ВПУСКНОЙ ПИТАТЕЛЬ ДЛЯ ИСПАРИТЕЛЯ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО ПИТАТЕЛЯ, ИСПАРИТЕЛЬ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЙ ДИФФУЗОР, И ТЕПЛОВАЯ УСТАНОВКА С ДВУХФАЗНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ Российский патент 2019 года по МПК F25B39/02 F25B45/00 

Изобретение относится к впускному питателю для испарителя тепловой установки, работающей на двухфазном текучем хладагенте, а также к способу изготовления этого питателя. Изобретение относится также к испарителю, принадлежащему к тепловой установке и содержащему такой питатель. Наконец, изобретение относится к тепловой установке с двухфазным хладагентом, содержащей такой испаритель.

Как известно, в области кондиционирования, используют тепловой насос, содержащий испаритель, компрессор, конденсатор и расширитель. Испаритель позволяет отбирать тепло из зоны, называемой холодным источником, при помощи текучей среды-хладагента. На входе испарителя текучая среда имеет две фазы: паровую фазу и жидкую фазу, при этом 80% текучей среды, как правило, еще находится в жидкой фазе. В испарителе источник тепла отдает тепловую энергию хладагенту. Поскольку этот хладагент имеет низкое давление, он испаряется. Таким образом, на выходе испарителя весь хладагент в газообразной форме всасывается компрессором.

Испаритель содержит пучок труб, в котором циркулирует хладагент, который может входить в контакт с источником тепла на большой площади.

Общая производительность испарителя и, следовательно, всего теплового насоса зависит от однородности температуры хладагента, содержащегося в каждом канале. Иначе говоря, хладагент, проходящий через испаритель, должен нагреваться одинаково в каждом из каналов испарителя, чтобы температура была одинаковой на выходе каждого из каналов пучка. Действительно, температура в одном из каналов, более низкая, чем в других каналах, понижает температуру хладагента на выходе испарителя и, следовательно, снижает общую эффективность теплового насоса.

Таким образом, очень важно равномерно распределять двухфазный хладагент, поступающий в каналы испарителя. В частности, необходимо обеспечивать одинаковую пропорцию газа и жидкости в каждом канале испарителя. Поэтому на уровне входа хладагента во внутренний объем испарителя последний содержит питатель, который предназначен для равномерного распределения хладагента.

Например, в документах FR 2766914 или FR 2806156 раскрыто изготовление питателя двухфазного хладагента, содержащего решетку в виде чашки, к которой приварен металлический конус, образующий распределитель. Этот питатель установлен на входе испарителя на конце впускного трубопровода. Конус создает препятствие для прохождения хладагента, которое ускоряет хладагент и позволяет распределять его по краям решетки. Хладагент проходит через отверстия решетки и выбрасывается наружу в радиальном направлении относительно центра чашки. Этот питатель позволяет удовлетворительно распределять хладагент в каналах испарителя. Однако распределение хладагента в каналах все же не является оптимальным, и между каналами наблюдаются перепады температур. Кроме того, когда тепловой насос работает с частичной нагрузкой, то есть с массовым расходом хладагента менее 50% номинального массового расхода, эта проблема усугубляется еще больше. В частности, когда тепловой насос работает с частичной нагрузкой, расход хладагента является не достаточным для обеспечения равномерности потока вокруг распределителя в виде конуса, и часть жидкости потока стремится скапливаться в нижней части питателя.

Кроме того, в документе JP 2000111205 предусмотрен сердечник с конусным концом для питателя, предназначенного для использования с испарителем типа «теплообменной батареи прямого расширения». Этот тип питателя не адаптирован для непосредственного использования в трубчатом испарителе. В известном оборудовании на выходе сердечника необходимо расположить крышку, чтобы обеспечить подсоединение капиллярных трубок теплообменной батареи прямого расширения, что невозможно реализовать в питателе для трубчатого теплообменника.

