BR112020015849A2

BR112020015849A2 - Trocador de calor, aparelho para extração de água a partir do ar e método de fabricação dos mesmos

Info

Publication number: BR112020015849A2
Application number: BR112020015849-6A
Authority: BR
Inventors: Sharon DULBERG; Arye Kohavi; Eliahu Maier
Original assignee: Watergen Ltd.
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-12-08
Also published as: EP3714216B1; CN111886454B; US20230184493A1; IL255877B; AU2018371285A1; EP4257913A2; RU2020120666A; WO2019102466A1; US20190154350A1; ZA202000713B; EP3714216C0; CN111886454A; EP4257913A3; EP3714216A4; EP3714216A1; IL255877A; RU2020120666A3; US11592238B2

Abstract

trocador de calor, aparelho para extração de água a partir do ar e método de fabricação dos mesmos a presente invenção refere-se a um trocador de calor compreendendo uma pilha de conjuntos de aletas e tubos montados em placas com relevo com um espaço vazio. as aletas se sobrepõem ao espaço vazio apresentando uma margem periférica da aleta fixada a uma margem periférica na placa em torno do espaço vazio. são adicionalmente fornecidas aletas compreendendo aberturas de fluido perpassante. são também descritas placas compreendendo protrusões uniformizadoras configuradas para reduzir escoamento de massa de fluido não uniforme entre diferentes protrusões de canal em zonas de troca de calor.

Description

“TROCADOR DE CALOR, APARELHO PARA EXTRAÇÃO DE ÁGUA A PARTIR DO AR E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DOS MESMOS” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere ao campo de trocadores de calor. Mais particularmente, a invenção se refere a um aparelho trocador de calor e à fabricação do mesmo.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[0002] A extração de líquido a partir de gás, tal como extração de água a partir do ar, é bem conhecida e tipicamente envolve a aplicação de condições de condensação de gás contendo vapor de líquido por diminuição de sua temperatura abaixo da temperatura de ponto de orvalho, por meio disto fazendo com que o vapor se condense e que líquido seja, por meio disto, liberado a partir do gás carreador. Embora esse método esteja altamente disponível, um importante obstáculo para usá- lo é a elevada quantidade de energia térmica que necessita ser evacuada, em forma tanto de calor latente do vapor quanto de subproduto de resfriamento de grande quantidade de gás carreador. O elevado custo da energia, e o elevado custo dos sistemas disponíveis frequentemente tornam essa solução não econômica. O custo da energia para uma dada quantidade de água extraída é um importante fator na decisão para escolher essa solução dentre outras. Esta descrição de modalidades da invenção retrata um trocador de calor e um método, cada um dos quais permite a redução no consumo de energia, e permitem reduzir custos tanto operacionais quanto de produção de máquinas de extração a partir desse tipo de solução.

[0003] Outra implementação da presente invenção permite reduzir o custo em energia em processos quando aquecimento for necessário, e resfriamento de volta for possível ou necessário.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0004] A invenção se refere a um trocador de calor compreendendo um trocador de calor com aletas e tubos e um trocador de calor com placas. O trocador de calor com aletas e tubos compreende uma pilha de aletas, as aletas compreendendo pelo menos um tubo de troca de calor de orifício perpassante acoplado com um penetrante. O trocador de calor com placas compreende uma pilha de placas, pelo menos dois conjuntos de entradas de escoamento e dois conjuntos de saídas de escoamento, pelo menos uma porção das placas cada qual compreendendo um espaço vazio e um relevo. Cada uma de pelo menos uma porção das aletas do trocador de calor com aletas e tubos está pelo menos parcialmente fixada a ou englobada por uma placa correspondente do trocador de calor com placas para definir um conjunto de uma aleta e uma placa (SFP), e sendo que pelo menos uma de: (i) uma ordem alternante de placas com relevos diferentes; e (ii) uma orientação alternante de placas na pilha, está adaptada para permitir um ou mais de (i) escoamento de fluido contrário simultâneo, (ii) escoamento de fluido cruzado ou (iii) escoamento de fluido semi contrário-cruzado acima e abaixo do SFP. A montagem de uma pilha de SFPs com tubos (por exemplo, tubos de fluido de troca de calor) define um trocador de calor com aletas e tubos montado em placas (HEFTAP).

[0005] Em um primeiro aspecto, a invenção descreve um HEFTAP compreendendo aletas que se sobrepõem, pelo menos parcialmente, ao espaço vazio da placa correspondente, e pelo menos uma porção de uma margem periférica da aleta está fixada a pelo menos uma porção de uma margem periférica em torno do espaço vazio da placa, tal que fluido que escoa sobre cada lado da placa entre em contato com a aleta.

[0006] Em um segundo aspecto, a invenção descreve um HEFTAP, em que pelo menos uma porção das aletas compreende pelo menos uma abertura de fluido perpassante, que permita que fluido passe de um lado da aleta para o outro lado.

[0007] Em um terceiro aspecto, a invenção fornece um HEFTAP, em que as placas compreendem protrusões periféricas laterais projetadas para formar, quando a placa estiver empilhada com outra placa, em locais periféricos que se pretende sejam selados, pelo menos um de: (i) um intervalo entre as protrusões periféricas e uma superfície de uma placa adjacente voltada para a protrusão periférica, sendo suficientemente estreito para permitir que adesivo aplicado preencha o intervalo; e (ii) uma largura lateral externa das duas placas, permitindo que um adesivo aplicado circunde as bordas externas das placas;

[0008] e sendo que a placa é projetada para formar um intervalo, quando a placa for empilhada com outra placa, entre a borda da placa e a borda da placa adjacente voltada para a primeira placa em locais, em que o intervalo deva permanecer aberto, sendo maior do que um intervalo que permita que um adesivo aplicado preencha ou circunde o intervalo, tal que o intervalo permaneça aberto.

[0009] Em um quarto aspecto, a invenção fornece um HEFTAP, em que as placas compreendem protrusões periféricas laterais projetadas para formar, quando a placa for empilhada com outra placa, em locais periféricos que se pretenda sejam selados, um intervalo entre as protrusões periféricas e uma superfície de uma placa adjacente voltada para a protusão periférica, sendo suficientemente estreito para permitir que as bordas das placas se fundam e coalesçam quando da aplicação de calor; e sendo que a placa é projetada para formar um intervalo, quando a placa for empilhada com outra placa, entre a borda da placa e a borda da placa adjacente voltada para a primeira placa em locais, em que o intervalo deva permanecer aberto, sendo maior do que um intervalo que permita que as bordas das placas se fundam e coalesçam quanto da aplicação de calor, tal que o intervalo permaneça aberto.

[0010] Em outro aspecto, a invenção fornece um HEFTAP, em que a pilha de SFPs é preparada a partir de placas apresentando bordas que se encaixem umas nas outras nas seções que bloqueiem o escoamento. Para essa finalidade, protrusões periféricas laterais das placas dos SFPs apresentam recessos correspondentes no outro plano da placa, de modo que, quando as placas forem empilhadas, protrusões de uma placa entrem nos recessos complementares correspondentes da placa adjacente. Em algumas modalidades, pelo menos parte dessas protrusões é projetada para fazer contato ao longo da parede do recesso complementar correspondente, quando as placas forem empilhadas, tal que um bloqueio selado contínuo seja formado ao longo das/dos protrusões/recessos periféricos.

[0011] Em um aspecto adicional, a invenção fornece um HEFTAP compreendendo placas compreendendo uma zona de entrada de fluido, uma primeira zona de troca de calor compreendendo protrusões de canal, uma segunda zona de troca de calor, uma terceira zona de troca de calor compreendendo protrusões de canal e uma zona de saída de fluido, pelo menos uma da zona de entrada de fluido e da zona de saída de fluido compreendendo protrusões uniformizadoras configuradas para reduzir a quantidade de escoamento de massa de fluido não uniforme entre diferentes protrusões de canal em pelo menos uma da primeira zona de troca de calor e da terceira zona de troca de calor e através da segunda zona de troca de calor.

[0012] Em um aspecto adicional, a invenção descreve uma placa de um trocador de calor conforme definido em qualquer uma das definições acima.

[0013] Em um aspecto adicional, a invenção fornece uma aleta compreendendo pelo menos uma abertura de fluido perpassante que permite que fluido passe de um lado da aleta para o outro lado.

[0014] Em um aspecto adicional, a invenção descreve um método para selar, de maneira seletiva, intervalos entre placas adjacentes de um trocador de calor com placas, compreendendo as etapas de: obtenção de um trocador de calor com placas compreendendo pelo menos uma face compreendendo bordas periféricas de placas, conforme definido no terceiro ou quarto aspectos; aplicação de adesivo ou calor, de acordo com o tipo de placa da placa obtida, a pelo menos uma das faces do trocador de calor com placas compreendendo locais periféricos que se pretenda sejam selados de maneira seletiva; para obter um trocador de calor com placas selado de maneira seletiva pelo menos em uma face.

[0015] Em um aspecto adicional, a invenção fornece um método para fabricação de um trocador de calor compreendendo as etapas de: (a) obtenção de placas de um trocador de calor, conforme definidas em um dos aspectos conforme definidos acima, e de aletas, conforme definidas no primeiro aspecto; (b) opcionalmente, colocação de uma placa terminal compreendendo orifícios perpassantes para penetração de tubos de fluido de troca de calor e, opcionalmente, inserção de pelo menos dois tubos de fluido de troca de calor longitudinais ou hastes de guia através de dois dos orifícios perpassantes;

(c) assentamento da aleta obtida no topo de uma superfície de montagem ou na placa terminal, quando aplicável, enquanto se insere os tubos ou hastes de guia através dos orifícios perpassantes da aleta alinhada com os orifícios perpassantes da placa terminal; (d) assentamento da placa obtida na aleta apresentando a face da placa, que deve estar em contato com a aleta voltada para a aleta apresentando o espaço vazio da placa se sobrepondo a uma porção da aleta compreendendo pelo menos um orifício perpassante para tubos de troca de calor e, quando aplicável, englobando os tubos ou as hastes erigidos a partir da superfície de montagem; (e) assentamento de outra aleta obtida sobre a placa assentada na etapa (d) apresentando a face da aleta, que se supõe esteja voltada para a próxima placa voltada para longe da placa assentada previamente e apresentando orifícios perpassantes da aleta, que estão alinhados com orifícios perpassantes da aleta prévia, de modo que o orifício perpassante esteja sendo enfileirado pelos tubos ou hastes de guia através do perpasse, quando aplicável; (f) repetição das etapas (d) e (e) até que uma pilha de placas acopladas a aletas de um comprimento desejado seja obtida; (g) opcionalmente, capeamento da pilha com uma placa terminal; (h) inserção de tubo(s) de fluido de troca de calor longitudinal(is) restante(s) através dos orifícios perpassantes das aletas, se aplicável; e

(i) opcionalmente, sopro do(s) tubo(s) de troca de calor para aperfeiçoar a transferência de calor entre um tubo e orifício perpassante de aleta - para obter um trocador de calor com placas e aletas e conjunto de tubos.

[0016] Em um aspecto adicional, a invenção fornece um aparelho compreendendo um compressor, um condensador, um dispositivo de expansão e um evaporador, permitindo um processo de refrigeração, sendo que: o condensador é um trocador de calor com aletas e tubos do HEFTAP conforme definido acima; o evaporador está posicionado à jusante do trocador de calor, tal que escoamento de ar, que sai do trocador de calor, escoe através do evaporador. Alternativamente, o evaporador é o trocador de calor com aletas e tubos anteriormente mencionado, e o condensador está posicionado à jusante do trocador de calor e o escoamento de ar, que sai do trocador de calor, escoa através do condensador.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0017] A matéria objeto considerada como a invenção é particularmente destacada e distintamente reivindicada na parte conclusiva do relatório descritivo. No entanto, a invenção, tanto no que se refere à organização quanto ao método de operação, em conjunto com objetos, características e vantagens da mesma, pode ser melhor entendida por referência à seguinte descrição detalhada, quando lida com os desenhos acompanhantes, nos quais:

[0018] As Figuras 1A-1B são ilustrações esquemáticas frontais de dois tipos de uma placa e de uma aleta definindo um conjunto de aleta e placa (SFP) de um trocador de calor de acordo com a técnica anterior;

[0019] A Figura 1C é uma ilustração esquemática frontal de um par de dois tipos de SFPs de um trocador de calor de acordo com a técnica anterior;

[0020] A Figura 1D é uma vista anisométrica e parcialmente explodida de um trocador de calor, de acordo com a técnica anterior;

[0021] A Figura 1E é uma ilustração esquemática isométrica de um SFP de um trocador de calor de acordo com a técnica anterior incluindo ilustração de vazamentos de fluido durante a operação do trocador de calor;

[0022] As Figuras 2A e 2B são ilustrações esquemáticas de vistas explodidas frontal e traseira, respectivamente, de um SFP de acordo com modalidades da presente invenção;

[0023] A Figura 3 é uma vista frontal de um SFP de acordo com modalidades da presente invenção;

[0024] As Figuras 4A-4F são vista frontal de uma aleta (Figura 4A), vista lateral da aleta (Figura 4B), seção transversal da aleta ao longo da linha A-A na Figura 4A (Figura 4C), vista isométrica da aleta (Figura 4D), seção transversal da aleta (Figura 4E) ao longo da linha B-B na Figura 4A e uma vista parcial ampliada da seção transversal A-A, de acordo com modalidades da presente da presente invenção (Figura 4F);

[0025] As Figuras 5A-5F são uma vista isométrica de um trocador de calor (Figura 5A); uma vista de topo de uma vista de seção transversal parcial através das aletas do trocador de calor ao longo do plano A-A na Figura 5A (Figura 5B); uma vista lateral de selagem seletiva possível de intervalos entre placas do trocador de calor (Figura 5C); e vistas isométricas de um trocador de calor antes e depois de selagem, de maneira seletiva, de intervalos com um selante (Figuras 5D e 5E, respectivamente), de acordo com modalidades da presente invenção;

[0026] A Figura 6 é um fluxograma retratando um método para produção de um trocador de calor de acordo com modalidades da invenção;

[0027] A Figura 7 é um fluxograma retratando um método para produção de um trocador de calor de acordo com modalidades da invenção;

[0028] A Figura 8 é um diagrama de blocos retratando um aparelho compreendendo um escoamento de ar que sai de um trocador de calor apresentando vazamentos resfriando um condensador à jusante do trocador de calor, de acordo com modalidades da invenção.

