BR102016017645A2

BR102016017645A2 - trocador de calor de contrafluxo que define uma linha central

Info

Publication number: BR102016017645A2
Application number: BR102016017645A
Authority: BR
Inventors: Miles Mcmillen Prescott Jeffrey; Robert Shannon Kevin; Ashley Henning Lauren; Goldenberg Matthew; Joseph Rock Peter Jr
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2017-03-01
Also published as: US10989480B2; CN106403653B; US10495384B2; CN106403653A; EP3124906B1; EP3640574A1; US20170030651A1; JP2017032271A; US20200064075A1; JP6367869B2; CA2936669C; EP3124906A1; CA2936669A1

Abstract

trocador de calor de contrafluxo que define uma linha central. trata-se de um trocador de calor de contrafluxo (10) que é fornecido que inclui: uma primeira trajetória de fluido (100) que tem um primeiro tubo de suprimento (104) conectado a uma primeira área de transição (106) que separa a primeira trajetória de fluido (100) em um primeiro arranjo (108) de primeiras passagens (110), sendo que o primeiro arranjo (108) de primeiras passagens (110) se funde em uma primeira área de convergência (112) a um primeiro tubo de descarga (114); e uma segunda trajetória de fluido (200) que tem um segundo tubo de suprimento (204) conectado a uma segunda área de transição (206) que separa a segunda trajetória de fluido (200) em um segundo arranjo (208) de segundas passagens (210), sendo que o segundo arranjo (208) de segundas passagens (210) se funde em uma segunda área de convergência (212) a um segundo tubo de descarga (214). as primeiras passagens (110) e as segundas passagens (210) têm uma trajetória substancialmente helicoidal em torno da linha central (12) do trocador de calor de contrafluxo (10). adicionalmente, o primeiro arranjo (108) e o segundo arranjo (208) são dispostos juntos de tal modo que cada primeira passagem (110) seja adjacente a pelo menos uma segunda passagem (210).

Description

“TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO” Campo Da Invenção [001] A presente invenção refere-se de modo geral a um trocador de calor de contrafluxo. Nas realizações particulares, o trocador de calor de contrafluxo usa passagens helicoidais e transições de tubos de entrada e saída circulares únicos para múltiplas passagens com geometrias não circulares.

Antecedentes Da Invenção [002] Os trocadores de calor podem ser empregados em combinação com motores de turbina a gás. Por exemplo, um primeiro fluido a uma temperatura mais alta pode ser passado através de uma primeira passagem, enquanto um segundo fluido a uma temperatura mais baixa pode ser passado através de uma segunda passagem. A primeira e a segunda passagens podem estar em contato ou estreita proximidade, permitindo que o calor do primeiro fluido seja passado para o segundo fluido. Assim, a temperatura do primeiro fluido pode ser diminuída e a temperatura do segundo fluido pode ser aumentada.

[003] Os trocadores de calor de contrafluxo fornecem uma maior eficiência que trocadores de calor do tipo fluxo cruzado, e são particularmente úteis quando as diferenças de temperatura entre os meios de troca de calor são relativamente pequenas. Os trocadores de calor convencionais com uma pluralidade de tubos têm desvantagens com relação à conexão e à formação de diversos tubos inacessíveis com espaçamento pequeno.

[004] Os tubos helicoidais precisam ser arranjados sem interrupção a fim de formar um canal de fluxo helicoidal fechado e para garantir, desse modo, a operação no fluxo de contracorrente real com alta eficiência. Entretanto, a montagem de feixes de tubo com tubos helicoidais contíguos e sua conexão se torna particularmente problemática à medida que o número de tubos aumenta e era, até o momento, na melhor das hipóteses, possível com um número muito pequeno de tubos helicoidais.

[005] Conforme já mencionado, a produção de feixes de tubo desse tipo se torna particularmente problemática quando o número de tubos é aumentado na medida em que a conexão dos tubos contíguos se torna particularmente difícil devido à inacessibilidade das extremidades de tubo e, portanto, não é possível com os meios de conexão convencionais. É particularmente mais difícil dobrar tubos rígidos nas bobinas exatamente contíguas e conectar os mesmos através de meios de conexão convencionais.

