BRPI0500537B1

BRPI0500537B1 - montagem em espiral para um trocador de calor, e, trocador de calor

Info

Publication number: BRPI0500537B1
Application number: BRPI0500537A
Authority: BR
Inventors: Aaron David; T Morrison Frank; P Carter Thomas
Original assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2018-07-17
Also published as: CN1690639A; JP2005241240A; KR100690101B1; KR20060042163A; EP1568957A2; AU2005200776B2; BRPI0500537A; ZA200501203B; EP1568957A3; ES2343969T3; CN1690639B; CA2496484A1; AU2005200776A1; EP1568957B1; MY137426A; CA2496484C; US6820685B1; DE602005020540D1; JP3986529B2

Abstract

"montagem em espiral para um trocador de calor, e, trocador de calor". um projeto e um método de fabricação de montagem em espiral de trocador de calor aumenta a área de superfície de transferência de calor para um dado tamanho de trocador de calor aumentando a densidade de compactação de circuitos na dada serpentina. a montagem em espiral de trocador de calor preferivelmente aumenta a densidade de circuito uniformemente e precisamente. isto permite que o número de circuitos na montagem em espiral de um trocador de calor seja aumentado do que teria sido considerado previamente possível para prover área de superfície de transferência de calor máxima para um dado tamanho de trocador de calor. a montagem em espiral é constituída de arranjos de circuitos de serpentina substancialmente igualmente espaçados separadamente localizados na região de montagem em espiral do conduto, com circuitos adjacentes sendo arranjados de um modo deslocado paralelo no qual curvas de retorno adjacentes são sobrepostas. os tubos tem um diâmetro efetivo d. áreas de depressão são providas nos pontos de sobreposição para reduzir localmente o diâmetro na sobreposição. isto provê um espaçamento de circuito para circuito com uma densidade d/s > 1,0, preferivelmente maior que 1,02, onde s é o espaçamento entre circuitos adjacentes e d é o diâmetro efetivo dos tubos. as áreas de depressão provêem só um aumento mínimo em queda de pressão de fluido interna, mas resultam em área de superfície de transferência de calor aumentada como circuitos adicionais podem ser adicionados em uma dada aplicação de limitação de tamanho. a queda de pressão aumentada é mais que compensada por uma diminuição resultante em queda de pressão de fluido interna devido ao aumento em área de fluxo interna. a montagem em espiral inventiva é útil com vários tipos de trocadores de calor.

Description

(54) Título: MONTAGEM EM ESPIRAL PARA UM TROCADOR DE CALOR, E, TROCADOR DE CALOR (51) Int.CI.: F28C 1/14; F28D 7/08 (30) Prioridade Unionista: 26/02/2004 US 10/786,142 (73) Titular(es): BALTIMORE AIRCOIL COMPANY, INC.

(72) Inventor(es): DAVID AARON; THOMAS P. CARTER; FRANK T. MORRISON / 25 “MONTAGEM EM ESPIRAL PARA UM TROCADOR DE CALOR, E, TROCADOR DE CALOR”

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

1. Campo de Invenção [0001] Esta invenção relaciona-se a um feixe de tubos de troca de calor tendo uma estrutura uniformemente compactada. Mais particularmente, esta invenção relaciona-se a tal feixe e método de fabricação no qual pequenas depressões são providas pelo menos em regiões de sobreposição de curvas de retorno, de forma que os tubos sobrepostos resultantes possam ser compactados com uma densidade aumentada na qual o espaçamento de circuito para circuito entre tubos adjacentes é menos do que a área de seção transversal projetada dos tubos individuais.

2. Descrição da Técnica Relacionada [0002] Vários sistemas de feixe de tubos de transferência de calor são conhecidos. Condensadores e torres de refrigeração de circuito fechado tipicamente incluem um feixe de numerosos comprimentos de tubulação em um arranjo. A tubulação pode ser em forma de serpentina ou como uma série de tubos discretos que correm em uma seção de tubo de comunicação. A tubulação contém um vapor condensante ou um meio a ser esfriado, tal como água. No produto acabado, ar e/ou água é forçado a fluir através das superfícies externas da tubulação.

[0003] Trocadores de calor evaporativos de contra-fluxo são mostrados e descritos, por exemplo, nas Patentes U.S. 3.132.190 e 3.265.372. Esses trocadores de calor incluem um conduto se estendendo para cima contendo um arranjo de tubos que formam uma montagem em espiral. Uma seção de pulverizador é provida no conduto acima da montagem em espiral para pulverizar água abaixo através dos tubos; e um ventilador é arranjado para soprar ar no conduto perto do fundo dele e para cima entre os tubos em relação de contra-fluxo à água pulverizada fluindo para baixo. Calor do fluido

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 11/41 / 25 passando pelos tubos de montagem em espiral é transferido pelas paredes de tubo à água pulverizada abaixo através dos tubos; e o ar fluindo para cima causa evaporação parcial de alguma da água e transferência de calor e massa da água ao ar. O ar assim aquecido e umedecido então flui para cima e para fora do sistema. A água restante se coleta no fundo do conduto e é bombeada de volta para cima e para fora por bicos de pulverizador de modo recirculatório.

[0004] Há outros trocadores de calor do tipo evaporativo nos quais o líquido e gás fluem na mesma direção através da montagem em espiral. Exemplos destes outros dispositivos, que são geralmente referidos como trocadores de calor de fluxo concorrente, são mostrados nas Patentes U.S. 2.752.124, 2.890.864, 2.919.559, 3.148.516 e 3.800.553.

[0005] O anterior são trocadores de calor só do tipo de serpentina. Há outros tipos, tais como tipos de espiral/enchimento que são providos com ambos uma seção de trocador de calor evaporativo indireto e um sistema de trocador de calor evaporativo direto. Patente U.S. 5.435.382 é um exemplo de tal trocador de calor.

[0006] Várias metodologias diferentes de projetos de feixe de tubos de transferência de calor foram tentadas nos sistemas convencionais acima. Em projetos anteriores, as montagens de serpentina de tubulação circular eram compactadas em arranjos apertados para aumentar a área de superfície. O número de circuitos que poderiam ser compactados em um feixe de tubos de serpentina era limitado pelo diâmetro da tubulação. Isto era porque as curvas de retorno sobrepunham entre si e assim se tocariam quando espaçadas próximas juntas.

[0007] Projetos subseqüentes, tal como Patente U.S. 4.196.157, foram dirigidos a um feixe de tubos de transferência de calor disperso, no qual o espaçamento era aumentado para permitir mais fluxo de ar entre os tubos, coeficiente de filme interno mais alto, e melhor umedecimento dos tubos em

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 12/41 / 25 tentativas para aumentar as taxas de transferência de calor totais. Outros projetos, tais como aqueles nas Patentes U.S. 5.425.414 e 5.799.725, mantiveram a densidade de compactação alta e usaram sistemas de curva de retorno circulares, mas proveram seções de tubo elípticas nas seções retas em uma tentativa para aumentar o fluxo de ar. A compactação em tais exemplos era novamente limitada pelo diâmetro da curva de retorno circular. Publicação de Patente Alemã N° DE 3.413.999 C2 é dirigida a tubos ovais e descreve os problemas ao formar tubos ovais em curvas em U.