[0029] Será apreciado que, por simplicidade e clareza de ilustração, elementos mostrados nas figuras não necessariamente foram desenhados em escala. Por exemplo, as dimensões de alguns dos elementos podem estar exageradas em relação a outros elementos por clareza. Além disso, onde considerado apropriado, números de referência podem ser repetidos entre as figuras para indicar elementos correspondentes ou análogos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

[0030] Na seguinte descrição detalhada, inúmeros detalhes específicos são mostrados a fim de fornecer um entendimento completo da invenção. No entanto, será entendido, pelos técnicos especializados no assunto, que a presente invenção pode ser praticada sem esses detalhes específicos. Em outros casos, método, procedimento e componentes bem conhecidos não foram descritos em detalhes, de modo a não obscurecer a presente invenção.

[0031] A presente invenção permite a redução de consumo de calor e pode ser implementada em vários tipos de processos, nos quais o resfriamento de um fluido seja necessário, seguido por reaquecimento de pelo menos algum dele (isto é, destilação de etanol a partir de mistura de vapor de água-etanol, extração de vapor de solvente para ar, extração de umidade a partir do ar, etc.). Outra aplicação da presente invenção se refere a processos, nos quais o aquecimento do fluido seja necessário e o seu resfriamento depois disto seja desejável (isto é, pasteurização de leite/processo UHT, esterilização de ar por calor, desmontagem de ozônio por calor, etc.).

[0032] Para fins de simplicidade, a descrição se refere muitíssimo a um desumidificador ou aparelho de extração de água a partir de ar apresentando um trocador de calor compreendendo tubos de fluido de troca de calor, que contêm um refrigerante frio, e a ar como o fluido em questão sendo tratado, sendo que o ar é resfriado até seu ponto devido, e a umidade contida no ar é condensada para formar água. Tais aparelhos incluem condicionadores de ar, secadores de ar,

desumidificadores, aparelhos de água a partir de ar, etc.

[0033] No entanto, um técnico especializado no assunto, pode adaptar o aparelho e o método a outros usos sob o escopo da presente invenção, alguns mencionados aqui, por exemplo: quando os tubos contiverem um fluido de troca de calor frio; quando os tubos contiverem fluido de troca de calor quente; quando o fluido em questão for diferente de ar, etc. As palavras e expressões “ar” e “fluido”, assim como “escoamento de ar” e “escoamento de fluido” são, portanto, usadas de maneira intercambiável ao longo de todo o relatório descritivo.

[0034] Os inventores da presente invenção descreveram previamente, na Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos Nº 2014/0261764, um aparelho para extração de água, compreendendo uma montagem de trocador de calor, projetada para permitir troca de calor eficiente entre ar de entrada pré-resfriado e ar de saída pós-aquecido, de modo que o escoamento de entrada pré-resfriado chegue ao segundo trocador de calor em uma temperatura mais baixa, onde ele troca calor com o agente de resfriamento. É conseguida a elevada eficiência de troca de calor, entre outras características, devido à estrutura do trocador de calor compreendendo dois tipos de elementos de troca de calor planares (isto é, placas de um trocador de calor com placas), compreendendo um espaço vazio (void) (por exemplo, um recorte definido por bordas internas das placas) e diferindo somente por apresentar duas diferentes topografias de relevo, que são dispostas, de maneira alternada, em uma pilha.

Uma vez que os recortes estejam todos alinhados uns com os outros, a pilha de placas de troca de calor define um trocador de calor com placas apresentando um espaço vazio em seu centro.

O volume vazio na pilha do trocador de calor com placas engloba uma pilha de aletas, compreendendo orifícios perpassantes (through holes), acoplada aos tubos de troca de calor, que define um trocador de calor com aletas e tubos, que serve como um núcleo resfriado (ou aquecido) da montagem, ao longo do qual um escoamento de ar pode passar.

As aletas do trocador de calor com aletas e tubos são acopladas a placas do trocador de calor com placas circundante, tal que cada aleta acoplada a uma placa forma um “conjunto de aleta e placa (SFP)”. A montagem de uma pilha de SFPs com tubos (por exemplo, tubos de fluido de troca de calor) define um trocador de calor com aletas e tubos montado em placas (nas partes que se seguem: “HEFTAP”). O HEFTAP também pode ser visualizado como uma montagem de um trocador de calor com aletas e tubos englobada por trocador de calor com placas, tal que o trocador de calor com aletas e tubos esteja no núcleo da montagem.

Durante a operação do aparelho para extração de água, a montagem do trocador de calor com placas circundando o trocador de calor com aletas tubos de núcleo produz, em algumas modalidades, escoamentos contrários de ar intercalados uns sobre os outros, enquanto escoa através das aletas do núcleo em direções mutuamente alternantes.

[0035] É feita referência à Figura 1A, que é uma ilustração esquemática de um primeiro SFP 110, que inclui a placa 112 e a aleta 110B, e à Figura 1B, que é uma ilustração esquemática de um segundo SFP 120, que inclui uma placa 114 e outra aleta 110B.

É feita adicionalmente referência às Figuras 1C e 1D, que são desenhos isométricos e parcialmente explodidos de um par 130 de SFP e HEFTAP 1000, respectivamente, sendo que o HEFTAP é construído a partir de múltiplos SFPs 110 e 120, e operante de acordo com modalidade da técnica anterior.

Cada SFP do HEFTAP é um par acoplado de uma placa (112 e 114, respectivamente) e um par de aletas 110B.

Ambas as placas 112 e 114 apresentam um espaço vazio na forma de um recorte que acomoda a aleta 110B sendo acoplada àquela placa.

Na modalidade retratada nas Figuras 1C e 1D, os dois tipos de placas 112 e 114 são idênticos, exceto por seus relevos que são a imagem especular um do outro.

O relevo é configurado para canalizar o escoamento de fluido em uma trajetória projetada.

O relevo de imagem especular das placas 112 e 114 e a disposição alternante dos SFPs 110 e 120 ditam que um fluido, tal como ar que escoa para dentro do HEFTAP 1000, seja dividido em dois escoamentos principais, escoamento A e escoamento B.

Cada escoamento A escoa entre dois SFPs em frente da face de um SFP 110 essencialmente planar e detrás da face traseira de SFP 120 essencialmente planar.

Cada escoamento B escoa entre dois SFPs em frente da face de um SFP 120 essencialmente planar e detrás da face traseira do próximo SFP 110 essencialmente planar.

O escoamento A entra na área de

SFP 110, entre duas placas 112 e 114 (placa 114, que abriga o escoamento A, é mostrada somente na Figura D), via a zona de entrada de fluido 110D, então, é canalizado sobre uma primeira zona de troca de calor 110A, então, entre duas aletas 110B, através de uma segunda zona de troca de calor correspondendo à aleta 110B, então, entre duas placas 112 através da terceira zona de troca de calor 110C, e, então, através da zona de saída de ar 110E. Similarmente, e em direção contrária, o escoamento de ar B entra na área de SFP 120 entre duas placas 112 e 114, via a zona de entrada de ar 120E, então, é canalizado sobre a primeira zona de troca de calor 120C, então, entre duas aletas através de uma segunda zona de troca de calor correspondendo à aleta 110B, então, entre duas placas através da terceira zona de troca de calor 120A, e, então, através da zona de saída de ar 120D.

[0036] Observa-se que as zonas nas Figuras 1A-1B são retratadas como estando separadas umas das outras para fins de simplicidade, a fim de indicar as áreas, que estão distintamente separadas. No entanto, deve ser apreciado que os espaços entre as zonas são parte das fronteiras que se sobrepõem de duas zonas adjacentes.

[0037] A Figura 1C retrata uma vista isométrica dos SFPs combinados 110 e 120, das Figuras 1A e 1B, colocados um na frente do outro, para enfatizar os escoamentos combinados resultantes. A trajetória dirigida dos escoamentos A e B é conseguida, entre outros, devido às protrusões de bloqueio de escoamento 118 e 128, na periferia dos SFPs essencialmente planares

110 e 120, respectivamente. Como é claramente visto, os escoamentos de ar A e B escoam uns sobre os outros em um esquema de escoamento cruzado, em um esquema de escoamento contrário ou em um esquema de escoamento semi contrário-cruzado (a expressão “escoamento semi contrário-cruzado” significa que a direção relativa de dois escoamentos de fluido está entre ser perpendicular e ser contrária) em três pares zonas de troca de calor: (i) 110C e 120C, (ii) as duas aletas 110B de 110 e 120 e (iii) e 120A. Aqueles três pares de zonas em conjunto com as entradas (110D, 120E) e as zonas de saída (110E, 120D) fazem o trocador de calor, enquanto que calor pode ser transferido através das placas e das aletas.

[0038] A passagem do escoamento de ar A, em frente de seu respectivo SFP 110 essencialmente planar, a passagem do escoamento de ar B, em frente de seu respectivo SFP 120 essencialmente planar, e a maneira que os escoamentos de ar A e B interagem um com o outro são claramente vistos na Figura 1D. Por meio de exemplo, um escoamento de fluido A, que escoa a partir da zona de entrada de fluido 110D em direção à segunda zona de troca de calor 110B, troca calor na primeira zona de troca de calor 110A com um escoamento de fluido contrário, um escoamento de fluido cruzado ou um escoamento de fluido semi contrário-cruzado B, que escoa simultaneamente no outro lado da placa 110, através da superfície da placa, então, o escoamento de fluido troca calor com as aletas expostas na segunda zona de troca de calor 110B, então, troca calor com um escoamento de fluido contrário, um escoamento de fluido cruzado ou um escoamento de fluido semi cruzado-cruzado B no outro lada da placa 110, através da superfície da placa na terceira zona de troca de calor 110C, e sai através da zona de saída de fluido 110E.

[0039] A placa terminal do trocador de calor 1002 é também retratada (ver abaixo). A expressão “placa terminal” se refere a um elemento mecânico opcional do HEFTAP posicionado em uma extremidade da pilha de SFPs e conectado a ela, que permite a adaptação e/ou a fixação do HEFTAP em seu lugar.

[0040] Uma implementação de uma unidade de troca de calor aperfeiçoada para uso inteligente de energia de maneira eficiente, enquanto se força o fluido de troca de calor, que se origina do exterior, através dos tubos do trocador de calor com aletas e tubos, é absorver calor a partir do fluido que entra (escoamentos A e B), por exemplo, ar úmido, tanto à montante da segunda zona de troca de calor 110B quanto na segunda zona de troca de calor 110B, e, adicionalmente, quando do aquecimento dele de volta à jusante da segunda zona de troca de calor 110B. Isso resulta no aperfeiçoamento da eficiência energética do processo de extração de água.

[0041] A segunda implementação de uma unidade de troca de calor aperfeiçoada para uso inteligente de energia de maneira eficiente, enquanto se força fluido externo quente através dos tubos do trocador de calor com aletas e tubos, é aquecer os fluidos A e B, por exemplo, leite a ser pasteurizado, tanto à montante da segunda zona de troca de calor 110B, quanto na segunda zona de troca de calor 110B, e, adicionalmente, quando do resfriamento dele de volta à jusante da segunda zona de troca de calor 110B. Isso resulta no aperfeiçoamento da eficiência econômica do processo de pasteurização.

[0042] Esta invenção pode envolver adicionalmente a implementação de materiais baratos, tais como placas plásticas. Além disso, a eficiência de ocupação de volume, em que, para um dado volume ocupado pelo processo energético a ser feito, com dadas condições, fornece maior rendimento com baixo consumo de energia e nível de ruído mais baixo, se desejado.