Descrição Da Invenção [006] Os aspectos e as vantagens da invenção serão apresentados parcialmente na descrição a seguir ou podem se tornar óbvios a partir da descrição ou podem ser aprendidos através da prática da invenção.

[007] De modo geral, é fornecido um trocador de calor de contrafluxo. Em uma realização, o trocador de calor de contrafluxo compreende: uma primeira trajetória de fluido que tem um primeiro tubo de suprimento conectado a uma primeira área de transição que separa a primeira trajetória de fluido em um primeiro arranjo de primeiras passagens, sendo que o primeiro arranjo de primeiras passagens se funde em uma primeira área de convergência a um primeiro tubo de descarga; e uma segunda trajetória de fluido que tem um segundo tubo de suprimento conectado a uma segunda área de transição que separa a segunda trajetória de fluido em um segundo arranjo de segundas passagens, sendo que o segundo arranjo de segundas passagens se funde em uma segunda área de convergência a um segundo tubo de descarga. As primeiras passagens e as segundas passagens têm uma trajetória substancialmente helicoidal em torno da linha central do trocador de calor de contrafluxo. Adicionalmente, o primeiro arranjo e o segundo arranjo são dispostos juntos de tal modo que cada primeira passagem seja adjacente a pelo menos uma segunda passagem.

[008] Em uma realização, a primeira área de transição é posicionada em uma extremidade da trajetória helicoidal para suprir uma primeira corrente de fluido para o primeiro arranjo de primeiras passagens, e em que a segunda área de transição é configurada em uma extremidade oposta da trajetória helicoidal para suprir uma segunda corrente de fluido para o segundo arranjo de segundas passagens de tal modo que a primeira corrente de fluido e a segunda corrente de fluido circulem a trajetória helicoidal em direções opostas.

[009] Essas e outras funções, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais bem compreendidos com referência à descrição a seguir e às reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados neste relatório descritivo e constituem uma parte do mesmo, ilustram realizações da invenção e, em conjunto com uma descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

Breve Descrição Dos Desenhos [010] Uma revelação completa e viabilizadora da presente invenção, que inclui o melhor modo da mesma, destinada a um indivíduo de habilidade comum na técnica, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, nas quais: - a Figura 1 é uma vista em perspectiva de um trocador de calor de contrafluxo exemplificativo, de acordo com uma realização; - a Figura 2 é outra vista em perspectiva do trocador de calor de contrafluxo exemplificativo mostrado na Figura 1; - a Figura 3 mostra uma vista em corte transversal de uma porção de transição do trocador de calor de contrafluxo exemplificativo para uma realização da Figura 1; - a Figura 4 mostra uma vista em recorte do trocador de calor de contrafluxo exemplificativo mostrado na Figura 1; e - a Figura 5 mostra uma vista em corte transversal explodida da porção de trocador de calor, de acordo com a realização da Figura 4.

[011] O uso repetido de caracteres de referência no presente relatório descritivo e nas figuras tem como objetivo representar as funções ou elementos iguais ou análogos da presente invenção.

Descrição de Realizações Da Invenção [012] Será feita agora referência em detalhes às realizações da invenção, das quais um ou mais exemplos são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção e não como limitação da invenção. De fato, ficará evidente para um técnico no assunto que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo ou espírito da invenção. Por exemplo, as funções ilustradas ou descritas como parte de uma realização podem ser usadas com outra realização para proporcionar ainda outra realização. Assim, a presente invenção se destina a abranger tais modificações e variações, conforme incluídas no escopo das reivindicações anexas e nos equivalentes das mesmas.

[013] Conforme usado no presente documento, os termos “primeiro”, “segundo” e “terceiro” podem ser usados alternadamente para distinguir um componente do outro e não se destinam a significar uma localização ou uma importância dos componentes individuais.

