PL248257B1 - Sposób formowania zestawu kapilar kolektora wymiennika ciepła, kolektor wymiennika ciepła maszyn cieplnych z zestawem kapilar, zestaw kapilar kolektora wymiennika ciepła - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób formowania zestawu kapilar kolektora wymiennika ciepła, kolektor wymiennika ciepła maszyn cieplnych z zestawem kapilar, zestaw kapilar kolektora wymiennika ciepła. Sposób formowania zestawu kapilar kolektora (20) wymiennika (10) ciepła maszyny cieplnej (5) z zestawem kapilar, według którego kapilarę (42) mającą króciec dopływowy (22) usytuowany najbliżej rozdzielacza (31, 32, 33) i położoną najbliżej rozdzielacza (31, 32, 33) formuje się z przewodu kapilarnego (51) o polu przekroju poprzecznego nie mniejszym niż 7,0 mm² i o kształcie mającym najwięcej fragmentów krzywoliniowych w porównaniu do wielkości pola przekroju poprzecznego i/albo kształtu kapilar (41, 43, 44, 45) położonych dalej od rozdzielacza (31, 32, 33) niż kapilara (42) położona najbliżej rozdzielacza (31, 32, 33) i nadaje się kształt każdej kapilary (41, 43, 44, 45) o mniejszej ilości fragmentów krzywoliniowych idąc dalej w kierunku od rozdzielacza (31, 32, 33) niż kapilara (42) położona najbliżej rozdzielacza (31, 32, 33), przy czym wielkość przekroju poprzecznego każdej kapilary i/albo ilość fragmentów krzywoliniowych dobiera się doświadczalnie, kształtując każdą kapilarę w taki sposób, aby opory przepływu medium chłodniczego przewodów kapilarnych kapilar (41, 42, 43, 44, 45) przynależnych do każdego ich zestawu (40) kapilar (41, 42, 43, 44, 45) nie różniły się między sobą o więcej niż 10%, niezależnie od położenia króćca dopływowego (odpowiednio 21, 22, 23, 24, 25) względem rozdzielacza (odpowiednio 31, 32, 33).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kolektor wymiennika ciepła maszyn cieplnych, takich jak pompy ciepła, osuszacze powietrza, agregaty skraplające i podobne maszyny, w szczególności takie, które charakteryzują się zmienną wydajnością pracy. Ponadto przedmiotem wynalazku jest zestaw kapilar wymiennika ciepła, za pomocą których medium chłodnicze jest rozprowadzane z kolektora do sekcji wymiennika ciepła maszyn cieplnych. Przedmiotem wynalazku jest również sposób formowania zestawu kapilar kolektora wymiennika ciepła.

W obecnym stanie techniki czynnik chłodniczy podawany przez sprężarkę trafia do kolektora wymiennika ciepła maszyny cieplnej, z którego za pomocą kapilar trafia do danej sekcji wymiennika. Dla zapewnienia równomiernej pracy urządzenia, kapilary dla każdej sekcji muszą być jednakowej długości, co powoduje, że producenci maszyn cieplnych oraz producenci wymienników stosują kapilary, które są ukształtowane w najprostszej geometrii pętli, a dystrybucja czynnika chłodniczego przebiega ze znaczną zmianą wysokości. Rozwiązanie to sprawdza się w urządzeniach o stałej wydajności. W maszynach pracujących w zmiennej wydajności czynnika chłodniczego rozwiązanie powszechnie stosowane generuje problem zalegania oleju będącego produktem ubocznym pracy sprężarki maszyny cieplnej. Podczas pracy maszyny w zakresie niskiego przepływu czynnika wewnątrz kapilar olej zalegający w niższych fragmentach uniemożliwia swobodny przepływ i równomierną dystrybucję czynnika chłodniczego na poszczególne sekcje wymiennika ciepła. Zjawisko to występuje, ponieważ stosowane dotychczas prowadzenie kapilar ma syfonowy kształt, w którym w najniższych punktach kapilar gromadzi się niepożądany olej. Podczas pracy przy niskim obciążeniu maszyny cieplnej wewnątrz kapilar przepływ jest powolny, przez co kropelkom oleju łatwiej jest gromadzić się w najniżej zlokalizowanych obszarach kapilar. Olej ten osadza się szybciej na jednych kapilarach, a na drugich wolniej, co z kolei przyczynia się do zdławienia przepływu oraz nierównomiernego wykorzystania efektywnej objętości wymiennika ciepła. Ciśnienie potrzebne do przetłoczenia zgromadzonego oleju musi wtedy posiadać znaczną wartość, a okolicznością pogarszającą sprawność wymiennika jest fakt, że zlokalizowane na różnych wysokościach wloty wymiennika wprowadzają różnice ciśnień hydrostatycznych na każdej z kapilar, w wyniku czego efektywność sekcji wymiennika jest nierównomierna. Proces ten jest niekorzystny i niepożądany z punktu widzenia osiągów maszyny cieplnej.

W publikacji US4770240A ujawniono rozwiązanie polegające na zastosowaniu kolektora wymiennika ciepła o przekroju kwadratu z odnogami o przekroju kołowym umożliwiającymi przyłączenie do poszczególnych gałęzi wymiennika ciepła. Ujawniony wynalazek nie obejmuje jednak rozwiązania, gdzie mierzony jest opór przepływu, tak aby każda gałąź wymiennika ciepła działała z wysoką wydajnością.

W publikacji US20100059216A1 ujawniono wynalazek modularnego wymiennika ciepła posiadającego zestaw kapilar o różnych długościach dostarczających medium robocze do kolektora wymiennika ciepła. Wynalazek ten przeznaczony jest do pracy pod znacznym, stałym obciążeniem i/albo ze zmianami temperatury. Zestaw kapilar składa się z rurek o jednakowej średnicy rozprowadzonych prostoliniowymi odcinkami na kształt syfonu. Taka konstrukcja zestawu kapilar może prowadzić do odkładania oleju w najniższych punktach instalacji.

