38)。蒸汽噴嘴(34)有蒸汽進(jìn)口(40)，其在所述冷卻劑液體－蒸汽界面(38)上方。毛細(xì)液體噴嘴(36)有液體進(jìn)口(42)，其在所述冷卻劑液體－蒸汽界面(38)下方。從所述蒸汽噴嘴(34)出來(lái)的蒸汽噴到從所述液體噴嘴中出來(lái)的液體上并且將從所述液體噴嘴中出來(lái)的液體霧化，形成均勻的冷卻劑，所述均勻的冷卻劑被均勻地輸送到多管中。本發(fā)明也包括一種用于輸送液體的和蒸汽的冷卻劑的均勻分配的均勻混合物通過(guò)熱交換器管子的方法。
文檔編號(hào)F25B41/00GK101076698SQ200580033042
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
發(fā)明者楊利伯·貝爾, 邁克爾·E·海丹瑞奇 申請(qǐng)人:先進(jìn)熱力傳輸公司