[014] Os termos “a montante” e “a jusante” se referem à direção relativa em relação ao fluxo de fluido em uma trajetória de fluido. Por exemplo, “a montante” se refere à direção a partir da qual o fluido flui, e “a jusante” se refere à direção para qual o fluido flui.

[015] Conforme usado no presente documento, um “fluido” pode ser um gás ou um líquido. A presente abordagem não é limitada pelos tipos de fluidos que são usados. Na aplicação preferencial, o fluido de resfriamento é combustível, e o fluido resfriado é óleo. Por exemplo, o óleo pode ser resfriado a partir de uma temperatura inicial para uma temperatura de descarga, sendo que a temperatura de descarga é de cerca de 90% da temperatura inicial ou menor (por exemplo, cerca de 50% a cerca de 90% da temperatura inicial). A presente abordagem pode ser usada para outros tipos de líquido e fluidos gasosos, em que o fluido resfriado e o fluido de resfriamento são os mesmos fluidos ou fluidos diferentes. Outros exemplos do fluido resfriado e do fluido de resfriamento incluem ar, fluido hidráulico, gás de combustão, refrigerante, misturas refrigerantes, fluido dielétrico para resfriar componentes aviônicos ou outros sistemas eletrônicos de aeronave, água, compostos à base de água, água misturada com aditivos anticongelantes (por exemplo, compostos de álcool ou glicol), e qualquer fluido de transferência de calor orgânico ou inorgânico ou mesclas de fluido com a capacidade de transportar calor contínuo a temperaturas elevadas ou reduzidas.

[016] De modo geral, é fornecido um trocador de calor que inclui geometrias de aperfeiçoamento de desempenho cujas implantações práticas são facilitadas pela fabricação aditiva. Embora o sistema de trocador de calor descrito no presente documento seja amplamente aplicável a uma variedade de aplicações de trocador de calor que envolve vários tipos de fluido, o mesmo é descrito no presente documento por seu resfriamento de alta eficácia de um óleo de motor (por exemplo, a corrente quente) com um combustível (por exemplo, a corrente fria).

[017j De modo geral, o trocador de calor de contrafluxo apresenta um par de tubos de entrada únicos que transitam para múltiplas passagens helicoidais que transitam, então, para os tubos de saída únicos. As múltiplas passagens definem, de modo geral, as geometrias não circulares, de modo a aumentar a área de superfície disponível para troca térmica. Vantajosamente, o trocador de calor de contrafluxo é formado por meio de fabricação aditiva como um único componente que não requer montagem adicional.

[018] Referindo-se às Figuras 1 e 2 é mostrado, de modo geral, um trocador de calor de contrafluxo exemplificativo 10. O trocador de calor 10 inclui uma primeira trajetória de fluido 100 e uma segunda trajetória de fluido 200 que são separadas uma da outra em que os respectivos fluidos não se misturam fisicamente uns com os outros. Entretanto, a transferência de calor ocorre entre os fluidos dentro da primeira trajetória de fluido 100 e da segunda trajetória de fluido 200 através das paredes circundantes à medida que os mesmos fluem em direções opostas, resfriando eficazmente a corrente quente transferindo seu calor para a corrente fria. Observa-se que a primeira trajetória de fluido 100 é discutida como contendo a corrente quente na mesma, e a segunda trajetória de fluido 200 é discutida como contendo a corrente fria na mesma. Entretanto, observa-se que a primeira trajetória de fluido 100 ou a segunda trajetória de fluido 200 pode conter tanto a corrente quente como a corrente fria, dependendo do uso específico. Assim, a descrição a seguir não se destina a limitar a primeira trajetória de fluido 100 à corrente quente e a segunda trajetória de fluido 200 à corrente fria.