Celem wynalazku jest opracowanie geometrii kapilar pozwalającej zapobiec lub zredukować tworzenie się zjawiska osadzania oleju i umożliwiającej poprawę osiągów maszyny cieplnej.

Istotą wynalazku jest zestaw kapilar kolektora wymiennika ciepła przyłączonyc h do kolektora wymiennika ciepła maszyny cieplnej ukształtowanych z przewodu kapilarnego, z których każda jest połączona jednym końcem z przynależnym do niej rozdzielaczem, a drugim końcem z przynależnym do niej króćcem dopływowym sekcji wymiennika ciepła, której króciec odpływowy jest połączony z linią powrotną medium chłodniczego sekcji wymiennika ciepła, przy czym przewody kapilarne kapilar połączonych z rozdzielaczem z króćcami dopływowymi sekcji wymiennika ciepła usytuowanymi bliżej rozdzielacza zestawu kapilar mają więcej fragmentów krzywoliniowych niż przewody kapilarne kapilar przyłączonych do króćców dopływowych sekcji wymiennika ciepła usytuowanych dalej od rozdzielacza tego samego zestawu kapilar, i przy czym opory przepływu medium chłodniczego przewodów kapilarnych wybranego zestawu nie różnią się między sobą o więcej niż 10%, niezależnie od położenia króćca dopływowego względem rozdzielacza, a kapilara mająca króciec dopływowy usytuowany najbliżej rozdzielacza i położona najbliżej rozdzielacza jest wykonana z przewodu kapilarnego o polu przekroju poprzecznego nie mniejszym niż 7,0 mm², charakteryzujący się tym, że przewody kapilarne kapilar połączonych z rozdzielaczem z króćcami dopływowymi sekcji wymiennika ciepła usytuowanymi bliżej rozdzielacza zestawu kapilar mają mniejsze pola przekrojów poprzecznych przewodów kapilarnych kapilar połączonych z tym samym rozdzielaczem tej samej sekcji wymiennika ciepła, a zestaw zawiera odcinki w ilości równej liczbie kapilar, o długości nie mniejszej niż odległości każdego króćca dopływowego kapilary zestawu kapilar od rozdzielacza powiększone o długości zagięć przewodu kapilarnego kapilar, a każdy z odcinków uciętych z przewodu kapilarnego jednym końcem jest połączony z rozdzielaczem wybranej sekcji wymiennika ciepła, a drugi koniec każdego z odcinków uciętych z przewodu kapilarnego sięga miejsca połączenia z przynależnym do króćca dopływowego kapilary zestawu kapilar, przy czym kapilara położona najbliżej rozdzielacza uformowana z górnego zagięcia dopływowego, dolnego zagięcia odpływowego i odcinka prostoliniowego ma przewód kapilarny o najmniejszym polu przekroju poprzecznego.

Korzystnie, przewody kapilarne kapilar połączonych z rozdzielaczem z króćcami dopływowymi sekcji wymiennika ciepła usytuowanymi bliżej rozdzielacza zestawu kapilar mają kształt bardziej odbiegający od linii prostej niż kształt przewodów kapilarnych kapilar przyłączonych do króćców dopływowych sekcji wymiennika ciepła usytuowanych dalej od rozdzielacza tego samego zestawu kapilar.

Korzystnie, odcinek środkowy przewodu kapilarnego kapilary mającej króciec dopływowy usytuowany najdalej od rozdzielacza i usytuowanej najdalej od rozdzielacza spośród wszystkich kapilar przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza jest uformowany z prostoliniowego odcinka przewodu kapilarnego.

W korzystnym przykładzie wykonania odcinek środkowy przewodu kapilarnego zestawu kapilar mających króciec dopływowy usytuowany bliżej rozdzielacza niż króciec dopływowy usytuowany najdalej od rozdzielacza i usytuowanych bliżej rozdzielacza niż kapilara usytuowana najdalej od rozdzielacza i przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza ma kształt przestrzennej linii śrubowej.

Istotą wynalazku jest również kolektor wymiennika ciepła maszyny cieplnej z zestawem kapilar rozprowadzający medium chłodnicze do wybranej sekcji wymiennika ciepła, zawierający podłączoną do dopływu medium chłodniczego linię rozdzielczą z przepływowymi liniami rozprowadzającymi, zestawem n-rozdzielaczy przyłączonych do linii rozprowadzających, każdy z zestawem m-kapilar ukształtowanych z przewodu kapilarnego, charakteryzujący się tym, że przewodem kapilarnym jest przewód kapilarny określony w zastrz. 1, a odcinek środkowy przewodu kapilarnego kapilary mającej króciec dopływowy usytuowany najdalej od rozdzielacza i usytuowanej najdalej od rozdzielacza spośród wszystkich kapilar przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza jest uformowany z prostoliniowego odcinka przewodu kapilarnego.

Korzystnie, odcinek środkowy przewodu kapilarnego kapilary mającej króciec dopływowy usytuowany najdalej od rozdzielacza i usytuowanej najdalej od rozdzielacza spośród wszystkich kapilar przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza jest uformowany z prostoliniowego odcinka przewodu kapilarnego.

Ponadto istotą wynalazku jest sposób formowania zestawu kapilar kolektora wymiennika ciepła maszyny cieplnej z zestawem kapilar rozprowadzającego medium chłodnicze do sekcji wymiennika ciepła, z których każda ma element sekcyjny zakończony na jednym końcu króćcem dopływowym, a na drugim końcu króćcem odpływowym, i zawierającego podłączoną do dopływu medium chłodniczego linię rozdzielczą z przepływowymi liniami rozprowadzającymi, zestawem n-rozdzielaczy przyłączonych do linii rozprowadzających, każdy z zestawem m-kapilar ukształtowanych z przewodu kapilarnego, charakteryzujący się tym, że przewodem kapilarnym jest przewód kapilarny określony w zastrz. 1, a kapilarę mającą króciec dopływowy usytuowany najdalej od rozdzielacza i usytuowaną najdalej od rozdzielacza spośród wszystkich kapilar przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza formuje się z górnego zagięcia dopływowego, dolnego zagięcia odpływowego i odcinka środkowego z przewodu kapilarnego o największym polu przekroju poprzecznego.

