BR112013016357B1

BR112013016357B1 - conjunto de trocador de calor, e, uso de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão

Info

Publication number: BR112013016357B1
Application number: BR112013016357-7A
Authority: BR
Inventors: Torsten Ask; Robert Broad
Original assignee: Alfa Laval Corporate Ab
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2020-10-20
Also published as: CA2820443A1; DK2485004T3; ES2573711T3; WO2012104118A1; US9846001B2; CN103339459B; CN103339459A; US20130284413A1; EP2485004B1; EP2485004A1; BR112013016357A2; CA2820443C

Abstract

CONJUNTO DE TROCADOR DE CALOR, E, USO DE UM APARELHO DE AMORTECIMENTO DE PULSO DE PRESSÃO. É divulgado um conjunto de trocador de calor (2) compreendendo um trocar de calor (4) para troca de calor entre pelo menos um primeiro fluido de troca de calor e uma segundo fluido de troca de calor. O trocador de calor (4) compreende pelo menos um elemento de transferência de calor delimitando uma primeira via de fluido de uma segunda via de fluido, e uma conexão de passagem (20) para o primeiro fluido de troca de calor disposto em uma primeira porção lateral de uma estrutura externa do trocador de calor (4). O conjunto (2) compreende um aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6), o aparelho (6) compreendendo um elemento elástico, e um primeiro conduíte (22) direcionando ao elemento elástico. O primeiro conduíte (22) compreende uma primeira abertura conectada à conexão de passagem (20) do trocador de calor (4), de tal modo que o primeiro conduíte (22) fica em conexão fluida com a primeira via de fluido. O elemento elástico fica em comunicação fluida com a primeira via de fluido apenas através da primeira abertura. É divulgado, adicionalmente, uso de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6) compreendendo um elemento elástico, e um primeiro conduíte (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um conjunto de trocador de calor de acordo com a porção pré-caracterizante da reivindicação 1, e ao uso de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão para amortecer pulsos de pressão em um trocador de calor

FUNDAMENTO

[0002] Os trocadores de pressão para troca de calor entre pelo menos um primeiro fluido de troca de calor e um segundo fluido de troca de calor são usados em muitos tipos diferentes de applications e processos, tais como plataformas de petróleo fora da costa, sistemas de condensado de vapor e fábricas de fertilizantes, para citar alguns. Um trocador de calor pode ser usado para muitas finalidades diferentes, tais como, por ex., fluido de arrefecimento e de aquecimento, gases de condensação, e líquidos de evaporação.

[0003] Em algumas aplicações podem ocorrer pulsos de pressão em um fluido de troca de calor. Por ex., podem ocorrer pulsos de pressão em aplicações onde um fluido de troca de calor é um líquido no qual podem ocorrer precipitados de gás. Por ex., em plataformas de petróleo fora da costa petróleo cru úmido que contém petróleo, água, e gás fóssil é extraído de um poço de perfuração. O petróleo cru úmido é aquecido em um trocador de calor para processamento adicional. O gás fóssil forma precipitados em um conduíte circulado através pelo petróleo cru úmido. Um precipitado gasoso alcançando o trocador de calor é acompanhado por líquido (i.e., petróleo e água) o qual irá entrar no trocador de calor a alta velocidade e causar um pulso de pressão agudo que pode danificar o trocador de calor. Os elementos de transferência de calor podem ser danificados, gaxetas podem ser arrastadas. Um exemplo diferente de um fluido de troca de calor contendo gás é o condensado ou outro líquido a uma temperatura próxima ao ponto de ebulição do condensado/líquido. Qual tal condensado/líquido flui a alta velocidade através do conduíte, a pressão no condensado/líquido pode ser reduzida fazendo o condensado/líquido entrar em ebulição e, assim formar gases. Um trocador de calor em uma extremidade de tal conduíte será submetido a pulsos de pressão pela mesma razão explicada acima com relação à perfuração de petróleo fora da costa, mas também devido ao gás expandindo-se no conduíte empurrando o condensado/líquido à frente do gás a alta velocidade para o trocador de calor. Novamente, o trocador de calor pode ser danificado em decorrência destes pulsos de pressão.

[0004] O documento JP 55014468 sugere o uso de uma válvula de segurança ou um disco de ruptura conectado a um conduíte em um lado de entrada de um condensador. Quando ocorre um pulso de pressão, a válvula de segurança ou o disco de ruptura abre uma conexão entre o conduíte no lado de entrada de um condensador e um conduíte em um lado de saída do condensador.

[0005] O documento JP 52120445 sugere um conduíte de derivação entre um lado de entrada e um lado de saída de um condensador. No conduíte de derivação uma válvula é disposta.

[0006] Embora um condensador possa ser poupado de pulsos de pressão nas duas disposições mencionadas acima, o pulso de pressão não é amortecido e equipamentos a jusante do condensador podem ser danificados por um pulso de pressão.

[0007] O documento JP 06-313566 divulga um separador de ar para prevenção de golpe de aríete a ser disposto em um sistema doméstico de água quente. O separador de ar compreende uma parte principal formando uma câmara com uma entrada de água levando à câmara, e uma saída levando desde a câmara. Dentro da câmara uma camada de ar é formada e uma válvula de ventilação de ar é disposta para ventilar ar proveniente da câmara. O separador de ar é disposto em um conduíte de saída levando de um aquecedor de água para um radiador ou torneira de água e, assim, baseia-se na água fluindo através da câmara a fim de absorver martelamento por água.

