BR112023011539B1 - Placa de transferência de calor - Google Patents

Abstract

placa de transferência de calor. uma placa de transferência de calor (2a, 2d) é provida. ela compreende uma porção de extremidade superior (8), uma porção central (24) e uma porção de extremidade inferior (16). a porção de extremidade superior (8) une a porção central (24) ao longo de uma linha de borda superior (30) e compreende um primeiro e um segundo orifício de passagem (10, 12) e uma área de distribuição superior (14) provida com um padrão de distribuição superior. o padrão de distribuição superior compreende cristas de distribuição superiores (50u) e vales de distribuição superiores (52u). as cristas de distribuição superiores (50u) estendem-se longitudinalmente ao longo de uma pluralidade de linhas de cristas superiores imaginárias separadas (54u) que se estendem desde a linha de borda superior (30) em direção ao primeiro orifício de passagem (10). os vales de distribuição superiores (52u) se estendendo longitudinalmente ao longo de uma pluralidade de linhas de vale superiores imaginárias separadas (56u) se estendendo da linha de borda superior (30) em direção ao segundo orifício de passagem (12). as linhas de crista superiores imaginárias (54u) cruzam as linhas de vale superiores imaginárias (56u) em uma pluralidade de pontos de cruzamento superiores (55). em uma pluralidade de pontos de cruzamento superiores (55), a placa de transferência de calor (2a, 2d) se estende em um primeiro plano intermediário imaginário (41). a placa de transferência de calor é distinguida pelo fato de que, em um número de primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) dos pontos de cruzamento superiores (55) arranjados em um lado do eixo geométrico central longitudinal (l), se estende acima do primeiro plano intermediário (41 ), em uma série de segundos pontos de cruzamento superiores (55b) dos pontos de cruzamento superiores (55) arranjados em outro lado do eixo geométrico central longitudinal (l), estende-se abaixo do primeiro plano intermediário (41).

Description

Campo Técnico

[001] A invenção refere-se a uma placa de transferência de calor e seu design.

Fundamentos da Técnica

[002] Os trocadores de calor de placas, PHEs, geralmente consistem em duas placas terminais entre as quais várias placas de transferência de calor são arranjadas alinhadas em uma pilha ou conjunto. As placas de transferência de calor de um TCP podem ser de mesmos tipos ou diferentes e podem ser empilhadas em maneiras diferentes. Em alguns TCPs, as placas de transferência de calor são empilhadas com o lado da frente e o lado traseiro de uma placa de transferência de calor virados para o lado traseiro e o lado da frente, respectivamente, de outras placas de transferência de calor, e uma a cada duas placa de transferência de calor virada de cabeça para baixo em relação às demais placas de transferência de calor. Normalmente, é referido às placas de transferência de calor como sendo “giradas” uma em relação à outra. Em outros TCPs, as placas de transferência de calor são empilhadas com o lado da frente e o lado traseiro de uma placa de transferência de calor virados para o lado da frente e o lado traseiro, respectivamente, de outras placas de transferência de calor, e uma a cada duas placa de transferência de calor virada de cabeça para baixo em relação às demais placas de transferência de calor. Normalmente, é referido às placas de transferência de calor como sendo “viradas” uma em relação à outra.

[003] Em um tipo de PHEs bem conhecido, os chamados PHEs com gaxetas, as gaxetas são arranjadas entre as placas de transferência de calor. As placas de extremidade e, portanto, as placas de transferência de calor, são pressionadas uma contra a outra, por meio de algum meio de contratura, pelo qual as gaxetas vedam entre as placas de transferência de calor. Canais de fluxo paralelos são formados entre as placas de transferência de calor, uma passagem entre cada par de placas de transferência de calor adjacentes. Dois fluidos de temperaturas inicialmente diferentes, os quais são alimentados para/de PHE através de entradas/saídas, podem fluir alternativamente através de cada segunda passagem para transferir calor de um fluido para o outro, cujos fluidos entram/saem das passagens através dos orifícios de passagem de passagem nas placas de transferência de calor que se comunicam com as entradas/saídas do PHE.

[004] Normalmente, uma placa de transferência de calor compreende duas porções de extremidade e uma porção intermediária de transferência de calor. As porções de extremidade compreendem os orifícios de passagem de entrada e saída e áreas de distribuição pressionadas com um padrão de distribuição de cristas e vales. Da mesma forma, a porção de transferência de calor compreende uma área de transferência de calor pressionada com um padrão de transferência de calor de cristas e vales. As cristas e vales dos padrões de distribuição e transferência de calor da placa de transferência de calor são arranjados para estar em contato, em áreas de contato, com as cristas e vales dos padrões de distribuição e transferência de calor de placas de transferência de calor adjacentes em um trocador de calor de placas. A principal tarefa das áreas de distribuição das placas de transferência de calor é espalhar um fluido que entra na passagem ao longo da largura das placas de transferência de calor antes que o fluido atinja as áreas de transferência de calor e coletar o fluido e guiá-lo para fora da passagem após passar pelas áreas de transferência de calor. Pelo contrário, a principal tarefa da área de transferência de calor é a transferência de calor.

[005] Como as áreas de distribuição e a área de transferência de calor têm tarefas principais diferentes, o padrão de distribuição normalmente difere do padrão de transferência de calor. O padrão de distribuição pode ser tal que oferece uma resistência de fluxo relativamente fraca e baixa queda de pressão que é normalmente associada a um projeto de padrão mais “aberto” oferecendo áreas de contato alongadas relativamente poucas, mas grandes, entre placas de transferência de calor adjacentes. O padrão de transferência de calor pode ser tal que oferece uma resistência de fluxo relativamente forte e alta queda de pressão que é normalmente associada a um design de padrão mais “denso” que oferece mais, mas menores, áreas de contato em formato de ponto entre placas de transferência de calor adjacentes.

[006] Padrões de distribuição convencionais normalmente definem canais de fluxo através das áreas de distribuição de uma placa de transferência de calor nos canais em que um fluido deve fluir ao passar pelas áreas de distribuição. Dois canais de fluxo opostos de duas placas de transferência de calor adjacentes em um trocador de calor de placas formam um túnel de fluxo. Uma propagação relativamente uniforme do fluido através da placa é essencial para uma alta capacidade de transferência de calor da placa. Uma propagação uniforme de fluido normalmente requer que essencialmente a mesma quantidade de fluido seja alimentada através de cada um dos canais de fluxo. No entanto, os canais de fluxo normalmente têm comprimentos diferentes e, como o fluido normalmente se esforça para seguir o caminho mais curto ao passar pelas áreas de distribuição, pode haver um vazamento de fluido entre os canais de fluxo, resultando em uma distribuição desigual do fluido pela placa.

SUMÁRIO

[007] Um objetivo da presente invenção é prover uma placa de transferência de calor que resolva pelo menos parcialmente o problema discutido acima da técnica anterior. O conceito básico da invenção é localmente, onde a área de distribuição da placa de transferência de calor é mais propensa a vazamento de fluido entre os canais de fluxo, ajustar o projeto da área de distribuição para reduzir o risco de vazamento de fluido e, portanto, o risco de uma distribuição desigual de fluido espalhado pela placa. A placa de transferência de calor, que também é aqui dita apenas como “placa”, para atingir o objetivo acima é definida nas reivindicações anexas e discutida abaixo.