Korzystnie, kształt odcinka środkowego z przewodu kapilarnego kapilary mającej króciec dopływowy usytuowany najdalej od rozdzielacza i usytuowanej najdalej od rozdzielacza spośród wszystkich kapilar przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza formuje się z prostoliniowego odcinka przewodu kapilarnego.

Korzystnie, kształtowi odcinka środkowego przewodu kapilarnego kapilar mających króciec dopływowy usytuowany bliżej rozdzielacza niż króciec dopływowy usytuowany najdalej od rozdzielacza i usytuowanych bliżej rozdzielacza niż kapilara usytuowana najdalej od rozdzielacza i przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza nadaje się kształt przestrzennej linii śrubowej.

Efektem zastosowania kapilar o różniących się kształtach i o różniących się średnicach wykonanych z przewodu kapilarnego jest zapobieganie zaleganiu oleju będącego produktem ubocznym pracy sprężarki maszyny cieplnej. Takie maszyny cieplne pracują wydajniej w porównaniu z obecnymi i wszystkie ich sekcje wymiennika pracują z podobną wydajnością, co przyczynia się do zwiększenia żywotności maszyn cieplnych.

Korzyści z zastosowania wynalazku są szczególnie widoczne w maszynach cieplnych, typu pompa ciepła, pracujących w zmiennych warunkach pracy. Wynalazek znajduje zastosowanie szczególnie w przypadku, gdy wymiennik ciepła posiada znaczną wysokość, dużą liczbę sekcji oraz małą liczbę rozdzielaczy, ponieważ urządzenie takie zwykle posiada długie, zwisające w dół rurki kapilarne, które stają się syfonem o wysokiej różnicy poziomów wlotu i wylotu.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1,2 i 3 przedstawiają fragmenty lamelowego wymiennika ciepła z kolektorem lamelowego wymiennika ciepła maszyny, przy czym Fig. 2 przedstawia rozwiązanie, które nie jest przedmiotem ochrony, Fig. 4 i 5 przedstawiają w powiększeniu połączenie przewodów kapilarnych o różnych średnicach i kształtach z różnymi typami rozdzielaczy, przy czym Fig. 5 przedstawia rozwiązanie, które nie jest przedmiotem ochrony, Fig. 6 przedstawia przykład wykonania maszyny cieplnej z wymiennikiem lamelowym, Fig. 7 przedstawia przykład wykonania maszyny cieplnej z wymiennikiem rurkowym i Fig. 8 przedstawia przykład wykonania maszyny cieplnej z wymiennikiem mikrokanałowym.

Fig. 1, 2, 3, 4 i 5 przedstawiają fragment wymiennika lamelowego 10 ciepła z kolektorem 20 wymiennika lamelowego 10 ciepła maszyny cieplnej 5, 105, 205 z linią rozdzielczą 8, przykładowo z listwową linią rozdzielczą, z przepływowymi liniami rozprowadzającymi 27, dopływem 7 medium chłodniczego i zestawem 30 n-rozdzielaczy, przykładowo 31, 32, 33, przyłączonych do linii rozprowadzających 27, każdy z zestawem 40 m-kapilar wykonanych z przewodu kapilarnego 51, przykładowo 41, 42, 43, 44, 45, połączonych z m-króćcami dopływowymi, przykładowo m: 21, 22, 23, 24, 25, pokazanymi na Fig. 4, sekcji wymiennika 10 ciepła oraz listwową linią powrotną 9 z odpływem 6 medium chłodniczego przyłączoną do m-króćców odpływowych, przykładowo 61, 62, 63, 64, 65, pokazanych na Fig. 4 i 5, sekcji wymiennika 10 ciepła. Najdalej przyłączona kapilara danej sekcji, zwłaszcza jej środkowy odcinek, jest ukształtowana w dużej części z prostoliniowego odcinka przewodu kapilarnego 51, a każda kolejna znajdująca się bliżej odpowiadającego jej rozdzielacza posiada linie śrubowe, których liczba jest zależna od długości jednego zwoju, zależnego od średnicy przewodu kapilarnego 51, średnicy i skoku linii śrubowej oraz maksymalnej długości przewodu kapilarnego 51 poprowadzonego do najdalej położonej kapilary, pomniejszonej o odległość pomiędzy sekcjami. I tak przewody kapilarne kapilar 41, 42, 43, 44, pokazanych na Fig. 1, łączące rozdzielacze 31, 32, 33 z króćcami dopływowymi 21, 22, 23, 24, pokazanymi na Fig. 4, sekcji wymiennika ciepła usytuowanymi bliżej rozdzielacza 31, 32, 33 zestawu 40 kapilar 41, 42, 43, 44, 45 mają kształt bardziej odbiegający od linii prostej, a mianowicie mają więcej fragmentów krzywoliniowych niż liczba fragmentów krzywoliniowych i prostoliniowy kształt przewodów kapilarnych w skrajnych przypadkach, przykładowo kapilary 45, przyłączonych do króćców dopływowych sekcji wymiennika ciepła, usytuowanych dalej od rozdzielacza 31, 32, 33 tego samego zestawu 40 kapilar 41, 42, 43, 44, 45, co powoduje, że opory przepływu medium chłodniczego przez przewody kapilarne kapilar 41, 42, 43, 44, 45 przynależnych do każdego ich zestawu 40 kapilar 41, 42, 43, 44, 45 nie różnią się między sobą o więcej niż 15% w jednym przykładzie wykonania, co nie jest przedmiotem ochrony, 10% w innym przykładzie wykonania i 5% w jeszcze innym przykładzie wykonania, a nawet 2% w następnym przykładzie wykonania, niezależnie od pola przekroju poprzecznego przewodu kapilarnego i/albo długości przewodu kapilarnego i/albo położenia króćca dopływowego, odpowiednio 21, 22, 23, 24, 25, pokazanego na Fig. 4, względem rozdzielacza, odpowiednio 31, 32, 33. Należy jeszcze dodać, że zmieniając ilość fragmentów krzywoliniowych i wielkość przekroju poprzecznego przewodów kapilarnych wpływa się na długość przewodów kapilarnych kapilar i przewody kapilarne kapilar, przykładowo 41, 42, 43, 44, łączące rozdzielacz 31, 32, 33 z króćcami dopływowymi 21, 22, 23, 24, pokazanymi na Fig. 4, sekcji wymiennika ciepła usytuowanymi bliżej rozdzielacza 31 zestawu 40 kapilar 41, 42, 43, 44, 45, mają takie długości, przy których opór przepływu medium chłodniczego przewodów kapilarnych danego zestawu 40 nie różni się od oporu przepływu medium chłodniczego przewodów kapilarnych przyłączonych do króćców dopływowych, przykładowo 25, sekcji wymiennika ciepła usytuowanych dalej od rozdzielacza 31 tego samego zestawu 40 kapilar 41, 42, 43, 44, 45 o więcej niż 15% w jednym przykładzie wykonania, co nie jest przedmiotem ochrony, 10% w innym przykładzie wykonania i 5% w jeszcze innym przykładzie wykonania, a nawet 2% w następnym przykładzie wykonania, niezależnie od ich kształtu. W przykładzie wykonania pokazanym na Fig. 1, przewód kapilarny kapilary 42 posiada jeden odcinek prostoliniowy 71 z przewodu kapilarnego 51 i zagięcia na obu końcach, dopasowane kształtem i wymiarami do króćca dopływowego. Kapilara 42, usytuowana najbliżej rozdzielacza i króćca dopływowego 22, ma średnicę d2, kapilary 41, 43, 44 i 45 mają odpowiednio średnice d1, d3, d4 i d5, co zostało pokazane na Fig. 4.