[019] Referindo-se agora a uma primeira trajetória de fluido 100, uma entrada quente 102 é mostrada suprindo uma corrente de fluido quente 101 para a primeira trajetória de fluido 100. À medida que essa entra através da entrada quente 102, a corrente de fluido quente 101 se desloca através do primeiro tubo de suprimento 104 para uma primeira área de transição 106. O primeiro tubo de suprimento 104 é mostrado, de modo geral, cilíndrico (por exemplo, tendo um corte transversal circular); entretanto, o primeiro tubo de suprimento 104 pode ter qualquer geometria adequada para suprir a corrente de fluido quente 101 para o trocador de calor 10.

[020] A Figura 3 mostra que a corrente de fluido quente 101 se desloca para a primeira área de transição 106 e se ramifica em um primeiro arranjo 108 de primeiras passagens 110. Especificamente, a primeira área de transição 106 define uma pluralidade de ramificações 107 que separam sequencialmente a primeira trajetória de fluido 100 do primeiro tubo de suprimento 104 para o primeiro arranjo 108 de primeiras passagens 110. A primeira área de transição 106 é mostrada como sendo um projeto anatomicamente inspirado no qual um único tubo de suprimento 104 (isto é, uma artéria) é dividido em uma pluralidade de passagens menores 110 (isto é, as veias) que têm um formato em corte transversal diferente.

[021 j Novamente com referência às Figuras 1 e 2, o primeiro arranjo 108 de primeiras passagens 110 segue, de modo geral, uma trajetória helicoidal em torno de uma linha central 12 do trocador de calor 10. Embora mostrado fazendo quatro passagens em torno da linha central 12 (isto é, órbitas) na trajetória helicoidal, qualquer número de órbitas pode formar a trajetória helicoidal. Então, o primeiro arranjo 108 de primeiras passagens 110 se funde em uma primeira área de convergência 112 após seguir a trajetória helicoidal em torno da linha central 12 a um primeiro tubo de descarga 114. A primeira área de convergência 112 é similar à primeira área de transição 106 em que o primeiro arranjo 108 de primeiras passagens 110 converge de volta em um único tubo que é o primeiro tubo de descarga 114. Assim, a primeira área de convergência 112 define uma pluralidade de áreas de fusão 113. Então, a corrente quente 101 passa através do primeiro tubo de descarga 114 e fora de uma primeira emissão 116.

[022] Em contrapartida, a segunda trajetória de fluido 200 define a entrada fria 202 que supre uma corrente de fluido fria 201 para a segunda trajetória de fluido 200. À medida que essa entra através da entrada fria 202, a corrente de fluido fria 201 se desloca através do segundo tubo de suprimento 204 para uma segunda área de transição 206. O segundo tubo de suprimento 204 é, de modo geral, mostrado geralmente cilíndrico (por exemplo, tendo um corte transversal circular); entretanto, o segundo tubo de suprimento 204 pode ter qualquer geometria adequada para suprir a corrente de fluido fria 201 para o trocador de calor 10. De modo similar à primeira área de transição 106 da primeira trajetória de fluido 100, a segunda área de transição 206 da segunda trajetória de fluido 200 define uma pluralidade de garfos que separou sequencialmente a segunda trajetória de fluido 200 do segundo tubo de suprimento 204 em um segundo arranjo 208 de segundas passagens 210. O segundo arranjo 208 de segundas passagens 210 segue de modo geral uma trajetória helicoidal em torno da linha central 12 do trocador de calor 10.

[023] O segundo arranjo 208 de segundas passagens 210 se funde em uma segunda área de convergência 212 após seguir a trajetória helicoidal em torno da linha central 12 a um segundo tubo de descarga 214. A segunda área de convergência 112 é similar à segunda área de transição 206 em que o segundo arranjo 208 de segundas passagens 210 converge de volta em um único tubo que é o segundo tubo de descarga 214. Assim, a segunda área de convergência 212 define uma pluralidade de áreas de fusão 213. Então, a corrente fria 201 passa através do segundo tubo de descarga 214 e fora de uma segunda emissão 216. Conforme mostrado, o segundo tubo de descarga 214 se desloca através do centro do trocador de calor 10 para transportar a corrente fria 201 para baixo da linha central 12 antes de passar através da segunda entrada fria 216.