[008] Uma placa de transferência de calor de acordo com a invenção compreende uma porção de extremidade superior, uma porção central e uma porção de extremidade inferior arranjadas em sucessão ao longo de um eixo geométrico central longitudinal da placa de transferência de calor. A porção de extremidade superior compreende um primeiro e um segundo orifício de passagem e uma área de distribuição superior provida com um padrão de distribuição superior. A porção de extremidade inferior compreende um terceiro e um quarto orifício de passagem e uma área de distribuição inferior provida de um padrão de distribuição inferior. A porção central compreende uma área de transferência de calor provida com um padrão de transferência de calor diferente dos padrões de distribuição superior e inferior. A porção de extremidade superior une a porção central ao longo de uma linha de borda superior e a porção de extremidade inferior une a porção central ao longo de uma linha de borda inferior. O padrão de distribuição superior compreende cristas de distribuição superiores e vales de distribuição superiores, que podem ser alongados. Uma respectiva porção superior das cristas de distribuição superiores se estende em um plano superior imaginário e uma respectiva porção inferior dos vales de distribuição superiores se estende em um plano inferior imaginário. Os planos superior e inferior definem, na direção da espessura, uma extensão extrema da placa de transferência de calor dentro da área de distribuição superior. As cristas de distribuição superiores se estendem longitudinalmente ao longo de uma pluralidade de linhas de cristas superiores imaginárias separadas que se estendem desde a linha de borda superior em direção ao primeiro orifício de passagem. Os vales de distribuição superiores estendem-se longitudinalmente ao longo de uma pluralidade de linhas de vale superiores imaginárias separadas que se estendem desde a linha de borda superior em direção ao segundo orifício de passagem. As linhas imaginárias da crista superior cruzam as linhas imaginárias do vale superior em uma pluralidade de pontos de cruzamento superiores. Em uma pluralidade de pontos de cruzamento superiores, a placa de transferência de calor se estende em um primeiro plano intermediário imaginário que se estende entre os planos superior e inferior. A placa de transferência de calor é distinguida pelo fato de que a placa de transferência de calor, em um número de primeiros pontos de cruzamento superiores dos pontos de cruzamento superiores arranjados em um lado do eixo geométrico central longitudinal, se estende acima do primeiro plano intermediário. Além disso, em vários segundos pontos de cruzamento superiores dos pontos de cruzamento superiores arranjados em outro lado do eixo geométrico central longitudinal, a placa de transferência de calor se estende abaixo do primeiro plano intermediário.

[009] Aqui, por "extensão extrema" entende-se uma extensão além da qual algo, ou mais particularmente um centro de algo, não se estende. Os planos superior e inferior podem ou não ser planos extremos da placa de transferência de calor completa.

[0010] O número de primeiros pontos de cruzamento superiores > 1 e o número de segundos pontos de cruzamento superiores > 1. O número de primeiros pontos de cruzamento superiores e o número de segundos pontos de cruzamento superiores podem ou não ser os mesmos.

[0011] Aqui, salvo indicação em contrário, as cristas e vales da placa de transferência de calor são cristas e vales quando um lado frontal da placa de transferência de calor é visto. Naturalmente, o que é uma crista vista da frente da placa é um vale visto da parte de trás oposta da placa, e o que é um vale visto da frente da placa é uma crista vista do lado oposto da placa e vice- versa.

[0012] Ao longo do texto, ao se referir a, por exemplo, uma linha que se estende de algo para “algo mais”, a linha não precisa se estender reta, mas pode se estender obliquamente ou curvar, em direção a “algo mais”.

[0013] Aqui, por pluralidade, entende-se mais de um.

[0014] Os planos superior e inferior podem ser paralelos entre si. Além disso, o primeiro plano intermediário pode ser paralelo a um ou a ambos os planos superior e inferior.

[0015] As linhas de crista superiores definem canais de fluxo através da área de distribuição superior em um lado frontal da placa de transferência de calor, enquanto as linhas de vale superiores definem canais de fluxo através da área de distribuição superior em um lado traseiro oposto da placa de transferência de calor. Conforme discutido acima, uma distribuição de fluido adequada através da placa de transferência de calor normalmente requer um fluxo de fluido essencialmente igual através dos canais de fluxo. No entanto, o vazamento entre os canais de fluxo pode impedir isso. De acordo com a presente invenção, a extensão da placa de transferência de calor pode ser levantada localmente entre as adjacentes das cristas de distribuição superiores arranjadas ao longo de uma e a mesma das linhas imaginárias das cristas superiores e abaixada localmente entre as adjacentes das valetas de distribuição superiores arranjadas ao longo de uma e a mesma das linhas imaginárias do vale superior para “fechar” localmente os canais de fluxo correspondentes. Desse modo, o vazamento entre canais de fluxo adjacentes pode ser reduzido ou evitado. Ao ter o primeiro e o segundo pontos de cruzamento arranjados em lados diferentes do eixo geométrico central longitudinal, o "fechamento" local pode ser alcançado onde for mais necessário, ou seja, onde é mais provável que ocorra vazamento, tanto na parte frontal quanto na parte traseira da placa de transferência de calor. Além disso, fluxos uniformes podem ser alcançados nas partes frontal e traseira da placa de transferência de calor. Além disso, tal configuração pode permitir que um pacote de placas, que são projetadas de acordo com a presente invenção, sejam "invertidas" bem como "rodadas" em relação umas às outras.

[0016] A placa de transferência de calor pode ser projetada de modo que os ditos primeiros pontos de cruzamento sejam arranjados no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal que o segundo orifício de passagem e os segundos pontos de cruzamento sejam arranjados no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal que o primeiro orifício de passagem. Com este projeto, o "fechamento" local pode ser obtido aonde for mais necessário, ou seja, onde é mais provável que ocorra vazamento, tanto na parte frontal quanto na parte traseira da placa de transferência de calor.

[0017] A placa de transferência de calor pode, nos ditos primeiros pontos de cruzamento superiores, estender-se no plano superior e, nos ditos segundos pontos de cruzamento superiores, estender-se no plano inferior. Tal projeto permite o "fechamento" completo ou máximo dos canais de fluxo, o que pode minimizar o vazamento entre os canais de fluxo.

[0018] Pelo menos um dos ditos primeiros pontos de cruzamento superiores pode ser arranjado ao longo de uma segunda linha de crista superior de topo das linhas de crista superiores, cuja segunda linha de crista superior de topo está arranjada em segundo lugar mais próximo, das linhas de crista superiores, do segundo orifício de passagem. A segunda linha de crista superior de topo é normalmente aquela das linhas de crista superiores ao longo da qual é mais provável que ocorra vazamento de fluido.

[0019] A placa de transferência de calor pode ser projetada de modo que mais dos ditos primeiros pontos de cruzamento superiores sejam arranjados ao longo da segunda linha de crista superior de topo do que ao longo de qualquer uma das outras linhas de crista superior. Em outras palavras, de acordo com esta modalidade, a segunda linha de crista superior é a linha de crista superior ao longo da qual o maior número de primeiros pontos de cruzamento superiores é arranjado. A segunda linha de crista superior de topo é normalmente a segunda mais longa das linhas de crista superiores.

[0020] Os primeiros pontos de cruzamento superiores podem ser arranjados ao longo dos x>1 mais longos das linhas de crista superior arranjadas no interior de uma primeira linha de crista superior de topo das linhas de crista superiores, cuja primeira linha de crista superior de topo está arranjada mais próxima, das linhas de crista superior, para o segundo orifício de passagem. Além disso, pelo menos um dos ditos primeiros pontos de cruzamento superiores pode ser arranjado ao longo de cada um dos ditos x mais longos das linhas de crista superiores. Como dito acima, a segunda mais longa das linhas de crista superior é normalmente a segunda linha de crista superior de topo. De acordo com esta modalidade, os primeiros pontos de cruzamento superiores são arranjados ao longo das x linhas de crista superiores consecutivas mais longas arranjadas no interior da primeira linha de crista superior de topo, normalmente incluindo a segunda linha de crista superior de topo. Conforme discutido anteriormente, é mais provável que o vazamento de fluido ocorra a partir de um canal de fluxo mais longo, ou seja, ao longo das linhas de crista superiores mais longas. No entanto, o vazamento de fluido normalmente não ocorre ao longo da primeira linha de crista superior de topo, uma vez que uma vedação, como uma gaxeta, normalmente é provida na parte externa da primeira linha de crista superior.

[0021] A placa de transferência de calor pode ser projetada de modo que uma densidade dos primeiros pontos de cruzamento superiores aumente em uma direção a partir do segundo orifício de passagem em direção à linha de borda superior. De acordo com esta modalidade, os primeiros pontos de cruzamento superiores são mais densamente arranjados mais próximos da linha de borda superior do que mais distantes da linha de borda superior, o que pode ser benéfico, pois é mais provável que ocorra vazamento entre os canais de fluxo no final dos canais de fluxo, ou seja, perto da linha de borda superior.