Przewody kapilarne wykonane są z grubościennej rurki, w jednym przykładzie wykonania z miedzi lub w innym przykładzie wykonania z jej stopu z małą domieszką żelaza, przykładowo CuFe2P, o średnicy w jednym przykładzie wykonania wynoszącej 3,0 mm, a w innym przykładzie wykonania wynoszącej 8,0 mm, co umożliwia gięcie w temperaturze otoczenia bez obawy spłaszczenia ścianek. W innych przykładach wykonania średnicę rurki kapilarnej wybiera się z zakresu od 3,0 mm do 8,0 mm. Przechodząc na inną wielkość fizyczną, a mianowicie na pole przekroju poprzecznego, to przewody kapilarne mają pole przekroju wnętrza wynoszące 7,0 mm² w jednym przykładzie wykonania, 15,0 mm² w innym przykładzie wykonania i 25,0 mm² w jeszcze innym przykładzie wykonania, a nawet 50,0 mm². W jeszcze innych przykładach wykonania pole przekroju poprzecznego wybiera się z zakresu od 7,0 mm² do 50,0 mm². Gięcia na promieniu zmiennym dokonuje się na giętarce trójrolkowej CNC, zwłaszcza przy produkcji seryjnej, a przy produkcji jednostkowej jest możliwe kształtowanie przewodów przy użyciu narzędzi ręcznych, giętarek, specjalnych sprężyn do gięcia rur lub poprzez nawijanie przewodu kapilarnego na walec lub innych przewodów o kwadratowym albo owalnym przekroju poprzecznym.

Fig. 2, która przedstawia rozwiązanie nie będące przedmiotem ochrony, przedstawia kolektor 120 wymiennika 110 ciepła maszyny cieplnej w kształcie zbiornika 125 z przepływowymi liniami rozprowadzającymi 127 zakończonymi rozdzielaczami 31, 131, 33 tworzącymi zestaw rozdzielaczy 31, 131, 33 z zestawem 40 kapilar 41, 42, 43, 44, 45 połączonych z króćcami dopływowymi sekcji wymiennika 110 ciepła oraz z listwową linią powrotną 109 przyłączoną do króćców odpływowych sekcji wymienników 110 ciepła. Kapilary 41, 42, 43, 44, 45 poszczególnych sekcji są połączone z rozdzielaczami o różnych kształtach, przykładowo rozdzielacz 31 ma kształt stożka ściętego, a rozdzielacz 131 ma kształt figury utworzonej z ostrosłupa ściętego przechodzącego w prostopadłościan, zasilanymi przez przepływowe linie rozprowadzające 127 z kolektora 120 w postaci zbiornika 125.

Fig. 3 przedstawia przykład zastosowania wynalazku taki sam jak pokazany na Fig. 2, różniący się tym, że zasilanie rozdzielaczy w czynnik chłodniczy odbywa się przez linię rozdzielczą 208 typu kaskadowego, mającą główną linię rozdzielczą 201 i dodatkowe linie rozdzielcze 202 połączone z liniami rozprowadzającymi 27 zakończonymi rozdzielaczami 31, 131.