[0008] Alguns projetos da técnica anterior tentaram aumentar a capacidade puxando para baixo a tubulação em feixe ligeiramente, tal como através de aperto comprimido do feixe inteiro durante a montagem. Enquanto isto foi achado permitir espaçamento ligeiramente mais apertado para um dado tamanho de trocador de calor (tipicamente 0,40 mm ou assim), tal compressão não atua uniformemente no feixe de tubos, mas ao invés enfoca forças de compressão nos tubos mais extremos. Se a tração para baixo for excessiva, isto resulta em um feixe de tubos com propriedades de fluxo inconsistentes, como os tubos mais extremos (mais superiores e mais inferiores) podem ser deformados desproporcionalmente assim para causar um problema de fluxo ou pressão nestes circuitos. Por estas razões, tração para baixo foi limitada tipicamente a não mais que 2% da largura de curva de retorno. Assim, a compactação foi limitada a uma densidade que era tipicamente menos que 1,0, e possivelmente ligeiramente maior que 1,0 (até 1,02) através de tração para baixo. Porém, tal densidade aumentada não era uniforme ou precisa de forma controlável.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0009] Há uma necessidade por um projeto e um método de fabricação de feixe de tubos de transferência de calor melhorado que possa aumentar a área de superfície de transferência de calor para um dado tamanho de trocador de calor.

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 13/41 / 25 [00010] Também há uma necessidade por um projeto de feixe de tubos de transferência de calor que possa aumentar a densidade de feixe. Há uma necessidade particular por um projeto de feixe de tubos de trocador de calor que aumente a densidade de feixe uniformemente, de forma que todos os circuitos possam manter funcionalidade consistente.

[00011] A invenção permite área de superfície de transferência de calor aumentada a ser compactada nas mesmas limitações de espaço/tamanho de projetos anteriores ou, reciprocamente, permite a mesma área de superfície de transferência de calor da técnica anterior ser provida em um envoltório que ocupa menos espaço. Qualquer técnica aumenta a relação de área de superfície de transferência de calor/custo. A invenção também reduz a queda de pressão no trocador de calor provendo mais circuitos sobre projetos da técnica anterior.

[00012] A presente invenção alcança estes objetivos de uma maneira nova. De acordo com um aspecto da presente invenção, o número de tubos na montagem em espiral de um trocador de calor é aumentado daquele que teria sido considerado previamente possível para prover área de superfície de transferência de calor máxima para um dado tamanho de trocador de calor. A montagem em espiral é feita de arranjos de segmentos de tubos substancialmente e igualmente espaçados separadamente localizados em níveis diferentes na montagem em espiral. De acordo com este aspecto da invenção, a montagem em espiral é arranjada para ter circuitos individuais de um diâmetro efetivo D e um espaçamento de circuito para circuito S que é menos que D. Quando uma seção transversal não circular é usada, o perímetro externo do tubo dividido por π é considerado como o diâmetro efetivo D. [00013] A invenção pode ser praticada na maioria de qualquer tipo de trocador de calor, onde circuitos sobrepostos de tubulação são providos. A tubulação pode ser contínua ou descontínua, tal como uma tubulação reta com curvas de retorno fabricadas separadamente. Exemplos não limitantes incluem

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 14/41 / 25 trocadores de calor esfriados de forma evaporativa, trocadores de calor esfriados a ar, e trocadores de calor de camisa e tubo. A montagem em espiral inventiva é particularmente vantajosa para uso com tubulação de serpentina. Trocadores de calor do tipo só de serpentina podem mostrar propriedades de desempenho melhoradas, como a montagem em espiral inventiva permite mais área de superfície de transferência de calor ser provida na mesma limitação espacial. Porém, em certas aplicações, pode haver um fluxo de ar diminuído adverso, como o caminho de fluxo entre os circuitos é diminuído marginalmente, que compensa algumas das vantagens térmicas de mais área de superfície de transferência de calor. A invenção, porém, é mais preferivelmente útil em trocadores de calor do tipo de espiral/enchimento porque o aumento em densidade de feixe de tubos não diminui o fluxo de ar de unidade global ao mesmo grau que pode fazer em um feixe de tubos só de espiral tradicional.

[00014] O uso de formação de pequenas depressões para reduzir localmente as dimensões exteriores da tubulação na área de sobreposição é vantajoso, como tem só um aumento mínimo em queda de pressão de fluido interna comparada à compressão da curva de retorno inteira. Além disso, pequenas depressões são mais fáceis de formar do que compressão de uma curva de retorno inteira, enquanto tendo efeito mínimo, se qualquer, sobre as características estruturais da tubulação. Além disso, o empilhamento de tubulação adjacente que se aninha na pequena depressão serve para reforçar a área de pequena depressão, reduzindo qualquer tal efeito.

[00015] Nas concretizações da invenção, entalhes ou pequenas depressões de dimensões predeterminadas, preferivelmente tendo uma profundidade de 2,5% a 50% do diâmetro de tubulação, são providas localmente a um ou mais pontos predeterminados em pelo menos uma de duas seções de tubo adjacentes sobrepostas. Quando tais seções de tubo são empilhadas juntas, curvas de retorno adjacentes se aninham nestas pequenas

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 15/41 / 25 depressões, permitindo aos circuitos serrem compactados mais firmemente do que curvas de retorno sem pequenas depressões convencionais. Uma concretização exemplar tem pequenas depressões com uma profundidade entre 1,58 mm a 4,76 mm. Porém, formação de pequenas depressões não está limitada a isto. O tamanho de formação de pequenas depressões real pode ser selecionado baseado em vários critérios, incluindo o grau desejado de compressão/densidade, considerações estruturais e a redução máxima em área de seção transversal tubular como permitida por queda de velocidade e/ou pressão por fluido, gás ou de duas fases.

[00016] Em uma concretização exemplar, formação de pequenas depressões é provida em ambos os lados de toda curva de retorno. Em uma concretização alternativa, a formação de pequenas depressões é provida em ambos os lados de toda outra curva de retorno, deixando as curvas de retorno adjacentes sem pequenas depressões, mas produzindo o mesmo efeito global. Em ainda outra concretização exemplar, cada curva de retorno é formada com pequenas depressões em dois lugares em um lado da tubulação, de forma que indiferente da ordem de empilhamento de circuitos, os feixes de tubos sempre se aninharão uniformemente. Em ainda uma concretização exemplar adicional, a formação de pequenas depressões pode ser executada em ambos os lados de todos os tubos, mas com um tamanho de pequena depressão reduzido ou menos pronunciado. Isto terá o mesmo resultado líquido como pequenas depressões maiores sendo providas em só um lado. Em ainda outra concretização, o mesmo efeito pode ser alcançado por uso de uma seção transversal reduzida não circular na direção de processo. Um exemplo disto seria uma seção transversal elíptica.