[0043] É feita agora referência à Figura 1E. Vazamentos de fluido, que vaza através de intervalos existentes entre a aleta e a placa, assim como intervalos entre a protrusão de bloqueio e a placa adjacente, contribuem para redução na efetividade da transferência de calor, porque, devido a esses vazamentos, uma porção do ar de entrada não segue completamente a trajetória de troca de calor designada. Por exemplo, um vazamento, denotado aqui como “tipo I” 140, é uma porção do escoamento de ar A, que chega a partir da zona de entrada e da primeira zona de troca de calor, que escoa sobre o lado traseiro da placa, mas, ao invés de passar sob a aleta, passa através de um intervalo 142, entre a aleta e a placa de um lado da placa, para o outro lado, onde ele se funde com um escoamento de fluido contrário B e sai da placa, através da saída de escoamento, sobre o lado frontal da placa, sem substancialmente escoar sobre a aleta. Outro tipo de vazamento, denotado aqui como “tipo II” 150, se refere a ar que, ao invés de entrar como escoamento B, através da zona de entrada de fluido, entra na placa, através dos intervalos, entre as protrusões de bloqueio e a placa adjacente, se funde com o escoamento de fluido principal B, sobre a placa, e sai da placa, através da saída de fluido, sem efetivamente trocar calor, de acordo com a trajetória de escoamento designada. O ar, que entra em um local à jusante da segunda zona de troca de calor, isto é, à jusante da aleta, pode não ter interação com a aleta de maneira alguma.

[0044] Portanto, a eficiência da troca de calor depende, dentre outros fatores, do grau de alinhamento do espaço vazio nas placas circundantes 112, 114 com as aletas correspondentes 110B, e da selagem do intervalo entre eles, para mitigar a troca de calor deficiente, devido ao vazamento do tipo I. A mitigação do vazamento do tipo II de uma placa é realizada por selagem dos intervalos entre as bordas externas das protrusões de bloqueio de uma placa e as bordas externas da placa adjacente.

[0045] Os inventores da presente invenção desenvolveram uma maneira de facilitar o alinhamento do espaço vazio da placa com a aleta correspondente e a selagem do intervalo entre a aleta e a placa, por fixação física da aleta à placa através de uma margem periférica de sobreposição da aleta e de uma margem circundante de um espaço vazio na placa, à qual a aleta esteja acoplada. Em algumas modalidades, a placa é uma combinação de pelo menos duas subplacas, que estejam separadas uma da outra, e o espaço vazio é o espaço entre as pelo menos duas subplacas. Em algumas modalidades, a placa é uma combinação de pelo menos duas subplacas fixadas uma à outra e o espaço vazio é gerado de acordo com o contorno das bordas das subplacas.

[0046] É feita agora referência às Figuras 2A e 2B, que são desenhos de vistas explodidas traseira e frontal de um SFP, de acordo com uma modalidade da presente invenção. A placa 212 é uma placa fora de uma pilha de placas que define um trocador de calor com placas, e a aleta 210B é uma aleta fora de uma pilha de aletas de um trocador de calor com aletas e tubos. A placa 212 compreende zonas de entrada e de saída de fluido 203A e 203B, respectivamente, uma primeira zona de troca de calor 205A, uma segunda zona de troca de calor 205B compreendendo um recorte 214 definido por bordas internas da placa e apresentando uma área menor do que a área da aleta 210B, e uma terceira zona de troca de calor 205C. Quando empilhados no HEFTAP, o SFP funciona de uma maneira similar ao SFP da técnica anterior, retratado na Figura 1D, mas de uma maneira aperfeiçoada. Em algumas modalidades, o recorte 214 está na área central da placa 212, e, algumas modalidades, o recorte 214 pode estar descentralizado. A aleta 210B compreende pelo menos um orifício perpassante de tubo 218. Cada orifício perpassante 218 está adaptado para acomodar e ser acoplado a um tubo de troca de calor penetrante (não mostrado). A expressão “orifício perpassante” se refere a um orifício que passa de um lado do artigo para o outro lado. Em algumas modalidades, flanges que se projetam podem se estender a partir da circunferência do orifício perpassante. Como o recorte 214 apresenta uma área menor do que a aleta 210B, então, quando a aleta estiver fixada a um lado da placa para se sobrepor ao recorte 214, somente uma porção 214B (usualmente uma porção interna) da aleta 210B será exposta, através do recorte 214, ao outro lado da placa, enquanto que uma margem periférica 216B da aleta 210B se sobreporá a uma margem 216 circundando o recorte 214. Consequentemente, fluido (por exemplo, ar), que escoa sobre cada lado da placa 212, entra em contato direto com a aleta 210B. A sobreposição entre as margens da aleta e a placa facilita a selagem entre a aleta e a placa e reduz a chance de vazamentos, que ocorreram no SFP da técnica anterior, em que a aleta tinha que se ajustar na placa. Quanto mais larga for a margem que se sobrepõe, mais efetiva será a selagem entre a aleta e a placa e mais robusto será o acoplamento das duas. Por outro lado, uma margem de sobreposição mais larga estreita a área da aleta exposta, que está onde ocorre a transferência mais efetiva. Em algumas modalidades, a margem de sobreposição 216B está entre 1 mm a 5 mm de largura, a fim de reduzir vazamentos do tipo I, entre os escoamentos A e B, na margem de sobreposição da placa e da aleta. Em algumas modalidades, a margem de sobreposição 216B é de pelo menos 0,3 a 10 mm de largura. Em algumas modalidades, a margem de sobreposição 216B é de pelo menos 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 ou 1,0 mm.

[0047] Em algumas modalidades, somente uma porção da periferia da aleta se sobrepõe à superfície da placa, enquanto que outras porções se ajustam intimamente às bordas do recorte. Em algumas modalidades, entre 50% a 99% da periferia da aleta estão se sobrepondo à superfície da placa pareada, quando a placa e a aleta estiverem acopladas uma à outra. Em algumas modalidades, pelo menos 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 98% ou 99% da periferia da aleta estão se sobrepondo à superfície da placa pareada, quando a placa e a aleta estiverem acoplada uma à outra.

[0048] O recorte 214 acomoda uma porção 214B da aleta 210B compreendendo pelo menos um tubo de troca de calor. Na modalidade retratada nas Figuras 2A-2B, o recorte 214 acomoda a área inteira da aleta 210B compreendendo os orifícios perpassantes 218. Em algumas modalidades, a porção da aleta 214B está levemente elevada a partir do plano da margem periférica 216B, assim, quando a aleta for fixada à placa, a porção 214B será coplanar com a placa 212. Em algumas modalidades, quando a porção 214B estiver elevada, ela facilitará o posicionamento da aleta 210B, de maneira apropriada, no recorte 214. Em algumas modalidades, a margem 216 está levemente elevada a partir do plano principal da placa (em algumas modalidades em 0,1 mm – 2 mm) para facilitar o posicionamento da aleta 210B no recorte 214.

[0049] Em algumas modalidades, a aleta 210B está aderida à superfície da placa acoplada 212. Em algumas modalidades, um adesivo é aplicado à margem de sobreposição 216B, à margem de sobreposição 216 da placa 212 circundando o recorte 214 ou aplicado a ambas. Em algumas modalidades, adesivo é aplicado sobre a linha limítrofe entre a aleta 210B e a placa 212, quando a aleta e a placa forem fixadas uma à outra.

[0050] Em algumas modalidades, a margem de sobreposição 216 compreende uma ranhura sendo complementar a uma protrusão na margem 216B da aleta ou vice versa, tal que, quando a aleta e a placa estiverem fixadas, a protrusão residirá na ranhura complementar.

[0051] A placa 212 é estampada para canalizar um escoamento de fluido, a partir de uma zona de entrada, para uma primeira zona de troca de calor sobre a placa, então, para uma segunda zona de troca de calor entre duas aletas, então, através de uma terceira zona de troca de calor sobre a placa e, então, através uma zona de saída de fluido. Em algumas modalidades, conforme explicado acima, existem duas imagens especulares possíveis de relevos, tal que, quando as duas placas estiverem empilhadas em uma maneira alternante, será obtido escoamento contrário de fluido acima e abaixo da placa. Em algumas modalidades, o mesmo relevo produz um escoamento de fluido para uma direção diferente, devido a uma orientação diferente da placa em relação ao eixo geométrico longitudinal da pilha de placas.

[0052] Observa-se que a expressão “entre as zonas de troca de calor” se refere a uma zona inclusiva das próprias placas e aletas, já que a troca de calor ocorre também nas aletas e nas placas.

[0053] Em algumas modalidades, as placas são feitas de material com baixa condutividade térmica, tal como plástico, e as aletas (assim como os tubos) são feitas de material com elevada condutividade térmica, tal como metal ou liga de metais. Em algumas modalidades, as placas são feitas de um material apresentando um coeficiente de condutividade térmica de menos do que 5 W/m ºC, em algumas modalidades, de menos do que 1 W/m ºC, em algumas modalidades, de menos do que 0,5 W/m ºC, em algumas modalidades, de menos do que 0,3 W/m ºC. Em algumas modalidades, as aletas são feitas de um material apresentando um coeficiente de condutividade térmica mais elevado do que 50 W/m ºC, em algumas modalidades, mais elevado do que 100 W/m ºC, em algumas modalidades, mais elevado do que 200 W/m ºC. A vantagem de usar um material com baixa condutividade térmica para as placas e um material com elevada condutividade térmica para as aletas é explicada na Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos Nº 2014/0261764. Em algumas modalidades, a aleta e/ou o tubo são feitos de alumínio, liga de alumínio, cobre, liga de cobre ou aço inoxidável. Em algumas modalidades, as placas são feitas de poli(tereftalato de etileno), em algumas modalidades, as placas são feitas de poliestireno.

[0054] Em algumas modalidades, a placa compreende a fixação de protrusões 204 dispersas na área de margem periférica 216 circundando o recorte 214, que se soprepõe à margem periférica 216B da aleta, para comprimir a aleta 210B contra uma placa adjacente ou contra a mesma placa 212, conforme será discutido em mais detalhes posteriormente.

[0055] Em outro aspecto, a invenção fornece um HEFTAP compreendendo uma pilha dos SFPs da invenção, conforme definido acima. Tendo-se os SFPs empilhados e alinhados,

obtém-se um HEFTAP compreendendo um trocador de calor com aletas e tubos e um trocador de calor com placas, em que uma porção das aletas do trocador de calor com aletas e tubos estando pelo menos parcialmente fixada a placas do trocador de calor com placas. Em algumas modalidades, algumas das aletas e/ou placas permanecem não acopladas. Em algumas modalidades, aletas do trocador de calor com aletas e tubos estão fixadas às placas em todos os lados da aleta. Em algumas modalidades, uma porção das bordas da aleta está não fixada à placa.

[0056] Cada uma de pelo menos uma porção das aletas estando pelo menos parcialmente fixada a uma placa, para definir um SFP, em que a aleta está pelo menos parcialmente hermeticamente se sobrepondo ao espaço vazio da placa, e pelo menos uma porção de uma margem periférica da aleta estando fixada a uma porção de uma margem periférica em torno do espaço vazio da placa, tal que fluido que escoe sobre cada lado da placa entre em contato direto com a aleta.

[0057] De acordo com algumas modalidades, pelo menos um de: (i) uma ordem alternante de placas com relevos diferentes; e (ii) uma orientação alternante de placas na pilha (em relação ao eixo geométrico longitudinal da pilha), está adaptada para permitir um escoamento de fluido contrário, um escoamento de fluido cruzado ou um escoamento de fluido semi contrário-cruzado simultâneo, acima e abaixo do SFP. Em algumas modalidades, um par de SFPs permite um esquema de escoamento de fluido, que é uma combinação de pelo menos dois de um escoamento de fluido contrário, um escoamento de fluido cruzado ou um escoamento de fluido semi contrário-cruzado. Por exemplo, no par de SFPs retratado na Figura 1, existe um escoamento de fluido cruzado entre as regiões de entrada e de saída, um escoamento de fluido contrário entre as aletas e combinação de escoamento de fluido contrário e escoamento de fluido semi cruzado-contrário entre a primeira e a terceira regiões. Em algumas modalidades, a pilha de SFPs pode permitir, no mesmo HEFTAP, mais do que um de um escoamento de fluido contrário, um escoamento de fluido cruzado ou um escoamento de fluido semi contrário-cruzado simultâneo, acima e abaixo do SFP. Para essa finalidade, a pilha compreende pelo menos dois pares de SFPs adjacentes, cada um dos quais fornecendo um de um escoamento de fluido contrário, um escoamento de fluido cruzado ou um escoamento de fluido semi contrário-cruzado, sendo que cada par fornece um tipo diferente de escoamento de fluido. Por exemplo, pelo menos um par de SFPs adjacentes fornece um escoamento de fluido contrário, enquanto que pelo um par de SFPs fornece um escoamento de fluido cruzado.