Fig. 4 i 5 przedstawiają w powiększeniu połączenie przewodu kapilarnego 51 z różnymi typami rozdzielaczy, przy czym Fig. 5 przedstawia rozwiązanie, które nie jest przedmiotem ochrony. Fig. 4 przedstawia zastosowanie opracowanej geometrii w wariancie z przewodami kapilarnymi o różniących się polach przekrojów poprzecznych, w szczególności spowodowanych przez zmianę, przykładowo średnicy, z rozdzielaczem 31 pokazanym na Fig. 2 i 3 u góry, w kształcie bryły obrotowej będącej stożkiem przechodzącym w walec, a Fig. 5 przedstawia wykonanie opracowanej geometrii, nie będące przedmiotem ochrony, w wariancie z przewodami kapilarnymi o różniących się kształtach kapilar spowodowanych różną ilością fragmentów krzywoliniowych przewodu kapilarnego 51 kapilar 141, 142, 143, 144, 145, tworzących zestaw 140.

Przedstawiona na Fig. 4 kapilara 42, która jest usytuowana najbliżej rozdzielacza 31, jest uformowana z przewodu kapilarnego 51 o najmniejszej średnicy, tym samym o najmniejszym przekroju odcinka środkowego i górnych zagięć dopływowych i dolnych zagięć odpływowych, natomiast każda kapilara, przykładowo kapilara 43 mająca odcinek środkowy 71, górne zagięcia dopływowe 72 i dolne zagięcia dopływowe 73, czy kapilara 45 mająca odcinek środkowy 81, górne zagięcia dopływowe 82 i dolne zagięcia dopływowe 83, które są położne dalej idąc od rozdzielacza 31, uformowane są z przewodu kapilarnego 51 o większej średnicy, tym samym o większym polu przekroju poprzecznego niż pole przekroju przewodu kapilarnego 51 kapilary usytuowanej bliżej rozdzielacza.

Średnica d1, d2, d3, d4, d5 przewodu kapilarnego 51 w jednym przykładzie wykonania wynosi 3,0 mm, a w innym przykładzie wykonania wynosi 8,0 mm. W innych przykładach wykonania średnicę rurki kapilarnej wybiera się z zakresu od 3,0 mm do 8,0 mm. Średnicę przewodów kapilarnych dla wybranego zestawu kapilar i wybranej sekcji wymiennika ciepła dobiera się, tak jak wspomniano wyżej, doświadczalnie.

Przedstawiona na Fig. 5 kapilara 142, która jest usytuowana najbliżej rozdzielacza 31, 131, jest uformowana z przewodu kapilarnego 51 o największej ilości fragmentów krzywoliniowych, co przekłada się na to, że ma największą liczbę zwojów linii śrubowej, natomiast każda kapilara, przykładowo kapilara 143 mająca górne zagięcia dopływowe 172 i dolne zagięcia dopływowe 173, ma środkowy odcinek 171 o mniejszej ilości fragmentów krzywoliniowych, co przekłada się na mniejszą liczbę zwojów linii śrubowej w porównaniu z kapilarą 142, czy kapilara 145 mająca górne zagięcia dopływowe 182 i dolne zagięcia dopływowe 183, ma odcinek środkowy 181 o najmniejszej ilości fragmentów krzywoliniowych, który w szczególności jest prostoliniowy.

Na Fig. 6 przedstawiono przykład wykonania, w którym wymiennik 10 maszyny cieplnej 205 jest lamelowym wymiennikiem wyposażonym w kolektor 20, do którego podłączono rozdzielacze 31, 131 z zestawem 40 i 140 kapilar, przy czym na Fig. 6, na której drugi detal przedstawia rozwiązanie, które nie jest przedmiotem ochrony, pokazano kapilary 41 i 42 oraz 141 i 142. Za pomocą sprężarki 3 przez skraplacz 4 tłoczony jest czynnik chłodniczy do kolektora 20, z którego czynnik chłodniczy jest doprowadzany do rozdzielaczy 31, 131, 32, 33, do których są przyłączone kapilary. Opracowana geometria gięcia przewodu kapilarnego 51 ma przestrzenny układ odcinków prostoliniowych i zagięć rozchodzących się w różnych kierunkach i/albo linii śrubowej utworzonej z przewodu kapilarnego 51, którego średnica zależy bezpośrednio od usytuowania króćca dopływowego względem rozdzielacza albo długości przewodu kapilarnego. Kapilara usytuowana najbliżej króćca dopływowego danej sekcji wymiennika ciepła względem rozdzielacza ma najmniejsze pole przekroju poprzecznego przewodu kapilarnego 51, a każda inna usytuowana dalej w porównaniu z usytuowaniem kapilary usytuowanej najbliżej króćca dopływowego danej sekcji wymiennika ciepła ma większe pole przekroju poprzecznego przewodu kapilarnego 51 i/albo ma mniej fragmentów krzywoliniowych i ma kształt mniej odbiegający od linii prostej niż kształt przewodów kapilarnych kapilar przyłączonych do króćców dopływowych sekcji wymiennika ciepła usytuowanych dalej od rozdzielacza 31, 131 tego samego zestawu 140 kapilar, odpowiednio 141, 142. Z kapilar czynnik chłodniczy wraz z kropelkami oleju trafia do poszczególnych sekcji wymiennika ciepła, dzięki czemu olej krąży w obiegu chłodniczym i nie gromadzi się w jednym miejscu przewodów dystrybuujących czynnik chłodniczy.

Fig. 7 przedstawia przykład wykonania wynalazku w wymiennikach innego typu, przykładowo w wymiennikach rurkowych 310 maszyn cieplnych 305 z kolektorem 320 z rozdzielaczem 331 z zestawem 340 kapilar 341, 342, 343, 344 wykonanych z przewodu kapilarnego 51. Za pomocą sprężarki 3 przez skraplacz 4 tłoczony jest czynnik chłodniczy do kolektora 320, z którego czynnik chłodniczy jest doprowadzany do rozdzielacza 331, do którego są przyłączone kapilary 341, 342, 343, 344.