[00017] Em concretizações exemplares da invenção, as pequenas depressões podem ser formadas em massa por uma matriz ou gabarito que forma as pequenas depressões substancialmente simultaneamente para todas as áreas requeridas em um circuito. Alternativamente, pequenas depressões

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 16/41 / 25 individuais podem ser formadas durante a formação das curvas de retorno de serpentina. O método particular de produção pode ser selecionado baseado no método particular de fabricação de tubo usado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00018] A invenção será descrita com referência aos desenhos seguintes, caracterizada pelo fato de que:

A Figura 1 é uma vista de elevação lateral em seção parcial de um trocador de calor exemplar de um tipo de espiral/enchimento incluindo uma seção de trocador de calor evaporativo indireto e uma seção de troca de calor evaporativo direto incorporando um feixe de tubos de calor compactado de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 é uma vista lateral de outra concretização exemplar da invenção, na qual a montagem em espiral compactada é provida em um trocador de calor do tipo só de serpentina;

A Figura 3 é uma vista de cima em seção parcial do feixe de tubos de calor nos trocadores de calor exemplares das Figuras 1 e 2;

A Figura 4 é uma vista tomada ao longo da linha 4-4 da

Figura 3;

A Figura 5 é uma vista de perspectiva parcial mostrando um arranjo de segmentos de tubo formando uma porção de uma montagem em espiral de acordo com um primeiro trocador de calor da técnica anterior;

A Figura 6 é uma vista de perspectiva parcial mostrando um arranjo de segmentos de tubo formando uma porção de uma montagem em espiral de acordo com um segundo trocador de calor da técnica anterior;

A Figura 7 é uma vista de perspectiva parcial mostrando um arranjo de segmentos de tubo formando uma porção de uma montagem em espiral de acordo com um terceiro trocador de calor da técnica anterior;

A Figura 8 é uma vista de perspectiva parcial mostrando um arranjo de segmentos de tubo formando uma porção de uma montagem em

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 17/41 / 25 espiral de acordo com uma concretização exemplar da invenção;

A Figura 9 é uma vista de elevação dianteira de um tubo de serpentina exemplar formando um circuito individual de acordo com a invenção;

A Figura 10 é uma vista de elevação dianteira parcial de cada curva de retorno do tubo da Figura 9;

A Figura 11 é uma vista de cima parcial da curva de retorno da Figura 10 na região de pequena depressão;

A Figura 12 é uma vista de extremidade de um coletor de tubo de comunicação recebendo as pontas da montagem de tubo de acordo com uma concretização exemplar da invenção; e

A Figura 13 é uma ferramenta formadora de pequenas depressões em forma de V exemplar para formar uma região de pequenas depressões de dois lados nas curvas de retorno.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS [00019] O arranjo de montagem em espiral inventivo é aplicável a muitos tipos diferentes de trocadores de calor, incluindo, mas não limitado a trocadores de calor evaporativos indiretos, trocadores de calor esfriados a ar, unidades de armazenamento térmicas, e trocadores de calor de camisa e tubo. Em um trocador de calor evaporativo indireto, três fluxos de fluido estão envolvidos: um fluxo de ar, um fluxo de líquido evaporativo e um fluxo de fluido encerrado, que pode ser um líquido ou gás. O fluxo de fluido encerrado primeiro troca calor com o líquido evaporativo através de transferência de calor indireta, como não contata diretamente o líquido evaporativo, e então o líquido evaporativo e o fluxo de ar trocam de forma evaporativa calor quando eles se contatam diretamente. Em um trocador de calor evaporativo direto, só um fluxo de ar e um fluxo de líquido evaporativo estão envolvidos e os dois fluxos trocam calor de forma evaporativa quando eles entram em contato direto entre si. O líquido evaporativo é tipicamente água.

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 18/41 / 25 [00020] Trocadores de calor evaporativos de malha fechada podem ser agrupados amplamente em três categorias gerais: 1) trocadores de calor evaporativos indiretos independentes; 2) combinação de trocadores de calor evaporativos diretos e indireto; e 3) abrigos de espirais.

[00021] Trocadores de calor evaporativos indiretos independentes representam o primeiro grupo. Produtos com os fluxos de ar e líquido evaporativo em contra-fluxo, fluxo cruzado ou fluxo concorrente estão disponíveis comercialmente, embora o projeto de contra-fluxo predomine. [00022] O segundo grupo envolve produtos que combinam ambas as seções de troca de calor evaporativo indiretas e diretas. O último grupo inclui abrigos de serpentina, que consistem em um trocador de calor evaporativo direto e indireto não ventilado.

[00023] Um primeiro trocador de calor exemplar ao qual a montagem em espiral de tubo compactada inventiva pode ser provida é mostrado na Figura 1. O aparelho de trocador de calor 10 é do tipo de espiral/enchimento e pode servir como uma torre de esfriamento de circuito fechado. Geralmente, o aparelho 10 inclui uma estrutura de envoltório que contém uma seção de esfriamento de fluido evaporativo indireta de multi-circuito 80, uma seção de troca de calor evaporativo direta 90, um tanque de coleta de líquido evaporativo inferior que entrega o líquido a uma montagem de pulverizador de água superior 14 por um sistema de distribuição de tubo 50 com bicos 52, e uma montagem de ventilador 18. A montagem de água 14 pulveriza um líquido evaporativo para baixo pelo aparelho 10. O ventilador 18, acionado por motor 42 através da correia 40, move um fluxo de ar por cada uma das seções de troca de calor 80 e 90, embora corrente de ar natural também seja um meio viável para mover o ar. O ventilador 18 pode ser tanto um ventilador centrífugo de corrente de ar induzida ou forçada ou um tipo de ventilador de hélice comum.

[00024] O aparelho 10 tem muitas aplicações no campo de troca de

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 19/41 / 25 calor. Por exemplo, o aparelho 10 pode ser usado para esfriar um fluido sensível monofásico, tal como água que está fluindo dentro de um sistema de circuito fechado provido externamente, ou pode ser usado para esfriar e condensar um fluido sensível e latente multi-fásico, tal como um gás refrigerante, também provido de um sistema de circuito fechado externo. Finalmente, o campo operável de uso para o aparelho 10 também inclui função como um resfriador de ar úmido, onde o ar descarregado é transportado por tubulação distante para ser usado como um suprimento de ar esfriado fresco para uma operação tal como mineração.

[00025] Como se tornará evidente, as estruturas de torre contendo os componentes supracitados também podem ser arranjadas e formadas de vários modos diferentes; o aparelho 10 não está limitado estritamente a uma forma ou arranjo.

[00026] A seção de troca de calor indireto 80, que está incluída de uma montagem em espiral única tendo um arranjo de tubos 66, está sobreposta acima da seção de troca de calor evaporativo direta 90. A seção de troca de calor indireta 80 recebe um fluido quente corrente a ser esfriado de um processo distante e é esfriado nesta seção por uma combinação de troca de calor sensível indireto e uma troca de calor evaporativo direto. O líquido evaporativo, que normalmente é água de esfriamento, é pulverizado para baixo através de montagem 14 sobre a seção indireta, por esse meio trocando calor sensível indireto com o fluido a ser esfriado, enquanto um fluxo de ar ambiente entrando na entrada de ar primária 100, esfria de forma evaporativa o líquido evaporativo quando os dois meios se movem para baixo pela montagem em espiral. Nesta concretização particular, o fluxo de ar entrante é mostrado entrando e fluindo em uma direção que é paralela ou concorrente com a direção de água de esfriamento, embora a corrente de fluxo de ar não esteja limitada a qualquer padrão de fluxo particular, como se tornará evidente mais tarde, onde um padrão de fluxo de ar de corrente cruzada será explicado.