[024] Através dessa configuração, a primeira corrente de fluido 101 e a segunda corrente de fluido 201 se deslocam em direções opostas em suas respectivas passagens 110, 210 a fim de ter uma orientação de contrafluxo em relação à direção de fluxo da primeira corrente de fluido 101 e da segunda corrente de fluido 201 na seção helicoidal 14. Entretanto, em uma realização oposta, o trocador de calor 10 pode ser projetado de tal modo que a primeira corrente de fluido 101 e a segunda corrente de fluido 201 se desloquem na mesma direção em suas respectivas passagens 110, 210.

[025] As Figuras 4 e 5 mostram uma vista em corte transversal em um plano definido pela direção axial Da (que está na direção da linha central 12) e a direção radial Dr (que está em uma direção perpendicular à linha central 12). Essa vista em corte transversal inclui a seção helicoidal 14 do trocador de calor 10. De modo geral, o primeiro arranjo 108 e o segundo arranjo 208 são dispostos juntos de tal modo que cada primeira passagem 110 seja adjacente a pelo menos uma segunda passagem 210 para permitir a troca térmica entre as mesmas. Na realização específica mostrada, o primeiro arranjo 108 no segundo arranjo 208 é disposto junto de tal modo que as primeiras passagens 110 e as segundas passagens 210 sejam escalonadas e alternem mover para fora na direção radial (Dr) da linha central 12.

[026] As primeiras passagens 110 e as segundas passagens 210 têm um formato alongado. Conforme mostrado, as primeiras passagens 110 e as segundas passagens 210 têm um comprimento na direção axial Da que é maior que sua largura na direção radial Dr. Em certas realizações, as primeiras passagens 110 têm um comprimento na direção axial Da que é pelo menos cerca de duas vezes sua largura na direção radial Dr, tal como pelo menos cerca de quatro vezes sua largura. Por exemplo, as primeiras passagens 110 podem ter um comprimento na direção axial Da que é de cerca de 3 vezes a cerca de 10 vezes sua largura na direção radial Dr, tal como cerca de 4 vezes a cerca de 8 vezes sua largura. De modo semelhante, as segundas passagens 210 têm um comprimento na direção axial Da que é pelo menos cerca de duas vezes sua largura na direção radial Dr, tal como pelo menos cerca de quatro vezes sua largura. Por exemplo, as segundas passagens 210 podem ter um comprimento na direção axial Da que é de cerca de 3 vezes a cerca de 25 vezes sua largura na direção radial Dr, tal como cerca de 4 vezes a cerca de 20 vezes sua largura. Como tal, a área de contato relativa entre as primeiras passagens 110 e segundas passagens adjacentes 210 pode ser maximizada por uma parede alongada comum entre as mesmas.

[027] As primeiras passagens 110 definem, de modo geral, as superfícies laterais opostas 120a, 120b que se estendem geralmente na direção axial Da e são conectadas umas às outras pela parede superior 122 e por uma parede de fundo 124. As superfícies laterais opostas 120a, 120b têm um raio geralmente variável a partir da linha central interna 126 da primeira passagem 110. Na realização mostrada, cada uma das superfícies laterais opostas 120a, 120b define uma série de ondas 128 que têm um pico 130 e um vale 132 em relação à sua distância na direção radial Dr da linha central interna 126 da primeira passagem 110. Embora as superfícies laterais opostas 120a, 120b sejam mostradas tendo substancialmente o mesmo padrão, deve-se compreender que as superfícies laterais opostas 120a, 120b podem ter padrões independentes umas das outras. Em certas realizações, a superfície lateral 120a tem uma distância que varia constantemente na direção radial Dr da linha central interna 126 da primeira passagem 110, e a superfície lateral 120b tem uma distância que varia constantemente na direção radial Dr da linha central interna 126 da primeira passagem 110.

