BRPI0510046B1

BRPI0510046B1 - Método e aparelho para aumentar a temperatura de uma substância em um recipiente

Info

Publication number: BRPI0510046B1
Application number: BRPI0510046-1A
Authority: BR
Inventors: Anders Kromand Hansen
Original assignee: Aak Denmark A/S
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2019-05-21
Also published as: US8746961B2; JP4639228B2; CN101334243B; EP1738124A1; PL2023069T3; CA2560579A1; CN101334243A; US20080264601A1; ZA200608189B; AU2005236121B2; DE602005022003D1; CN1957220A; IN2014DN10564A; EP1738124B1; AU2005236121A1; DK2023069T3; EP2023069B1; AR050657A1; JP2007533948A; EP2023069A1

Abstract

método e aparelho para aumentar a temperatura de uma substância em um recipiente, sistema, e, trocador de calor. um aspecto da presente invenção diz respeito a um método para aumentar a temperatura de uma substância que está inicialmente em um estado pelo menos parcialmente solidificado em um recipiente (34), onde pelo menos um trocador de calor é arranjado no recipiente. um objetivo é obter que a temperatura de uma substância possa ser mudada relativamente rápida. isto é obtido tendo-se meios de bombeamento para deslocar a substância, trocando calor entre um trocador de calor e a substância, deslocando a substância com os meios de bombeamento para a troca de calor aumentada entre o trocador de calor e a substância, assim como agitar a substância com os meios de bombeamento para deslocar a substância dentro do recipiente. quando a substância é deslocada, então não somente a substância estagnada está em contato com o trocador de calor pra a troca de calor. a quantidade de substância em contato com o trocador de calor é desse modo enormemente aumentada, e a transferência de calor é menos dependente da condutividade térmica da substância.

Description

“MÉTODO E APARELHO PARA AUMENTAR A TEMPERATURA DE UMA SUBSTÂNCIA EM UM RECIPIENTE” [0001] A presente invenção diz respeito a um método para aumentar a temperatura de uma substância que está inicialmente em um estado pelo menos parcialmente solidificado em um recipiente, onde pelo menos um trocador de calor é arranjado no recipiente. A invenção ainda diz respeito a um aparelho, um sistema e um trocador de calor.

[0002] Usualmente os tanques para reter substâncias podem ser equipados com um trocador de calor em espiral submerso na substância ou com um trocador de calor helicoidal enrolado em torno do tanque para aquecer tal substância. O aquecimento da substância pode ser feito para propósitos diferentes, por exemplo para cozinhar a substância, para mudar a viscosidade da substância, para acelerar um processo químico entre os compostos na substância, etc.

[0003] A superfície ativa do trocador de calor é aquecida a uma temperatura pelo menos tão alta quanto a temperatura desejada da substância, isto é uma diferença de temperatura está presente. De modo a obter a temperatura desejada em um tempo curto, a diferença de temperatura é normalmente aumentada. No caso da substância, ou uma ou mais frações da substância, é/são sensíveis às temperaturas altas a temperatura do trocador de calor, entretanto, deve ser mantida abaixo ou igual a uma temperatura máxima permitida. Para algumas substâncias, a temperatura máxima pode ser muito baixa, e se uma quantidade grande da substância é colocada em um tanque, o tempo para aquecer a substância pode ser muito longo. O mesmo problema também está presente quando do esfriamento de uma substância. O fenômeno também é conhecido a partir de um boneco de neve. Quando a neve é empacotada em bolas grandes, como ela está em um boneco de neve, ela toma tempo muito longo para descongelar, comparado com a mesma quantidade de neve que encontra-se desempacotada visto que ela caiu em um gramado.

[0004] Um exemplo de uma situação onde a mudança de temperatura é muito longa é o óleo vegetal a granel em um recipiente plástico. Tais recipientes plásticos

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2/21 são conhecidos por exemplo como um tanque flexível ou similar com uma capacidade de um a muitos milhares de litros, tal como disponível em Trans Ocean Distribution (www.todbulk.com), ou em John S Braid & Co Ltd (www.braidco.com). Durante o transporte a temperatura ambiente pode estar abaixo do ponto de fusão do óleo, por meio do qual o óleo gradualmente solidifica. De modo a esvaziar o recipiente, o óleo solidificado deve ser fundido no destino final. O recipiente portanto é a partir do início colocado em uma manta de aquecimento antes que ele seja enchido com óleo. Depois da chegada ao destino final, a manta de aquecimento deve ser ativada durante vários dias, por exemplo quatro a cinco dias dependendo do tamanho do recipiente, antes que o óleo seja fundido e possa ser escoado. A duração longa é principalmente causada pela quantidade grande de óleo e o fato de que a temperatura da manta de aquecimento deve ser limitada. A limitação é causada pelo material plástico do qual o recipiente é fabricado, que pode suportar somente uma temperatura certa, e mais importante que o óleo vegetal realmente degradará em qualidade se aquecido demais. Também, a pressão dos meios de aquecimento (água ou vapor) não pode ser mais aumentada visto que os tubos na manta de aquecimento e os ajustes não são dimensionados para suportar as cargas aumentadas a partir de uma pressão mais alta.