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Uma vez que os meios de esfriamento de ar e água alcancem o lado de fundo da seção indireta 80, eles se dividem, com o fluxo de ar sendo aspirado pelo ventilador 18, enquanto a água desce por gravidade na seção de troca de calor direta 90. O ar é então descarregado do aparelho 10 pelo ventilador, enquanto a água é esfriada na seção de troca de calor direta como será explicado brevemente. Fluxo de ar entrando na entrada 100 supre o ar que só será usado para propósitos de esfriamento na seção de troca de calor indireta, indiferente do padrão de fluxo de ar atual por dita seção.

[00027] A seção de troca de calor evaporativo direta 90 funciona para esfriar a água que é aquecida e descendente da seção de troca de calor indireta 80. A seção de troca de calor evaporativo direta 90 é incluída de um arranjo de folhas plásticas firmemente espaçadas, que formam um feixe de aletas 92, embora as aletas 92 pudessem ser formadas por aletas do tipo de borrifo convencional. A água quente recebida por feixe de aletas 92 da seção indireta 80 é distribuída por cada folha de aletas de forma que uma fonte de ar ambiente exterior que entra em uma entrada de ar secundária esfrie de forma evaporativa a água quente descendo das folhas. Aqui, o fluxo de ar ambiente é mostrado entrando na seção direta 90 de uma maneira de corrente cruzada à água quente descendente drenando pelo feixe de aletas 92, embora outros esquemas de fluxo de ar possam ser usados.

[00028] Um segundo trocador de calor exemplar ao qual a montagem em espiral de tubos inventiva pode ser provida é mostrado na Figura 2 e inclui um conduto geralmente vertical 10 de construção de metal em folha e tendo, a níveis diferentes no interior dele, uma montagem de eliminador de névoa superior 12, uma montagem de pulverizador de água 14, uma montagem em espiral 16, uma montagem de ventilador 18 e um depósito de água inferior 20. [00029] O conduto vertical 10 pode ser de seção transversal retangular, geralmente uniforme, e inclui paredes frontal e traseira verticais 24 e 22 (Figura 2) e paredes laterais verticais 26 e 28 (Figura 3). Uma parede diagonal

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 21/41 / 25 se estende para baixo da parede frontal 24 ao fundo da parede traseira 22 para definir o depósito de água 20. A montagem de ventilador 18 está posicionada atrás e abaixo da parede diagonal 30. Porém, isto é meramente um exemplo ilustrativo de colocação. Outros arranjos convencionais ou subseqüentemente desenvolvidos podem ser substituídos. A montagem de ventilador inclui um par de ventiladores centrífugos 32, cada um dos quais tem uma coberta de saída 34 que se projeta pela parede diagonal 30 e no conduto 10 acima do depósito de água 20 e abaixo da montagem em espiral

16. Os ventiladores 32 podem compartilhar um eixo de acionamento comum girado por meio de uma polia de acionamento 38 conectada por uma correia 40 a um motor de acionamento 42.

[00030] Uma linha de recirculação 44 pode ser arranjada para se estender pela parede lateral 26 do conduto 10 perto do fundo do depósito 20 para recircular água de volta até a montagem de pulverizador de água 14. [00031] A montagem de pulverizador de água 14 inclui uma caixa d'água 48, que se estende ao longo da parede lateral 26 e um par de tubos de distribuição 50, que se estendem horizontalmente da caixa d'água através do interior do conduto 10 à sua parede oposta 28. Cada um dos tubos 50 é provido com uma pluralidade de bicos 52, que emitem borrifos de água formados por ventilador mutuamente se interceptando para prover uma distribuição uniforme de água através da montagem em espiral inteira 16. [00032] A montagem de eliminador de névoa 12 inclui uma pluralidade de tiras compridas espaçadas proximamente 54 que são dobradas ao longo de seu comprimento para formar caminhos sinuosos da região da montagem de pulverizador de água fora pelo topo do conduto 10. Será notado que a montagem de eliminador de névoa se estende substancialmente pela seção transversal inteira do conduto, e, como a seção transversal do conduto 10 é substancialmente uniforme, a montagem de eliminador de névoa ocupa substancialmente a mesma área de seção transversal do conduto 10 como a

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 22/41 / 25 montagem em espiral 16.

[00033] A montagem em espiral 16 de acordo com qualquer concretização é mostrada melhor nas Figuras 3-4 e inclui um coletor de entrada superior 56 e um coletor de saída inferior 58, que se estendem horizontalmente através do interior do conduto 10 adjacente à parede lateral

26. Os coletores são retidos no lugar por meio de suportes 60 na parede lateral 26. Condutos de fluido de entrada e saída 62 e 64 se estendem pela parede lateral 26 e se comunicam com os coletores superior e inferior 56 e 58 respectivamente. Estes condutos de fluido estão conectados para receber um fluido a ser esfriado ou condensado, por exemplo, o refrigerante de um compressor em um sistema de ar condicionado (não mostrado).

[00034] Uma pluralidade de tubos de esfriamento 66 está conectada entre os coletores superior e inferior 56 e 58. Cada tubo é formado preferivelmente em um arranjo de serpentina por meio de curvas de retorno de 180 graus 68 (e 70) perto das paredes laterais 26 e 28, de forma que segmentos diferentes de cada tubo se estenda geralmente horizontalmente através do interior do conduto 10 para trás e adiante entre as paredes laterais 26 e 28 a níveis diferentes no conduto ao longo de um plano vertical paralelo e espaçado proximamente ao plano de cada um dos outros tubos 66. Também será notado que os tubos 66 são arranjados em arranjos alternadamente deslocados. Pode ser visto que cada um dos coletores 56 e 58 é provido com uma fila superior e uma inferior de aberturas para aceitar os tubos 66 nestes dois níveis diferentes. Estes tubos podem ter qualquer diâmetro externo adequado D, tal como 9,5-50,8 mm. Porém, em uma concretização exemplar preferida, eles têm um diâmetro de 25,4-31,7 mm. As curvas de retorno de 180 graus 68 também podem ter qualquer raio de curva adequado. Porém, uma concretização exemplar tem um raio de 38,1-63,5 mm. Ademais, os níveis correspondentes dos segmentos de tubos adjacentes deveriam ser deslocados verticalmente entre si por uma quantidade aproximadamente igual

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 23/41 / 25 ao raio de curva de 180 graus.

[00035] A fim de suportar os tubos 66 nas curvas 68 (e 70), são providas hastes de suporte se estendendo horizontalmente 72, que estão montadas na parede 26, entre os suportes 60 e, na parede 28, entre os suportes 74.

[00036] A montagem em espiral 16 em seção transversal inclui arranjos de segmentos de tubo 66 arranjados a níveis diferentes ou elevações devido ao arranjo deslocado de tubos adjacentes. Esta montagem é semelhante a muitos projetos de montagem em espiral anteriores, mas difere no nível de compactação, como melhor ilustrado pelas Figuras 5-8 discutidas abaixo.