[028] De modo semelhante, as segundas passagens 210 definem, de modo geral, as superfícies laterais opostas 220a, 220b que se estendem geralmente na direção axial Da e são conectadas umas às outras pela parede superior 222 e por uma parede de fundo 224. As superfícies laterais opostas 220a, 220b têm um raio geralmente variável da linha central interna 226 da segunda passagem 210. Na realização mostrada, cada uma das superfícies laterais opostas 220a, 220b define uma série de ondas 228 que têm um pico 230 e um vale 232 em relação à sua distância na direção radial Dr da linha central interna 226 da segunda passagem 210. Embora as superfícies laterais opostas 220a, 220b sejam mostradas tendo substancialmente o mesmo padrão, deve-se compreender que as superfícies laterais opostas 220a, 220b podem ter padrões independentes umas das outras. Em certas realizações, a superfície lateral 220a tem uma distância que varia constantemente na direção radial Dr da linha central interna 226 da segunda passagem 210, e a superfície lateral 220b tem uma distância que varia constantemente na direção radial Dr da linha central interna 226 da segunda passagem 210.

[029] Uma parede divisória 250 separa cada primeira passagem 110 de segundas passagens adjacentes 210, e define fisicamente as paredes laterais respectivas para a primeira passagem 110 e segundas passagens 210.

[030] De modo geral, o trocador de calor 10 é formado por meio de métodos de fabricação com o uso de construção de camada por camada ou fabricação aditiva que inclui, porém, sem limitação, Sinterização a Laser Seletiva (SLS), impressão em 3D, tal como por jato de tinta e feixes a laser, Estereolitografia, Sinterização a Laser Seletiva Direta (DSLS), Sinterização por Feixe de Elétrons (EBS), Fusão por Feixe de Elétrons (EBM), Conformação Próxima ao Formato Final via Laser (LENS), Fabricação de Formato Final via Laser (LNSM), Deposição Direta de Metal (DMD) e semelhantes. Um material metálico é usado para formar o trocador de calor em uma realização específica, que inclui, porém, sem limitação: metais puros, ligas de níquel, ligas de cromo, ligas de titânio, ligas de alumínio, aluminetos ou misturas dos mesmos.

[031] O trocador de calor 10 é mostrado nas Figuras 1 e 2 tendo parede externa 5 que envolve a primeira trajetória de fluido 100 e a segunda trajetória de fluido 200 do trocador de calor 10, sendo que as respectivas entradas e saídas fornecem o respectivo fluido fluxo através da parede externa. Em uma realização, o trocador de calor 10 é formado como um componente integrado. Por exemplo, as Figuras 1 e 2 mostram um sistema de trocador de calor exemplificativo 10 formado a partir de um único componente integrado, que inclui a parede externa 5, formada por meio de fabricação aditiva.

[032] Esta descrição escrita usa exemplos para apresentar a invenção, inclusive o melhor modo, e também para capacitar um técnico no assunto a praticar a invenção, inclusive a fazer e usar qualquer aparelho ou sistema, e a executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrem a um técnico no assunto. Tais outros exemplos são destinados a estarem dentro do escopo das reivindicações caso os mesmos incluam elementos estruturais que não sejam diferentes da linguagem literal das reivindicações ou caso os mesmos incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais em relação à linguagem literal das reivindicações.

Lista De Componentes 5. parede externa 10. trocador de Calor 12. linha central 14 seção helicoidal 100. primeira trajetória de fluido 101. corrente de calor 102. entrada de calor 104. primeiro tubo de suprimento 106. primeira área de transição 107. ramificações 108. primeiro arranjo 110. passagens helicoidais 112. primeira área de convergência 113. área de fusão 114. primeiro tubo de descarga 116. primeira saída 118. 120. superfície lateral 122. parede superior 124. parede de fundo 126. linha central interna 128. ondas 130 pico 132 vale 200 segunda trajetória de fluido 201 corrente de fluido fria 202 entrada de frio 204 segundo tubo de suprimento 206 segunda área de transição 208 segundo arranjo 210 segundas passagens 212 segunda área de convergência 213 área de fusão 214 segundo tubo de descarga 216 segunda saída 220 superfície lateral 222 parede superior 224 parede de fundo 226 linha central interna 228 ondas 230 pico 232 vale 250 parede divisora DA direção axial DR direção radial Reivindicações