SUMÁRIO

[0008] Um objeto da presente invenção é reduzir ou eliminar pulsos de pressão alcançando um trocador de calor.

[0009] De acordo com uma característica da invenção, o objeto é atingido por um conjunto de trocador de calor compreendendo um trocador de calor para troca de calor entre pelo menos um primeiro fluido de troca de calor e um segundo fluido de troca de calor. O trocador de calor compreende pelo menos um elemento de transferência de calor delimitando uma primeira via de fluido para o primeiro fluido de troca de calor de uma segunda via de fluido para o segundo fluido de troca de calor dentro do trocador de calor. O trocador de calor compreende ademais uma conexão de passagem para o primeiro fluido de troca de calor disposto em uma primeira porção lateral de uma estrutura externa do trocador de calor. O conjunto compreende um aparelho de amortecimento de pulso de pressão, o aparelho compreendendo um elemento elástico, e um primeiro conduíte direcionando ao elemento elástico. O primeiro conduíte compreende uma primeira abertura conectada à conexão de passagem do trocador de calor, de tal modo que o primeiro conduíte encontra-se em conexão fluida com a primeira via de fluido. O elemento elástico encontra-se em comunicação fluida com a primeira via de fluido apenas através da primeira abertura.

[00010] Uma vez que o aparelho de amortecimento de pulso de pressão é conectado ao trocador de calor de tal modo que o primeiro conduíte forma uma extremidade morta no elemento elástico, em uso um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor irá fazer o elemento elástico ser comprimido e, assim, o pulso de pressão a ser amortecido. Como resultado, o objeto mencionado acima é atingido e, Portanto, o tempo de vida útil do trocador de calor pode ser aumentado, e/ou custos de paralisação e operacionais do trocador de calor podem ser reduzidos.

[00011] No trocador de calor os primeiro e segundo fluidos de troca de calor estão em comunicação de troca de calor um com o outro por via do pelo menos um elemento de transferência de calor. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão não tem outra conexão através da qual o primeiro fluido de troca de calor pode entrar e sair do aparelho de amortecimento de pulso de pressão além da primeira abertura. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão não precisa eliminar necessariamente um pulso de pressão. Mais importante é que o aparelho de amortecimento de pulso de pressão reduza a amplitude do pulso de pressão, de tal modo que em vez de um impulso de pressão curto, um pulso de pressão de amplitude menor irá afetar o trocador de calor durante um tempo mais longo. Esse pulso de pressão pode ser mais facilmente suportado pelo trocador de calor. O trocador de calor e o aparelho de amortecimento de pulso de pressão podem ser oferecidos separadamente.

[00012] De acordo com modalidades, o primeiro conduíte do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode estar conectado à conexão de passagem na primeira porção lateral oposta à segunda porção lateral compreendendo uma entrada para o primeiro fluido de troca de calor ao trocador de calor. Deste modo, o aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode estar disposto em posição adequada para amortecer um pulso de pressão entrando no trocador de calor, ou sendo formado dentro do trocador de calor e/ou do aparelho de amortecimento de pulso de pressão. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode, assim, ficar disposto em uma posição adequada no trocador de calor para amortecimento do pulso de pressão, uma vez que o primeiro ponto de impacto para o pulso de pressão pode ser em uma porção lateral oposta à entrada para o primeiro fluido de troca de calor.

[00013] De acordo com modalidades, o trocador de calor pode compreender uma via de fluido retilínea da entrada para o primeiro fluido de troca de calor até a conexão de passagem. Deste modo, um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor irá alcançar substancialmente sem impedimentos o aparelho de amortecimento de pulso de pressão, e o ponto de impacto do pulso de pressão pode ser basicamente no aparelho de amortecimento de pulso de pressão.

[00014] De acordo com modalidades, o elemento elástico pode compreender uma divisória móvel, a divisória móvel estando adaptada em uso para ser submetida a um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor. Deste modo a divisória móvel pode delimitar o primeiro fluido de troca de calor de outras partes do elemento elástico.

[00015] De acordo com modalidades, o elemento elástico pode compreender uma câmara que é pelo menos parcialmente preenchida com um gás, a câmara e o primeiro conduíte formando um compartimento fechado. Uma vez que o gás é confinado em uma câmara e é um meio compressível, o gás pode amortecer um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor. É importante ficar entendido que o compartimento fechado é fechado em todas as direções, exceto na primeira abertura.

[00016] De acordo com modalidades, a câmara pode ser alongada e disposta substancialmente em perpendicular ao primeiro conduíte. Deste modo, o aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode ser formado para estender-se longitudinalmente à primeira porção lateral do trocador de calor. Em muitas aplicações, esta pode ser uma disposição vantajosa do aparelho de amortecimento de pulso de pressão, por ex., devido a espaço disponível limitado ao redor do trocador de calor.

[00017] De acordo com modalidades, o gás dentro da câmara pode estar delimitado pela divisória móvel, de tal modo que em uso o pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor é transferido através da divisória móvel para o gás dentro da câmara.