Наконец, в документе US 5059226 раскрыт центробежный питатель, который содержит конусную центральную ступицу, расположенную в цилиндрической части корпуса с круглым сечением, который, кроме того, содержит усеченный конусный участок, меньшее сечение которого ориентировано в сторону выхода. Вершина конусной центральной ступицы расположена на сопряжении между цилиндрическими и усеченными конусными участками корпуса питателя и не выступает относительно последнего. Поток текучей среды-теплоносителя вокруг конусной центральной ступицы не оптимизирован.

Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков, присущих известным устройствам, за счет создания нового впускного питателя, позволяющего лучше смешивать две фазы текучей среды и получать более равномерное распределение в каналах испарителя.

В связи с этим, объектом изобретения является впускной питатель для трубчатого испарителя тепловой установки, работающей на двухфазном хладагенте, причем этот питатель содержит диффузионную решетку и распределитель общей конусной формы, имеющий вершину и основание, закрепленное на диффузионной решетке, направленные соответственно к входной стороне и к выходной стороне питателя. Этот питатель содержит также элемент, в котором выполнено усеченное конусное отверстие с центром на оси распределителя, окружающее этот распределитель, при этом сечение с наименьшей площадью усеченного конусного отверстия вставки направлено к входной стороне питателя. Кроме того, вершина распределителя выступает из усеченного конусного отверстия вставки в сторону входа на не равное нулю расстояние.

Благодаря изобретению, вокруг распределителя и внутри усеченного конусного отверстия вставки образован замкнутый объем для прохождения двухфазного хладагента. Это замкнутый проходной объем обеспечивает окружное распределение хладагента вокруг центральной оси распределителя даже в случае относительно слабого расхода хладагента внутри распределителя. Благодаря тому, что вершина распределителя выступает в сторону входа относительно усеченного конусного отверстия вставки, поток хладагента может установится вокруг распределителя до того, как этот поток начнет распространяться внутри усеченного конусного отверстия. Это облегчает распределение хладагента вокруг распределителя, в частности, в случае, когда он имеет нервюры, направляющие хладагент. Эта конструкция позволяет направлять двухфазную смесь от цилиндрического патрубка питания, где скорость является самой высокой и где смесь пар-жидкость является однородной, что позволяет устранить риски расслаивания, в частности, при частичной нагрузке. Это позволяет также уравновешивать массовый расход потоков, циркулирующих в каждом канале, образованном между двумя спиралевидными нервюрами, если распределитель имеет такие нервюры. Таким образом, струя, проходящая через решетку, находящуюся в основании конуса, имеет радиальную симметрию, обеспечивающую наилучшее заполнение пучка труб.

Согласно предпочтительным, но неограничивающим вариантам изобретения, такой питатель может иметь один или несколько следующих технических признаков, рассматриваемых в любых технически допустимых комбинациях:

- Распределитель имеет на своей наружной поверхности между своим основанием и своей вершиной нервюры, направляющие хладагент. Благодаря этому признаку изобретения, двухфазный хладагент на входе испарителя направляется вдоль нервюр распределителя, которые позволяют контролировать движение хладагента. Кроме того, эти нервюры могут сообщать хладагенту вращательное движение, что улучшает однородность смешивания и обеспечивает лучшее распределение хладагента в каналах. Эти нервюры способствуют также распределению потока по каналам, деля общий поток, поступающий во входной патрубок, на столько же частей потока, сколько ячеек образовано объемами, заключенными между охватывающей конусной формой, нервюрами и дном, образованным поверхностью охватываемого конуса.

- Нервюры имеют закручивающуюся форму в основном наподобие спирали, выполненной на конусе.

- Нервюры выполнены от вершины до основания распределителя.

- Нервюры выступают относительно наружной поверхности распределителя, причем эта поверхность имеет конусную форму.

- Высота каждой нервюры, измеренная между наружной поверхностью распределителя и кромкой нервюры, противоположной этой поверхности, в направлении, перпендикулярном к этой поверхности, увеличивается от вершины к основанию распределителя.