[00037] Como explicado no manual padrão da Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado, dois processos de transferência de calor separados estão envolvidos na operação de trocadores de calor evaporativos. No primeiro processo de transferência de calor, calor do fluido sendo esfriado ou condensado passa pelas paredes de tubo à água fluindo através dos tubos. No segundo processo, calor é transferido da água fluindo através dos tubos ao ar fluindo para cima. Estes dois processos são descritos pelas equações seguintes:

1. q=A(tc - ts) Us; e

2. q=A(hs - hl) Uc, onde q = calor total transferido; A = área de superfície de tubo total; tc = temperatura de fluido nos tubos; ts = temperatura de água fora dos tubos; Us = coeficiente de transferência de calor de fluido para água; hs = entalpia de ar saturado a ts; hl = entalpia de ar ambiente; e Uc= coeficiente de transferência de calor de água para ar.

[00038] Em ambos os processos de transferência de calor, a quantidade de calor transferida é geralmente proporcional à área de superfície de tubo total contanto que não haja nenhuma perda de deslocamento para os

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 24/41 / 25 coeficientes de transferência de calor e haja um aumento correspondente em fluxo de ar. Isto pode ser especialmente vantajoso em um projeto de espiral/enchimento que minimiza tais efeitos de deslocamento.

[00039] A Figura 5 mostra uma vista explodida de uma seção transversal de montagem em espiral 16 de uma configuração de tubo da técnica anterior, na qual tubos de serpentina redondos 66 de um diâmetro D1 são providos em uma configuração sobreposta e contatada de perto junta em uma compactação apertada. Com este arranjo, um melhor espaçamento de circuito para circuito de S1 poderia ser alcançado, que era igual ou ligeiramente maior que D1. Isto resulta em uma densidade de circuito D1/S1< 1,0.

[00040] A Figura 6 mostra uma vista explodida de uma seção transversal de montagem em espiral 16 de outra técnica anterior, exemplificada por Patente U.S. 5.425.414. Neste arranjo, tubos de serpentina elípticos 66 são providos em uma configuração sobreposta e contatados de perto juntos em uma compactação apertada como na Figura 5. Embora as corridas longitudinais dos tubos sejam elípticas, as curvas de retorno são circulares como mostrado com um diâmetro D2. Por causa da tubulação elíptica, fluxo de ar adicional é provido entre os tubos elípticos. Porém, por causa da seção transversal geralmente circular na área de curva de retorno, o espaçamento de circuito para circuito S2 permaneceu igual ou ligeiramente maior que D2 como na Figura 5. Novamente, densidade de circuito D2/S2 < 1,0.

[00041] A Figura 7 mostra uma vista explodida de uma seção transversal de montagem em espiral 16 da técnica anterior, como exemplificado por Patente U.S. 4.196.157. Neste arranjo, tubos de serpentina redondos 66 de um diâmetro D1 são providos em uma configuração sobreposta e separados por barras espaçadoras 76. Isto resultou em um espaçamento de circuito para circuito de S3, que era maior do que D3. Em

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 25/41 / 25 particular, o espaçamento S3 é igual ao diâmetro D3 do segmento de tubo 66 mais a espessura de haste espaçadora 76. Isto resultou em um arranjo de tubulação disperso com densidade mais baixa do que as Figuras 5-6. Quer dizer, densidade de circuito D3/S3 << 1,0.

[00042] Até agora, era acreditado ser um limite à densidade alcançável do feixe de tubos. Com empilhamento convencional, a densidade (Dx:Sx) era < 1,0 devido a contato nas porções sobrepostas. Até mesmo com métodos de tração para baixo imprecisos, a densidade poderia só ser aumentada a < 1,02. Porém, através desta montagem e método de serpentina inventivos, os circuitos de tubo individuais podem ser compactados precisamente com uma densidade (Dx:Sx) mais alta que 1, preferivelmente mais alta que 1,02, assim área de superfície aumentada pode ser provida dentro de uma dada área de trocador de calor.

[00043] A Figura 8 mostra uma vista explodida de uma seção transversal de montagem em espiral 16 de acordo com a invenção, na qual tubos de serpentina 66 são providos em uma configuração sobreposta e contatados de perto juntos em uma compactação mais compactada, mais apertada. Os tubos têm um diâmetro D4. Porém, provendo uma ou mais depressões nos tubos em uma ou mais regiões de cada sobreposição, a montagem em espiral inventiva é capaz de um espaçamento de circuito para circuito S4 que é ligeiramente menos que D4, resultando em uma densidade de serpentina D/S > 1,0, preferivelmente maior que 1,02. Além disso, porque as depressões podem ser formadas em regiões de sobreposição antes de montagem, as depressões podem ser feitas mais precisamente, de forma que um espaçamento de circuito para circuito preferivelmente uniforme preciso S4 possa ser provido ao longo da montagem. Isto alcança uma operação de trocador de calor mais consistente, na qual cada circuito tem substancialmente as mesmas propriedades de trocador de calor características de fluxo, queda de pressão e outras.

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 26/41 / 25 [00044] As depressões podem incluir entalhes, furos, sulcos, entalhes ou pequenas depressões, por exemplo, que reduzem as dimensões exteriores da tubulação em regiões de sobreposição. As depressões terão uma profundidade predeterminada baseado em vários critérios, incluindo o grau desejado de compressão/densidade, e a redução máxima em área de seção transversal tubular como permitida por fluido, gás ou velocidade e/ou queda de pressão bifásica. Depressões exemplares são formadas através de formação de pequenas depressões e têm uma profundidade de 5% a 50% do diâmetro de tubo quando providas em um lado da tubulação. Em uma concretização exemplar particular, formação de pequenas depressões é na ordem de 1,58 a 4,76 mm. Porém, quando a formação de pequenas depressões é provida em ambos os lados, a formação de pequenas depressões pode ter uma profundidade reduzida de 2,5% a 25%, como a formação de pequenas depressões complementar terá duas vezes o aumento efetivo em aumento de densidade quando comparado à formação de pequenas depressões de um lado só.

[00045] No exemplo da Figura 8, uma seção transversal circular é ilustrada. Embora esta seja uma configuração preferida, em alguns casos pode ser preferido usar tubos de seção transversal não circular. O termo diâmetro em tais casos é para ser entendido como a distância diametral através da seção transversal de tubo na direção de empilhamento ou sobreposição. Isto também pode às vezes ser referido como a área de seção transversal projetada quando o tubo não é redondo.

[00046] Na operação do trocador de calor exemplar das Figuras 2-4 e 8, um fluido a ser esfriado ou condensado, tal como um refrigerante de um sistema de ar condicionado, flui no trocador de calor pelo conduto de entrada 62. Este fluido é então distribuído pelo coletor superior 56 às pontas superiores dos tubos de esfriamento 66; e ele flui abaixo pelos tubos, atrás e adiante pelo interior do conduto 10 em níveis diferentes nele até que alcance o

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 27/41 / 25 coletor inferior 58, onde é coletado e transferido fora do trocador de calor pelo conduto de saída 64. Quando o fluido sendo esfriado flui pelos tubos 66, água é pulverizada dos bicos 52 abaixo através das superfícies exteriores dos tubos e ar é soprado dos ventiladores 32 para cima entre os tubos. A água pulverizada se coleta no depósito 20 e é recirculada pelos bicos. O ar corrente para cima passa pela montagem de eliminador de névoa 12 e se descarrega fora do sistema.