[0022] Os primeiros pontos de cruzamento superiores ao longo de uma e a mesma linha de crista superior podem ser os pontos de cruzamento superiores arranjados mais próximos da linha de borda superior. Tal projeto pode minimizar o vazamento entre os canais de fluxo, uma vez que o vazamento, como dito acima, é mais provável de ocorrer no final dos canais de fluxo, ou seja, perto da linha de borda superior.

[0023] A placa de transferência de calor pode ser configurada de modo que pelo menos um dos ditos segundos pontos de cruzamento superiores seja um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central longitudinal da placa de transferência de calor, de um respectivo dos primeiros pontos de cruzamento superiores. Tal modalidade pode permitir uma otimização no que diz respeito ao contato entre placas adjacentes em um pacote de placas compreendendo placas de transferência de calor de acordo com a presente invenção.

[0024] Os primeiros pontos de cruzamento superiores e os segundos pontos de cruzamento superiores juntos podem ser uma minoria dos pontos de cruzamento superiores. Desse modo, os canais de fluxo podem ser fechados apenas quando necessário, de modo que uma distribuição de fluxo otimizada ao longo da placa possa ser alcançada.

[0025] A placa de transferência de calor pode ser tal que as linhas de crista superior imaginárias e as linhas de vale superior imaginárias formem uma grade dentro da área de distribuição superior. Os vales de distribuição superiores e as cristas de distribuição superiores que definem cada malha da grade podem incluir uma área dentro da qual a placa de transferência de calor pode se estender em um segundo plano intermediário imaginário que se estende entre o plano superior imaginário e o plano inferior imaginário. Consequentemente, o padrão de distribuição superior pode ser um chamado padrão de chocolate que normalmente está associado a uma distribuição de fluxo eficaz através da placa de transferência de calor. O segundo plano intermediário imaginário pode ser paralelo aos planos superior e inferior imaginários. Além disso, o segundo plano intermediário imaginário pode ou não coincidir com o primeiro plano intermediário imaginário. Uma malha pode ser aberta ou fechada.

[0026] Uma pluralidade de cristas de distribuição superiores pode ser arranjada ao longo de cada uma de pelo menos uma pluralidade de linhas de cristas superiores imaginárias. Além disso, uma pluralidade de vales de distribuição superiores pode ser arranjada ao longo de cada uma de pelo menos uma pluralidade de linhas de vale superiores imaginárias. Desse modo, uma pluralidade de pontos de cruzamento superiores pode ser arranjada ao longo de pelo menos uma pluralidade de cristas superiores imaginárias e linhas de vale. Isso pode facilitar a formação de canais semelhantes nas partes frontal e traseira da placa de transferência de calor.

[0027] De acordo com uma modalidade da placa de transferência de calor de acordo com a invenção, o primeiro e o terceiro orifícios de passagem estão arranjados em um e no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal da placa de transferência de calor. Além disso, o padrão de distribuição inferior compreende cristas de distribuição inferiores e vales de distribuição inferiores, que podem ser alongados. As cristas de distribuição inferiores estendem-se longitudinalmente ao longo de uma pluralidade de linhas de cristas inferiores imaginárias separadas que se estendem desde o linha de borda inferior em direção a um dentre o terceiro e quarto orifício de passagem. Os vales de distribuição inferiores estendem-se longitudinalmente ao longo de uma pluralidade de linhas imaginárias de vale inferiores separadas que se estendem desde a linha de borda inferior em direção à outra entre o terceiro e o quarto orifícios de passagem de orifício de passagem. As linhas imaginárias do crista inferior cruzam as linhas imaginárias do vale inferior em uma pluralidade de pontos de cruzamento inferiores. Em vários primeiros pontos de cruzamento inferiores dos pontos de cruzamento inferiores, a placa de transferência de calor se estende acima do primeiro plano intermediário e em vários segundos pontos de cruzamento inferiores dos pontos de cruzamento inferiores, a placa de transferência de calor se estende abaixo do primeiro plano intermediário. Pelo menos um dos primeiro e segundo pontos de cruzamento inferiores é um espelhamento, paralelo a um eixo geométrico central transversal da placa de transferência de calor, de um respectivo dos pontos de cruzamento superiores. Tal modalidade pode permitir uma otimização no que diz respeito ao contato entre placas adjacentes em um pacote de placas compreendendo placas de transferência de calor de acordo com a presente invenção.

[0028] Com referência à modalidade acima, o dito terceiro e quarto orifício de passagem pode ser o terceiro orifício de passagem e o dito terceiro e quarto orifício de passagem pode ser o quarto orifício de passagem. Assim, as linhas de crista inferior imaginárias podem se estender da linha de borda inferior em direção ao terceiro orifício de passagem, enquanto as linhas imaginárias de vale inferiores podem se estender da linha de borda inferior em direção ao quarto orifício de passagem. Mais, os ditos primeiros pontos de cruzamento inferiores podem ser arranjados no dito lado do eixo geométrico central longitudinal, enquanto os ditos segundos pontos de cruzamento inferiores podem ser arranjados no dito outro lado do eixo geométrico central longitudinal. Pelo menos a maioria dos primeiros pontos de cruzamento inferiores pode ser um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central transversal da placa de transferência de calor, de um respectivo dos primeiros pontos de cruzamento superiores. Tal modalidade pode permitir uma otimização no que diz respeito ao contato entre placas adjacentes em um conjunto de placas compreendendo placas de transferência de calor de acordo com a presente invenção, placas essas que são do chamado tipo de fluxo paralelo. Um trocador de calor de fluxo paralelo pode compreender apenas um tipo de placa.

[0029] Alternativamente, o dito terceiro e quarto orifícios de passagem pode ser o quarto orifício de passagem e o dito terceiro e quarto orifícios de passagem pode ser o terceiro orifício de passagem. Desse modo, as linhas de crista inferiores imaginárias podem se estender da linha de borda inferior em direção ao quarto orifício de passagem, enquanto as linhas imaginárias de vale inferiores podem se estender da linha de borda inferior em direção ao terceiro orifício de passagem. Além disso, os ditos segundos pontos de cruzamento inferiores podem ser arranjados no dito lado do eixo geométrico central longitudinal, enquanto os ditos primeiros pontos de cruzamento inferiores podem ser arranjados no dito outro lado do eixo geométrico central longitudinal. Pelo menos a maioria dos segundos pontos de cruzamento inferiores pode ser um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central transversal da placa de transferência de calor, de um respectivo dos primeiros pontos de cruzamento superiores. Tal modalidade pode permitir uma otimização no que diz respeito ao contato entre placas adjacentes em um conjunto de placas compreendendo placas de transferência de calor de acordo com a presente invenção, placas essas que são do chamado tipo de fluxo diagonal. Um trocador de calor de fluxo diagonal pode normalmente compreender mais de um tipo de placa.

[0030] A placa de transferência de calor pode ser projetada de modo que uma pluralidade de linhas de cristas imaginárias arranjadas mais próximas ao segundo orifício de passagem, ao longo de pelo menos parte de sua extensão, sejam curvas de modo a se projetarem para fora quando vistas do segundo orifício de passagem. Isso pode contribuir para uma distribuição de fluxo eficaz através da placa de transferência de calor.

[0031] As bordas superior e inferior podem ser não retas, ou seja, estender-se não perpendicularmente ao eixo geométrico central longitudinal da placa de transferência de calor. Assim, a resistência à flexão da placa de transferência de calor pode ser aumentada em comparação com se as linhas de borda superior e inferior fossem retas, caso em que as linhas de borda superior e inferior poderiam servir como linhas de dobra da placa de transferência de calor. Por exemplo, os linha de bordas superior e inferior podem ser curvos, arqueados ou côncavos de modo a ficarem salientes quando vistos da área de transferência de calor. Essas linhas de borda superior e inferior curvas são mais longas do que seriam as linhas de borda superior e inferior retas correspondentes, o que resulta em uma “saída” maior e uma “entrada” maior das áreas de distribuição. Por sua vez, isso pode contribuir para uma distribuição de fluxo eficaz através da placa de transferência de calor.

[0032] Deve-se enfatizar que as vantagens da maioria, se não todas, das características discutidas acima da placa de transferência de calor inventiva aparecem quando a placa de transferência de calor é combinada com outras placas de transferência de calor adequadamente construídas, especialmente outras placas de transferência de calor de acordo com o presente invenção, em um pacote de placas de um trocador de calor de placas em operação.