[0005] Um outro sistema de aquecimento é descrito na US 2522948 usado para resfriar água ou algum outro líquido. O líquido é bombeado em um tanque através de um trocador de calor consistindo de vários tubos paralelos dentro de um casco. Tendo passado os tubos, o líquido resfriado depois sai da outra extremidade aberta do casco mais distante dentro do tanque e mistura com o resto do líquido. O líquido é bombeado a partir de uma saída no fundo do tanque e circulado até que a temperatura desejada fosse alcançada. Embora o trocador de calor provavelmente possa ser usado para aquecer igualmente, a bomba pode somente trabalhar em líquidos e não em uma substância sendo inicial e parcialmente solidificada e não bombeável. Além disso, a troca de calor entre o líquido de trocado em calor e a substância remanescente pode não ser muito eficaz visto que o líquido é meramente circulado em torno do sistema, e a mistura depois somente ocorre próximo à extremidade interior do trocador de calor.

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Isto leva às diferenças grandes de temperatura em locais diferentes dentro do tanque e um tempo de resfriamento global mais longo. Também o sistema absorve uma quantidade considerável de espaço fora do tanque como o líquido, e desse modo a tubulação, sai do tanque de uma extremidade e entra aproximadamente na outra. Vários ajustes para o tanque e aberturas neste são portanto necessárias assim como acesso para a parte principal do lado de fora do tanque, que não é sempre prático.

[0006] A US 6002838 descreve um tanque para armazenar e descarregar líquidos sendo aquecidos durante a descarga. O tanque é dividido em duas câmaras com somente uma abertura relativamente pequena no meio e com um trocador de calor colocado na câmara menor. O líquido é bombeado através do trocador e para fora, onde um pouco dele e descarregado imediatamente, e o resto é bombeado novamente na câmara pequena. Como também o caso na patente descrita anterior, um pouco do líquido é recirculado para ajudar o aquecimento sobre o fluido remanescente. Entretanto, nenhum efeito de agitação é obtido. Também, o método descrito acima envolve o projeto especial de um tanque de armazenagem apesar de construído em câmaras, e o método não é aplicável assim em tanques padrão. Finalmente, o método pode não resolver o problema de aquecer uma substância, que inicialmente não está em um estado bombeável.

[0007] Um dispositivo de aquecimento de qualquer modo similar é descrito na US 3.856.078. Aqui, um trocador de calor é colocado em uma câmara isolada em poço e isolada na parte inferior de um tanque com somente uma abertura para o repouso do tanque. Uma bomba é colocada adjacente para a extremidade interna do trocador de calor e força o fluido (especialmente óleos pesados) para passar ao longo dos tubos de vapor no trocador de calor e circular para alguma extensão dentro da câmara isolada. O aquecimento é conduzido em paralelo com o descarregamento do fluido como uma parte do fluido aquecido é descartada diretamente quando aquecida enquanto uma outra parte é reintroduzida no tanque refluindo ao longo do lado de fora do trocador de calor mas ainda dentro da câmara isolada. Entretanto, este dispositivo como o formador é projetado não para aquecer um tanque inteiro cheio de fluido mas aquecer uma quantidade limitada em conjunção com ser descartado.

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4/21 [0008] Um objetivo é obter que a temperatura de um tanque inteiro cheio de uma substância, que está inicialmente em um estado pelo menos parcialmente solidificado, possa ser aumentada relativamente rápido. Um outro objetivo é obter um aumento relativamente rápido em temperatura, também quando somente uma diferença limitada de temperatura ou temperatura máxima é permitida.

[0009] Outros objetivos aparecem da descrição em outra parte.

[0010] Consequentemente, a invenção fornece um método de aumentar a temperatura de uma substância onde a substância inicialmente está pelo menos em um estado parcialmente solidificado como reivindicado na reivindicação 1, onde os meios de bombeamento para deslocar a substância são fornecidos, o dito método compreendendo as etapas de:

a. trocar o calor entre o trocador de calor (2) e a substância,

b. deslocar a substância com os meios de bombeamento para a troca de calor aumentada entre o trocador de calor (2) e a substância,

c. agitar a substância com os meios de bombeamento deslocando-se a substância dentro do recipiente através de pelo menos um meio tipo bico para aumentar a velocidade do fluxo ao agitar.