[00047] Durante seu fluxo descendente pelos tubos de esfriamento 66, o fluido sendo esfriado entrega calor às paredes dos tubos. Este calor passa exteriormente pelas paredes de tubo para a água fluindo abaixo através de sua superfície exterior. Quando a água corrente para baixo encontra o ar se movendo para cima, a água entrega calor ao ar, ambos através de transferência de calor sensível e transferência de calor latente, isto é, através de evaporação parcial. A água restante cai de volta abaixo no depósito 20, onde se coleta para recirculação. Quando o ar se movendo para cima encontra a água corrente para baixo e extrai calor da água, o ar também entra em uma certa quantidade de água na forma de gotículas que leva fora da montagem em espiral 16 e para cima fora da montagem de pulverizador de água 14. Porém, quando o ar passa pela montagem de eliminador de névoa 12, seu fluxo é mudado rapidamente em direções laterais e as gotículas líquidas levadas pelo ar se tornam separadas do ar e são depositadas nos elementos do eliminador de névoa. Esta água então cai sobre as montagens de pulverizador e serpentina. Enquanto isso, o ar de alta umidade resultante, mas essencialmente livre de gotículas, é descarregado pelo topo do conduto 10 à atmosfera.

[00048] Em certas concretizações da invenção, a área de superfície dos tubos de montagem em espiral 66 pode ser aumentada ademais pelo uso de aletas espaçadas proximamente que se estendem exteriormente, em uma direção horizontal, da superfície dos segmentos de tubo.

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 28/41 / 25 [00049] Em certas aplicações nas quais queda de pressão permissível é uma preocupação, feixes do tipo quadrangular são tipicamente usados. Embora a área de superfície e comprimento total de tubulação usada sejam os mesmos, feixes quadrangulares alimentam duas vezes tantos circuitos de metade do comprimento de tubo quanto feixes padrão. Isto reduz quedas de pressão de fluido internas por um fator de aproximadamente sete, mas também reduz o coeficiente de transferência de calor global devido à velocidade de tubo mais baixa, embora área de superfície de transferência de calor comparável seja provida. Porém, feixes de tubos quadrangulares são tipicamente mais caros que feixes padrão, com cerca de 5% a 15% menos desempenho térmico. Isto é devido em parte à quantidade adicional de circuitos que devem ser fabricados, controlados e soldados no coletor de tubo de comunicação, junto com um coeficiente de filme interno mais baixo devido à velocidade de tubo mais baixa. Porém, o feixe de tubos compactado inventivo permite ao projeto de feixe de tubos padrão estender sua faixa operacional térmica antes que o limite de queda de pressão seja alcançado permitindo mais área de fluxo interna ser compactada no mesmo espaço. Como tal, por uso da montagem de feixe de tubos compactada, a necessidade por feixes quadrangulares pode ser reduzida.

[00050] Um método exemplar de fabricação da montagem em espiral será descrito com referência às Figuras 9-13. A Figura 9 mostra um circuito de tubo individual formado extrudando e dobrando um comprimento contínuo de tubulação de aço 66 na forma de serpentina mostrada. Quarenta destes circuitos serão combinados para formar um trocador de calor de 40 circuitos. Cada tubo 66 é formado de tubulação redonda de 26,6 mm de diâmetro para ter: um comprimento interior L1 de 3,31 m da ponta de tubo à linha de centro de raio de curva de retorno; um comprimento L2 de 3,38 m da linha de centro de raio de curva de retorno à linha de centro de raio de curva de retorno; e um comprimento total L3 de 3,49 m. Porém, os tamanhos específicos são

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 29/41 / 25 significados serem ilustrativos e não limitantes.

[00051] Como mostrado na Figura 10, cada curva de retorno 68 de tubulação 66 tem um raio externo de 65,88 mm (largura total de 131,76 mm). Pelo menos uma área de pequena depressão 68B é formada na ponta mais externa da curva de retorno. Cada área de pequena depressão é dimensionada e formada para casar e aninhar com um perfil de tubo de curva de retorno sobreposto adjacente. No exemplo mostrado, duas áreas com pequenas depressões simétricas são providas em ambos os lados esquerdo e direito de uma superfície de topo de cada curva de retorno. Mais particularmente, neste exemplo específico, um ângulo de aproximadamente 30° foi usado, quando medido do plano de extremidade perpendicular ao eixo longitudinal do tubo. Isto foi calculado triangulando os pontos onde os ângulos cruzam os eixos longitudinal e transversal. Porém, o ângulo variará dependendo da forma e sobreposição das curvas de retorno.

[00052] As áreas de pequena depressão 68B têm uma largura dimensionada para receber a curva de retorno sobreposta adjacente. A largura atual depende da profundidade da pequena depressão. Preferivelmente, a pequena depressão tem uma curvatura que corresponde ao perfil de tubo. Neste caso, a pequena depressão é semi-esférica e tem uma profundidade de aproximadamente 3,81 mm como mostrado na Figura 11.

[00053] Em concretizações exemplares da invenção, as pequenas depressões podem ser formadas em massa por uma matriz ou gabarito que forma as pequenas depressões substancialmente simultaneamente para todas as áreas requeridas em um circuito. Alternativamente, pequenas depressões individuais podem ser formadas durante a formação das curvas de retorno de serpentina. O método particular de produção pode ser selecionado baseado no método particular de fabricação de tubo usado. Em uma concretização exemplar, as pequenas depressões podem ser formadas manualmente usando uma ferramenta de formação de pequenas depressões convencional tanto

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 30/41 / 25 quando cada curva de retorno individual 68 dos tubos 66 é formada, ou manualmente executada depois de conclusão de circuitos individuais 66. Em outra concretização, o processo também pode ser automatizado formando um gabarito, tal como o gabarito de formação de pequenas depressões 120 mostrado na Figura 13. Este gabarito permite a formação de ambas as áreas de pequena depressão 68B ao mesmo tempo. Este processo pode ser ademais automatizado provendo uma pluralidade de tais gabaritos de formação de pequenas depressões, um para cada curva de retorno. Se todos tais gabaritos de formação de pequenas depressões forem unidos ou indexados, a formação de pequenas depressões pode ser alcançada em uma única operação ou golpe para cada circuito individual 66. Esta concretização anterior tem a vantagem de aumentar produtividade e assegurar precisão da formação de pequenas depressões.

[00054] Várias configurações de pequena depressão diferentes podem ser providas na tubulação. Na concretização da Figura 10 exemplar, cada curva de retorno é formada com pequenas depressões em dois lugares em um lado (topo ou fundo) da tubulação, de forma que indiferente da ordem de empilhamento de circuitos, os feixes de tubo sempre se aninharão uniformemente. Porém, a formação de pequenas depressões pode ser provida em ambos os lados de toda curva de retorno. Em uma concretização alternativa, a formação de pequenas depressões é provida em ambos os lados de toda outra curva de retorno, deixando as curvas de retorno adjacentes sem pequenas depressões, mas produzindo o mesmo efeito global. Em ainda outra concretização exemplar, a formação de pequenas depressões pode ser executada em ambos os lados de todos os tubos, mas com um tamanho de pequena depressão reduzido ou menos pronunciado. Isto terá o mesmo resultado líquido como pequenas depressões maiores sendo providas em um só lado. Em ainda outra concretização, o mesmo efeito pode ser alcançado por uso de uma seção transversal reduzida não circular na direção de processo.