[0033] Ainda outros objetivos, características, aspectos e vantagens da invenção aparecerão na descrição detalhada a seguir, bem como nos desenhos.

Breve Descrição dos Desenhos

[0034] A invenção será agora descrita em mais detalhes com referência aos desenhos esquemáticos anexos, nos quais A Figura 1 ilustra esquematicamente uma vista plana de uma placa de transferência de calor, A Figura 2 ilustra bordas externas adjacentes de placas de transferência de calor adjacentes em um conjunto de placas, visto do lado de fora do conjunto de placas, A Figura 3a contém uma ampliação de uma área de distribuição superior da placa de transferência de calor ilustrada na Figura 1, A Figura 3b contém uma ampliação de uma área de distribuição inferior da placa de transferência de calor ilustrada na Figura 1, A Figura 4a-d ilustra esquematicamente seções transversais através da área de distribuição superior e inferior da placa de transferência de calor ilustrada na Figura 1, Deve-se dizer que todas as figuras acima ditas, exceto a Figura 2, ilustram uma ferramenta para prensar uma placa de transferência de calor de acordo com a invenção, e não a própria placa de transferência de calor. Portanto, os números podem não mostrar consistentemente a placa de transferência de calor com 100% de precisão.

Descrição detalhada

[0035] A Figura 1 mostra uma placa de transferência de calor 2a de um trocador de calor de placa com gaxeta conforme descrito a título de introdução. O PHE vedado, que não é ilustrado por completo, compreende um conjunto de placas de transferência de calor 2 como a placa de transferência de calor 2a, isto é, um conjunto de placas de transferência de calor semelhantes, separadas por gaxetas, que também são semelhantes e que não são ilustradas. Com referência à Figura 2, no conjunto de placas, um lado frontal 4 (ilustrado na Figura 1) da placa 2a está voltado para uma placa adjacente 2b, enquanto um lado traseiro 6 (não visível na Figura 1, mas indicado na Figura 2 ) da placa 2a está voltada para outra placa adjacente 2c.

[0036] Com referência à Figura 1, a placa de transferência de calor 2a é uma folha essencialmente retangular de aço inoxidável. Ela compreende uma porção de extremidade superior 8, que por sua vez compreende um primeiro orifício de passagem 10, um segundo orifício de passagem 12 e uma área de distribuição superior 14. A placa 2a compreende adicionalmente uma porção de extremidade inferior 16, que por sua vez compreende um terceiro orifício de passagem 18, um quarto orifício de passagem 20 e uma área de distribuição inferior 22. Os orifícios de passagem 10, 12, 18 e 20 são ilustrados sem cortes ou fechados na Figura 1. A porção de extremidade inferior 16 é um espelhamento, paralelo a um eixo geométrico central transversal T da placa de transferência de calor 2a, da porção de extremidade superior 8. A placa 2a compreende adicionalmente uma porção central 24, que por sua vez compreende uma área de transferência de calor 26 e uma porção de borda externa 28 que se estende em torno das porções de extremidade superior e inferior 8 e 16 e a porção central 24. A porção de extremidade superior 8 une a porção central 24 ao longo de uma linha de borda superior 30 enquanto a porção de extremidade inferior 16 une a porção central 24 ao longo de uma linha de borda inferior 32. As linhas de borda superior e inferior 30 e 32 são arqueadas de modo a ficarem salientes uma em direção à outra. Como fica claro na Figura 1, a porção de extremidade superior 8, a porção central 24 e a porção de extremidade inferior 16 estão arranjadas em sucessão ao longo de um eixo geométrico central longitudinal L da placa 2a, que se estende perpendicularmente ao eixo geométrico central transversal T da placa 2a. Como também fica claro na Figura 1, o primeiro e o terceiro orifícios de passagem 10 e 18 estão arranjados em um e no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal L, enquanto o segundo e o quarto orifícios de passagem 12 e 20 estão arranjados em um e no outro lado do eixo geométrico central longitudinal L. Além disso, a placa de transferência de calor 2a compreende, vista do lado frontal 4, uma ranhura de vedação frontal 34 e, vista do lado traseiro 6, uma ranhura de vedação traseira (não ilustrada). As ranhuras da gaxeta frontal e traseira são parcialmente alinhadas umas com as outras e arranjadas para receber uma respectiva gaxeta.

[0037] A placa de transferência de calor 2a, 8b é prensada, em uma maneira convencional, em uma ferramenta de prensagem, para receber uma estrutura desejada, como diferentes padrões de corrugação dentro de diferentes porções da placa de transferência de calor. Como foi discutido a título de introdução, os padrões de ondulação são otimizados para as funções específicas das respectivas porções de placa. Consequentemente, a área de distribuição superior 14 é provida com um padrão de distribuição superior do chamado tipo chocolate, a área de distribuição inferior 22 é provida com um padrão de distribuição inferior do chamado tipo chocolate e a área de transferência de calor 26 é provida com um padrão de transferência de calor. Além disso, a porção de borda externa 28 compreende ondulações 36 que tornam a porção de borda externa mais rígida e, assim, a placa de transferência de calor 2a mais resistente à deformação. Além disso, as ondulações 36 formam uma estrutura de suporte na medida em que são arranjadas para encostar nas ondulações das placas de transferência de calor adjacentes no conjunto de placas do PHE. Com referência também à Figura 2, ilustrando o contato periférico entre a placa de transferência de calor 2a e as duas placas de transferência de calor adjacentes 2b e 2c do conjunto de placas, as ondulações 36 se estendem entre e em um plano superior imaginário 38 e um plano inferior imaginário plano 40, que são paralelos ao plano da figura da Figura 1. Os planos superior e inferior 38 e 40 definem, em uma direção de espessura t, uma extensão extrema da placa completa 2a. Um plano de extensão central imaginário 42 se estende a meio caminho entre os planos superior e inferior 38 e 40. Aqui, um respectivo fundo da ranhura da gaxeta frontal 34 e a ranhura da gaxeta traseira se estendem no plano de extensão central 42, mas isso não precisa ser o caso em modalidades alternativas.

[0038] Com referência às figuras 1 e 2, o padrão de transferência de calor é do chamado tipo espinha de peixe e compreende cristas de transferência de calor em forma de V 44 e vales de transferência de calor 46 arranjados alternadamente ao longo do eixo geométrico central longitudinal L e se estendendo entre e no plano superior 38 e o plano inferior 40. As cristas e vales de transferência de calor 44 e 46 são simétricos em relação ao plano de extensão central 42. Consequentemente, dentro da área de transferência de calor 26, um volume encerrado pela placa 2a e o plano superior 38 é essencialmente semelhante a um volume encerrado pela placa 2a e o plano inferior 40. Em uma modalidade alternativa, as cristas e vales de transferência de calor 44 e 46 poderiam, em vez disso, ser assimétricos em relação ao plano de extensão central 42, de modo a prover um volume encerrado pela placa 2a e o plano superior 38, que é diferente de um volume encerrado pelo placa 2a e o plano inferior 40.