[0011] trocador de calor, por meio do qual o trocador de calor pode trocar calor com toda a substância em tempo curto, que novamente reduz a dependência da condutividade térmica da substância.

[0012] Quando a substância, que inicialmente está em um estado pelo menos parcialmente solidificado, é deslocada de acordo com a etapa b), então não somente a substância estagnada está em contato com o trocador de calor para a troca de calor de acordo com a etapa a). A quantidade de substância em contato com o trocador de calor é desse modo muito aumentada, e a transferência de calor é menos dependente da condutividade térmica da substância. Quando a substância é agitada ainda de acordo com a etapa c), é obtido que a substância depois contata com o trocador de calor é transportada fora do trocador de calor e misturada com a substância remanescente, por meio da qual a troca de calor também ocorrerá entre a substância de troca de calor e a substância remanescente, que é uma melhora

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5/21 grande comparada somente para trocar o calor com o trocador de calor. Também é obtido pela etapa c) que a substância colocada fora do trocador de calor é transportada ao trocador de calor, por meio do qual o trocador de calor pode trocar calor com toda a substância em tempo curto, que novamente reduz a dependência da condutividade térmica da substância. Por aumentar a velocidade do fluxo, o efeito de agitação é melhorado e desse modo também transferir calor a ou da substância. Por ter muitos bicos ou meio tipo bico em diferentes posições e de diferentes tamanhos, a agitação pode ser muito controlada de modo que uma mistura da substância aquecida com substância não-aquecida pode ser obtida em todas as partes do tanque, e mesmo nos cantos mais afastados do trocador de calor . No projeto mais simples, os bicos podem ser furos.

[0013] O método pode preferivelmente envolver que o trocador de calor seja conectado aos meios de fonte externa para transferir calor à substância no recipiente, e onde os meios de fonte e os meios de bombeamento são coordenados por meios de controle para controlar a temperatura da substância. Deste modo os meios de fonte externa para transferir calor à ou da substância somente precisa ser fornecida no local onde a transferência de calor deve ser feita. Coordenando-se os meios de fonte e os meios de bombeamento, uma manipulação mais suave da substância pode ser obtida, por exemplo regulando-se a quantidade de substância bombeada por unidade de tempo em relação à quantidade de calor sendo transferido a ou dos meios de fonte, tal como por exemplo para impedir o superaquecimento e além disso obter controle total da faixa de temperatura da substância.

[0014] O trocador de calor pode preferivelmente compreender uma superfície cilíndrica oblonga, e meios de guia são fornecidos para guiar a substância ao longo da dita superfície quando da realização da etapa b), os ditos meios de guia sendo conectados aos meios de bombeamento. Quando a substância é guiada ao longo de uma superfície de um trocador de calor, a transferência de calor realçada é obtida entre a substância e o trocador de calor visto que a substância pode interagir com o trocador de calor ao longo da superfície e não ser restrita a uma certa parte limitada

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6/21 da superfície.

[0015] Os meios de guia podem em uma forma de realização preferida compreender um alojamento arranjado essencial e concentricamente em torno do trocador de calor, o dito alojamento compreendendo várias aberturas arranjadas em um padrão ao longo do comprimento do alojamento para distribuir a substância quando da realização da etapa c). Com isto a transferência de calor melhorada entre a substância e o trocador de calor é obtida, assim como um efeito de agitação da substância quando ela é distribuída por intermédio das aberturas. Comparado ao calor de transferência a ou de uma substância, que está em um estado estático, a distribuição e o efeito de agitação resultante melhoram muito a transferência de calor a ou da quantidade inteira da substância. No caso o método envolve fundir a substância solidificada que é obtida, devido aos meios de guia compreendendo um alojamento arranjado essencial e concentricamente em torno do trocador de calor, esta substância contida nos meios de guia pode ser fundida com o calor do trocador de calor inicialmente, onde depois a substância fundida pode ser distribuída à parte remanescente da substância, que é ainda solidificada, por meio da qual a transferência direta de calor àquela parte pode ser obtida.

[0016] Os meios de fonte externa podem em uma forma de realização preferida compreender meios para aquecer água. Os meios para aquecer água no geral estão disponíveis em um custo relativamente baixo. A água é neutra ao ambiente, e no caso uma quantidade de água deve acidentalmente ser escoada e nenhum dano será feito.

[0017] O método pode preferivelmente ser utilizado em um modo onde a substância está inicialmente em um estado pelo menos parcialmente solidificado, e onde o calor é trocado entre o trocador de calor e a substância de acordo com a etapa a), pelo menos até que uma quantidade da substância seja fundida, antes da iniciação das etapas b) e c). O método é particularmente adequado para fundir uma substância parcialmente solidificada.