[00018] De acordo com modalidades, a divisória móvel pode compreender uma membrana ou um pistão. Uma membrana, por ex., pode confinar parcialmente ou totalmente um gás em uma câmara do aparelho de amortecimento de pulso de pressão. Um pistão pode encostar-se a uma parede interna do aparelho de amortecimento de pulso de pressão, tal como paredes internas de uma câmara.

[00019] De acordo com modalidades, o elemento elástico pode compreender uma mola, a mola encostando-se à divisória móvel. A mola, assim, pode ser afetada e comprimida por um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor e amortecer o pulso de pressão.

[00020] De acordo com modalidades, o trocador de calor pode ser um trocador de calor de placa, e o elemento de transferência de calor pode ser formado por uma placa de transferência de calor. Um trocador de calor de placa pode ter tipicamente um número de placas de transferência de calor dispostas em um pacote de placa. Cada uma das placas de transferência de calor é provida com, por ex., quatro cavidades de abertura, formando quatro canais através do pacote de placas. Conduítes de entrada e saída para quatro fluidos de troca de calor estão dispostos em comunicação fluida com os quatro canais.

[00021] De acordo com modalidades, a primeira porção lateral do trocador de calor pode ser formada por uma placa de pressão ou uma placa de armação. A segunda porção lateral pode ser formada, Portanto, pela outra da placa de pressão e da placa de armação. Um pacote de placas de um trocador de calor de placa pode estar fixado tipicamente entre a placa de armação, que é fixa a uma armação, e a placa de pressão, que em alguns tipos de trocadores de calor de placa pode ser móvel. Os conduítes de entrada e saída podem ser conectados à placa de armação.

[00022] De acordo com modalidades, o aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender um flange disposto circunferencialmente ao redor do primeiro conduíte, na primeira abertura, para conectar o aparelho de amortecimento de pulso de pressão ao trocador de calor. O flange pode ser provido com furos passantes, de tal modo que ele pode ser afixado ao trocador de calor por intermédio de parafusos, ou porcas e linguetas.

[00023] Outra característica da invenção refere-se a uso de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão compreendendo um elemento elástico e um primeiro conduíte direcionando ao elemento elástico, para amortecer pulsos de pressão em um trocador de calor. O primeiro conduíte compreende uma primeira abertura adaptada para se conectada ao trocador de calor, de tal modo que o primeiro conduíte fica em conexão fluida com uma primeira via de fluido do trocador de calor. O elemento elástico encontra-se em comunicação fluida com a primeira via de fluido apenas através da primeira abertura.

[00024] O uso de tal aparelho de amortecimento de pulso de pressão irá absorver ou pelo menos reduzir pulsos de pressão em um primeiro fluido de troca de calor em um trocador de calor relevante. Novamente, uma vez que o aparelho de amortecimento de pulso de pressão forma uma extremidade morta no elemento elástico, um pulso de pressão no primeiro líquido de troca de calor na primeira via de fluido irá fazer o elemento elástico ser comprimido e, assim, o pulso de pressão ser amortecido. Como resultado, o objeto acima mencionado é atingido.

[00025] O aparelho de amortecimento de pulso de pressão não tem outra conexão através da qual o primeiro fluido de troca de calor pode entrar e sair do aparelho de amortecimento de pulso de pressão além da primeira abertura. Novamente, o aparelho de amortecimento de pulso de pressão não precisa necessariamente eliminar um pulso de pressão. O mais importante é que o aparelho de amortecimento de pulso de pressão reduza a amplitude do pulso de pressão, de tal modo que em vez de um impulso de pressão curto, um pulso de pressão de amplitude menor afetará um trocador de calor relevante por um tempo mais longo. Tal pulso de pressão pode ser mais facilmente suportado pelo trocador de calor.

[00026] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender o primeiro conduíte do aparelho de amortecimento de pulso de pressão ser conectado à conexão de passagem na primeira porção lateral oposta à segunda porção lateral compreendendo uma entrada para o primeiro fluido de troca de calor to o trocador de calor.

[00027] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender o trocador de calor compreendendo uma via de fluido retilínea da entrada para o primeiro fluido de troca de calor à conexão de passagem.

[00028] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender o elemento elástico compreendendo uma divisória móvel, a divisória móvel estando adaptada em uso para ser submetida a um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor.

[00029] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender o elemento elástico compreendendo uma câmara que pode ser pelo menos parcialmente preenchida com um gás, a câmara e o primeiro conduíte formando um compartimento fechado.

[00030] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender a câmara sendo alongada e disposta substancialmente em perpendicular ao primeiro conduíte.

[00031] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender o gás dentro da câmara estando delimitado pela divisória móvel, de tal modo que em uso o pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor pode ser transferido por via da divisória móvel para o gás dentro da câmara.

[00032] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender a divisória móvel compreendendo uma membrana ou um pistão.

[00033] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender o elemento elástico compreendendo uma mola, a mola encostando-se à divisória móvel.

[00034] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender o trocador de calor sendo um trocador de calor de placa e o elemento de transferência de calor estando formado por uma placa de transferência de calor.