[0039] Com referência às figuras 3a e 3b, que mostram ampliações de partes da placa 2a, a área de distribuição superior e inferior 14 e 22 compreendem, cada uma, uma parte central 14a e 22a, respectivamente, e duas partes de borda 14b & c e 22b & c arranjadas em lados opostos de as partes centrais 14a e 22a. As partes de borda 14b e 22b estão arranjadas em um e no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal L da placa 2a enquanto as partes de borda 14c e 22c estão arranjadas em um e no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal L da placa 2a. Os limites entre as partes central e de borda são ilustrados pelas linhas fantasmas 58 nas Figuras 3a e 3b. Além disso, os padrões de distribuição superior e inferior dentro das áreas de distribuição superior e inferior 14 e 22 compreendem, cada um, cristas de distribuição superiores e inferiores alongadas 50u e 50l, respectivamente, e vales de distribuição superiores e inferiores alongados 52u e 52l, respectivamente. As cristas de distribuição superior e inferior 50u, 50l são divididas em grupos contendo uma pluralidade, ou seja, duas ou mais, cristas de distribuição superior ou inferior 50u, 50l cada. As cristas de distribuição superior e inferior 50u, 50l de cada grupo estão arranjadas, estendendo-se longitudinalmente, ao longo de uma série de linhas de cristas imaginárias superiores e inferiores imaginárias separadas 54u e 54l, respectivamente, das quais apenas algumas são ilustradas por linhas tracejadas nas Figuras. 3a e 3b. Da mesma forma, os vales de distribuição superior e inferior 52u, 52l são divididos em grupos. Os vales de distribuição superior e inferior 52u, 52l de cada grupo são arranjados, estendendo-se longitudinalmente, ao longo de uma série de linhas de vale superior e inferior imaginárias separadas 56u e 56l, respectivamente, das quais apenas algumas são ilustradas por linhas quebradas nas Figuras 3a e 3b. Conforme ilustrado na Figura 3a, na área de distribuição superior 14, as linhas de crista superior imaginárias 54u se estendem da linha de borda superior 30 em direção ao primeiro orifício de passagem 10, enquanto as linhas de vale superior imaginárias 56u se estendem da linha de borda superior 30 em direção ao segundo orifício de passagem 12. Da mesma forma, como é ilustrado na Figura 3b, na área de distribuição inferior 22, as linhas de crista inferior imaginárias 54l se estendem da linha de borda inferior 32 em direção ao terceiro orifício de passagem 18, enquanto as linhas imaginárias de vale inferiores 56l se estendem da linha de borda inferior 32 em direção ao quarto orifício de passagem 20.

[0040] As linhas imaginárias de crista superior e vale 54u e 56u se cruzam em uma pluralidade de pontos de cruzamento superiores 55 para formar uma grade imaginária dentro da área de distribuição superior 14. Os pontos de cruzamento superiores 55 dentro da parte central 14a e as duas partes de borda 14b e c da área de distribuição superior 14 são indicados por 55a, 55b e 55c, respectivamente. Nas reivindicações, os "primeiros pontos de cruzamento superiores" correspondem aos pontos de cruzamento superiores 55c da parte de borda 14c da área de distribuição superior 14 e os "segundos pontos de cruzamento superiores" correspondem aos pontos de cruzamento superiores 55b da parte de borda 14b da área de distribuição superior 14. Da mesma forma, as linhas imaginárias de crista inferior e vale 54l e 56l se cruzam em uma pluralidade de pontos de cruzamento inferiores 57 para formar uma grade imaginária dentro da área de distribuição inferior 22. Os pontos de cruzamento inferiores 57 dentro da parte central 22a e as duas partes de borda 22b e c da área de distribuição inferior são indicados por 57a, 57b e 57c, respectivamente. Nas reivindicações, os "primeiros pontos de cruzamento inferiores" correspondem aos pontos de cruzamento inferiores 57c da parte de borda 22c da área de distribuição inferior 22 e os "segundos pontos de cruzamento inferiores" correspondem aos pontos de cruzamento inferiores 57b da parte de borda 22b da área de distribuição inferior 22. As cristas de distribuição superior e inferior e os vales de distribuição 50u, 50l, 52u e 52l que definem cada malha das grades encerram uma área respectiva 62 (Figura 1). As malhas ao longo das linhas de borda superior e inferior 30 e 32 são abertas enquanto o resto das malhas são fechadas.

[0041] As figuras 4A a 4h ilustram esquematicamente seções transversais das áreas de distribuição superior e inferior 14 e 22. Com referência às figuras 3a e 3b, a Figura 4a mostra seções transversais da placa entre duas adjacentes das linhas imaginárias de vale superior 56u ou entre duas adjacentes das linhas imaginárias de vale inferior 56l, enquanto a Figura 4b mostra seções transversais da placa entre duas adjacentes umas das cristas imaginárias superiores 54u ou entre duas adjacentes das cristas imaginárias inferiores 54l. Além disso, a Figura 4c mostra seções transversais da placa ao longo de uma das linhas de crista superior imaginárias 54u dentro da parte central 14a da área de distribuição superior 14, ou ao longo de uma das linhas de crista inferior imaginárias 54l dentro da parte central 22a da parte inferior área de distribuição 22. A Figura 4d mostra seções transversais da placa ao longo de uma das linhas de vale superiores imaginárias 56u dentro da parte central 14a da área de distribuição superior 14, ou ao longo de uma das linhas imaginárias de vale inferiores 56l dentro da parte central 22a da área de distribuição inferior 22. A Figura 4e mostra seções transversais da placa ao longo de uma das linhas de cristas imaginárias 54u dentro da parte de borda 14b da área de distribuição superior 14, ou ao longo de uma das linhas de cristas inferiores imaginárias 54l dentro da parte de borda 22b da área de distribuição inferior 22. A Figura 4f mostra seções transversais da placa ao longo de uma das linhas de vale superiores imaginárias 56u dentro da parte de borda 14b da área de distribuição superior 14, ou ao longo de uma das linhas imaginárias de vale inferiores 56l dentro da parte de borda 22b da área de distribuição inferior 22. A Figura 4g mostra seções transversais da placa ao longo de uma das linhas imaginárias de crista superior 54u dentro da parte de borda 14c da área de distribuição superior 14, ou ao longo de uma das linhas imaginárias de crista inferior 54l dentro da parte de borda 22c da área de distribuição inferior 22. A Figura 4h mostra seções transversais da placa ao longo de uma das linhas de vale superiores imaginárias 56u dentro da parte de borda 14c da área de distribuição superior 14, ou ao longo de uma das linhas imaginárias de vale inferiores 56l dentro da parte de borda 22c da área de distribuição inferior 22.

[0042] Com referência às Figuras 4a a 4h, uma respectiva porção de topo 50ut e 50lt das cristas de distribuição superior e inferior 50u e 50l se estende no plano superior 38 e uma respectiva porção inferior 52ub e 52lb dos vales de distribuição superior e inferior 52u e 52l se estende no plano inferior 40. Dentro das áreas 62, a placa de transferência de calor 2a se estende em um primeiro plano intermediário imaginário 63. Dentro das partes centrais 14a e 22a das áreas de distribuição superior e inferior 14 e 22, respectivamente, entre dois adjacentes das cristas de distribuição superiores 50u ou das cristas de distribuição inferiores 50l ou dos vales de distribuição superiores 52u ou dos vales de distribuição inferiores 52l, isto é nos pontos de cruzamento superior e inferior 55a e 57a, a placa de transferência de calor 2a se estende em um primeiro plano intermediário imaginário 41. Aqui, o primeiro plano intermediário imaginário 41 e o segundo plano intermediário 63 coincidem com o plano de extensão central 42. Em uma modalidade alternativa, o primeiro e o segundo planos intermediários 41 e 63 podem, em vez disso, ser deslocados do plano de extensão central 42. Dentro das partes de borda 14c e 22c das áreas de distribuição superior e inferior 14 e 22, respectivamente, entre duas adjacentes das cristas de distribuição superiores 50u ou das cristas de distribuição inferiores 50l (Figura 4g) ou dos vales de distribuição superiores 52u ou da parte inferior vales de distribuição 52l (Figura 4h), ou seja, nos pontos de cruzamento superior e inferior 55c e 57c, a placa de transferência de calor 2a se estende no plano superior imaginário 38. Dentro das partes de borda 14b e 22b das áreas de distribuição superior e inferior 14 e 22, respectivamente, entre duas adjacentes das cristas de distribuição superiores 50u ou das cristas de distribuição inferiores 50l (Figura 4e) ou dos vales de distribuição superiores 52u ou vales de distribuição inferiores 52l (Figura 4f), ou seja, nos pontos de cruzamento superior e inferior 55b e 57b, a placa de transferência de calor 2a se estende no plano inferior imaginário 40.

[0043] Assim, na maioria dos pontos de cruzamento superior e inferior 55 e 57, a placa de transferência de calor se estende no plano de extensão central 42. No entanto, em alguns dos pontos de cruzamento superiores e inferiores, aqui os três pontos de cruzamento superiores 55c dentro da parte de borda 14c da área de distribuição superior 14 e os três pontos de cruzamento inferiores 57c dentro da parte de borda 22c da área de distribuição inferior 22, a placa de transferência de calor se estende no plano superior 38. Além disso, em alguns dos pontos de cruzamento superiores e inferiores, aqui os três pontos de cruzamento superiores 55b dentro da parte de borda 14b da área de distribuição superior 14 e os três pontos de cruzamento inferiores 57b dentro da parte de borda 22b da área de distribuição inferior 22, a placa de transferência de calor, em vez disso, estende-se no plano inferior 40. Assim, canais de fluxo parcialmente fechados são definidos nas áreas de distribuição superior e inferior 14 e 22.