- Нервюры распределителя тоже выступают из усеченного конусного отверстия вставки в сторону входа на не равное нулю расстояние.

- На своей поверхности, расположенной напротив распределителя вдоль центральной оси, усеченное конусное отверстие оснащено нервюрами, направляющими хладагент. Благодаря этому признаку изобретения, направляющие нервюры, расположенные внутри усеченного конусного отверстия, позволяют направлять поток двухфазного хладагента примерно так же, как и вышеупомянутые нервюры, выполненные на распределителе.

- Между кромкой нервюр и поверхностью, ограничивающей усеченное конусное отверстие внутри вставки, существует зазор.

- Нервюры расположены через равномерные промежутки вокруг центральной оси распределителя.

- В варианте распределитель и отверстие не имеют нервюр и ограничивают между собой кольцевую щель для прохождения хладагента.

- Расстояние, на которое вершина распределителя выступает из усеченного конусного отверстия вставки в сторону входа, превышает 20 мм.

Объектом изобретения является также способ изготовления вышеупомянутого питателя. Согласно этому аспекту изобретения, распределитель изготавливают посредством трехмерной печати.

Кроме того, объектом изобретения является трубчатый испаритель тепловой установки, работающей на двухфазном хладагенте, содержащий вышеупомянутый питатель, установленный на входе внутреннего объема распределения испарителя, который, в свою очередь, находится на входе системы распределения двухфазного хладагента, при этом вершина распределителя направлена в сторону входа, а решетка - в сторону выхода в направлении внутреннего объема распределения в направлении потока двухфазного хладагента.

Наконец, объектом изобретения является установка, работающая на двухфазном хладагенте, содержащая вышеупомянутый испаритель.

Изобретение и его другие преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания питателя для испарителя и установки в соответствии с изобретением, представленного исключительно в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан пластинчатый испаритель в соответствии с изобретением, вид в частичном разрезе;

на фиг. 2 представлен увеличенный вид детали II фиг. 1 с показом питателя этого испарителя;

на фиг. 3 показан питатель, изображенный на фиг. 2, вид в разборе;

на фиг. 4 показаны распределитель и решетка, принадлежащие к питателю, изображенному на фиг. 2 и 3, вид с пространственным разделением деталей;

на фиг. 5 показаны распределитель и решетка, изображенные на фиг. 4, вид сбоку;

на фиг. 6 показаны распределитель и решетка, изображенные на фиг. 4, вид сверху;

на фиг.7 показаны распределитель и решетка, изображенные на фиг. 4, вид снизу;

на фиг. 8 представлен вид в разрезе по плоскости VIII-VIII, показанной на фиг. 5;

на фиг. 9 представлен вид в частичном разрезе, аналогичный фиг. 2, для питателя согласно второму варианту осуществления изобретения.

на фиг. 10 представлен вид в частичном разрезе, аналогичный фиг. 3, для питателя согласно варианту, показанному на фиг. 9.

На фиг. 1 частично показан трубчатый испаритель 1, оснащенный питателем 2 в соответствии с изобретением. Этот питатель 2 закреплен на конце впускного трубопровода 4 на входе в испаритель 1. Во время работы двухфазный хладагент, поток которого показан на фиг. 1 стрелкой F1, поступает из впускного трубопровода 4 во внутренний объем 3 испарителя 1, проходя через питатель 2. Позиция X4 обозначает продольную и центральную ось трубопровода 4.

Испаритель 1 принадлежит к тепловой установке, в частности, типа теплового насоса с двухфазным хладагентом. Эта установка, которая представлена только частью испарителя на фиг. 1, содержит также компрессор, конденсатор и расширитель.