[0058] Devido à sobreposição entre as aletas e as placas, é obtido um HEFTAP aperfeiçoado em comparação ao HEFTAP da técnica anterior, caracterizado por apresentar menos vazamentos de ar, troca de calor mais eficiente e durabilidade e integridade estruturais aumentadas.

[0059] Em algumas modalidades, uma ordem alternante de placas com relevos diferentes é adaptada para permitir um escoamento de fluido contrário, um escoamento de fluido cruzado ou um escoamento de fluido semi contrário-cruzado concomitante, em frente e detrás da placa, e fornece o HEFTAP com pelo menos dois conjuntos de entradas de escoamento e dois conjuntos de saídas de escoamento, conforme demonstrado na Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos Nº 2014/0261764 ou ulteriormente aqui.

[0060] Em algumas modalidades, uma orientação alternante de placas na pilha é adaptada para permitir escoamento de fluido relativamente contrário em frente e detrás da placa. Por exemplo, em algumas modalidades, as placas apresentam um projeto de relevo simples, que, quando empilhado, uma disposição de cabeça a cauda permite o escoamento de fluido contrário desejado.

[0061] É feita agora referência à Figura 3, que retrata uma vista frontal de um SFP feito de uma placa 300 acoplada a uma aleta 400, de acordo com uma modalidade de ainda outro aspecto da presente invenção.

[0062] Cada SFP, que é definido como a combinação de uma placa 300 e uma aleta 400, compreende três zonas de troca de calor 305A, 305B e 305C. A zona de troca de calor 305B, de maneira geral, corresponde à porção exposta da aleta 400, através do recorte da placa 300. As zonas de troca de calor 305A e 305C, de maneira geral, correspondem a áreas da placa, que estão localizadas à montante e à jusante, com respeito à direção de escoamento de fluido sobre o SFP, da zona de troca de calor 305B, em cada lado, respectivamente. As três zonas de troca de calor, 305A, 305B e 305C, estão continuamente engajadas umas com as outras, de acordo com a ordem (isto é, a zona de troca de calor 305A está em contato com a zona de troca de calor 305B, e a última está também em contato com a zona de troca de calor 305C).

[0063] Em algumas modalidades, ao longo do perímetro do recorte em proximidade a ele, são dispostos grupos de protrusões de fixação 304, adaptados para manter uma próxima aleta fixada a uma margem periférica, em torno de um recorte da próxima placa ou da mesma placa, e para reduzir ou eliminar o intervalo entre a próxima aleta e a próxima placa (isto é, “empurrando” a próxima aleta em direção à próxima placa do próximo SFP). As protrusões de fixação 304 são também projetadas para permitir que escoamento de ar passe através da primeira zona de troca de calor 305A para a segunda zona de troca de calor 305B e da segunda zona de troca de calor 305B para a terceira zona de troca de calor 305C. Para essa finalidade, de acordo com algumas modalidades, as protrusões de fixação 304 são projetadas como grupos de protrusões semelhantes a pontos separados. Em algumas modalidades, conforme retratado na Figura 3, as protrusões de fixação 304 são dispostas na superfície da placa 300, oposta à superfície, à qual a aleta do SFP está fixada.

[0064] De acordo com algumas modalidades, as protrusões de fixação são dispostas na superfície da placa, à qual supõe-se que a aleta deva ser fixada. Nessas modalidades, as protrusões compreendem uma ranhura de agarramento (snatching) (não mostrada), projetada para fixar a aleta em contato íntimo à placa, enquanto se mantém uma distância a partir da próxima placa do próximo SFP. A aleta pode se agarrar para dentro da ranhura em suas bordas ou por meio de orifícios complementares dentro de sua superfície.

[0065] Em algumas modalidades, as protrusões de fixação são dispersadas na margem periférica da aleta (não mostrado), em adição a, ou substituindo, as protrusões de fixação dispersadas na placa ou para substituir estas protrusões. Em algumas dessas modalidades, as protrusões de fixação são direcionadas a um lado. Em algumas modalidades, as protrusões de fixação compreendem uma ranhura para permitir o agarramento das protrusões à superfície da placa, uma vez que as protrusões sejam pressionadas através de uma abertura complementar na superfície da placa.

[0066] Os inventores da presente invenção constataram que o aumento da eficiência de troca de calor, em um trocador de calor construído a partir das placas de troca de calor atendendo à estrutura geral detalhada acima, é obtido por projeto do relevo das protrusões uniformizadoras 306, na zona de entrada de fluido 303A e/ou na zona de saída de fluido 303B. Aquelas protrusões são configuradas para reduzir a quantidade de escoamento de massa de fluido não uniforme entre diferentes protrusões de canal 316, na primeira e na terceira zonas de troca de calor 305A e 305C, respectivamente (isto é, para reduzir a variância no escoamento de massa de fluido em um canal, em comparação com outro canal, na mesma zona de troca de calor), e ao longo da segunda zona de troca de calor 305B sobre a aleta 400. Em algumas modalidades, em que uma das primeira ou terceira zonas de troca de calor carecem de protrusões de canal

316, as protrusões uniformizadoras reduzem a quantidade de escoamento de massa de fluido não uniforme entre diferentes protrusões de canal 316, na zona de troca de calor apresentando protrusões de canal. As protrusões de canal 316 são um conjunto de protrusões dispersadas de maneira uniforme, longitudinais, paralelas, que canalizam o escoamento de fluido, a partir da entrada para a segunda zona de troca de calor até sua saída ou a partir da entrada para a terceira zona de troca de calor até sua saída. Os inventores constataram adicionalmente que a uniformidade do escoamento de massa de fluido ao longo dos canais 316 (isto é, que diferentes canais na mesma zona apresentam o mesmo ou aproximadamente o mesmo escoamento de massa), nas primeira e terceira zonas de troca de calor 305A e 305C, respectivamente, pode ser adicionalmente otimizada por ajuste do formato dos canais 316, de sua respectiva localização e das distâncias entre canais adjacentes na placa 300. Em algumas modalidades, os canais de escoamento de fluido, em pelo menos uma das primeira e terceira zonas de troca de calor, compreendem pelo menos uma protrusão em linha curvada nas proximidades da zona de entrada ou de saída, respectivamente.

[0067] Em algumas modalidades, a topologia das protrusões uniformizadoras 306, nas zonas de entrada de fluido e/ou de saída de fluido 303A e 303B, respectivamente, compreendem pelo menos uma, em algumas modalidades pelo menos duas, de uma protrusão em linha reta 306A, uma protrusão em linha curvada 306B, uma protrusão de ponto 306C, linhas de protrusão não uniformemente espaçadas, linhas de protrusão não paralelas, pontos de partida não alinhados e pontos finais não alinhados. Em algumas modalidades, a protrusão em linha quebrada é selecionada a partir de pelo menos uma de uma linha em formato de “L” e em formato de “S”.

[0068] A eficiência da topologia anteriormente mencionada das protrusões uniformizadoras, em direção a um escoamento de massa mais uniforme, é avaliada por realização de simulações de dinâmica de fluidos computadorizadas (CFD), que são realizadas no projeto completo do SFP que está ensanduichado entre dois SFPs adjacentes. De acordo com os resultados da simulação, o técnico especializado no assunto pode modificar a topologia inicial e novamente realizar uma simulação CFD, a fim de determinar se a modificação reduz o escoamento de massa com não uniformidade na primeira e/ou na terceira zonas de troca de calor, 305A e 305C, respectivamente, e/ou ao longo da segunda zona de troca de calor 305B, sobre a aleta 400. Tais modificações podem incluir o alongamento das linhas de protrusão, alterando curvas, modificando a altura da protrusão, modificando o ângulo de ataque da protrusão, modificando um espaço ou ângulo relativo entre duas protrusões e assim por diante. Por realização de várias iterações de modificações da topologia e de simulações CFD, é obtida uma topologia otimizada. Em algumas modalidades, o aplicativo de CFD pode realizar automaticamente uma otimização em sintonia fina de uma dada topologia, para se conseguir a redução no escoamento de massa com não uniformidade.

[0069] Em algumas modalidades, as protrusões uniformizadoras são projetadas para fornecer um escoamento de massa de fluido uniforme, ou pelo menos reduzir o desvio dos escoamentos de massa ao longo das protrusões de canal 316 na primeira e/ou na terceira zonas de troca de calor 305A e/ou 305C, respectivamente, e/ou ao longo da segunda zona de troca de calor 305B sobre a aleta 400, em algumas modalidades, mesmo em casos, em que a direção do escoamento é revertida, isto é, quando o fluido escoa a partir da zona 303B para a zona 303A. Em algumas modalidades, as protrusões de canalização são projetadas para reduzir o desvio do escoamento de massa, por exemplo, por introdução de uma curvatura nas proximidades das zonas de entrada e/ou de saída (não mostrada).

[0070] A expressão “escoamento de massa de fluido uniforme” se refere ao desvio de vazão mássica máximo de 30%, em algumas modalidades, 10% ou 20%, a partir da vazão média ao longo de pelo menos 80%, em algumas modalidades, de pelo menos 85%, 90% ou 95%, dos canais na zona de troca de calor 305A ou 305B.

[0071] É feita referência às Figuras 4A-4E, que descrevem uma vista frontal de uma aleta 400 de um trocador de calor com aletas e tubos; uma vista lateral daquela aleta; uma seção transversal local da aleta 400 ao longo da linha A-A; uma vista isométrica daquela aleta; uma seção transversal local da aleta 400 ao longo da linha B-B; e uma vista parcial ampliada da vista lateral da aleta, respectivamente, de acordo com modalidades de outro aspecto da presente invenção.

[0072] A fim de aperfeiçoar o fator de troca de calor entre as correntes de ar de escoamento contrário entre os vários escoamentos de ar, em particular escoamentos de ar contrário ou cruzado acima e abaixo da mesma aleta, uma série de aberturas de fluido perpassantes (com respeito ao plano principal da aleta) 404A pode ser perfurada nas aletas 400 do trocador de calor com aletas e tubos, permitindo que fluido passe através de um lado da aleta 400 para seu outro lado. A expressão “aberturas de fluido perpassantes” deve ser distinguida dos orifícios perpassantes mencionados previamente, que se supõe estejam acoplados a um fluido de troca de calor, quando o trocador de calor for montado, e que não permitem escoamento de fluido tratado (por exemplo, ar) através deles, enquanto que as aberturas de fluido perpassantes permanecem abertas para que o fluido tratado passe de um lado da aleta para o outro lado, quando o trocador de calor for montado e estiver operando.

[0073] Em algumas modalidades, as aberturas perpassantes 404A são contornadas por uma protrusão 404B. Por exemplo, na modalidade retratada nas Figuras 4A-4F, as aberturas 404 estão na forma de dentes ocos apresentando aberturas 404A contornadas por protrusões 404B, que são todas perfuradas para a mesma direção com respeito ao plano principal da aleta 400. As aberturas 404A e as protrusões contornantes 404B podem ser formadas, por exemplo, por uso de uma respectiva ferramenta de perfuração.

Em algumas modalidades, as perfurações podem estar distribuídas acima e abaixo do plano da aleta.

Em outras modalidades, as aberturas são orifícios na aleta sem uma perfuração que contorne a abertura.

Em algumas modalidades, as aberturas perpassantes são essencialmente posicionadas em uma área, na qual a pressão estática diferencial, entre os dois lados de uma aleta carecendo das aberturas e apresentando um escoamento de ar que escoa a partir da primeira entrada para a primeira saída, e apresentando um segundo escoamento de ar que escoa a partir da segunda entrada para a segunda saída, é aproximadamente igual, e, em algumas modalidades, menor do que 30%, em algumas modalidades, menor do que 20%, e, em algumas modalidades, menor do que 10%, da queda de pressão entre a entrada e a saída.

A palavra “aproximadamente” se refere aqui a um desvio de até 20% a partir do valor ao qual ela se refere.

Em algumas modalidades, as aberturas de fluido perpassantes estão essencialmente alinhadas com uma linha reta ou curvada, em que a pressão estática diferencial entre dois lados da aleta é mínima.

Em algumas modalidades, a pressão diferencial anteriormente mencionada é menor do que 30%, em algumas modalidades, menor do que 20%, em algumas modalidades, menor do que 15%, da queda de pressão entre as linhas de corrente opostas em ambos os lados da aleta, se a aleta não compreender as aberturas.

A expressão “essencialmente alinhada”, conforme usada aqui, significa que a localização do centro de uma abertura se desvia da linha anteriormente mencionada em até 1%, 3%, 5%, 7% ou 10% do comprimento da linha de corrente sobre a aleta e a placa. Em algumas modalidades, essa linha é determinada de acordo com simulação de dinâmica de fluido computadorizada (CFD), que é realizada sobre os escoamentos de ar que escoam entre pelo menos três SFPs adjacentes. O técnico especializado no assunto saberia como realizar uma simulação de CFD e encontrar a linha de pressão de ar igual.