[0044] A mais longa das linhas de crista superior imaginárias 54u, que é a linha de crista superior imaginária arranjada mais próxima, das linhas de crista superiores 54u, ao segundo orifício de passagem 12, é doravante referida como a primeira linha de crista superior de topo 54TR1. Analogamente, a segunda mais longa das linhas de crista superior imaginárias 54u, que é a linha de crista superior imaginária arranjada em segundo lugar mais próxima, das linhas de crista superiores 54u, para o segundo orifício de passagem 12, é doravante referida como a segunda linha de crista superior de topo 54TR2. Além disso, a terceira mais longa das linhas de crista superior imaginárias 54u, que é a linha de crista superior imaginária arranjada a terceira mais próxima, das linhas de crista superiores 54u, ao segundo orifício de passagem 12, é doravante referida como a terceira linha de crista superior de topo. Os dois pontos de cruzamento superiores 55 ao longo da segunda linha de crista superior de topo 54TR2 arranjados mais próximos da linha de borda superior 30 são pontos de cruzamento superiores 55c. Além disso, o ponto de cruzamento superior 55 ao longo da terceira linha de crista superior arranjada mais próximo da linha de borda superior 30 é um ponto de cruzamento superior 55c. Assim, os pontos de cruzamento superiores 55c são reunidos perto da linha de borda superior 30.

[0045] Os pontos de cruzamento superiores arranjados em um lado do eixo geométrico central longitudinal L da placa de transferência de calor são espelhamentos, paralelos ao eixo geométrico central longitudinal L, dos pontos de cruzamento superiores arranjados no outro lado do eixo geométrico central longitudinal L. Além disso, cada um dos três segundos pontos de cruzamento superiores 55b é um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central longitudinal L, de um respectivo dos três primeiros pontos de cruzamento superiores 55c. Assim, o parágrafo correspondente ao parágrafo anterior, com as devidas modificações, vale também para os pontos de cruzamento superiores 55b.

[0046] Como dito acima, a porção de extremidade inferior 16 é um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central transversal T da placa de transferência de calor 2a, da porção de extremidade superior 8. Assim, os parágrafos correspondentes aos três parágrafos acima, com as devidas alterações, são válidos também para a porção de extremidade inferior 16 e, especialmente, para a área de distribuição inferior 22.

[0047] Conforme dito anteriormente, no conjunto de placas, a placa 2a é arranjada entre as placas 2b e 2c. As placas 2b e 2c podem ser arranjadas "invertidas" ou "rodadas" em relação à placa 2a.

[0048] Se as placas 2b e 2c estiverem arranjadas “invertidas” em relação à placa 2a, a face frontal 4 e a face posterior 6 da placa 2a ficam voltadas para a face frontal 4 da placa 2b e a face posterior 6 da placa 2c, respectivamente. Isso significa que as cristas da placa 2a irão encostar nas cristas da placa 2b, enquanto os vales da placa 2a encostarão nos vales da placa 2c. Mais particularmente, as cristas de transferência de calor 44 e os vales de transferência de calor 46 da placa 2a encostarão, em áreas de contato pontuais, as cristas de transferência de calor 44 da placa 2b e os vales de transferência de calor 46 da placa 2c, respectivamente. Além disso, os cristas de distribuição superior e inferior 50u e 50l da placa 2a encostarão, em áreas de contato alongadas, as cristas de distribuição inferior e superior 50l e 50u, respectivamente, da placa 2b, enquanto os vales de distribuição superior e inferior 52u e 52l da placa 2a encostará, em áreas de contato alongadas, os vales de distribuição inferior e superior 52l e 52u, respectivamente, da placa 2c. Especialmente, a placa 2a irá, nos seus pontos de cruzamento superiores 55c e nos seus pontos de cruzamento inferiores 57c, estar alinhada com e encostar à placa 2b nos seus pontos de cruzamento inferiores 57c e nos seus pontos de cruzamento superiores 55c, respectivamente. Além disso, a placa 2a irá, nos seus pontos de cruzamento superiores 55b e nos seus pontos de cruzamento inferiores 57b, estar alinhada com e encostar à placa 2c nos seus pontos de cruzamento inferiores 57b e nos seus pontos de cruzamento superiores 55b, respectivamente.

[0049] Assim, os canais de distribuição das placas serão alinhados de forma a formar túneis de fluxo de distribuição entre as áreas de distribuição das placas. Os túneis de distribuição de fluxo mais longos serão fechados, próximo às linhas de borda superior e inferior, para evitar vazamentos entre os túneis, o que melhorará a distribuição de fluxo pelas placas.

[0050] Se as placas 2b e 2c estiverem arranjadas ”giradas” em relação à placa 2a, a face frontal 4 e a face posterior 6 da placa 2a ficam voltadas para a face posterior 6 da placa 2b e a face frontal 4 da placa 2c, respectivamente. Isso significa que as cristas da placa 2a irão encostar nas cristas da placa 2b, enquanto as cristas da placa 2a encostarão nas cristas da placa 2c. Mais particularmente, as cristas de transferência de calor 44 e as cristas de transferência de calor 46 da placa 2a encostarão, em áreas de contato pontuais, as cristas de transferência de calor 46 da placa 2b e as cristas de transferência de calor 44 da placa 2c, respectivamente. Além disso, os cristas de distribuição superior e inferior 50u e 50l da placa 2a encostarão, em áreas de contato alongadas, os vales de distribuição inferior e superior 52l e 52u, respectivamente, da placa 2b, enquanto os vales de distribuição superior e inferior 52u e 52l da placa 2a encostará, em áreas de contato alongadas, os cristas de distribuição inferior e superior 50l e 50u, respectivamente, da placa 2c. Especialmente, a placa 2a irá, nos seus pontos de cruzamento superiores 55c e nos seus pontos de cruzamento inferiores 57c, estar alinhada com e encostar à placa 2b nos seus pontos de cruzamento inferiores 57b e nos seus pontos de cruzamento superiores 55b, respectivamente. Além disso, a placa 2a será, nos seus pontos de cruzamento superiores 55b e nos seus pontos de cruzamento inferiores 57b, alinhada com e encostada à placa 2c nos seus pontos de cruzamento inferiores 57c e nos seus pontos de cruzamento superiores 55c, respectivamente.

[0051] A placa de transferência de calor 2a acima descrita, ilustrada nas Figuras 1 e 3a a 3b é do tipo de fluxo paralelo, o que significa que os orifícios de passagem de entrada e saída para um primeiro fluido estão arranjados em um lado do eixo geométrico central longitudinal L da placa de transferência de calor, enquanto os orifícios de passagem de entrada e saída para um segundo fluido estão arranjados em outro lado do eixo geométrico central longitudinal L da placa de transferência de calor. Em um conjunto de placas de tipo de fluxo paralelo, todas as placas podem, mas não necessariamente, ser semelhantes. De acordo com uma modalidade alternativa da invenção, a placa de transferência de calor é do tipo de fluxo diagonal, o que significa que os orifícios de passagem de entrada e saída para um primeiro fluido estão arranjados em lados opostos do eixo geométrico central longitudinal L da placa de transferência de calor, e o orifícios de passagem de entrada e saída para um segundo fluido estão arranjados em lados opostos do eixo geométrico central longitudinal L da placa de transferência de calor. Um conjunto de placas de tipo de fluxo diagonal compreende normalmente pelo menos dois tipos diferentes de placas.