Испаритель 1 является трубчатым и содержит сборку прямолинейных трубок 6, закрепленных каждым из своих концов посредством запрессовки или развальцовки в перфорированной плите 7, называемой трубчатой плитой. Все трубки образуют трубчатый пучок, внутри которого испаряется хладагент с низким давлением. Трубчатый пучок заключен в металлической обечайке 8, обычно называемой корпусом, в которой протекает теплоноситель в жидкой фазе, такой как вода или смесь воды с этиленгликолем, который за счет теплообмена через стенки трубок 6 отдает свое тепло хладагенту. На фиг. 1 поток этого теплоносителя показан стрелкой F2 от муфты 9 входа в корпус. Чтобы заставить теплоноситель со стороны корпуса проходить поперечно к пучку трубок 6, вдоль трубчатого пучка равномерно выполнены не показанные перегородки, что в конечном счете позволяет повысить интенсивность теплообмена между двумя текучими средами. В целом можно использовать испаритель, известный из документа FR 2997174.

В концевой стенке 13 испаритель 1 содержит отверстие 14 для входа двухфазного хладагента в объем 3. Трубопровод 4 позволяет направлять двухфазный хладагент в сторону питателя 2, который закреплен в отверстии 14. В частности, в отверстии 14 установлена вставка 16, которая принадлежит к питателю 2. Трубопровод 4 соединен с наружной или входной стороной 162 вставки 16, которая обращена к входу потока хладагента, когда вставка 16 находится на месте в отверстии 14, во время использования испарителя 1. Двухфазный хладагент проходит вдоль и внутри впускного трубопровода 4, затем внутри питателя 2, после чего распределяется по различным каналам 8 внутри объема 3, что показано стрелками F1'. Входом называют направление, откуда поступает хладагент, и выходом - направление его места назначения. На фиг. 1 стрелки F1 и F1' направлены от входа к выходу.

Питатель 2 содержит решетку 20 в виде чашки, на которой закреплен распределитель 30 общей конусной формы. В частности, решетка 20 имеет вид усеченной сферы с центром на оси X20 и с вогнутостью, обращенной к распределителю 30, то есть вниз на фиг. 4.

В своем центре решетка 20 содержит круглый проем 22, ограничивающий внутренний периферический бортик 24 решетки 20. В поверхности 25 решетки выполнены равномерно отстоящие друг от друга отверстия 26. Кроме того, решетка 20 имеет наружный периферический бортик 28, позволяющий закрепить ее на вставке 16 или по контуру отверстия 14 испарителя 1 с его выходной стороны. Бортик 28 является плоским и перпендикулярным к оси X20. В бортике 28 выполнены три отверстия 29, выполненные через равномерные промежутки вокруг оси X20 и имеющие диаметр, подходящий для прохождения винта. Таким образом, решетку можно закрепить на стенке 13 при помощи винтов.

На фигурах бортик 28 является круглым. Однако он может иметь другую форму, например, в виде лепестков.

Решетка выполнена из металла толщиной в несколько миллиметров, в частности, из стали и изготовлена посредством штамповки.

Распределитель 30 общей конусной формы закреплен на внутреннем бортике 24 решетки 20. Он содержит круглое основание 32 с центром на оси X30, перпендикулярное к этой оси, и вершину 34. Диаметр основания 32 распределителя 30 по существу равен диаметру круглого проема 22 решетки 20. Таким образом, бортик 36 основания закреплен на внутреннем бортике 24 решетки 20, и оси X20 и X30 совпадают, образуя одну ось X2 в собранной конфигурации питателя 2. Ось X2 проходит через центр 33 основания 32 и через вершину 34.

Позицией X16 обозначена центральная ось вставки 16. В этой вставке выполнены цилиндрическое отверстие 17 и усеченное конусное отверстие 18 с центрами на оси X16. Отверстие 17 проходит от входной стороны 162 до отверстия 18, которое проходит от отверстия 17 до выходной стороны 164 вставки 16, противоположной входной стороне 162. Отверстие 18 расширяется в направлении от входа к выходу вставки 16, то есть от стороны 162 к стороне 164.