[00035] De acordo com modalidades, o uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode compreender a primeira porção lateral do trocador de calor estando formada por uma placa de pressão ou uma placa de armação, e a segunda porção lateral estando formada pela outra entre a placa de pressão e a placa de armação.

[00036] Outras características e vantagens da presente invenção ficarão aparentes ao estudar as reivindicações apensas e a descrição detalhada a seguir. Aqueles que são versados na técnica irão compreender que diferentes características da presente invenção podem ser combinadas para criar modalidades diferentes daquelas descritas a seguir, sem se afastar do escopo da presente invenção, conforme definida pelas reivindicações apensas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00037] Os vários aspectos da invenção, incluindo suas características particulares e vantagens, serão prontamente compreendidos a partir da descrição detalhada a seguir e dos desenhos anexos, em que:

[00038] As Figs. 1-5 ilustram conjuntos de trocador de calor de acordo com modalidades compreendendo um trocador de calor e um aparelho de amortecimento de pulso de pressão. As Figs. 1-5 também ilustram modalidades de uso de aparelhos de amortecimento de pulso de pressão para amortecer pulsos de pressão em trocadores de calor.

[00039] A Fig. 6 ilustra uma porção de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão de acordo com modalidades de exemplo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00040] A presente invenção será descrita agora mais completamente, com referência aos desenhos anexos, em que modalidades de exemplo são conhecidas. No entanto, esta invenção não deve ser entendida como estando limitada às modalidades expressas neste documento. As características divulgadas de modalidades de exemplo podem ser combinadas conforme prontamente compreendidas por uma pessoa versada na técnica a qual esta invenção pertence. Números de referência iguais referem-se a elementos iguais por todo o documento.

[00041] As funções ou construções bem conhecidas não serão necessariamente descritas detalhadamente por razões de brevidade e/ou clareza.

[00042] A Fig. 1 ilustra um conjunto de trocador de calor 2 de acordo com modalidades compreendendo um trocador de calor 4 e um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6. A Fig. 1 também ilustra modalidades de uso de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 para amortecer pulsos de pressão no trocador de calor 4. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 é mostrado parcialmente em seção transversal. Como bem conhecido no campo técnico de trocadores de calor, o trocador de calor de placa 4 está provido com um pacote de placas 8 de placas de troca de calor 10 presas entre uma placa de armação 9 e uma placa de pressão 11. A placa de pressão 11 pode ser vista como uma primeira porção lateral do trocador de calor 4, e a placa de armação 9 pode ser vista como uma segunda porção lateral do trocador de calor 4. As placas de troca de calor 10 são utilizadas para troca de calor entre um primeiro e um segundo fluido de troca de calor. As placas 10 formam interespaços de placa adaptados para serem circulados através pelos fluidos de troca de calor. As placas 10 são providas com quatro cavidades de abertura que formam canais de entrada e saída 12, 14 (dois dos quais estão indicados por linhas quebradas na Fig. 1) estendendo-se através do pacote de placas 8 e comunicando-se com os interespaços de placa. Em uso, um primeiro fluido de troca de calor flui através de um conduíte de entrada 16 para o canal de entrada 12, através de cada segundo interespaço de placa do pacote de placas 8 para o canal de saída 14, e para fora do trocador de calor 4 para um conduíte de saída 18.

[00043] A placa de pressão 11 forma a primeira porção lateral do trocador de calor de placa 4 e está provida com uma conexão de passagem 20 formando uma extensão do canal de entrada 12. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 está conectado à placa de pressão 11 de tal modo que um primeiro conduíte 22 do aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 fica em comunicação fluida com o canal de entrada 12 por via da conexão de passagem 20. Portanto, em uso, o primeiro conduíte 22 é preenchido como primeiro fluido de troca de calor. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 4 compreende uma câmara 24 que é preenchida com um gás, tal como o ar. A câmara 24 é fechada e uma divisória móvel na forma de uma membrana 26 pelo menos parcialmente confina o gás, e delimita o gás desde o primeiro fluido de troca de calor. A membrana 26 e o gás na câmara 24 formam um elemento elástico.

[00044] As placas de armação 9 e as placas de pressão 11 são fabricadas com frequência com furos passantes em posições onde os canais de entrada e saída no pacote de placas 8 ficam dispostos. Os furos passantes que não são exigidos em uso são fechados por coberturas. Assim, a conexão de passagem 20 pode ser prontamente disponível para formar uma conexão fluida entre o primeiro conduíte 22 e o canal de entrada 12. Os canais de entrada e saída 12, 14 para os fluidos de troca de calor comunicam-se com os conduítes de entrada e saída 16, 18 por via dos furos passantes na placa de armação 9.

[00045] Quando em uso de um trocador de calor 4 com um primeiro fluido de troca de calor, sendo basicamente na forma líquida, um pulso de pressão chega com o primeiro fluido de troca de calor ao trocador de calor 4, o pulso de pressão irá deslocar-se ao longo do canal de entrada 12 para o primeiro conduíte 22 do aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6. Quando o pulso de pressão chega à membrana 26 o gás no outro lado da membrana 26 é comprimido pelo pulso de pressão. Similarmente, quando um precipitado de gás entra no canal de entrada 12 e é seguido por líquido a alta velocidade, um pulso de pressão é formado quando o líquido impacta-se contra a membrana 26.