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Um exemplo disto seria uma seção transversal elíptica. Porém, uma redução contínua de seção transversal na curva de retorno pode ter efeitos adversos sobre as características de fluxo ou transferência de calor da tubulação. Quer dizer, a formação de pequenas depressões tem a vantagem de adicionar só um aumento mínimo em queda de pressão de fluido interno quando comparado a comprimir a curva de retorno inteira. A formação de pequenas depressões também é mais fácil de formar do que compressão da curva de retorno inteira enquanto tendo só um efeito mínimo, se qualquer, sobre as características estruturais da tubulação. Além disso, porque a tubulação adjacente se aninha na área de pequena depressão, isto serve para reforçar esta área.

[00055] A Figura 12 mostra um tubo de comunicação de coletor 56 com 40 aberturas deslocadas 56A dimensionadas para receber as pontas dos quarenta circuitos de tubos individuais 66. Neste exemplo, as aberturas são cada uma de um diâmetro de 27,78 mm. Como mostrado, o tubo de comunicação tem uma altura total H1 de 0,96 m. Uma primeira fila de 20 aberturas é espaçada eqüidistantemente por 19 espaçamentos de centro a centro de 45,24 mm cada, para um espaçamento de centro a centro total H2 de 0,86 m. Uma segunda fila de 20 aberturas também é espaçada eqüidistantemente por 19 espaços de 45,24 mm cada, para um espaçamento de centro a centro total H2 de 0,86 m. Porém, a segunda fila está deslocada da primeira. A primeira e segunda filas de aberturas são separadas pela distância W1 de 47,62 mm.

[00056] A montagem em espiral 16 resultante tem um espaçamento de circuito para circuito individual S que é menos que o diâmetro da tubulação (isto é, S=22,62 mm, D=26,67 mm, relação de densidade de compactação D/S= 1,179). Isto permite a compactação de circuitos adicionais em um alojamento de trocador de calor menor como a redução de 3,81 mm exemplar em espaçamento S (da densidade máxima previamente pensada de 1,02) multiplicado pelo número de circuitos formará eventualmente uma diferença

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 32/41 / 25 grande bastante para permitir a adição de um ou mais circuitos adicionais. Além disso, o arranjo de serpentina resultante pode ser feito uniformemente e/ou precisamente espaçado nesta densidade de > 1,02 pela provisão de áreas de depressão precisamente formadas, tais como pequenas depressões.

[00057] A montagem em espiral compactada inventiva pode ser benéfica em muitos ambientes de trocador de calor diferentes. A montagem em espiral compactada permite área de superfície de transferência de calor aumentada a ser compactada nas mesmas limitações de espaço/tamanho de projetos anteriores ou, reciprocamente, permite a mesma área de superfície de transferência de calor como a técnica anterior ser provida em um envoltório menor. Isto tem benefícios onde o tamanho do envoltório é fixo.

[00058] A montagem em espiral compactada também reduz a queda de pressão no trocador de calor provendo mais circuitos. Isto pode ser vantajoso em muitos tipos de trocadores de calor, tal como o tipo de espiral/enchimento da Figura 1, onde os critérios de pressão podem dirigir o projeto.

[00059] A montagem em espiral compactada inventiva também permite um espaçamento mais preciso e controlável entre circuitos. Por exemplo, fazendo todos os circuitos espaçados uniformemente e com pequenas depressões, cada circuito pode ter substancialmente as mesmas propriedades de fluxo de ar, queda de pressão e outras. Isto faz um projeto de trocador de calor melhorado.

[00060] Melhores resultados parecem ser alcançados quando a montagem em espiral compactada inventiva é usada em um trocador de calor do tipo de espiral/enchimento, isto é, um que inclui uma combinação de aparelho de troca de calor evaporativo direta e indireta como na Figura 1. Esta concretização pode alcançar resultados melhorados, comparada a trocadores de calor do tipo só de serpentina, tal como na Figura 2, porque o aumento em densidade de tubo não diminui o fluxo de ar de unidade global ao mesmo grau que pode em um trocador de calor do tipo só de serpentina.

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 33/41 / 25 [00061] Um exemplo de uma aplicação para uma combinação de trocador de calor de espiral/enchimento com uma serpentina compactada é uma torre de esfriamento de malha fechada, na qual um fluido inicialmente quente, tal como água, é geralmente dirigido para cima por uma série de circuitos que incluem uma seção de troca de calor evaporativa indireta, onde a água quente sofre troca de calor sensível indireta com um líquido evaporativo mais frio de contra-fluxo gravitando através das superfícies externas dos circuitos. Na concretização preferida, a água mais fria deixando cada um dos circuitos é igualmente exposta ao líquido evaporativo de temperatura uniforme mais frio e fluxos de ar ambiente de temperatura uniforme mais frios disponíveis. Isto conduz a um método de transferência de calor mais uniforme e necessariamente mais eficiente do que realizado pela técnica anterior. Quando calor é transferido sensivelmente do fluido quente, o líquido evaporativo aumenta em temperatura quando gravita para baixo pela seção de troca de calor evaporativo indireta. Simultaneamente, ar ambiente mais frio é tirado através dos circuitos em um caminho que é concorrente com o líquido evaporativo de gravitação. Parte do calor absorvido pelo líquido evaporativo é transferida ao fluxo de ar simultaneamente móvel, enquanto o restante do calor absorvido resulta em um aumento de temperatura para o líquido evaporativo quando flui para baixo através dos circuitos. O líquido evaporativo então gravita através de uma seção de troca de calor evaporativo direta. A seção de troca de calor evaporativo direta utiliza uma fonte separada de ar ambiente frio para esfriar diretamente o líquido evaporativo agora aquecido por troca de calor evaporativa. Fluxo de ar pela seção direta é tanto fluxo cruzado ou contra-fluxo para o líquido evaporativo descendente. Este líquido evaporativo agora esfriado é então coletado em um depósito, resultando em um líquido evaporativo esfriado de temperatura uniforme que é então redistribuído ao topo da seção evaporativa indireta.

[00062] Quando aplicado como um condensador evaporativo, o

Petição 870180015771, de 27/02/2018, pág. 34/41 / 25 processo é o mesmo como explicado para o aparelho de esfriamento de fluido de circuito fechado, exceto que como o refrigerante se condensa em uma condição isotérmica, o fluxo do fluido, agora um gás refrigerante, é tipicamente invertido a fim de facilitar a drenagem do condensado.