Z kolei Fig. 8 przedstawia przykład wykonania wynalazku w wymiennikach innego typu, przykładowo w wymiennikach mikrokanałowych maszyn cieplnych 405 z kolektorem z rozdzielaczem 31, 131 z zestawem 40 kapilar 41, 42 albo z kolektorem z rozdzielaczem 31, 131 z zestawem 140 kapilar 141, 142 wykonanych z przewodu kapilarnego 51, na której drugi detal przedstawia rozwiązanie nie będące przedmiotem ochrony. Za pomocą sprężarki 3 przez skraplacz 4 tłoczony jest czynnik chłodniczy do kolektora, z którego czynnik chłodniczy jest doprowadzany do rozdzielacza 31, 131, do którego są przyłączone zestawy 40, 140 kapilar.

W sposobie formowania zestawu kapilar kolektora 20, 120, 220, 320 wymiennika 10, 110, 310 ciepła maszyny cieplnej 5, 305, 405 z zestawem kapilar rozprowadzającego medium chłodnicze do sekcji wymiennika 10, 110, 310 ciepła, z których każda ma element sekcyjny zakończony na jednym końcu króćcem dopływowym, a na drugim końcu króćcem odpływowym, i zawierającego podłączoną do dopływu 7 medium chłodniczego linię rozdzielczą 8, 208 z przepływowymi liniami rozprowadzającymi 27, 127, zestawem 30 n-rozdzielaczy 31,32, 33, 131, 331 przyłączonych do linii rozprowadzających 27, 127, każdy z zestawem 40, 140, 340 m-kapilar 41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344 ukształtowanych z przewodu kapilarnego 51, z których każda jest połączona jednym końcem z przynależnym do niej rozdzielaczem 31, 32, 33, 131, 331 a drugim końcem z przynależnym do niej króćcem dopływowym 21, 22, 23, 24, 25 sekcji wymiennika 10, 110, 310 ciepła, której króciec odpływowy 61, 62, 63, 64, 65 jest połączony z linią powrotną 6 medium chłodniczego sekcji wymiennika 10, 110, 310 ciepła, przed ucięciem odcinków przewodu kapilarnego 51 ustala się położenie każdego z n-rozdzielaczy 31, 32, 33, 131, 331 względem króćca dopływowego 21, 22, 23, 24, 25 kapilary 41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344 przyporządkowanej do jej zestawu 40, 140, 340 kapilar i określa się odległości każdego króćca dopływowego 21, 22, 23, 24, 25 kapilary 41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143,^144, 145, 341, 342, 343, 344 zestawu 40, 140, 340 kapilar od rozdzielacza 31, 32, 33, 131, 331 i z przewodu kapilarnego 51 ucina się odcinki w ilości równej liczbie kapilar 41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344, nie mniejsze niż odległości każdego króćca dopływowego 21,22, 23, 24, 25 kapilary 41,42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341,342, 343, 344 zestawu 40, 140, 340 kapilar od rozdzielacza 31, 32, 33, 131, 331 powiększone o długości zagięcia górnego i zagięcia dolnego przewodu kapilarnego 51 kapilar 41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341,

342, 343, 344, a każdy z odcinków uciętych z przewodu kapilarnego 51 jednym końcem łączy się z rozdzielaczem 31,32, 33, 131,331 wybranej sekcji wymiennika 10, 110, 310 ciepła, a drugi koniec każdego z odcinków uciętych z przewodu kapilarnego 51 przycina się do miejsca połączenia z przynależnym do króćca dopływowego 21, 22, 23, 24, 25 kapilary 41, 42, 43,‘44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344 zestawu 40, 140, 340 kapilar. Zgodnie z wynalazkiem kapilarę 42 mającą króciec dopływowy 22 usytuowany najbliżej rozdzielacza 31, 32, 33, 131, 331 i położoną najbliżej rozdzielacza 31, 32, 33, 131, 331 formuje się z górnego zagięcia dopływowego 72, dolnego zagięcia odpływowego 73 i odcinka środkowego 71 z przewodu kapilarnego 51 o polu przekroju poprzecznego nie mniejszym niż 7,0 mm² i/albo o kształcie mającym najwięcej fragmentów krzywoliniowych w porównaniu z wielkością pola przekroju poprzecznego i/albo kształtu kapilar 41,43, 44, 45 położonych dalej od rozdzielacza 31, 32, 33, 131, 331 niż kapilara 42 położona najbliżej rozdzielacza 31, 32, 33, 131, 331. Należy mieć na uwadze to, że im większy jest przekrój poprzeczny odcinka przewodu kapilarnego, tym mniejsze są opory przepływu czynnika chłodzącego przepływającego przez odcinek przewodu kapilarnego o takiej samej długości. Jedną z wielkości, która pozwala porównywać opory przepływu czynnika chłodzącego przez przewody kapilarne o takiej samej długości czy różnych długościach i różnych polach przekroju poprzecznego jest spadek ciśnienia obliczony na podstawie różnicy ciśnienia na początku odcinka przewodu kapilarnego i ciśnienia na końcu odcinka przewodu kapilarnego, co jest znane ze stanu techniki. Inną wielkością, która pozwala porównywać opory przepływu czynnika chłodzącego przez przewody kapilarne o takiej samej długości czy różnych długościach i różnych polach przekroju poprzecznego jest zmniejszenie się prędkości przepływu strumienia czynnika chłodzącego obliczone na podstawie różnicy prędkości przepływu strumienia czynnika chłodzącego na początku odcinka przewodu kapilarnego i prędkości przepływu strumienia czynnika chłodzącego na końcu odcinka przewodu kapilarnego, co również jest znane ze stanu techniki. W sposobie zgodnym z wynalazkiem tak kształtuje się każdą kapilarę, aby opory przepływu medium chłodniczego przewodów kapilarnych kapilar 41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344 przynależnych do każdego zestawu 40, 140, 340 kapilar 41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344 nie różniły się między sobą o więcej niż 10%, niezależnie od położenia króćca dopływowego, odpowiednio 21, 22, 23, 24, 25, względem przyłączonego do nich rozdzielacza, odpowiednio 31, 32, 33, 131, 331 i w jednym z przykładów wykonania przekrój poprzeczny przewodu kapilarnego 51 każdej kapilary 41, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344, idąc w kierunku od rozdzielacza 31,32, 33, 131,331, dalej niż kapilara 42 położona najbliżej rozdzielacza 31, 32, 33, 131, 331, zwiększa się, a w innym przykładzie wykonania nadaje się kształt każdej kapilary 41, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344 o mniejszej ilości fragmentów krzywoliniowych idąc dalej w kierunku od rozdzielacza 31, 32, 33, 131, 331 dalej niż kapilara 42 położona najbliżej rozdzielacza 31, 32, 33, 131, 331, a w jeszcze innym przykładzie wykonania niepokazanym na Fig. 1-8, przekrój poprzeczny przewodu kapilarnego każdej kapilary, idąc w kierunku od rozdzielacza dalej niż kapilara położona najbliżej rozdzielacza zwiększa się i nadaje się kształt każdej kapilary o mniejszej ilości fragmentów krzywoliniowych idąc dalej w kierunku od rozdzielacza dalej niż kapilara położona najbliżej rozdzielacza. Wielkość przekroju poprzecznego każdej kapilary i/albo ilość fragmentów krzywoliniowych dobiera się doświadczalnie mierząc takie wielkości jak podano wyżej, przykładowo mierząc spadek ciśnienia i/albo zmniejszenie się prędkości przepływu strumienia czynnika chłodzącego, albo korzystając z innych sposobów określania oporów przepływu czynnika chłodzącego.