[00046] O pulso de pressão será transmitido ao gás na câmara 26 e uma vez que o gás é compressível, o pulso de pressão será amortecido. Além disso, a velocidade do pulso de pressão irá aumentar à medida que ele comprime gradualmente o gás. Portanto, se o pulso de pressão não for absorvido pelo gás o pulso de pressão transmitido do gás de volta para o primeiro fluido de troca de calor terá amplitude menor e será distribuído por um tempo mais longo que o pulso de pressão original. O pulso de pressão afetando o trocador de calor 4 será, assim, de um tipo que é mais facilmente suportado pelo trocador de calor 4 e seu pacote de placas 8, visto em contraste com um pulso de pressão impactando-se, formando-se em um interior da placa de pressão lie sendo transmitido através do pacote de placas 8 para o conduíte de saída 18.

[00047] O primeiro conduíte 22 compreende uma primeira abertura conectada à conexão de passagem 20. Um flange 28 está disposto circunferencial mente ao redor do primeiro conduíte 22 na primeira abertura para conectar o aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 à placa de pressão 11.0 flange 28 pode ser provido com furos passantes, de tal modo que ele pode ser afixado ao trocador de calor 4 por meio de parafusos, ou porcas e linguetas. Assim, o aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 pode ser afixado facilmente retroativamente em uma instalação já presente se ficar revelado que a instalação é perturbada por pulsos de pressão. Tal instalação retroativa também pode ser realizada em um ambiente inflamável, uma vez que nenhuma soldadura é necessária. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 pode compreender uma tampa 30, através da qual o primeiro conduíte 22 do aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 e o canal de entrada 12 do trocador de calor de placa 4 são acessíveis. Um filtro (também chamado filtrador de abertura) pode estar posicionado no canal de entrada 12 por via da tampa 30. Quando o trocador de calor 4 está em uso, a tampa 30 é mantida fechada.

[00048] A Fig. 2 ilustra um conjunto de trocador de calor 2 de acordo com modalidades compreendendo um trocador de calor 4 e um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6. Fig. 2 também ilustra modalidades de uso de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 para amortecer pulsos de pressão no trocador de calor 4. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 está mostrado parcialmente em seção transversal. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 compreende um primeiro conduíte 22 conectado a uma placa de pressão 11 do trocador de calor 4, e um elemento elástico compreendendo um pistão 40 e uma mola 42. Novamente, o primeiro conduíte 22 comunica-se com um canal de entrada para um primeiro fluido de troca de calor no trocador de calor 4. O pistão 40 é uma divisória móvel, em uso delimitando entre outros uma câmara 44 e a mola 42 do primeiro fluido de troca de calor no primeiro conduíte 22. O pistão 40 é móvel ao longo de paredes internas da câmara 44, que têm um diâmetro interno uniforme. A mola 42 está disposta na câmara 44 e vai de encontro ao pistão 40 e a uma parede de extremidade 46 da câmara 44. A parede de extremidade 46 está provida com um orifício de passagem para uma haste 48 afixada ao pistão 40 para passar através. Quando um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor por via do primeiro conduíte 22 impacta-se contra o pistão 40, a mola 42 é comprimida e o pistão 40 é deslocado para a câmara 44. Assim, o pulso de pressão é amortecido e pelo menos parcialmente absorvido.

[00049] Outro efeito de amortecimento pode ser atingido por ar dentro da câmara 44, que é forçado através do orifício de passagem na parede de extremidade 46 à medida que o pistão é deslocado para a câmara 44.

[00050] À medida que a mola 42 se expande novamente, o movimento do pistão 40 é amortecido por ar sendo admitido na câmara 44 apenas a uma taxa limitada através do orifício de passagem na parede de extremidade 46. Deste modo, o pulso de pressão pode ser adicionalmente amortecido, uma vez que qualquer pulso de pressão sendo refletido de volta para o primeiro fluido de troca de calor pela mola 42 e o pistão 40 é restringido.

[00051] A Fig. 3 ilustra o conjunto 2 da Fig. 2 quando o pistão 40 e a mola 42 foram afetados por um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor. A mola 42 foi, assim, comprimida. A haste 48 estende-se através do orifício de passagem na parede de extremidade 46 da câmara 44.

[00052] A Fig. 4 ilustra um conjunto de trocador de calor 2 de acordo com modalidades compreendendo um trocador de calor 4 e um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6. Fig. 4 também ilustra modalidades de uso de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 para amortecer pulsos de pressão no trocador de calor 4. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 está mostrado parcialmente em seção transversal. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 compreende um primeiro conduíte 22 conectado a uma placa de pressão 11 do trocador de calor 4. Novamente, o primeiro conduíte 22 comunica-se com um canal de entrada para um primeiro fluido de troca de calor no trocador de calor 4. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 compreende ainda um element elástico compreendendo um pistão 40, uma mola 42, e uma câmara 24. O pistão 40 é uma divisória móvel, em uso delimitando entre outros a câmara 24 e a mola 42 a partir do primeiro fluido de troca de calor no primeiro conduíte 22. O pistão 40 é móvel ao longo de paredes internas da câmara 24, que têm um diâmetro interno uniforme. A mola 42 está disposta na câmara 24 e vai de encontro ao pistão 40 e a uma parede de extremidade 46 da câmara 24. A câmara 24 é preenchida com um gás, tal como ar, e fechada por intermédio do pistão 40, o qual delimita o gás proveniente do primeiro fluido de troca de calor. O pistão 40, a mola 42, e o gás na câmara 24 formam um elemento elástico.