Позицией S18 обозначено сечение меньшей площади отверстия 18, а позицией S18' - его сечение большей площади. Сечение S18 является сечением сопряжения между отверстиями 17 и 18. Оно обращено в сторону входа питателя 2, то есть к стороне 162, относительно остальной части отверстия 18, тогда как сечение S18' в осевом направлении совмещено со стороной 164.

Угол при вершине усеченной конусной поверхности 182, которая ограничивает отверстие 18 внутри вставки, имеет обозначение α.

Когда питатель 2 находится на месте в испарителе 1, вершина 34 распределителя 30 направлена в сторону входа, оси X2, X4, X16, X20 и X30 совпадают, и распределитель 30 выступает в сторону входа относительно сечения S18 и в направлении стороны 162 вставки 16 на не равное нулю расстояние d, которое предпочтительно превышает 20 мм для питателя 2, основание 32 которого имеет диаметр порядка 70 мм, и имеет длину, измеренную вдоль оси Х2 между этим основанием и вершиной 34, порядка 85 мм, тогда как стенка 13 имеет толщину порядка 60 мм. Таким образом, вершина 34 выступает из отверстия 18 на расстояние d, и распределитель 30 частично расположен в отверстии 17.

Тот факт, что расстояние d не равно нулю, позволяет хладагенту начать циркулировать вокруг наружной поверхности 37 распределителя 30, когда он еще находится перед отверстием 18. Это облегчает прохождение потока хладагента и позволяет также сохранять однородную струю, проходящую через решетку 20, в частности, при частичной нагрузке, когда расход хладагента и, следовательно, скорость в патрубке 4 являются незначительными. Это способствует также распределению потока вокруг распределителя, когда массовое процентное содержание пара является небольшим, в частности, в случае работы при низкой температуре и/или с использованием экономайзера. Это позволяет также хладагенту иметь более значительную однородную объемную плотность, в результате чего при одинаковом массовом расходе объемный расход и, следовательно, скорость тоже являются небольшими.

На своей наружной поверхности 37, которая является конусной, между своим основанием 32 и своей вершиной 34 распределитель 30 содержит нервюры 38. Нервюры 38 проходят от вершины 34 распределителя 30 до его основания 32 и имеют закрученную форму на подобие выполненной на конусе спирали.

Позиция H38 обозначает высоту каждой нервюры 38, измеренную перпендикулярно к поверхности 37 между этой поверхностью и кромкой 382 нервюры. Кромка 382 нервюры является краем этой нервюры, противоположным относительно поверхности 37. Позицией 384 обозначена линия сопряжения между нервюрой 38 и поверхностью 37. Высота H38 нервюры 38 является расстоянием между ее кромкой 382 и линией сопряжения 384, измеренным перпендикулярно к поверхности 37. Высота H38 увеличивается вдоль оси X2 от вершины 34 к основанию 32. Иначе говоря, высота H38 нервюр больше на уровне основания 32 распределителя 30, чем на уровне его вершины 34.

Распределитель 30 оснащен шестью нервюрами 38, выполненными через равномерные промежутки вокруг оси X2. В вариантах изобретения число нервюр может быть больше или меньше. Предпочтительно, но не исключительно распределитель 30 может иметь три, четыре, пять, шесть или восемь равномерно распределенных нервюр 38.

В другом варианте изобретения нервюры распределены не равномерно, чтобы создавать неравномерное движение двухфазного хладагента, что способствует его лучшему перемешиванию при прохождении через отверстие 14.

Рассмотрим воображаемый конус, проходящий через часть кромки 382 всех нервюр 38, которая наиболее удалена от оси X30. Этот воображаемый конус является конусной огибающей распределителя 30. Обозначим β угол в вершине этого воображаемого конуса. Углы α и β выполнены равными, поэтому, когда распределитель 30 вводят в отверстия 18 и 17 в направлении стрелки F4 на фиг. 3, края 382 нервюр 38 находятся в непосредственной близости или входят в контакт с поверхностью 182. Между кромками 382 и поверхностью 182 должен оставаться зазор, чтобы узел можно было установить на место, избегая деформации вершины кромок отверстием 18. Вместе с тем, следует следить, чтобы этот зазор был минимальным, то есть менее 1 мм, для обеспечения достаточной герметичности между ячейками, чтобы не допускать смешивания отдельных потоков.