[0074] Em algumas modalidades, a aleta compreendendo as aberturas de fluido perpassantes também apresenta uma área sendo maior do que a área do recorte da placa acoplada.

[0075] Em algumas modalidades, os orifícios de tubo de troca de calor 402 estão uniformemente distribuídos sobre a pelo menos uma abertura de fluido perpassante. Em algumas modalidades, pelo menos dois orifícios de tubo de fluido resfriado estão uniformemente distribuídos sobre a pelo menos uma abertura de fluido perpassante.

[0076] O orifício de tubo de fluido de troca de calor 402 é feito para acomodar tubos de fluido de troca de calor penetrantes (não mostrados). Conforme visto na Figura 4F, a seta cinza 4000 retrata, de maneira esquemática, uma possível trajetória de fluido para escoamento através abertura 404 a partir da face traseira da aleta 400 até sua face frontal (e vice versa).

[0077] É feita referência às Figuras 5A-5C. O HEFTAP 3000 compreende um conjunto empilhado de maneira alternada de SFPs 301A e 301B, cada SFP definido por uma placa pareada (302A ou 302B) e a aleta 400, e que estão dispostos de maneira alternada em uma ordem intercambiante, conforme explicado acima. Em algumas modalidades, os SFPs 301A e 301B diferem um do outro pelo relevo de imagem essencialmente especular das suas respectivas placas 302A e 302B pelo menos apresentando uma imagem essencialmente especular do padrão de escoamento que elas canalizam quando empilhadas. As placas 302A e 302B atendem à estrutura geral de apresentar uma zona de entrada de fluido 303A, uma primeira zona de troca de calor 305A, uma segunda zona de troca de calor 305B compreendendo uma região de recorte definida por uma curva de recorte 314, uma terceira zona de troca de calor 305C e uma zona de saída de fluido 303B. A placa e a aleta de cada SFP são fixadas, de maneira adjacente, umas às outras, na região de recorte dos SFPs 301A e 301B, através de uma margem periférica da aleta 400, que se sobrepõe a uma margem periférica em torno do recorte da placa.

[0078] O escoamento de ar 510A é uma primeira corrente de ar, que entra no HEFTAP 3000. O escoamento de ar 510B é uma segunda corrente de ar, que entra no HEFTAP 3000. O escoamento de ar 510C é uma terceira corrente de ar, que deixa o HEFTAP 3000, e o escoamento de ar 510D é uma quarta corrente de ar, que deixa o HEFTAP 3000.

[0079] A estrutura do HEFTAP 3000 é projetada para formar um dispositivo de troca de calor triplo. É feita referência, de maneira específica, à Figura 5B, que retrata as várias correntes de ar, que escoam entre as aletas 400 do HEFTAP 3000, quando o HEFTAP 3000 estiver operando. A Figura 5C retrata seções parcial de topo e transversal local através do HEFTAP 3000 e ao longo da linha AA da seção transversal, na Figura 5A.

[0080] A corrente de ar 551 é uma primeira corrente de ar, que se origina a partir de 510A, que passa através da primeira zona de troca de calor 305A, que escoa entre as placas 302A e 302B, então, através de parte da primeira porção da segunda zona de troca de calor 305B, que escoa principalmente entre as aletas 400, e, então, no dente 404, pelo menos os primeiro e segundo subescoamentos 551A e 552A se dividem a partir da primeira corrente de ar 551, enquanto que a porção da primeira corrente de ar 551A continua para frente para se fundir à quarta corrente de ar 554, conforme é explicado aqui abaixo.

[0081] A corrente de ar 552 é uma segunda corrente de ar, originada a partir de 510B, que passa através da terceira zona de troca de calor 305C, que escoa entre as placas 302A e 302B, então, através de parte da segunda zona de troca de calor 305B entre as aletas. No dente 404, a corrente se divide pelo menos em um terceiro e um quarto subescoamentos 553A e 554A, respectivamente, enquanto que a porção da segunda corrente de ar 553A continua para frente para se fundir à terceira corrente de ar 553, conforme é explicado aqui abaixo.

[0082] O segundo e o terceiro subescoamentos 552A, 553A se unem para formar a terceira corrente de ar 553, que escoa sobre a primeira porção da segunda zona de troca de calor 305B, principalmente entre as aletas 400, então, escoa na primeira zona de troca de calor 305A, em uma direção oposta com respeito à primeira corrente de ar 551, e sai do HEFTAP como o escoamento 510C.

[0083] Os primeiro e quarto subescoamentos 551A e 554A, são unidos para formar a corrente de ar 554, que escoa sobre parte da segunda zona 305B, do segundo SFP, então, escoa na terceira zona 305C, do SFP, em uma direção diferente com respeito à corrente de ar 552, e sai do HEFTAP, como escoamento 510D.

[0084] As correntes de ar, que escoam sobre o lado oposto de cada aleta 400, estão escoando em direções opostas com respeito uma à outra.

[0085] A primeira zona 305A, do SFP 301A ou do SFP 301B, é projetada para trocar calor entre a primeira corrente de ar 551 e a terceira corrente de ar 553. A terceira zona 305C do HEFTAP é projetada para trocar calor entre a corrente de ar 552 e a corrente de ar 554. A segunda zona de troca de calor 305B é projetada para resfriar ou aquecer – dependendo da aplicação do trocador de calor. Em algumas modalidades, a segunda zona de troca de calor 305B é quente, por exemplo, para pasteurização. As correntes de ar e os subescoamentos por fluido de resfriamento (ou de aquecimento) externo, originado a partir do lado de fora do HEFTAP.

[0086] Sem se estar ligado à teoria, os dentes, em conjunto com o esquema de escoamento contrário/escoamento cruzado/escoamento semi contrário- cruzado na aleta 400 (i) misturam os escoamentos e renovam a camada limite do escoamento. Fazendo assim, o fator de convecção de calor entre as aletas e os escoamentos (e, em algumas modalidades, também entre as placas e os escoamentos) é aumentado; (ii) reduzem o desvio das vazões mássicas em ambos os lados da primeira zona de troca de calor 305A; e (iii) reduzem o desvio das vazões mássicas em ambos os lados da terceira zona de troca de calor 305C.

[0087] Conforme previamente descrito, a transferência de calor elevada depende de escoamento contrário ou escoamento cruzado lateral (isto é, ao longo do eixo geométrico do trocador de calor perpendicular à pilha de SFPs) ou dos escoamentos parcialmente cruzado-contrário de fluido, em particular ar, sobre passagens adjacentes em cada lado de cada SFP do HEFTAP. O cruzamento do subescoamento 140, a partir do escoamento 510A sobre o escoamento adjacente 510C, no outro lado do SFP (e/ou em alguns projetos), que ocorre antes e aproximadamente a meio caminho do escoamento na segunda zona de troca de calor 305B (vazamento do tipo I) e/ou vazamentos entre os escoamentos 510B e 510D (e/ou 510C em alguns projetos), que ocorre antes e aproximadamente a meio caminho do escoamento na segunda zona de troca de calor 305B, poderia ter efeitos diferentes: (i) a fim de passar uma dada quantidade de escoamento de ar através da primeira zona de troca de calor 305A e da terceira zona de troca de calor 305C, a capacidade total de escoamentos de ar 510A e 510B deve ser aumentada para compensar tais vazamentos, um fato que aumenta o ruído total do sistema e, algumas vezes, mesmo o consumo de energia; (ii) se os vazamentos do escoamento 510A e do escoamento 510B não forem relativamente uniformes, cada uma das zonas de troca de calor 305A e 305B perderão eficiência; (iii) o vazamento, por outro lado, pode ser assistido, aumentado os escoamentos 510C e 510D, a fim de manter o escoamento através da zona de troca de calor 305B, conforme desejado (embora o nível de ruído aumente).

[0088] O escoamento contrário do HEFTAP é tornado possível devido às zonas seletivas de bloqueio e abertura de passagens de fluido entre pares de SFPs relativamente planares adjacentes compreendendo placas com relevo acopladas a aletas. Os inventores da presente invenção constataram que, na preparação de um HEFTAP, tal como aquele descrito na presente invenção, intervalos entre placas empilhadas adjacentes, compreendendo formação de relevo lateral periférico, apresentando protrusões com a altura apropriada, podem ser selados, de maneiras eficiente e seletiva, em localizações específicas, que se pretende sejam bloqueadas para passagem de fluido, enquanto que localizações que se pretende estejam abertas para escoamento de fluido, permanecem abertas por aplicação de maneira não seletiva de um adesivo a uma face do HEFTAP, expondo as protrusões.

[0089] Para essa finalidade, em algumas modalidades da invenção, o HEFTAP compreende pelo menos uma placa com protrusões periféricas laterais, sendo que a placa é projetada para formar, em localizações periféricas, que se pretenda sejam seladas, quando a placa for empilhada com outra placa, pelo menos um de: - um intervalo entre as protrusões periféricas e uma superfície de uma placa adjacente voltada para a protrusão periférica, sendo suficientemente estreito para permitir que adesivo aplicado preencha o intervalo; e - uma largura lateral externa das duas placas nas localizações, tal que um adesivo aplicado circunde as bordas externas das placas nestas localizações.

[0090] Em algumas modalidades da presente invenção, a placa é projetada para formar um intervalo entre a borda da placa e a borda da placa adjacente voltada para a primeira placa em locais, em que o intervalo deva permanecer aberto (por exemplo, entradas e saídas). O intervalo deve ser maior do que um intervalo, que permita que um adesivo aplicado preencha ou circunde o intervalo, tal que o intervalo permaneça aberto.

[0091] A palavra “lateral” significa em uma direção perpendicular ao plano principal da placa do referido objeto. No contexto das protrusões periféricas laterais, o vocabulário se refere a protrusões estando em direção perpendicular ao plano principal da placa, tal que, quando a placa for empilhada em conjunto com as placas, a protrusão lateral preencha pelo menos parte do intervalo entre duas placas adjacentes. Em algumas modalidades, as protrusões periféricas podem apresentar adicionalmente uma extensão paralela, por exemplo, para fora a partir da fronteira de circunferência principal da placa.

[0092] Em algumas modalidades, a placa apresentando as protrusões periféricas, conforme explicado acima, está acoplada com uma aleta para formar um SFP de acordo com a invenção e os SFPs estão empilhados para formar um

HEFTAP de acordo com a invenção ou conforme previamente descrito na Publicação do Pedido de Patente dos Estados Unidos Nº 2014/0261764.

[0093] Em algumas modalidades, as localizações, nas quais o intervalo entre dois SFPs adjacentes deve permanecer aberto para escoamento de fluido, e as localizações, nas quais ele deve ser selado, residem no mesmo lado da placa. Em algumas modalidades, elas residem na mesma face do HEFTAP.

[0094] Em algumas modalidades, onde o adesivo preencher o intervalo na borda entre duas placas adjacentes, não é necessariamente exigido preencher o intervalo inteiro entre as placas, a partir da borda para dentro, com adesivo. A extensão, na qual o adesivo deve preencher a placa depende de muitos fatores, incluindo as propriedades das placas usadas, em particular da hidrofobicidade, rugosidade e tensão superficial da superfície, do tamanho e do peso das placas, da aplicação do trocador de calor e do tipo de adesivo usado. Em algumas modalidades, quando as placas forem placas de PVC, o intervalo entre as placas será selado pelo adesivo na borda em 0,2 mm a 10 mm para dentro a partir da circunferência das placas.

[0095] Em algumas modalidades, os intervalos são projetados para serem selados de maneira seletiva por calor ao invés de se usar um adesivo. Para essa finalidade, as placas compreendem protrusões laterais projetadas para formar intervalos suficientemente estreitos entre a borda da placa e a borda da placa adjacente voltada para a primeira placa, em locais que se pretende sejam selados, para permitir que as bordas das placas se fundam e coalesçam quando da aplicação de calor, e em locais que se pretende permaneçam abertos, os intervalos entre a borda da placa e a borda da placa adjacente voltada para a primeira placa devem ser mais largos do que um intervalo permitindo que as bordas das placas se fundam e coalesçam quando da aplicação de calor. Esse mesmo princípio pode ser aplicado quando for usada soldagem ultrassônica. O tamanho exato do intervalo em cada local é dependente do tipo de material no local, de sua largura e do calor que for aplicado. No entanto, o técnico especializado no assunto seria capaz, dados esses parâmetros, de projetar as placas e os meios e o método para a aplicação de selagem seletiva em conformidade.

[0096] Outros meios para selagem seletiva usando esse princípio de se ter intervalos estreitos versus largos também estão dentro do escopo desta invenção, por exemplo, a selagem com soldagem ultrassônica.