[00053] Nas modalidades de acordo com a Fig. 4, a mola 42 e o gás confinado na câmara 24 cooperam para amortecer pulsos de pressão no primeiro fluido de troca de calor.

[00054] A Fig. 5 ilustra um conjunto de trocador de calor 2 de acordo com modalidades compreendendo um trocador de calor 4 e um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6. Fig. 5 também ilustra modalidades de uso de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 para amortecer pulsos de pressão no trocador de calor 4. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 está mostrado parcialmente em seção transversal. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 compreende um primeiro conduíte 22 conectado a uma placa de pressão 11 do trocador de calor 4. Novamente, o primeiro conduíte 22 comunica-se com um canal de entrada 12 por um primeiro fluido de troca de calor no trocador de calor 4. No entanto, nestas modalidades o canal de entrada 12 está disposto em uma extremidade superior do pacote de placas 8. Portanto, o conduíte de entrada 16 é conectado na placa de armação 9 em uma extremidade superior da mesma, e um canal de saída 14 com um conduíte de saída correspondente 18 estão dispostos em uma extremidade inferior do pacote de placas 8 e da placa de armação 9.

[00055] O aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 compreende ainda uma câmara 24, que se comunica com o primeiro conduíte 22. Em uso, a câmara 24 é preenchida com um gás, tal como o ar, e o primeiro fluido de troca de calor preenche substancialmente o primeiro conduíte 22. O primeiro fluido de troca de calor, basicamente compreendendo um líquido, forma uma superfície de líquido 60 no primeiro conduíte 22 ou na câmara 24. Sob condições operacionais estáveis a superfície de líquido 60 permanecerá a substancialmente o mesmo nível. Quando um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor entra no canal de entrada 12, o pulso de pressão é transferido através do primeiro conduíte 22 para a câmara preenchida com gás 24. O gás dentro da câmara 24 forma um elemento elástico. Uma vez que o gás é compressível, o gás será comprimido pelo pulso de pressão e assim amortecerá o pulso de pressão, como explicado acima. A medida que o pulso de pressão comprime o gás na câmara 24 o nível de líquido 60 é temporariamente elevado.

[00056] A Fig. 6 ilustra uma porção de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 de acordo com modalidades de exemplo. Um primeiro conduíte 22 leva a um elemento elástico não mostrado. Uma primeira abertura 62 é adaptada para estar conectada a uma conexão de passagem de um trocador de calor, de tal modo que o primeiro conduíte 22 fica em conexão fluida com uma primeira via de fluido de um trocador de calor. O elemento elástico encontra-se em comunicação fluida com a primeira via de fluido apenas através da primeira abertura 62. Um flange 28 está disposto circunferencialmente ao redor do primeiro conduíte 22 na primeira abertura 62. O flange 28 é provido com orifícios de passagem 64.

[00057] Simplesmente como um exemplo, pode ser mencionado que um aparelho de amortecimento de pulso de pressão de acordo com modalidades para amortecer pulsos de pressão em um trocador de calor usado em aquecimento de petróleo cru úmido fora da costa pode ter as seguintes dimensões. O primeiro conduíte do aparelho de amortecimento de pulso de pressão leva a um cilindro preenchido com gás, formando, assim, a câmara preenchida com gás 24. O cilindro tem um diâmetro de 1 metro e uma altura aproximada de 4,6 metros, assim alojando um volume de aproximadamente 3600 litros de gás. Os conduítes de entrada e saída para o petróleo cru úmido do trocador de calor têm tipicamente um diâmetro na faixa de 250 - 500 mm. Um aparelho de amortecimento de pulso de pressão com estas dimensões é considerado como enfrentando pulsos de pressão que ocorrem comumente no manejo de petróleo cru úmido fora da costa típico.

[00058] Outro exemplo refere-se a arrefecimento de condensado de vapor. Por ex., onde um conduíte de condensado a uma temperatura próxima ao ponto de ebulição do condensado é submetido a uma pressão ligeiramente variável, um chamado vapor flash pode formar-se. A medida que o vapor se expande, ele irá formar uma cavidade de vapor que acelera e empurra uma coluna de condensado a uma alta velocidade através do conduíte. Como a coluna de condensado tem alta energia cinética, ela pode causar um pulso de pressão quando ela é levada a uma interrupção abrupta em uma extremidade do conduíte, por ex., em um trocador de calor de placa conectado ao conduíte e formando um resfriador de condensado. Tal pulso de pressão pode danificar o trocador de calor de placa. Novamente, um aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode ser utilizado para amortecer tal pulso de pressão. As dimensões a seguir são apresentadas unicamente como um exemplo: Um conduíte de condensado levando a um trocador de calor de placa para arrefecimento de condensado a um fluxo de cerca de 66.000 kg/h pode ter um diâmetro de aproximadamente 150 - 200 mm. O trocador de calor de placa pode ter um volume interno de aproximadamente 100 litros. Um volume de gás de uma câmara preenchida com gás 24 de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão 6 pode ser de cerca de 100 litros, por ex., na forma de um cilindro tendo um diâmetro de 300 mm e um comprimento aproximado de 1,5 m.