Claims

1. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10) que define uma linha central (12), caracterizado pelo fato de que o trocador de calor de contrafluxo (10) compreende: uma primeira trajetória de fluido (100), em que a primeira trajetória de fluido (100) compreende um primeiro tubo de suprimento (104) conectado a uma primeira área de transição (106) que separa a primeira trajetória de fluido (100) em um primeiro arranjo (108) de primeiras passagens (110), e em que o primeiro arranjo (108) de primeiras passagens (110) se funde em uma primeira área de convergência (112) a um primeiro tubo de descarga (114); e uma segunda trajetória de fluido (200), em que a segunda trajetória de fluido (200) compreende um segundo tubo de suprimento (204) conectado a uma segunda área de transição (206) que separa a segunda trajetória de fluido (200) em um segundo arranjo (208) de segundas passagens (210), e em que o segundo arranjo (208) de segundas passagens (210) se funde em uma segunda área de convergência (212) a um segundo tubo de descarga (214), em que as primeiras passagens (110) e as segundas passagens (210) têm uma trajetória substancialmente helicoidal em torno da linha central (12) do trocador de calor de contrafluxo (10), e em que o primeiro arranjo (108) e o segundo arranjo (208) são dispostos juntos de tal modo que cada primeira passagem (110) seja adjacente a pelo menos uma segunda passagem (210).

2. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira área de transição (106) é posicionada em uma extremidade da trajetória helicoidal para suprir uma primeira corrente de fluido (101) para o primeiro arranjo (108) de primeiras passagens (110), e em que a segunda área de transição (206) é configurada em uma extremidade oposta da trajetória helicoidal para suprir uma segunda corrente de fluido (201) para o segundo arranjo (208) de segundas passagens (210) de tal modo que a primeira corrente de fluido (101) e a segunda corrente de fluido (201) circulem a trajetória helicoidal em direções opostas.

3. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o segundo tubo de descarga (214) passa através de um núcleo definido por uma trajetória substancialmente helicoidal em torno da linha central (12) do trocador de calor de contrafluxo (10)

4. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira passagem (110) é separada de uma segunda passagem adjacente (210) por uma parede divisória (250), em que a parede divisória (250) tem uma primeira superfície que define uma superfície lateral da primeira passagem (110) e uma segunda superfície que define uma superfície lateral da segunda passagem (210).

5. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície define uma série de ondas, e em que a segunda superfície define uma série de ondas.

6. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície tem uma distância que varia constantemente em uma direção radial de uma linha central interna (12) da primeira passagem (110).

7. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro arranjo (108) e o segundo arranjo (208) são dispostos juntos de tal modo que as primeiras passagens (110) e as segundas passagens (210) alternem se movendo para fora na direção radial a partir da linha central (12).

8. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as primeiras passagens (110) definem um corte transversal que tem um comprimento em uma direção axial e uma largura em uma direção radial perpendicular, sendo que o comprimento é pelo menos duas vezes a largura, e em que as segundas passagens (210) definem um corte transversal que tem um comprimento em uma direção axial e uma largura em uma direção radial perpendicular, sendo que o comprimento é pelo menos duas vezes a largura.

9. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira área de transição (106) compreende uma série de garfos que separam a primeira trajetória de fluido (100) em um primeiro arranjo (108) de primeiras passagens (110), e em que a segunda área de transição (206) compreende uma série de garfos que separam a segunda trajetória de fluido (200) em um segundo arranjo (208) de segundas passagens (210).

10. TROCADOR DE CALOR DE CONTRAFLUXO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor de contrafluxo (10) compreende um material metálico que compreende um metal puro, uma liga de níquel, uma liga de cromo, uma liga de titânio, uma liga de alumínio, um alumineto ou misturas dos mesmos.