Таким образом, когда распределитель 30 установлен на место во вставке 16 внутри выполненного таким образом питателя 2, поверхности 182 и 37 образуют между собой объем V2 для прохождения хладагента, расположенный вокруг совпадающих осей X2, X4, X16, X20 и X30. Поскольку этот объем V2 имеет поперечное сечение, перпендикулярное к вышеупомянутым осям, с относительно небольшой площадью, он непрерывно пополняется хладагентом, поступающим из патрубка 4, даже если испаритель 1 работает с частичной нагрузкой. Вследствие этого хладагент равномерно распределяется вокруг распределителя 30 и не стремится разделиться на газообразную часть, находящуюся над осью X2, и на жидкую часть, находящуюся под этой осью.

Нервюры 38 предназначены для направления хладагента, поступающего в испаритель 1. Действительно, кривизна нервюр 38 вокруг оси X2 позволяет сообщать хладагенту вращательное движение вокруг совпадающих осей X2 и X4 на выходе питателя, как показано стрелками F3 на фиг. 7. Это вращательное движение перемешивает хладагент, смешивая газовую и жидкую фазы хладагента, и обеспечивает лучшее распределение хладагента в объеме 3 и в каналах 8.

Вдоль оси Х2 отверстие 18 окружает лишь часть распределителя 2, а именно его часть, наиболее близкую к основанию 32. Таким образом, вершина 34 и нервюры 38 распределителя 30 выступают из отверстия 18 в сторону входа на расстояние d.

Вставка 16 уменьшает объем прохождения хладагента вокруг распределителя 30 и вынуждает его проходить вдоль нервюр 38 распределителя 30, что способствует ускорению хладагента и повышению эффективности нервюр 38.

Впускной трубопровод 4 установлен напротив вставки 16, и сечение его устья соответствует диаметру отверстия 17, то есть наименьшему диаметру усеченного конусного отверстия 18 вставки 16. Во время работы хладагент поступает в испаритель 1 через впускной трубопровод 4, в котором все компоненты хладагента по существу имеют одинаковую скорость. Хладагент проходит параллельно оси X4, и поверхность, перпендикулярную к стрелке F1 и соответствующую сечению прохождения хладагента, называют фронтом потока хладагента. На входе испарителя 1 хладагент входит в контакт с вершиной 34 распределителя 30, и сечение прохождения хладагента уменьшается внутри трубопровода 4, пока фронт потока хладагента не достигнет отверстия 18. После этого хладагент проходит между наружной поверхностью 37 распределителя 30 и внутренней поверхностью 182 вставки 16, затем чрез отверстия 26 решетки 20. После этого он выбрасывается во внутренний объем испарителя 1, что показано стрелками F1'.

Распределитель 30 можно выполнить из металла, в частности, из стали. В этом случае его можно соединить с решеткой 20 посредством сварки.

В варианте предпочтительно распределитель 30 питателя 2 выполняют из синтетического материала посредством трехмерной печати.

Этот вариант осуществления предоставляет конструктору большую свободу действия. Он позволяет выполнять распределитель 30 разной геометрической формы. Так, можно реализовать несколько вариантов формы нервюр 38. Кроме того, этот способ позволяет адаптировать размеры распределителя 30 к размерам испарителя 1, в частности, к размерам отверстия 18. Кроме того, трехмерная печать позволяет получать сложные формы быстро и при меньших расходах, что было невозможно в случае классического способа механической обработки. В этом случае предпочтительно решетку 20 выполняют моноблочно с распределителем 30 с использованием одного и того же способа изготовления. Это обеспечивает геометрическую и механическую непрерывность между этими деталями без применения клея или сварки.