[0097] Com referência às Figuras 5A e 5C, as protrusões periféricas 308A-308D se estendem lateralmente a partir da superfície da placa na borda da placa. As protrusões 308A-308D são posicionadas em locais, que se supõe bloqueiem o escoamento de ar de entrar no intervalo entre a placa e uma placa adjacente. Os lados das protrusões 308A-308D, que forem perpendiculares à superfície da placa, são supostos como a funcionar como bloqueio para o escoamento de ar ao longo da porção da borda, em que elas estejam localizadas. Concomitantemente, as porções 308E e 308F da borda da placa 301A e a traseira da placa 301B definem uma passagem 312A, que se supõe permite que o escoamento de ar entre ou saia do intervalo entre as duas placas anteriormente mencionadas. Similarmente, as porções correspondentes na placa 301B e a traseira da placa 301A definem uma passagem, ou intervalo, 312B.

[0098] É feita agora referência às Figuras 5C-5E. Conforme explicado previamente, a fim de aumentar a eficiência da formação de escoamento de ar contrário e de reduzir o vazamento de ar, os intervalos 514, entre o topo das protrusões 308A-308D (o lado das protrusões voltado para a placa adjacente) e a superfície da placa são selados com um selante. Quando se usar um adesivo como o selante, ou quando os intervalos forem selados por aplicação de calor, é atendido um objetivo adicional, a saber, a adesão das placas uma à outra aumenta a robustez da pilha de placas. Muito cuidado tem que ser tomado quando da aplicação de um adesivo para selar esses intervalos sem se bloquear acidentalmente os intervalos que devam permanecer abertos para o escoamento de ar (por exemplo, entre a porção 308E da borda da placa 302A e a placa adjacente 302B).

[0099] Os inventores da presente invenção constataram que se (i) o intervalo 514 (Figura 5C), entre o topo das protrusões 308A e a placa adjacente, estiver dentro da faixa para permitir capilaridade de adesivo 516 para dentro dos intervalos 514 ou (ii) a largura lateral externa das duas placas em locais a serem selados for menor o bastante para permitir que o adesivo circunde 518 as bordas externas das placas nos locais, ou (iii)

ambos – entrar por capilaridade no intervalo e circundá- lo 520, então, o adesivo pode ser aplicado de maneira não seletiva a uma face inteira 320 do HEFTAP 3000 (Figura 5D) e obter a selagem seletiva somente nos locais bloqueados 322, enquanto se deixa entradas e saídas abertas (Figura 5E), em condições que os intervalos, tais como 312A ou 312B (ver também a Figura 5A), definindo saída ou entrada de fluido, respectivamente, sejam grandes o suficiente para evitar que o adesivo adira as superfícies tanto do fundo quanto do topo definindo a entrada.

Para comparação, a face 330 do HEFTAP 3000 deve ser completamente selada.

Em algumas modalidades, o intervalo 312A ou 312B é pelo menos do tamanho de uma gota do adesivo sendo formada, quando gotejado em uma superfície feita do mesmo material da superfície da placa 302A e 302B.

Por outro lado, o intervalo máximo em locais, que se pretende sejam bloqueados para escoamento de fluido, deve ser menor do que o diâmetro da gota.

Em algumas modalidades, as protrusões periféricas laterais 308A-D são todas iguais e determinam as mais elevadas protrusões na placa 302A.

Portanto, quando duas placas adjacentes estiverem empilhadas em conjunto, a altura das protrusões 308A-D determina a altura dos intervalos 312A e 312D.

Em tais modalidades, a altura das protrusões 308A-D deve ser pelo menos do tamanho de uma gota do adesivo sendo formada, quando gotejada em uma superfície feita do mesmo material da superfície das placas 302A e 302B.

Em algumas modalidades, o adesivo forma um menisco convexo entre as placas e, em algumas, ele forma um menisco côncavo. Em algumas modalidades, é aplicado um tipo diferente de adesivo, quando a selagem seletiva for necessária e quando a selagem não seletiva for necessária.

[00100] As dimensões exatas dos intervalos, que são necessários para selagem seletiva eficiente dos locais, que necessitam ser selados como opostos a locais, que necessitem permanecer não selados, são dependentes do tipo de material, a partir do qual as placas sejam feitas, do selante/adesivo usado, do solvente diluente e da concentração do selante/adesivo. As dimensões anteriormente mencionadas podem ser determinadas por um técnico especializado no assunto para cada caso específico. Sem se estar limitado por isso, quando o adesivo aplicado aos intervalos entre placas de PVC for tinta de Gray Galvanizing Totgum obtida a partir de Denber Paints and Coatings Sderot Israel (Nº Cat. 369002), e diluído por mistura de tolueno/terebentina (white spirit) (D-18 obtido a partir de Denber Paints and Coatings Sderot Israel) em uma razão de adesivo em relação a diluente de entre 1:2 a 1:3, o intervalo em locais que se pretenda sejam bloqueados para escoamento de fluido pode ser de até 0,7 mm, e o intervalo em locais que se pretenda estejam abertos para escoamento de fluido é de pelo menos 2,0 mm. No exemplo anteriormente mencionado, o adesivo é aplicado por pincelamento à temperatura ambiente e é secado por aplicação de calor em cerca de 60ºC.

[00101] Em algumas modalidades, nas quais o intervalo entre as bordas de duas placas adjacentes seja pequeno o bastante e o fator de capilaridade do selante usado permita isto, a face reta 330 do HEFTAP 3000 (Figura 5D) pode ser completamente submersa em um selante liquefeito e ser puxada para fora, e a capilaridade do selante fará com que ele preencha e feche hermeticamente os intervalos entre as placas de uma maneira eficiente. Em algumas modalidades, quando uma face convexa 320 for tratada, ela é submersa sequencialmente no selante liquefeito a partir de uma extremidade da face até a outra extremidade em uma taxa, que permita que o selante liquefeito preencha e feche hermeticamente as bordas, que sejam pequenas o bastante e que se pretende sejam seladas. Em algumas modalidades apresentando uma face côncava curvada, a face é tratada por outros meios, tais como pincelamento com um pincel.

[00102] Em algumas modalidades, ao invés de se aplicar um selante ou um adesivo, as bordas das placas são aquecidas, tal que os intervalos coalesçam e fechem o intervalo, enquanto que intervalos grandes permaneçam abertos. Aqui, novamente, experimentos de tentativa e erro podem determinar o intervalo necessário mínimo para manter as passagens abertas, e o intervalo máximo, que resulte na coalescência das bordas, que depende do tipo de material de que as placas são feitas, da temperatura aplicada e da duração da aplicação de calor. Em algumas modalidades, os intervalos são coalescidos por soldagem com ultrassom.

[00103] Em algumas modalidades, uma placa terminal é colocada na superfície de montagem antes da colocação da primeira aleta, e a primeira aleta é assentada no topo da placa terminal (601). Naquele caso, a placa terminal compreende pelo menos um orifício perpassante adaptado para permitir que tubos de fluido de troca de calor penetrem na placa.

[00104] As dimensões relativas da aleta e do recorte correspondente da placa, de acordo com a presente invenção, ditam o método para produção de um HEFTAP compreendendo a aleta e a placa. É feita agora referência à Figura 6, que retrata um fluxograma descrevendo um método para produção de um HEFTAP de acordo com a invenção. Uma primeira aleta de acordo com a invenção é assentada no topo de uma superfície de montagem (602).

[00105] Em algumas modalidades, antes da colocação da primeira aleta, pelo menos dois tubos ou hastes de guia longitudinais são inseridos através dos orifícios perpassantes da placa terminal (e, em algumas modalidades, a placa terminal é inserida através dos tubos ou das hastes de guia), e a aleta é assentada depois disto no topo da placa terminal (601) através dos tubos longitudinais, que atuam como guias para colocação da aleta (e da placa a seguir) no lugar correto. Em algumas modalidades, os tubos são tubos de fluido de troca de calor. Em algumas modalidades, os pelo menos dois tubos são substituídos por hastes de guia cilíndricas. Em algumas modalidades, a placa terminal compreende paredes laterais periféricas sendo laterais ao plano principal da placa, adaptada para confinar as primeiras camadas de placas de troca de calor, dentro do espaço definido pelas paredes. Em algumas modalidades, a placa terminal compreende paredes laterais sendo laterais ao plano principal da placa e se estendendo para longe da aleta definindo um abrigo para as conexões entre os tubos longitudinais. Em algumas modalidades, um gabarito (jig), apresentando uma estrutura complementar, é usado como um auxiliar de alinhamento para empilhamento das aletas e das placas (e, opcionalmente, da placa terminal).

[00106] Em algumas modalidades, um adesivo é aplicado às bordas da aleta no lado voltado para a placa terminal.

[00107] Uma primeira placa de um trocador de calor, de acordo com a invenção, é colocada na primeira aleta de um trocador de calor (604). A placa é colocada com a face da placa, que deve estar em contato com a aleta, que foi colocada na etapa precedente voltada para a aleta, isto é, voltada para baixo (a expressão “para baixo” é usada aqui para fins de conveniência, com referência a uma modalidade, em que a montagem seja realizada verticalmente. No entanto, deve-se apreciar que outras alternativas estão disponíveis, tal como horizontalmente). A placa é posicionada sobre a aleta, tal que o espaço vazio (ou o recorte) da placa se sobreponha a uma porção da aleta. Em algumas modalidades, o recorte da placa se sobrepõe a uma porção da aleta compreendendo pelo menos um orifício perpassante para tubos de troca de calor. Quando relevante, o recorte adicionalmente engloba os tubos, que se erigem a partir da superfície de montagem. Em algumas modalidades, a aleta está aderida à placa. A fim de aderir a aleta à placa, é aplicado um adesivo sobre seções da margem periférica em torno do recorte, antes de se colocar a placa. Em algumas modalidades, o adesivo é aplicado sobre a margem da aleta a entrar em contato com a placa. O adesivo pode ser aplicado por métodos de prática comum conhecidos na técnica, por exemplo, uma tira ou uma pluralidade de tiras de adesivo termicamente ativo pode ser assentada, que seria posteriormente ativada por aquecimento da pilha com um aquecedor.

[00108] Em modalidades, nas quais a placa e/ou a aleta compreendem protrusões de fixação e ranhuras correspondentes projetadas para fixar a aleta e a placa por encaixe, força adequada é aplicada a fim de se ter a aleta encaixada no local.

[00109] Um conjunto, compreendendo uma aleta de um trocador de calor com aletas e tubos acoplada a uma placa de um trocador de calor com placas (SFP), é, portanto, obtido.

[00110] Uma nova aleta é colocada sobre a placa assentada na etapa anterior, tal que orifícios de tubos perpassantes das aletas sejam alinhados para permitir a inserção de tubos de fluido de troca de calor através dos orifícios em um estágio posterior (606). Em algumas modalidades, a placa compreende protrusões de fixação projetadas para se voltarem para a próxima aleta e fixarem a próxima aleta à próxima placa. Em modalidades, nas quais essas protrusões de fixação compreendem uma ranhura para encaixe da próxima aleta no lugar, força suave é aplicada à segunda aleta para encaixá-la nas ranhuras.

[00111] Uma nova placa é colocada sobre a aleta assentada na etapa anterior (608). Em algumas modalidades, a placa é colocada, tal que ela seja completamente alinhada com a primeira placa. Em modalidades, nas quais uma disposição alternante das placas é responsável por um escoamento contrário/cruzado (ou semi contrário-cruzado) acima e abaixo de cada placa, placas com diferentes relevos são empilhadas de maneira alternada. Para essa finalidade, uma placa apresentando um segundo tipo de relevo (por exemplo, uma imagem especular do relevo da primeira placa) é colocada sobre a aleta neste estágio. Toma-se cuidado para colocação da placa voltada para a direção correta para possibilitar o escoamento de ar contrário/cruzado (ou semi contrário-cruzado). Em modalidades, nas quais o posicionamento horizontal da placa responde pelo escoamento de ar contrário, deve-se tomar cuidado ao se colocar a placa na orientação correta.

[00112] Em algumas modalidades, ao invés de se inserir, de maneira alternada, as placas e as aletas, as placas são primeiramente acopladas às aletas, para se obter SFPs, e os SFPs pré-montados são inseridos através dos tubos longitudinais, para se obter uma pilha de SFPs. Em tais modalidades, os SFPs são inseridos em uma sequência alternante de SFPs apresentando placas com relevos diferentes ou em uma orientação alternada, conforme aplicável, para produzir um escoamento contrário/cruzado (ou semi contrário-cruzado) acima e abaixo de cada placa.

[00113] As etapas 606 a 608 são repetidas até que uma pilha de SFPs de troca de calor, com o comprimento desejado, seja obtida (610). O comprimento da pilha é derivado da aplicação correspondente do HEFTAP no aparelho, no qual ele é instalado. O técnico especializado no assunto saberia definir esse comprimento de maneira correspondente.

[00114] Em algumas modalidades, o empilhamento é realizado em uma ordem inversa, começando, primeiro, com o assentamento de uma placa seguida por uma aleta e assim por diante.

[00115] Em algumas modalidades, uma placa terminal cobre o topo da placa de troca de calor (611). Em algumas modalidades, a pilha é comprimida e o estado comprimido é fixado por conexão das duas placas terminais a pelo menos uma haste de conexão fixante.