[00059] As modalidades de exemplo descritas acima podem ser combinadas conforme compreendidas por uma pessoa versada na técnica. Também é importante que seja compreendido por aqueles que são versados na técnica que os trocadores de calor que se beneficiam de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão podem ser de muitos tipos, por ex., os trocadores de calor de placa providos com gaxetas, trocadores de calor de placa soldados, trocadores de calor de placa semissoldados, e trocadores de calor de placa unidos por fusão.

[00060] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a modalidades de exemplo, muitas diferentes alterações, modificações e semelhantes se tornarão aparentes para aqueles que são versados na técnica. O elemento elástico pode compreender outros elementos de amortecimento de pulso de pressão que a câmara preenchida com gás exemplificada e mola, por ex., o elemento elástico pode compreender um elastômero. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode ter outros formatos além dos divulgados. O aparelho de amortecimento de pulso de pressão pode estar dirigido em uma direção diferente da divulgada, por ex., horizontalmente.

[00061] Por conseguinte, é importante ficar compreendido que a precedente é ilustrativa de várias modalidades de exemplo, e a invenção não é para estar limitada às modalidades específicas divulgadas, e que modificações às modalidades divulgadas, combinações de características de modalidades divulgadas, bem como outras modalidades, estão destinadas a estarem incluídas dentro do escopo das reivindicações apensas.

[00062] Como usado neste documento, o termo “compreendendo” ou “compreende” é aberto, e inclui uma ou mais características declaradas, elementos, etapas, componentes ou funções, mas não impedem a presença ou adição de uma ou mais de outras características, elementos, etapas, componentes, funções ou grupos destes.

[00063] Conforme usado neste documento, o termo “e/ou” inclui quaisquer outras combinações de um ou mais dos itens listados associados.

[00064] Como usado neste documento, a abreviação comum “por ex.”, que deriva da expressão latina “exempli gratia,” pode ser usada para introduzir ou especificar um exemplo geral ou exemplos de um item mencionado previamente, e não se destina a ser limitativa deste item. Se usado neste documento, a abreviação comum “i.e” (ou seja), que deriva da expressão latina “id est,” pode ser usada para especificar um item particular de uma recitação mais geral.

[00065] A terminologia usada neste documento para a finalidade de apenas descrever modalidades particulares, e não se destina a ser limitativa da invenção. Como usado neste documento, as formas singulares “uma”, “um” e “o/a” destinam-se a incluir as formas de plural também, a menos que o contexto claramente indique de outro modo.

[00066] A menos que definido de outro modo, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) usados neste documento possuem o mesmo significado que comumente compreendido por uma pessoa com conhecimento comum na técnica a qual esta invenção pertence. Ficará ademais compreendido que os termos, tais como aqueles definidos em dicionários comumente usados, devem ser interpretados como tendo um significado que é consistente com seus significados no contexto da técnica relevante, e não serão interpretados em um sentido idealizado ou excessivamente formal, a menos que expressamente assim definido neste documento.

[00067] Ficará compreendido que quando um elemento é referido como estando “em”, “acoplado” ou “conectado” a outro elemento, ele pode estar diretamente em, acoplado ou conectado ao outro elemento, ou elementos intervenientes também podem estar presentes. Ao contrário, quando um elemento é referido como estando “diretamente em”, “diretamente acoplado” ou “diretamente conectado” a outro elemento, não existem quaisquer elementos intervenientes presentes.

[00068] Ficará compreendido que embora os termos primeiro, Segundo, terceiro, etc., possam estar usados neste documento para descrever vários elementos, componentes, regiões, camadas e/ou seções, estes elementos, componentes, regiões, camadas e/ou seções não devem estar limitados por estes termos. Estes termos são usados apenas para distinguir um elemento, componente, região, camada ou seção de outro elemento, componente, região, camada ou seção. Assim, um primeiro elemento, componente, região, camada ou seção discutidos aqui poderiam ser designados como um segundo elemento, componente, região, camada ou seção sem se afastar dos ensinamentos da presente invenção.

[00069] Termos relativos espacialmente, tais como “embaixo”, “abaixo”, “fundo”, “inferior”, “acima”, “topo”, “superior” e semelhantes, podem ser usados aqui por razões de facilidade de descrição para descrever uma relação do elemento ou da característica com outro elemento(s) ou característica(s), conforme ilustrado nas figuras. Ficará compreendido que os termos relativos espacialmente são destinados a abranger diferentes orientações do dispositivo em uso além da orientação retratada nas figuras. Por ex., se o dispositivo nas figuras está de cabeça para baixo, os elementos descritos como “abaixo” ou “embaixo”, outros elementos ou características seriam então orientados “acima” dos outros elementos ou características. Assim, o termo de exemplo “abaixo” pode abranger tanto uma orientação acima como abaixo. O dispositivo pode ser orientado de outro modo (rotacionado a 90 graus ou a outras orientações) e os descritores relativos espacialmente usados neste documento interpretados de acordo. Igualmente, como usado neste documento, “lateral” refere-se a uma direção que é substancialmente ortogonal a uma direção vertical.