Budowa i zasada formowania, jak również montażu kapilar pokazanych na Fig. 7 i 8 jest analogiczna jak w przypadku wymiennika lamelowego pokazanego na Fig. 1,2, 3 i 6. Wprawdzie w większości przykładów wykonania opisano kapilary o przekroju kołowym, jednak opisy kapilar o innych przekrojach poprzecznych byłyby identyczne. Podobnie, elementy i podzespoły, które są takie same lub pełnią takie same funkcje, zostały oznaczone na wszystkich figurach takimi samymi oznaczeniami liczbowymi.

Claims (9)

1. Zestaw (40, 140, 340) kapilar (41,42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341,342, 343, 344) kolektora wymiennika ciepła przyłączonych do kolektora (20, 120, 220, 320) wymiennika (10, 110, 310) ciepła maszyny cieplnej (5, 205, 305, 405) ukształtowanych z przewodu kapilarnego (51), z których każda jest połączona jednym końcem z przynależnym do niej rozdzielaczem (31, 32, 33, 131, 331), a drugim końcem z przynależnym do niej króćcem dopływowym (21, 22, 23, 24, 25) sekcji wymiennika (10, 110, 310) ciepła, której króciec odpływowy (61, 62, 63,

64, 65) jest połączony z linią powrotną (6) medium chłodniczego sekcji wymiennika (10, 110, 310) ciepła, przy czym przewody kapilarne kapilar (41, 42, 43, 44, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) połączonych z rozdzielaczem (31, 32, 33, 131, 331) z króćcami dopływowymi (21, 22, 23, 24, 25) sekcji wymiennika ciepła usytuowanymi bliżej rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) zestawu (40, 140, 340) kapilar (41, 42, 43, 44, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) mają więcej fragmentów krzywoliniowych niż przewody kapilarne kapilar (45) przyłączonych do króćców dopływowych sekcji wymiennika ciepła usytuowanych dalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) tego samego zestawu (40, 140, 340) kapilar (41, 42, 43, 44, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344), i przy czym opory przepływu medium chłodniczego przewodów kapilarnych wybranego zestawu (40, 140, 340) nie różnią się między sobą o więcej niż 10%, niezależnie od położenia króćca dopływowego (odpowiednio 21,22, 23, 24, 25) względem rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331), a kapilara (42, 142) mająca króciec dopływowy (22) usytuowany najbliżej rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) i położona najbliżej rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) jest wykonana z przewodu kapilarnego (51) o polu przekroju poprzecznego nie mniejszym niż 7,0 mm², znamienny tym, że przewody kapilarne kapilar (41, 42, 43, 44, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) połączonych z rozdzielaczem (31, 32, 33, 131, 331) z króćcami dopływowymi (21, 22, 23, 24, 25) sekcji wymiennika ciepła usytuowanymi bliżej rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) zestawu (40, 140, 340) kapilar (41, 42, 43, 44, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) mają mniejsze pola przekrojów poprzecznych przewodów kapilarnych kapilar (41,42, 43, 44, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) połączonych z tym samym rozdzielaczem (31, 32, 33, 131, 331) tej samej sekcji wymiennika ciepła, a zestaw (40, 140, 340) zawiera odcinki w ilości równej liczbie kapilar (41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344), o długości nie mniejszej niż odległości każdego króćca dopływowego (21,22, 23, 24, 25) kapilary (41,42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) zestawu (40, 140, 340) kapilar od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) powiększone o długości zagięć przewodu kapilarnego (51) kapilar (41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344), a każdy z odcinków uciętych z przewodu kapilarnego (51) jednym końcem jest połączony z rozdzielaczem (31, 32, 33, 131, 331) wybranej sekcji wymiennika (10, 110, 310) ciepła, a drugi koniec każdego z odcinków uciętych z przewodu kapilarnego (51) sięga miejsca połączenia z przynależnym do króćca dopływowego (21, 22, 23, 24, 25) kapilary (41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) zestawu (40, 140, 340) kapilar, przy czym kapilara (42, 142) położona najbliżej rozdzielacza (31, 331) uformowana z górnego zagięcia dopływowego (72, 172), dolnego zagięcia odpływowego (73, 173) i odcinka prostoliniowego (71, 171) ma przewód kapilarny o najmniejszym polu przekroju poprzecznego.