[0052] Em uma placa do tipo fluxo diagonal, a porção de extremidade inferior normalmente não é um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central transversal da placa, da porção de extremidade superior. Em vez disso, os padrões de distribuição superior e inferior podem ter um design semelhante. Uma placa de transferência de calor 2d (ilustrada esquematicamente na Figura 2) do tipo de fluxo diagonal de acordo com uma modalidade da invenção é projetada conforme descrito acima, exceto no que diz respeito à área de distribuição inferior 22. Mais particularmente, na área de distribuição inferior 22, as linhas de crista inferior imaginárias 54l se estendem da linha de borda inferior 32 em direção ao quarto orifício de passagem 20, enquanto as linhas imaginárias de vale inferiores 56l se estendem da linha de borda inferior 32 em direção ao terceiro orifício de passagem 18. A parte de borda 22b da área de distribuição inferior 22 está arranjada em um e do mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal L da placa 2d como a parte de borda 14c da área de distribuição superior 14, enquanto a parte de borda 22c da área de distribuição inferior 22 está arranjada em um e no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal L da placa 2d como a parte de borda 14b da área de distribuição superior 14. Além disso, os três pontos de cruzamento inferiores 57b, nos quais a placa de transferência de calor 2d se estende no plano inferior 40, estão arranjados em um e no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal L que os três pontos de cruzamento superiores 55c, enquanto os três pontos de cruzamento inferiores os pontos 57c, nos quais a placa de transferência de calor se estende no plano superior 38, estão arranjados em um e no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal L que os três pontos de cruzamento superiores 55b. Mais particularmente, cada um dos pontos de cruzamento inferiores 57b é um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central transversal T da placa de transferência de calor 2d, de um respectivo dos primeiros pontos de cruzamento superiores 55c, enquanto cada um dos pontos de cruzamento inferiores 57c é um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central transversal T da placa de transferência de calor 2d, de um respectivo dos primeiros pontos de cruzamento superiores 55b. Caso contrário, a área de distribuição inferior 22 da placa 2d é projetada como a área de distribuição inferior 22 da placa 2a.

[0053] Em um conjunto de placas de tipo fluxo diagonal, a placa 2d está arranjada entre as placas 2b e 2c. As placas 2b e 2c, que são do mesmo tipo, são projetadas como a placa 2d, exceto nas áreas de distribuição superior e inferior. Mais particularmente, as áreas de distribuição superior e inferior das placas 2b e 2c são espelhamentos, paralelos aos eixos centrais longitudinais das placas, das áreas de distribuição superior e inferior da placa 2d. As placas 2b e 2c podem ser arranjadas "invertidas" ou "rodadas" em relação à placa 2d, de modo a obter o encontro mútuo da placa descrito acima.

[0054] As modalidades descritas acima da presente invenção devem ser vistas apenas como exemplos. Um versado na técnica percebe que as modalidades discutidas podem ser variadas em uma série de maneiras sem desviar da concepção inventiva.

[0055] Nas modalidades descritas acima, a placa de transferência de calor se estende no plano superior imaginário 38 nos pontos de cruzamento superiores 55c e nos pontos de cruzamento inferiores 57c, e no plano inferior imaginário 40 nos pontos de cruzamento superiores 55b e nos pontos de cruzamento inferiores 57b. Em modalidades alternativas, a placa de transferência de calor poderia, em vez disso, nos pontos de cruzamento superiores 55c e nos pontos de cruzamento inferiores 57c, estender-se em um plano imaginário arranjado entre o plano de extensão central 42 e o plano superior 38, e nos pontos de cruzamento superiores 55b e os pontos de cruzamento inferiores 57b se estendem em um plano imaginário arranjado entre o plano de extensão central 42 e o plano inferior 40. Desse modo, canais de fluxo parcialmente fechados seriam formados.

[0056] Nas modalidades descritas acima, há três pontos de cruzamento superior e inferior 55b, 55c, 57b e 57c. Em modalidades alternativas, pode haver mais ou menos de três de um ou mais dos pontos de cruzamento superior e inferior 55b, 55c, 57b e 57c.

[0057] Nas modalidades descritas acima, cada conjunto dos pontos de cruzamento superior e inferior 55b, 55c, 57b e 57c são arranjados ao longo de dois respectivos adjacentes das linhas imaginárias de crista ou vale superior ou inferior. Em modalidades alternativas, cada conjunto dos pontos de cruzamento superiores e inferiores 55b, 55c, 57b e 57c poderia, em vez disso, ser arranjado ao longo de um único respectivo, ou ao longo de mais de dois respectivos adjacentes, das linhas de crista ou vale imaginárias superior ou inferior. Alternativamente, cada conjunto dos pontos de cruzamento superior e inferior 55b, 55c, 57b e 57c pode ser arranjado ao longo de dois ou mais respectivos pontos não adjacentes das linhas imaginárias de crista ou vale superior ou inferior.

[0058] Além disso, os pontos de cruzamento superior e inferior 55b, 55c, 57b e 57c não precisam ser arranjados ao longo do segundo, terceiro, etc. os mais longos das linhas de crista e vale imaginários, mas podem, em vez disso, ser arranjados ao longo dos mais curtos do crista e vale imaginários linhas. Além disso, os pontos de cruzamento superior e inferior 55b, 55c, 57b e 57c não precisam ser os pontos de cruzamento superior e inferior arranjados mais próximos das linhas de borda superior e inferior, mas podem ser pontos de cruzamento superior e inferior arranjados mais longe das linhas de borda superior e inferior.

[0059] Por exemplo, a área de transferência de calor pode compreender outros padrões de transferência de calor além do descrito acima. Além disso, os padrões de distribuição superior e inferior não precisam ser do tipo chocolate, mas podem ter outros projetos.

[0060] Algumas ou todas as cristas e vales de distribuição não precisam ser projetados conforme ilustrado nas figuras, mas podem ter outros projetos.

[0061] A placa ilustrada nas figuras é projetada de modo que as linhas imaginárias superiores e inferiores mais longas e as linhas de vale são parcialmente curvas, enquanto as linhas imaginárias superiores e inferiores mais curtas são retas. Isso não precisa ser o caso. Em vez disso, as linhas imaginárias superiores e inferiores, cristas e vales podem ser todas retas ou todas (possivelmente parcialmente) curvas. Além disso, as linhas de borda superior e inferior não precisam ser curvas, mas podem ter outras formas. Por exemplo, eles podem ser retos ou em forma de zigue-zague.

[0062] A placa de transferência de calor pode compreender adicionalmente uma faixa de transição, como as descritas em EP 2957851, EP 2728292 ou EP 1899671, entre as áreas de transferência e distribuição de calor. Tal placa pode ser "giratória", mas não "virável".

[0063] A presente invenção não está limitada a trocadores de calor de placas com vedação, mas também pode ser usada em trocadores de calor de placas soldadas, semissoldadas, brasadas e ligadas por fusão.

[0064] A placa de transferência de calor não precisa ser retangular, mas pode ter outras formas, como essencialmente retangular com cantos arredondados em vez de cantos direitos, circular ou oval. A placa de transferência de calor não precisa ser feita de aço inoxidável, mas pode ser de outros materiais, como titânio ou alumínio.

[0065] Ressalta-se que os atributos frente, trás, superior, inferior, primeiro, segundo, etc. são aqui utilizados apenas para distinguir detalhes e não para expressar qualquer tipo de orientação ou ordem mútua entre os detalhes.

[0066] Deve ser enfatizado que uma descrição dos detalhes não relevante a presente invenção foi omitida e que as figuras são apenas esquemáticas e não desenhadas de acordo com a escala. Também deve ser dito que algumas das figuras são mais simplificadas que outras. Portanto, alguns componentes podem ser ilustrados em uma figura, mas deixados de fora em uma outra figura.