В не показанном варианте изобретения решетка 20 не имеет круглого проема 22, и распределитель 30 закреплен на внутренней центральной поверхности решетки 20.

Кроме того, решетка 20 может иметь форму, отличную от ранее описанной. Например, отверстия 26 можно выполнить в виде канавок или они могут иметь более значительные размеры, то есть решетка может содержать четыре отверстия, и внутренний бортик 24 решетки может удерживаться только четырьмя металлическими лапками, соединенными с бортиком 28, который позволяет закрепить решетку на испарителе 1.

Согласно не показанному варианту осуществления изобретения, питатель 2 может содержать распределитель 30, выполненный в виде гладкого конуса, тогда как поверхность 182 вставки 16, ограничивающая усеченное конусное отверстие 18, имеет нервюры, проходящие в направлении оси X16. Этот вариант осуществления представляет собой решение, зеркальное по отношению к варианту, показанному на фиг. 1-8, и в котором нервюры, выполненные на вставке 16, тоже способствуют направлению хладагента в круглом пространстве, ограниченном между наружной поверхностью распределителя 30 и поверхностью 182.

Согласно другому не показанному варианту осуществления изобретения, нервюры, направляющие хладагент, можно выполнить одновременно на поверхностях 37 и 182.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 8 и 9, элементы, аналогичные элементам первого варианта осуществления, имеют такие же обозначения.

В дальнейшем описание будет касаться только отличий этого варианта осуществления от предыдущего.

В этом варианте осуществления наружная поверхность 37 распределителя 30 является гладкой, то есть не имеет нервюр, как и поверхность 182, ограничивающая усеченное конусное отверстие 18 внутри вставки 16.

Таким образом, между находящимися друг против друга поверхностями 37 и 182 образована кольцевая щель, как показано на фиг. 9, и эта кольцевая щель показана в виде объема V2, характеризующего питатель 2. В примере угол α в вершине поверхности 182 равен углу β в вершине поверхности 37, поэтому толщина кольцевой щели V2 является постоянной вдоль оси X2. Однако это не является обязательным условием, и меняя относительное значение углов α и β, можно выполнить эту кольцевую щель расходящейся или сходящейся от входа к выходу питателя 2, то есть от стороны 162 к стороне 164.

Во всех случаях сечение S18 меньшей площади отверстия 18 обращено к входу относительно этого отверстия, то есть к стороне 162.

Как и в первом варианте осуществления, вершина 34 распределителя 30 выступает в сторону входа относительно меньшего сечения S18 усеченного конусного отверстия 18 на расстояние d, не равное нулю, в частности, превышающее 20 мм, как было указано выше.

Изобретение представлено для случая, когда вставка 16 установлена в отверстии 14 стенки 13. В варианте сама стенка 13 может образовать усеченное конусное отверстие для размещения распределителя 30 питателя 2. В этом случае это усеченное конусное отверстие образовано самой стенкой 13, которая принадлежит к питателю 2.

В рамках изобретения можно комбинировать между собой различные описанные варианты осуществления, а также их версии.