[00116] Em algumas modalidades, as placas terminais são também montadas na pilha, por exemplo, na aleta ou placa de topo e/ou de fundo, por meios conectantes, tais como parafusos.

[00117] Os tubos de fluido de troca de calor são inseridos através dos orifícios de tubos nas aletas (612). Em algumas modalidades, nas quais alguns tubos de fluido de troca de calor forem inseridos como tubos de guia na etapa preliminar, então, somente os tubos restantes serão inseridos neste estágio. Em algumas modalidades, todos os tubos de troca de calor longitudinais são inseridos através da primeira placa terminal, anulando esta etapa. Em algumas modalidades, os tubos apresentam diâmetros ligeiramente menores do que os orifícios e, depois de sua inserção neles, os tubos são soprados para se expandirem e se ajustarem firmemente nos orifícios acomodantes. Em algumas modalidades, o tubo é soprado depois da montagem do HEFTAP, a fim de aumentar a área de transferência de calor entre a aleta e o tubo, e/ou a fim de manter a pilha no lugar.

[00118] Em algumas modalidades, os tubos são conectados uns aos outros via tubos de fluido de conexão. Um dos tubos é conectado a um tubo de entrada e um dos tubos é conectado a um tubo de saída. Em algumas modalidades, faces do HEFTAP obtido são tratadas para selar, de maneira seletiva, intervalos entre placas adjacentes em locais periféricos que se pretende sejam bloqueados para escoamento de fluido, conforme será explicado em detalhes posteriormente.

[00119] É feita referência agora à Figura 7, que retrata um fluxograma de um método para a selagem, de maneira seletiva, de intervalos entre placas adjacentes de um trocador de calor com placas, de acordo com ainda outro aspecto da invenção. Um trocador de calor com placas, compreendendo pelo menos uma face compreendendo intervalos largos e estreitos, é obtido (702). Os intervalos variados são o resultado das bordas das placas compreendendo protrusões periféricas laterais atendendo às condições anteriormente mencionadas.

[00120] Adesivo é aplicado a pelo menos uma das faces do trocador de calor com placas, compreendendo as bordas de placas (704), para se obter um trocador de calor com placas selado de maneira seletiva (ou HEFTAP) pelo menos um uma face. O adesivo pode ser aplicado por pincelamento, imersão (em um recipiente contendo o adesivo), pulverização, injeção, espalhamento ou por qualquer outro método conhecido na técnica. Em algumas modalidades, nas quais as placas forem projetadas para serem coalescidas de maneira seletiva, por aquecimento ou por soldagem ultrassônica, então, o aquecimento ou a soldagem ultrassônica é realizado(a) na superfície inteira das placas do trocador de calor.

[00121] Em algumas modalidades, o método compreende adicionalmente a aplicação de um adesivo a mais do que uma face do HEFTAP (706).

[00122] Em algumas modalidades, o método inclui adicionalmente a secagem do adesivo (708). Em algumas modalidades, a secagem compreende secagem ao ar. Em algumas modalidades, o método compreende adicionalmente a secagem do adesivo antes que um adesivo seja aplicado à outra face do HEFTAP.

[00123] Em algumas modalidades, o adesivo é selecionado a partir de pelo menos um de uma cola e de uma tinta. Em algumas modalidades, o adesivo é aplicado por pelo menos um de imersão, pincelamento, injeção e pulverização. A aplicação do adesivo pode ser realizada manualmente ou por maquinário automático. Em algumas modalidades, a selagem é aplicada sem adesivo, tal como: aquecimento ou soldagem ultrassônica. Em algumas modalidades, o método para a selagem de maneira seletiva é aplicado em HEFTAPs da presente invenção.

[00124] Em outro método para a selagem, de maneira seletiva, de intervalos entre placas adjacentes de um trocador de calor com placas, a pilha de SFPs é preparada a partir de placas apresentando bordas que se encaixam dentro umas das outras, nas seções que bloqueiam o escoamento. Para essa finalidade, as protrusões periféricas 308A-308D das placas dos SFPs apresentam recessos correspondentes no outro plano da placa, de modo que, quando as placas forem empilhadas, as protrusões de uma placa entrarão nos recessos da placa adjacente. Em algumas modalidades, as protrusões são projetadas para fazer contato ao longo da parede dos recessos correspondentes, quando as placas forem empilhadas, tal que seja formado um bloqueio selado contínuo ao longo das(os) protrusões/recessos periférica(o)s.

[00125] Em outro aspecto, a invenção fornece um aparelho, que possibilita um processo de refrigeração, compreendendo um compressor, um evaporador, um dispositivo de expansão (por exemplo, uma válvula de expansão, um tubo capilar) e um evaporador, sendo que o condensador é o trocador de calor com aletas e tubos englobado por um trocador de calor com placas (HEFTAP), conforme descrito acima, sendo que o evaporador é posicionado à jusante do HEFTAP, tal que o escoamento de ar, que sai do HEFTAP, escoe através do evaporador. O aparelho pode ser um aparelho de extração de água (gerador de água atmosférico), um secador (por exemplo, um secador de lavanderia) ou instalado em um forno de desumidificação.

[00126] Em algumas modalidades, o HEFTAP compreende intervalos, que permitem vazamentos de ar, tal que a vazão mássica através do evaporador seja maior do que a vazão mássica através do condensador. Esses vazamentos estão posicionados pelo menos em um de (i) pelo menos uma porção da área de conexão entre as aletas e as placas à montante da aleta, e (ii) pelo menos uma porção da linha de contato entre as protrusões de bloqueio e a placa adjacente.

[00127] Em ainda outro aspecto, a invenção fornece um aparelho, que permite um processo de refrigeração (um aparelho refrigerante), compreendendo um compressor, um condensador, um dispositivo de expansão (por exemplo, uma válvula de expansão, um tubo capilar) e um evaporador, sendo que o evaporador é o trocador de calor com aletas e tubos englobado por um trocador de calor com placas, conforme descrito acima, sendo que o condensador é posicionado à jusante do HEFTAP, sendo que o escoamento de ar, que sai do trocador de calor HEFTAP, escoa através do condensador. Em algumas modalidades, o trocador de calor HEFTAP compreende intervalos, que permitem que fluido (por exemplo, ar) vaze, tal que a vazão mássica através do condensador seja maior do que a vazão mássica através do evaporador. Esses intervalos estão posicionados pelo menos em um de (i) pelo menos uma porção da área de conexão entre uma aleta e uma placa à montante da aleta, e (ii) pelo menos uma porção da linha de contato entre as protrusões de bloqueio e a placa adjacente.

[00128] Por meio de exemplo, é feita referência agora à Figura 8, que retrata um aparelho de extração de água (gerador de água atmosférica) 800, de acordo com uma modalidade da invenção.

O aparelho 800 compreende um recipiente 802, apresentando uma entrada de ar 804 e saída(s) de ar 806, o recipiente 802 acomoda uma barreira 808, um filtro de ar (opcional) 810, um soprador 812, um compressor 814, um condensador 816, válvula de expansão 818, um HEFTAP 3000, de acordo com uma modalidade da presente invenção conforme previamente descrito, compreendendo um trocador de calor com aletas e tubos atuando como um evaporador 820, englobado por um trocador de calor com placas, e um conjunto de tubos refrigerantes 822, 824, 826 e 828. O técnico especializado no assunto saberia fazer os ajustes convencionais necessários e a adição de elementos suplementares, para o sistema funcionar de maneira apropriada.

O compressor 814 é configurado para comprimir um refrigerante até gás seco com elevada temperatura, que pode escoar através do tubo 822, em direção a um condensador 816. Dentro do condensador, o refrigerante pode ser resfriado e se tornar um líquido com temperatura elevada saturado.

O líquido refrigerante pode escoar através do tubo 824, através de uma válvula de expansão 818, se tornar uma mistura com baixa temperatura de fluido e gás, então, através do tubo 826, em direção ao evaporador 820, em que o líquido pode, então, evaporar, através do tubo 828, de volta à entrada do compressor 814, para completar um ciclo.

O condensador 816 emite calor a partir do ciclo refrigerante e o evaporador 820 absorve calor para o ciclo refrigerante.

[00129] O soprador 812, que é posicionado próximo à(s) saída(s) 806 do recipiente 802, é configurado para impelir um escoamento de ar 830, a partir da entrada de ar 804, através de um filtro ar 810 (opcional), então, o escoamento de ar 830 pode se dividir em dois subescoamentos 830A e 830B, para entrar no HEFTAP 3000 através dos dois conjuntos de entradas, em que múltiplos escoamentos de ar trocam calor e são esgotados de umidade.

Os escoamentos de ar 826A e 836B podem sair através dos dois conjuntos de saídas do HEFTAP 3000 e se combinar formando o escoamento de ar 836, que passa através do condensador 816, que está posicionado à jusante do HEFTAP 3000. Os dois escoamentos de ar 836A e 836B, que saem dos dois conjuntos de saídas do HEFTAP 3000, podem resfriar o condensador 816. A Figura 8 descreve as duas subcorrentes (ou escoamentos de ar) 836A e 836B como convergindo para uma única corrente 838, à jusante do condensador 816, no entanto, deve ser apreciado que as subcorrentes 836A e 836B também podem convergir ou começar a convergir antes de escoarem através do condensador 816. O escoamento 838 entra no soprador 812 e sai do aparelho como o escoamento 840. A água extraída do HEFTAP pode ser coletada em um reservatório de água 842. Para compensar vazamentos de ar no HEFTAP (vazamentos do tipo I e do tipo II 832 e 834, respectivamente), o soprador 812 puxa escoamento de ar extra, para atender ao rendimento de extração de água necessário.

Portanto, devido à existência de vazamentos, mais escoamento de massa de ar escoa através do condensador 816 do que escoa através do evaporador 820.

A elevada vazão através do condensador contribui para um aumento na taxa de troca de calor do condensador 816, reduz sua temperatura média e, por isto, aumenta o COP do sistema 800, mas isto também aumenta o consumo de energia do soprador. Portanto, um técnico especializado no assunto pode determinar o equilíbrio entre manter alguns dos vazamentos e a selagem de pelo menos parte deles, a fim de se obter desempenho ótimo do sistema. Portanto, em algumas modalidades, parte dos vazamentos é evitada por se ter pelo menos parte dos intervalos anteriormente mencionados selados.

[00130] Em modalidades de HEFTAPs descritos nesta invenção, que estão envolvidos no tratamento ou na extração de produtos alimentícios ou de produtos com grau alimentar, incluindo bebidas e, em particular, água, então, os materiais, que entram em contato com o fluido ou o produto tratado, são feitos de materiais de grau alimentar.

[00131] Observa-se também que, em algumas modalidades, em particular, tais modalidades, em que são usadas temperaturas elevadas, então, os componentes, que são aquecidos durante o processo, devem ser feitos de materiais, que possam sustentar essas temperaturas. Em algumas modalidades, são usados materiais, que sejam estáveis à 50ºC, em algumas modalidades, 60ºC, e, em algumas modalidades, 90ºC.

EXEMPLO Exemplo 1

[00132] Um dos parâmetros de eficiência da extração de água do ar é o dado representando a quantidade de energia investida na extração de uma dada quantidade de água do ar com uma dada umidade relativa e temperatura. Por exemplo, ANSI/AHAM DH-01-2008 Padrão define um fator de energia (E.F.), que representa a quantidade de água extraída (em litros) dividida pela energia elétrica consumida (em KWh), em condições atmosféricas padrão de 26,7ºC/UR de 60%. Esta invenção permite alcançar um E.F. > 3,3, usando um compressor com C.O.P. de 3, extraindo mais do que 23 litros/dia, com vazão de ar de ~ 250 m3/h em volume de aparelho menor do que 0,02 m3 , sem congelamento. Usando soprador e compressor prontos para uso, tal nível de ruído do sistema pode ser menor do que 55 dBA, quando medido a um metro em frente do centro da saída de ar.

[00133] Embora certas características da invenção tenham sido ilustradas e descritas aqui, muitas modificações, substituições, mudanças e equivalentes ocorrerão agora àqueles técnicos especializados no assunto da técnica. Portanto, deve ser entendido que pretende-se que as reivindicações anexas cubram todas tais modificações e mudanças, conforme recaiam dentro do verdadeiro espírito da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Trocador de calor, caracterizado por compreender: um trocador de calor com aletas e tubos, compreendendo uma pilha de aletas, as aletas compreendendo pelo menos um tubo de troca de calor de orifício perpassante acoplado com um penetrante; um trocador de calor com placas compreendendo uma pilha de placas, pelo menos dois conjuntos de placas de entradas de escoamento e dois conjuntos de saídas de escoamento, pelo menos uma porção das placas cada qual compreendendo um espaço vazio e um relevo; sendo que: cada uma de pelo menos uma porção das aletas do trocador de calor com aletas e tubos estando pelo menos parcialmente fixada a uma placa correspondente do trocador de calor com placas para definir um conjunto de uma aleta e uma placa (SFP), sendo que a aleta está pelo menos parcialmente se sobrepondo ao espaço vazio da placa correspondente, e pelo menos uma porção de uma margem periférica da aleta estando fixada a pelo menos uma porção de uma margem periférica em torno do espaço vazio da placa, tal que fluido que escoa sobre cada lado da placa entre em contato com a aleta; e sendo que pelo menos uma de: (i) uma ordem alternante de placas com relevos diferentes; e (ii) uma orientação alternante de placas na pilha, está adaptada para permitir um ou mais de (i) um escoamento de fluido contrário simultâneo, (ii) escoamento de fluido cruzado, ou (iii) escoamento de fluido semi contrário-cruzado acima e abaixo do SFP.