[00063] Tendo assim descrito a invenção com referência particular às formas preferidas dela, será óbvio àqueles qualificados na arte à qual a invenção pertence, depois de entender a invenção, que várias mudanças e modificações podem ser feitas nela sem partir do espírito e extensão da invenção como definida pelas reivindicações anexas a ela.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Montagem em espiral (16) para um trocador de calor (10), compreendendo:

um arranjo de pelo menos dois circuitos de serpentina, cada circuito incluindo seções de tubo longitudinais (66) de um diâmetro efetivo D, seções de curva de retorno (68) de um diâmetro efetivo D, e extremidades de entrada e saída, os pelo menos dois circuitos de serpentina são empilhados em um arranjo planar sinuoso com curvas de retorno adjacentes (68) sendo pelo menos parcialmente sobrepostas;

caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos pelo menos dois circuitos de serpentina é provido com pelo menos uma área de depressão (68B) coincidindo com o ponto de sobreposição com a curva de retorno (68) de um adjacente dos circuitos de serpentina, em que os pelo menos dois circuitos de serpentina são compactados densamente de forma que os adjacentes dos tubos de serpentina se aninhem na pelo menos uma área de depressão (68B) para prover uma densidade de compactação de circuito para circuito D/S maior que 1,02, onde S é o espaçamento entre cada circuito adjacente e D é o diâmetro efetivo dos tubos (66).
2. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a área de depressão (68B) tem uma profundidade entre 2,5-50% do diâmetro D.
3. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a área de depressão tem uma profundidade entre 0,79-12,7 mm.
4. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a área de depressão (68B) tem um perfil que casa com a curva de retorno adjacente (68) no ponto de sobreposição.

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5. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o perfil é semi-cilíndrico.
6. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a área de depressão (68B) é provida em pelo menos um dos lados de topo e de fundo dos pelo menos tubos alternados dentre os tubos de serpentina.
7. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a área de depressão (68B) é provida em ambos os lados de topo e fundo dos tubos alternados dentre os tubos de serpentina.
8. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a área de depressão (68B) é provida nos lados de topo e fundo de todos os intermediários dos tubos de serpentina no arranjo e cada área de depressão (68B) tem uma profundidade entre 1,25% a 25% do diâmetro D.
9. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a área de depressão (68B) é provida em ambas as extremidades esquerda e direita do lado de topo ou fundo para acomodar deslocamento e sobreposição em qualquer direção.
10. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a área de depressão (68B) é alcançada formando pelo menos o ponto de sobreposição das curvas de retorno (68) em uma forma de seção transversal aplainada.
11. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a área de depressão (68B) é formada por uma cova.
12. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os pelo menos dois circuitos de serpentina incluem três ou mais circuitos e o espaçamento de circuito para circuito S é

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3 / 5 uniforme entre todos os circuitos de serpentina da montagem em espiral.
13. Trocador de calor (10), compreendendo:

um arranjo de pelo menos dois circuitos de serpentina, cada circuito incluindo seções de tubo longitudinais (66) de um diâmetro efetivo D, seções de curva de retorno (68), e extremidades de entrada e saída, os pelo menos dois circuitos de serpentina são empilhados em um arranjo planar sinuoso com curvas de retorno adjacentes (68) sendo pelo menos parcialmente sobrepostas;

caracterizado por pelo menos um dos pelo menos dois circuitos de serpentina ser provido com pelo menos uma área de depressão (68B) coincidindo com o ponto de sobreposição com a curva de retorno (68) de um adjacente dos circuitos de serpentina, um coletor de entrada (56) conectado às entradas de cada um dos pelo menos dois tubos de serpentina;

um coletor de saída (58) conectado às saídas de cada um dos pelo menos dois tubos de serpentina; e um conduto de um tamanho predeterminado alojando a montagem em espiral (16) e incluindo uma entrada e uma saída de gás;

em que o arranjo de circuitos de serpentina é compactado densamente de forma que os adjacentes dos circuitos de serpentina se aninhem na pelo menos uma área de depressão (68B) para prover uma densidade de compactação de circuito para circuito D/S maior que 1,02, onde S é o espaçamento entre cada circuito adjacente e D é o diâmetro efetivo dos tubos (66).
14. Trocador de calor (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender ainda um ventilador (32) arranjado para mover um gás da entrada de gás de conduto, pela montagem em espiral e fora da saída de gás de conduto.
15. Trocador de calor (10), de acordo com a reivindicação 14,

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4 / 5 caracterizado pelo fato de compreender ainda um sistema de distribuição de líquido (52) arranjado acima da montagem em espiral (16) para distribuir líquido abaixo através da montagem em espiral.
16. Trocador de calor (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor é um trocador de calor evaporativo.
17. Trocador de calor (10), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor evaporativo é um trocador de calor indireto.
18. Trocador de calor (10), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor evaporativo inclui ambos um sistema de trocador de calor evaporativo direto e um sistema de trocador de calor evaporativo indireto.
19. Trocador de calor (10), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor é do tipo de espiral/enchimento.
20. Montagem em espiral (16) para um trocador de calor (10), compreendendo:

um arranjo de circuitos de serpentina, cada circuito incluindo seções de tubo longitudinais (66) de um diâmetro efetivo D, seções de curva de retorno (68), e extremidades de entrada e saída, o arranjo de circuitos de serpentina é empilhado em um arranjo planar sinuoso com curvas de retorno adjacentes (68) sendo pelo menos parcialmente sobrepostas; e caracterizada pelo fato de compreender uma área de depressão (68B) coincidindo com cada ponto de sobreposição das curvas de retorno (68) de circuitos de serpentina adjacentes que são providos em uma superfície de pelo menos uma das curvas de retorno sobrepostas (68), cada área de depressão (68B) definindo uma região de diâmetro reduzido,

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5 / 5 um coletor de entrada (56) conectado às entradas de cada um dos pelo menos dois circuitos de serpentina;

um coletor de saída (58) conectado às saídas de cada um dos pelo menos dois tubos de serpentina; e um conduto de um tamanho predeterminado alojando a montagem em espiral e incluindo uma entrada e uma saída de gás, em que o arranjo de circuitos de serpentina é compactado densamente com os adjacentes dos circuitos de serpentina se aninhando na área de depressão (68B) e definindo um espaçamento de circuito para circuito uniforme S entre cada circuito adjacente que é menos que o diâmetro efetivo D dos tubos (66).
21. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação

20, caracterizada pelo fato de que a região de diâmetro reduzido tem uma profundidade entre 2,5-50% de diâmetro de tubo D.
22. Montagem em espiral (16), de acordo com a reivindicação

21, caracterizada pelo fato de que a região de diâmetro reduzido é provida só ao redor do ponto de sobreposição nas curvas de retorno (68) para minimizar queda de pressão de fluido interna.
23. Trocador de calor (10), caracterizado pelo fato de compreender:

uma montagem em espiral (16) como definida pela reivindicação

20;

um coletor de entrada (56) conectado às entradas de cada um dos pelo menos dois circuitos de serpentina;

um coletor de saída (58) conectado às saídas de cada um dos pelo menos dois tubos de serpentina; e um conduto de um tamanho predeterminado alojando a montagem em espiral (16) e incluindo uma entrada e uma saída de gás.

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9 · 9 · 9·9· 9 99 9 949 · • 9 « 9 · 9 «9 99 9 9 94

4 99 9 9 99 4 9 · 9 99 4« • 999 99 99 99 99 99 *9 4