[00070] As modalidades de exemplo da presente invenção foram descritas aqui com referência a ilustrações em seção transversal que são ilustrações esquemáticas de modalidades idealizadas (e estruturas intermediárias) da invenção. Como tal, variações dos formatos das ilustrações como resultado, por ex., de técnicas de fabricação e/ou tolerâncias devem ser esperadas. Portanto, modalidades da presente invenção não devem ser entendidas como limitadas aos formatos particulares de regiões ilustradas aqui, mas devem incluir desvios de formato que resultem, por ex., da fabricação.

Claims

1. Conjunto de trocador de calor (2) compreendendo um trocador de calor de placa (4) para troca de calor entre pelo menos um primeiro fluido de troca de calor e um segundo fluido de troca de calor, o trocador de calor de placa (4) compreendendo pelo menos uma placa de transferência de calor (10) delimitando uma primeira via de fluido para o primeiro fluido de troca de calor de uma segunda via de fluido para o segundo fluido de troca de calor dentro do trocador de calor de placa (4), e uma conexão de passagem (20) para o primeiro fluido de troca de calor disposto em uma primeira porção lateral de uma estrutura externa do trocador de calor (4), em que o conjunto (2) compreende um aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6), o aparelho (6) compreendendo um elemento elástico, e um primeiro conduíte (22) direcionando ao elemento elástico, em que o primeiro conduíte (22) compreende uma primeira abertura (62) conectada à conexão de passagem (20) do trocador de calor de placa (4), de tal modo que o primeiro conduíte (22) encontra-se em conexão fluida com a primeira via de fluido, e em que o elemento elástico encontra-se em comunicação fluida com a primeira via de fluido apenas através da primeira abertura (62), caracterizadopelo fato de que o primeiro conduíte (22) do aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6) está conectado à conexão de passagem (20) na primeira porção lateral oposta à segunda porção lateral compreendendo uma entrada para o primeiro fluido de troca de calor ao trocador de calor de placa (4) e em que o trocador de calor compreende uma via de fluido retilínea da entrada para o primeiro fluido de troca de calor à conexão de passagem (20).

2. Conjunto (2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o elemento elástico compreende uma divisória móvel (26; 40), a divisória móvel (26; 40) estando adaptada em uso para ser submetida a um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor.

3. Conjunto (2), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento elástico compreende uma câmara (24) que é pelo menos parcialmente preenchida com um gás, a câmara (24) e o primeiro conduíte (22) formando um compartimento fechado.

4. Conjunto (2), de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o gás dentro da câmara (24) é delimitado pela divisória móvel (26; 40), de tal modo que em uso o pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor é transferido através da divisória móvel (26; 40) para o gás dentro da câmara (24).

5. Conjunto (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que a divisória móvel compreende uma membrana (26) ou um pistão (40).

6. Conjunto (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que o elemento elástico compreende uma mola (42), a mola encostando-se à divisória móvel (40).

7. Conjunto (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a primeira porção lateral do trocador de calor de placa (4) é formada por uma placa de pressão (11) ou uma placa de armação (9).

8. Uso de um aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6) compreendendo um elemento elástico, e um primeiro conduíte (22) direcionando ao elemento elástico para amortecer pulsos de pressão em um trocador de calor de placa (4), compreendendo pelo menos uma placa de transferência de calor (10) delimitando uma primeira via de fluido para o primeiro fluido de troca de calor de uma segunda via de fluido para um segundo fluido de troca de calor dentro do trocador de calor de placa (4), em que o primeiro conduíte (22) compreende uma primeira abertura (62) conectada ao trocador de calor de placa (4), de tal modo que o primeiro conduíte (22) está em conexão fluida com a primeira via de fluido do trocador de calor de placa (4), e em que o elemento elástico encontra-se em comunicação fluida com a primeira via de fluido apenas através da primeira abertura (62).caracterizado pelo fato de que o primeiro conduíte (22) do aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6) é conectado à conexão de passagem (20) em uma primeira porção lateral de uma estrutura externa do trocador de calor de placa (4), a primeira porção lateral sendo oposta a uma segunda porção lateral compreendendo uma entrada para um primeiro fluido de troca de calor para o trocador de calor de placa (4), e em que o trocador de calor compreende uma via de fluido retilínea da entrada para o primeiro fluido de troca de calor à conexão de passagem (20).

9. Uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento elástico compreende uma divisória móvel (26; 40), a divisória móvel (26; 40) estando adaptada em uso para ser submetida a um pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor.

10. Uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6), de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o elemento elástico compreende uma câmara (24) que é pelo menos parcialmente preenchida com um gás, a câmara e o primeiro conduíte (22) formando um compartimento fechado.

11. Uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o gás dentro da câmara (24) é delimitado pela divisória móvel de tal modo que em uso o pulso de pressão no primeiro fluido de troca de calor é transferido através da divisória móvel (26; 40) para o gás dentro da câmara (24).

12. Uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6), de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o elemento elástico compreende uma mola (42), a mola (42) encostando-se à divisória móvel (26; 40).

13. Uso do aparelho de amortecimento de pulso de pressão (6), de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que a primeira porção lateral do trocador de calor de placa (4) é formada por uma placa de pressão (11) ou uma placa de armação (9).