2. Trocador de calor, caracterizado por compreender: um trocador de calor com aletas e tubos, compreendendo uma pilha de aletas, as aletas compreendendo pelo menos um tubo de troca de calor de orifício perpassante acoplado com um penetrante e pelo menos uma porção das aletas compreendendo pelo menos uma abertura de fluido perpassante, permitindo que fluido passe de um lado da aleta para o outro lado; e um trocador de calor com placas compreendendo uma pilha de placas, pelo menos dois conjuntos de entradas de escoamento e dois conjuntos de saídas de escoamento, pelo menos uma porção das placas cada qual compreendendo um espaço vazio e um relevo; sendo que: cada uma de pelo menos uma porção das aletas do trocador de calor com aletas e tubos estando pelo menos parcialmente fixada a ou englobada por uma placa do trocador de calor com placas para definir um conjunto de uma aleta e uma placa (SFP), tal que fluido que escoa sobre cada lado da placa entre em contato direto com a aleta; e sendo que pelo menos uma de: (i) uma ordem alternante de placas com relevos diferentes; e (ii) uma orientação alternante de placas na pilha, está adaptada para permitir um escoamento de fluido contrário simultâneo, escoamento de fluido cruzado ou escoamento de fluido semi contrário-cruzado acima e abaixo do SFP.

3. Trocador de calor, caracterizado por compreender: um trocador de calor com aletas e tubos, compreendendo uma pilha de aletas, as aletas compreendendo pelo menos um tubo de troca de calor de orifício perpassante acoplado com um penetrante; e um trocador de calor com placas compreendendo uma pilha de placas, pelo menos dois conjuntos de entradas de escoamento e dois conjuntos de saídas de escoamento, pelo menos uma porção das placas cada qual compreendendo um espaço vazio e um relevo; sendo que: cada uma de pelo menos uma porção das aletas do trocador de calor com aletas e tubos estando pelo menos parcialmente fixada a ou englobada por uma placa do trocador de calor com placas para definir um conjunto de uma aleta e uma placa (SFP), tal que fluido que escoa sobre cada lado da placa entre em contato direto com a aleta; e sendo que pelo menos uma de: (i) uma ordem alternante de placas com relevos diferentes; e (ii) uma orientação alternante de placas na pilha, está adpatada para permitir um escoamento de fluido contrário simultâneo, escoamento de fluido cruzado ou escoamento de fluido semi contrário-cruzado acima e abaixo do SFP, e sendo que:

as placas compreendendo protrusões periféricas laterais projetadas para formar, quando a placa for empilhada com outra placa, um de: (a) em locais periféricos que se pretenda sejam selados em pelo menos um de: i) um intervalo entre as protrusões periféricas e uma superfície de uma placa adjacente voltada para a protrusão periférica, sendo suficientemente estreito para permitir que adesivo aplicado preencha o intervalo; e ii) uma largura lateral externa das duas placas, permitindo que um adesivo aplicado circunde as bordas externas das placas; e sendo que a placa é projetada para formar um intervalo, quando a placa for empilhada com outra placa, entre a borda da placa e a borda da placa adjacente voltada para a primeira placa em locais, em que o intervalo deva permanecer aberto, sendo maior do que um intervalo que permita que um adesivo aplicado preencha ou circunde o intervalo, tal que o intervalo permaneça aberto, ou (b) em locais periféricos que se pretenda sejam selados, um intervalo, entre as protrusões periféricas e uma superfície de uma placa adjacente voltada para a protrusão periférica, sendo suficientemente estreito para permitir que as bordas das placas se fundam e coalesçam quando da aplicação de calor; e sendo que a placa é projetada para formar um intervalo, quando a placa for empilhada com outra placa, entre a borda da placa e a borda da placa adjacente voltada para a primeira placa em locais, em que o intervalo deva permanecer aberto, sendo maior do que um intervalo que permita que as bordas das placas de fundam e coalesçam quanto da aplicação de calor, tal que o intervalo permaneça aberto.

4. Trocador de calor, caracterizado por compreender: um trocador de calor com aletas e tubos, compreendendo uma pilha de aletas, as aletas compreendendo pelo menos um tubo de troca de calor de orifício perpassante acoplado com um penetrante; e um trocador de calor com placas compreendendo uma pilha de placas, pelo menos dois conjuntos de entradas de escoamento e dois conjuntos de saídas de escoamento, pelo menos uma porção das placas cada qual compreendendo um espaço vazio e um relevo; sendo que: cada uma de pelo menos uma porção das aletas do trocador de calor com aletas e tubos estando pelo menos parcialmente fixada a ou englobada por uma placa do trocador de calor com placas para definir um conjunto de uma aleta e uma placa (SFP), tal que fluido que escoa sobre cada lado da placa entre em contato direto com a aleta; e sendo que pelo menos uma de: (i) uma ordem alternante de placas com relevos diferentes; e (ii) uma orientação alternante de placas na pilha, está adaptada para permitir um escoamento de fluido contrário simultâneo, escoamento de fluido cruzado ou escoamento de fluido semi contrário-cruzado acima e abaixo do SFP, sendo que a placa compreende adicionalmente: uma zona de entrada de fluido, uma primeira zona de troca de calor compreendendo protrusões de canal, uma segunda zona de troca de calor, uma terceira zona de troca de calor compreendendo protrusões de canal e uma zona de saída de fluido, pelo menos uma da zona de entrada de fluido e da zona de saída de fluido compreendendo protrusões uniformizadoras configuradas para reduzir a quantidade de escoamento de massa de fluido não uniforme entre diferentes protrusões de canal em pelo menos uma da primeira zona de troca de calor e da terceira zona de troca de calor e através da segunda zona de troca de calor.

5. Trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que: uma primeira porção das placas cada qual compreendendo um relevo configurado para canalizar um primeiro escoamento de fluido entre placas adjacentes a partir de uma primeira zona de entrada em direção a uma primeira zona de troca de calor, então, de entre placas adjacentes em direção a uma segunda zona de troca de calor, então, de entre aletas adjacentes em direção a uma terceira zona de troca de calor e, então, para sobre uma primeira zona de saída de fluido; uma segunda porção das placas cada qual compreendendo um relevo configurado para canalizar simultaneamente um segundo escoamento de fluido entre placas adjacentes de sobre uma segunda zona de entrada em direção a uma terceira zona de troca de calor, então, de entre placas adjacentes em direção a uma segunda zona de troca de calor, então, de entre aletas adjacentes em direção a uma primeira zona de troca de calor e, então, para sobre uma segunda zona de saída de fluido.

6. Trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um fluido, que escoa a partir da zona de entrada de fluido em direção à segunda zona de troca de calor, troca calor na primeira zona de troca de calor com um fluido em escoamento de fluido contrário, escoamento de fluido cruzado ou escoamento de fluido semi cruzado-contrário, que escoa simultaneamente no outro lado da placa através da superfície de placa, então, o escoamento de fluido troca calor com as aletas expostas na segunda zona de troca de calor, então, troca calor com um escoamento de fluido contrário, escoamento de fluido cruzado ou escoamento de fluido semi cruzado- contrário no outro lado da placa através da placa na terceira zona de troca de calor e sai através da zona de saída de fluido.

7. Trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os espaços vazios das placas são recortes definidos por bordas internas das placas e, no caso das aletas estarem fixadas à placa, o recorte é caracterizado por apresentar uma área menor do que a área da aleta.

8. Trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que uma borda de aleta está aderida à superfície da placa.

9. Trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as placas são feitas de um material apresentando um coeficiente de condutividade térmica menor do que 5 W/mºC.

10. Trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as aletas são feitas de um material apresentando um coeficiente de condutividade térmica maior do que 50 W/mºC.

11. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma abertura de fluido perpassante permite que um subescoamento a partir do escoamento que escoa sobre a aleta escoe através do orifício perpassante e se funda com um escoamento de subescoamento que escoa atrás da aleta para a outra direção.

12. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma abertura de fluido perpassante é contornada por uma protrusão.

13. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma abertura de fluido está localizada em uma área, em que a pressão estática diferencial, entre dois lados de uma aleta carecendo das aberturas e apresentando um escoamento de ar que escoa a partir da primeira entrada para a primeira saída e apresentando um segundo escoamento de ar que escoa a partir da segunda entrada para a segunda saída, é menor do que 30% da queda de pressão entre a entrada e a saída.

14. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as protrusões uniformizadoras em pelo menos uma das zonas de entrada e de saída de fluido compreendem pelo menos uma de uma protrusão em linha curvada, um protrusão de ponto, linhas de protrusão não uniformemente espaçadas, linhas de protrusão não paralelas, pontos de partida não alinhados e pontos finais não alinhados.

15. Trocador de calor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o relevo de canais de escoamento de fluido, em pelo menos uma das primeira e terceira zonas de troca de calor, compreende pelo menos uma protrusão em linha curvada em proximidade à zona de entrada ou de saída, respectivamente.

16. Trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a aleta está se sobrepondo pelo menos parcialmente ao espaço vazio da placa, e pelo menos uma porção de uma margem periférica da aleta estando fixada a pelo menos uma porção de uma margem periférica em torno do espaço vazio da placa.

17. Trocador de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção das aletas compreende adicionalmente pelo menos uma abertura de fluido perpassante que permite que fluido passe de um lado da aleta para o outro lado.

18. Placa de um trocador de calor, caracterizada pelo fato de que a placa é conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1, 3 ou 4.

19. Aleta de um trocador de calor com aletas e tubos, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos uma abertura de fluido perpassante que permite que fluido passe de um lado da aleta para o outro lado.

20. Método para fabricação de um trocador de calor, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) obtenção de placas de um trocador de calor, conforme definidas na reivindicação 1, e de aletas, conforme definidas na reivindicação 1; b) opcionalmente, colocação de uma placa terminal compreendendo orifícios perpassantes para penetração de tubos de fluido de troca de calor e, opcionalmente, a inserção de pelo menos dois tubos de fluido de troca de calor longitudinais ou hastes de guia através de dois dos orifícios perpassantes; c) assentamento da aleta obtida no topo de uma superfície de montagem ou na placa terminal,

quando aplicável, enquanto se insere os tubos ou hastes de guia através dos orifícios perpassantes da aleta alinhada com os orifícios perpassantes da placa terminal; d) assentamento da placa obtida na aleta apresentando a face da placa, que deve estar em contato com a aleta voltada para a aleta apresentando o espaço vazio da placa se sobrepondo a uma porção da aleta compreendendo pelo menos um orifício perpassante para tubos de troca de calor e, quando aplicável, englobando os tubos ou as hastes erigidos a partir da superfície de montagem; e) assentamento de outra aleta obtida sobre a placa assentada na etapa “d” apresentando a face da aleta, que se supõe esteja voltada para a próxima placa voltada para longe da placa assentada previamente e apresentando orifícios perpassantes da aleta que estão alinhados com orifícios perpassantes da aleta prévia, de modo que o orifício perpassante esteja sendo enfileirado pelos tubos ou hastes de guia através do perpasse, quando aplicável; f) repetição das etapas “d” e “e” até que uma pilha de placas acopladas a aletas de um comprimento desejado seja obtida; g) opcionalmente, capeamento da pilha com uma placa terminal; h) inserção de tubo(s) de fluido de troca de calor longitudinal(is) restante(s) através dos orifícios perpassantes das aletas, se aplicável; e i) opcionalmente, sopro do(s) tubo(s) de troca de calor para aperfeiçoar a transferência de calor entre um tubo e orifício perpassante de aleta; para obter um trocador de calor de placas e aletas e conjunto de tubos.

21. Aparelho que permite um processo de refrigeração, compreendendo um compressor, um condensador, um dispositivo de expansão e um evaporador, caracterizado por o evaporador ser um trocador de calor com aletas e tubos, do trocador de calor conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, o condensador está posicionado à jusante do trocador de calor, tal que escoamento de ar, que sai do trocador de calor, escoe através do condensador.

22. Aparelho compreendendo um compressor, um condensador, um dispositivo de expansão e um evaporador que permite um processo de refrigeração, caracterizado por o condensador ser um trocador de calor com aletas e tubos de um trocador de calor conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, o evaporador está posicionado à jusante do trocador de calor, tal que o escoamento de ar, que sai do trocador de calor, escoe através do evaporador.