Изобретение относится к впускному питателю (2) для трубчатого испарителя тепловой установки, работающему на двухфазном хладагенте. Испаритель содержит диффузионную решетку (20) и распределитель общей конусной формы с центром на оси (X30), имеющий вершину (34) и основание, закрепленное на диффузионной решетке, направленные соответственно к входной стороне (162) и к выходной стороне питателя (2). Питатель содержит также элемент (16), в котором выполнено усеченное конусное отверстие (182) с центром на оси (X30) распределителя, окружающее этот распределитель. Сечение (S18) меньшей площади этого отверстия (182) обращено к входной стороне (162) питателя (2). Вершина (34) распределителя (30) выступает из усеченного конусного отверстия (18) вставки (16) в сторону входа на неравное нулю расстояние (d). Техническим результатом является получение более равномерного распределения двух фаз текучей среды в каналах испарителя. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Впускной питатель (2) для трубчатого испарителя (1) тепловой установки, работающей на двухфазном хладагенте, причем этот питатель содержит диффузионную решетку (20) и распределитель (30) общей конусной формы с центром на оси (Х30), имеющий вершину (34) и основание (32), закрепленное на диффузионной решетке, направленные соответственно к входной стороне (162) и к выходной стороне (164) питателя, отличающийся тем, что содержит элемент (16), в котором выполнено усеченное конусное отверстие (18) с центром на оси (Х30) распределителя (30), окружающее этот распределитель, при этом наименьшее сечение (S18) усеченного конусного отверстия обращено к входной стороне (162) питателя (2), причем вершина (34) распределителя (30) выступает из усеченного конусного отверстия (18) вставки (16) в сторону входа на неравное нулю расстояние (d).

2. Питатель (2) по п. 1, отличающийся тем, что распределитель (30) имеет на своей наружной поверхности между своим основанием (32) и своей вершиной (34) нервюры (38), направляющие хладагент.

3. Питатель (2) по п. 2, отличающийся тем, что нервюры (38) имеют закручивающуюся форму в основном наподобие спирали, выполненной на конусе.

4. Питатель (2) по одному из пп. 2 или 3, отличающийся тем, что нервюры (38) выполнены от вершины (34) до основания (32) распределителя (30).

5. Питатель (2) по одному из пп. 2 или 3, отличающийся тем, что нервюры (38) выступают относительно наружной поверхности (37) распределителя (30), причем эта поверхность (37) имеет конусную форму.

6. Питатель (2) по п. 5, отличающийся тем, что высота (Н38) каждой нервюры (38), измеренная между наружной поверхностью (37) распределителя (30) и кромкой (382) нервюры, противоположной этой поверхности, в направлении, перпендикулярном к этой поверхности, увеличивается от вершины (34) к основанию (32) распределителя (30).

7. Питатель (2) по одному из пп. 2 или 3, отличающийся тем, что нервюры (38) распределителя (30) выступают из усеченного конусного отверстия (18) вставки (16) в сторону входа на не равное нулю расстояние (d).

8. Питатель (2) по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что усеченное конусное отверстие (18) оснащено на своей поверхности (182), расположенной напротив распределителя (30) вдоль центральной оси (Х2), нервюрами, направляющими теплоноситель.

9. Питатель (2) по одному из пп. 2 или 3, отличающийся тем, что между кромкой (382) нервюр (38) и поверхностью (182), ограничивающей усеченное конусное отверстие (18) внутри вставки (16), имеется зазор.

10. Питатель (2) по одному из пп. 2 или 3, отличающийся тем, что нервюры (38) расположены через равномерные промежутки вокруг центральной оси (Х30) распределителя (30).

11. Питатель по п. 1, отличающийся тем, что распределитель (30) и отверстие (18) не имеют нервюр и ограничивают между собой кольцевую щель (V2) для прохождения теплоносителя.

12. Питатель (2) по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что расстояние (d), на которое вершина (34) распределителя (30) выступает из усеченного конусного отверстия (18) вставки (16) в сторону входа, превышает 20 мм.

13. Способ изготовления питателя по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что содержит этап, на котором распределитель (30) изготавливают посредством трехмерной печати.

14. Трубчатый испаритель (1) тепловой установки, работающей на двухфазном хладагенте, отличающийся тем, что содержит питатель (2) по одному из пп. 1-3, установленный на входе внутреннего объема (3) распределения испарителя, который, в свою очередь, расположен на входе системы (6-8) распределения двухфазного хладагента, при этом вершина (34) распределителя (30) направлена в сторону входа, а решетка (20) - в сторону выхода в направлении внутреннего объема (3) распределения по направлению потока (F1) двухфазного хладагента.

15. Тепловая установка, работающая на двухфазном хладагенте, отличающаяся тем, что содержит испаритель по п. 14.