2. Zestaw kapilar według zastrz. 1, znamienny tym, że przewody kapilarne kapilar (41, 42, 43, 44, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) połączonych z rozdzielaczem (31, 32, 33, 131, 331) z króćcami dopływowymi (21, 22, 23, 24, 25) sekcji wymiennika ciepła usytuowanymi bliżej rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) zestawu (40, 140, 340) kapilar (41, 42, 43, 44, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) mają kształt bardziej odbiegający od linii prostej niż kształt przewodów kapilarnych kapilar (45) przyłączonych do króćców dopływowych sekcji wymiennika ciepła usytuowanych dalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) tego samego zestawu (40, 140, 340) kapilar (41, 42, 43, 44, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344).

3. Zestaw kapilar według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że odcinek środkowy (81) przewodu kapilarnego (51) kapilary (45) mającej króciec dopływowy (25) usytuowany najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) i usytuowanej najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) spośród wszystkich kapilar (41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) jest uformowany z prostoliniowego odcinka przewodu kapilarnego (51).

4. Zestaw kapilar według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że odcinek środkowy (171) przewodu kapilarnego (51) zestawu (140) kapilar (141, 142, 143, 144) mających króciec dopływowy (21, 22, 23, 24) usytuowany bliżej rozdzielacza (31, 131) niż króciec dopływowy (25) usytuowany najdalej od rozdzielacza (31, 131) i usytuowanych bliżej rozdzielacza (31, 131) niż kapilara (145) usytuowana najdalej od rozdzielacza (31, 131) i przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza (31, 131) ma kształt przestrzennej linii śrubowej.

5. Kolektor (20, 120, 220, 320) wymiennika (10, 110, 310) ciepła maszyny cieplnej (105, 205, 305, 405) z zestawem kapilar rozprowadzający medium chłodnicze do wybranej sekcji wymiennika (10, 110, 310) ciepła, zawierający podłączoną do dopływu (7) medium chłodniczego linię rozdzielczą (8) z przepływowymi liniami rozprowadzającymi (27), zestawem (30) n-rozdzielaczy (31, 32, 33, 131,331) przyłączonych do linii rozprowadzających (27), każdy z zestawem (40, 140, 340) m-kapilar (41,42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341,342, 343, 344) ukształtowanych z przewodu kapilarnego (51), znamienny tym, że przewodem kapilarnym (51) jest przewód kapilarny określony w zastrz. 1, a odcinek środkowy (81) przewodu kapilarnego (51) kapilary (45) mającej króciec dopływowy (25) usytuowany najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) i usytuowanej najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) spośród wszystkich kapilar (41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) jest uformowany z prostoliniowego odcinka przewodu kapilarnego (51).

6. Kolektor (20, 120, 220, 320) wymiennika (10, 110, 310) ciepła maszyny cieplnej (5, 205, 305, 405) według zastrz. 5, znamienny tym, że odcinek środkowy (81) przewodu kapilarnego (51) kapilary (45) mającej króciec dopływowy (25) usytuowany najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131,331) i usytuowanej najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131,331) spośród wszystkich kapilar (41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) jest uformowany z prostoliniowego odcinka przewodu kapilarnego (51).

7. Sposób formowania zestawu kapilar kolektora (20, 120, 220, 320) wymiennika (10, 110, 310) ciepła maszyny cieplnej (5, 205, 305, 405) z zestawem kapilar rozprowadzającego medium chłodnicze do sekcji wymiennika (10, 110, 310) ciepła, z których każda ma element sekcyjny zakończony na jednym końcu króćcem dopływowym, a na drugim końcu króćcem odpływowym, i zawierającego podłączoną do dopływu (7) medium chłodniczego linię rozdzielczą (8, 208) z przepływowymi liniami rozprowadzającymi (27, 127), zestawem (30) n-rozdzielaczy (31, 32, 33, 131, 331) przyłączonych do linii rozprowadzających (27, 127), każdy z zestawem (40, 140, 340) m-kapilar ‘(41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) ukształtowanych z przewodu kapilarnego (51), znamienny tym, że przewodem kapilarnym (51) jest przewód kapilarny określony w zastrz. 1, a kapilarę (45) mającą króciec dopływowy (25) usytuowany najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) i usytuowaną najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) spośród wszystkich kapilar (41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) formuje się z górnego zagięcia dopływowego (82), dolnego zagięcia odpływowego (83) i odcinka środkowego (81) z przewodu kapilarnego (51) o największym polu przekroju poprzecznego.

8. Sposób formowania zestawu kapilar kolektora (20, 120, 220, 320) według zastrz. 7, znamienny tym, że kształt odcinka środkowego (81) z przewodu kapilarnego (51) kapilary (45) mającej króciec dopływowy (25) usytuowany najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) i usytuowanej najdalej od rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) spośród wszystkich kapilar (41, 42, 43, 44, 45, 141, 142, 143, 144, 145, 341, 342, 343, 344) przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza (31, 32, 33, 131, 331) formuje się z prostoliniowego odcinka przewodu kapilarnego (51).

9. Sposób formowania zestawu kapilar według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że kształtowi odcinka środkowego (171) przewodu kapilarnego (51) kapilar (141, 142, 143, 144) mających króciec dopływowy (21, 22, 23, 24) usytuowany bliżej rozdzielacza (31, 131) niż króciec dopływowy (25) usytuowany najdalej od rozdzielacza (31, 131) i usytuowanych bliżej rozdzielacza (31, 131) niż kapilara (145) usytuowana najdalej od rozdzielacza (31, 131) i przynależnych i przyłączonych do ich rozdzielacza (31, 131) nadaje się kształt przestrzennej linii śrubowej.