Claims (15)

1. Placa de transferência de calor (2a, 2d), compreendendo uma porção de extremidade superior (8), uma porção central (24) e uma porção de extremidade inferior (16) arranjadas em sucessão ao longo de um eixo geométrico central longitudinal (L) da placa de transferência de calor (2a, 2d), a porção de extremidade superior (8) compreendendo um primeiro e um segundo orifício de passagem (10, 12) e uma área de distribuição superior (14) provida com um padrão de distribuição superior, a porção de extremidade inferior (16) compreendendo um terceiro e um quarto orifício de passagem (18, 20) e uma área de distribuição inferior (22) provida com um padrão de distribuição inferior, e a porção central (24) compreendendo uma área de transferência de calor (26) provida com um padrão de transferência de calor diferente da parte superior e padrões de distribuição inferiores, a porção de extremidade superior (8) adjacente à porção central (24) ao longo de uma linha de borda superior (30) e a porção de extremidade inferior (16) adjacente à porção central (24) ao longo de uma linha de borda inferior (32), em que o padrão de distribuição superior compreende cristas de distribuição superiores (50u) e vales de distribuição superiores (52u), uma respectiva porção de topo (50ut) das cristas de distribuição superiores (50u) estendendo-se em um plano superior imaginário (38) e uma respectiva porção inferior (52ub) dos vales de distribuição superiores (52u) estendendo-se em um plano inferior imaginário (40), cujos planos superior e inferior (38, 40) definem, em uma direção de espessura (t), uma extensão extrema do calor placa de transferência (2a, 2d) dentro da área de distribuição superior (14), as cristas de distribuição superiores (50u) estendendo-se longitudinalmente ao longo de uma pluralidade de linhas de crista superiores imaginárias separadas (54u) estendendo-se da linha de borda superior (30) em direção ao primeiro orifício de passagem (10), os vales de distribuição superiores (52u) estendendo-se longitudinalmente ao longo de um pluralidade de linhas de vale superior imaginárias separadas (56u) que se estendem da linha de borda superior (30) em direção ao segundo orifício de passagem (12), em que as linhas de crista superior imaginárias (54u) cruzam as linhas de vale superior imaginárias (56u) em uma pluralidade de pontos de cruzamento superiores (55), em que a placa de transferência de calor (2a, 2d), em uma pluralidade de pontos de cruzamento superiores (55), se estende em um primeiro plano intermediário imaginário (41) que se estende entre o plano superior ( 38) e o plano inferior (40), caracterizada pelo fato de que a placa de transferência de calor (2a, 2d), em vários primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) dos pontos de cruzamento superiores (55) arranjados em um lado do eixo geométrico central longitudinal (L), se estende acima do primeiro plano intermediário (41), e a placa de transferência de calor, em uma série de segundos pontos de cruzamento superiores (55b) dos pontos de cruzamento superiores (55) arranjados em outro lado do eixo geométrico central longitudinal (L), se estende abaixo do primeiro plano intermediário (41).

2. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os ditos primeiros pontos de cruzamento (55c) estão arranjados no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal (L) que o segundo orifício de passagem (12) e os segundos pontos de cruzamento ( 55b) estão arranjados no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal (L) que o primeiro orifício de passagem (10).

3. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a placa de transferência de calor (2a, 2d) nos ditos primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) se estende no plano superior (38) e a placa de transferência de calor (2a, 2d) nos ditos segundos pontos de cruzamento superiores (55b) estende-se no plano inferior (40).

4. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos ditos primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) está arranjado ao longo de uma segunda linha de crista superior de topo (54TR2) das linhas de crista superiores (54u), cuja segunda linha de crista superior (54TR2) está arranjada em segundo lugar mais próximo, das linhas de crista superiores (54u), ao segundo orifício de passagem (12).

5. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que mais dos ditos primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) estão arranjados ao longo da segunda linha de crista superior (54TR2) do que ao longo de qualquer uma das outras linhas de crista superiores (54u).

6. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os ditos primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) estão arranjados ao longo dos x>1 mais longos das linhas de crista superiores (54u) arranjadas no interior de uma primeira linha de crista superior de topo (54TR1) das linhas de crista superiores (54u), cuja primeira linha de crista superior de topo (54TR1) está arranjada mais próxima, das linhas de crista superiores (54u), ao segundo orifício de passagem (12), em que pelo menos um dos ditos primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) está arranjado ao longo de cada um dos ditos x mais longos das linhas de crista superiores (54u).

7. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que uma densidade dos ditos primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) aumenta em uma direção a partir do segundo orifício de passagem (12) em direção à linha de borda superior (30).

8. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) ao longo de uma e a mesma das linhas de crista superior (54u) são os pontos de cruzamento superiores (55) arranjados mais próximos a linha de borda superior (30).

9. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos ditos segundos pontos de cruzamento superiores (55b) é um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central longitudinal (L) da placa de transferência de calor (2a, 2d), de um respectivo dos primeiros cruzamentos superiores (55c).

10. Uma placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os primeiros pontos de cruzamento superiores (55c) e os segundos pontos de cruzamento superiores (55b) juntos são uma minoria dos pontos de cruzamento superiores (55).

11. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que as linhas de crista superior imaginárias (54u) e as linhas de vale superiores imaginárias (56u) formam uma grade dentro da área de distribuição superior (14), em que a parte os vales de distribuição superiores (52u) e as cristas de distribuição superiores (50u) definindo cada malha da grade encerram uma área (62) dentro da qual a placa de transferência de calor (2a, 2d) se estende em um primeiro plano intermediário imaginário (63) que se estende entre o plano superior (38) e o plano inferior imaginário (40).

12. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que uma pluralidade de cristas de distribuição superiores (50u) está arranjada ao longo de cada uma de pelo menos uma pluralidade de linhas de cristas superiores imaginárias (54u) e uma pluralidade dos vales de distribuição superiores (52u) são arranjados ao longo de cada uma de pelo menos uma pluralidade das linhas de vale superiores imaginárias (56u).

13. Placa de transferência de calor (2a, 2d) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o primeiro e o terceiro orifício de passagem (10, 18) estão arranjados em um e no mesmo lado do eixo geométrico central longitudinal (L) da placa de transferência de calor (2a, 2d), e em que o padrão de distribuição inferior compreende cristas de distribuição inferiores (50l) e vales de distribuição inferiores (52l), as cristas de distribuição inferiores (50l) estendendo-se longitudinalmente ao longo de uma pluralidade de linhas de crista inferiores imaginárias separadas (54l) estendendo-se da linha de borda inferior (32) em direção a um dos terceiro e quarto orifícios de passagem (18, 20), os vales de distribuição inferior (52l) estendendo-se longitudinalmente ao longo de uma pluralidade de linhas imaginárias de vale inferiores separadas (56l) que se estendem da linha de borda inferior (32) em direção ao outro do terceiro e do quarto orifício de passagem (18, 20), em que as linhas imaginárias de crista inferiores (54l) cruzam as linhas imaginárias de vale inferiores (56l) em uma pluralidade de linhas de pontos de cruzamento inferiores (57), em que a placa de transferência de calor (2a, 2d) em uma série de primeiros pontos de cruzamento inferiores (57c) dos pontos de cruzamento inferiores (57) se estende acima do primeiro plano intermediário (41) e a placa de transferência de calor ( 2a, 2d) em uma série de segundos pontos de cruzamento inferiores (57b) dos pontos de cruzamento inferiores (57) se estende abaixo do primeiro plano intermediário (41), em que pelo menos um dentre o primeiro e segundo pontos de cruzamento inferiores (57c, 57b) é um espelhamento, paralelo a um eixo geométrico central transversal (T) da placa de transferência de calor (2a, 2d), de um respectivo dentre os pontos de cruzamento superiores (55).

14. Placa de transferência de calor (2a) de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o dito terceiro e quarto orifícios de passagem (18, 20) é o terceiro orifício de passagem (18) e o dito terceiro e quarto orifícios de passagem (18) , 20) é o quarto orifício de passagem (20), e os ditos primeiros pontos de cruzamento inferiores (57c) estão arranjados no dito um lado do eixo geométrico central longitudinal (L) e os ditos segundos pontos de cruzamento inferiores (57b) estão arranjados no dito outro lado da linha central longitudinal (L), em que pelo menos a maioria dos primeiros pontos de cruzamento inferiores (57c) é um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central transversal (T) da placa de transferência de calor (2a), de um respectivo dentre os primeiros pontos de cruzamento superiores (55c).

15. Placa de transferência de calor (2d) de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o dito terceiro e quarto orifícios de passagem (18, 20) é o quarto orifício de passagem (20) e o dito terceiro e quarto orifícios de passagem (18 , 20) é o terceiro orifício de passagem (18), e os ditos segundos pontos de cruzamento inferiores (57b) estão arranjados no dito lado do eixo geométrico central longitudinal (L) e os ditos primeiros pontos de cruzamento inferiores (57c) estão arranjados e no dito outro lado da linha central longitudinal (L), em que pelo menos a maioria dos segundos pontos de cruzamento inferiores (57b) é um espelhamento, paralelo ao eixo geométrico central transversal (T) da placa de transferência de calor (2d), de um respectivo dentre os primeiros pontos de cruzamento superiores (55c).