[0018] Um uso preferido do método é para fundir óleo ou gordura solidificados comestíveis. O óleo ou gordura de por exemplo origem vegetal é muitas vezes

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7/21 produzido em plantações próximas, ou em instalações de processo, em locais muito distantes de onde eles são usados. Eles são portanto transportados por navio e podem estar dias ou semanas no curso, que fornece tempo adequado para ser esfriado pela temperatura ambiente a uma temperatura abaixo da temperatura de fusão. De modo a esvaziar os recipientes que armazenam tal óleo ou gordura, o óleo ou gordura devem ser fundidos para permitir a drenagem ou bombeamento.

[0019] Além disso, conforme o trocador de calor é colocado dentro do recipiente, o aparelho requer somente um mínimo de espaço tanto durante a transporte do recipiente quanto durante o próprio processo de aquecimento. O método de aquecimento pode ser assim usado mesmo onde o espaço livre for limitado. Além disso, o trocador de calor de acordo com a invenção somente entra e é montado no recipiente em um lugar, e o acesso aos outros lados do recipiente portanto não é necessário. Isto também é muito vantajoso quando usado em uma substância como por exemplo óleos comestíveis ou gordura inicialmente vertidos em um tanque flexível colocado dentro de um recipiente de embarque para estabilidade extra e resistência durante o transporte. Aqui, o acesso ao tanque flexível depois é limitado somente a um lado do tanque flexível exatamente dentro das portas do recipiente, mas usando a invenção descrita isto não causará nenhum problema.

[0020] A invenção ainda diz respeito a um aparelho para aumentar a temperatura de uma substância onde a substância inicialmente está em um estado pelo menos parcialmente solidificado em um recipiente, o dito aparelho compreendendo pelo menos um trocador de calor adaptado para trocar calor com a substância, quando o trocador de calor é arranjado em um recipiente, onde o aparelho compreende ainda meios de bombeamento e de guia para deslocar a substância no recipiente, os ditos meios de bombeamento e de guia sendo adaptados para agitar a substância pelo deslocamento da substância através pelo menos um meio tipo bico para aumentar a velocidade do fluxo e para aumentar a troca de calor entre o trocador de calor e a substância, quando a substância for deslocada. Quando o calor é trocado entre a substância e o trocador de calor no recipiente, e a substância for deslocada pelos meios de bombeamento e de guia para agitar a substância, então não somente a

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8/21 substância estagnada está em contato com o trocador de calor para a troca de calor, por meio da qual a troca de calor é muito melhorada. A quantidade de substância em contato com o trocador de calor é aumentada, e a troca de calor é menos dependente da condutividade térmica da substância.

[0021] As formas de realização preferidas do aparelho de acordo com a invenção são os objetivos das reivindicações dependentes de 9 a 12.

[0022] A invenção ainda diz respeito a um sistema compreendendo um recipiente adaptado para armazenar uma substância, um trocador de calor arranjado com pelo menos uma superfície cilíndrica oblonga dentro do recipiente e meios de guia adaptados para guiar uma substância ao longo da dita superfície do trocador de calor, os ditos meios de guia compreendendo um alojamento arranjado essencial e concentricamente em torno do dito trocador de calor e sendo adaptado para receber um fluxo da substância, onde o alojamento está compreendendo várias aberturas arranjadas em um padrão ao longo do comprimento do dito alojamento para distribuir o dito fluxo de substância quando presente.

[0023] A invenção ainda diz respeito a um trocador de calor compreendendo uma seção oblonga e substancialmente cilíndrica adaptada para a troca de calor com uma substância, onde os meios de guia compreendendo um alojamento são arranjados essencial e concentricamente em torno do dito trocador de calor e adaptado para receber e guiar um fluxo da dita substância de uma extremidade do alojamento e ao longo da dita seção, e onde o alojamento compreende várias aberturas arranjadas em um padrão ao longo do comprimento do dito alojamento para ejetar o dito fluxo da substância quando presente.

[0024] No seguinte a invenção é descrita com respeito aos desenhos, que exibem exemplos das formas de realização da invenção.

[0025] A Fig. 1a mostra a vista lateral de um trocador de calor de acordo com a invenção, [0026] A Fig. 1 b mostra uma vista frontal do trocador de calor exibido na Fig. 1 a, [0027] A Fig. 2 mostra a seção Y-Y da Fig. 1 b, [0028] A Fig. 3 mostra a seção X-X da Fig. 1 a,

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9/21 [0029] A Fig. 4 mostra uma vista lateral secional de um trocador de calor instalado em um recipiente [0030] A Fig. 5a mostra uma vista elevada de um trocador de calor instalado em um recipiente [0031] A Fig. 5b mostra o detalhe Z da Fig. 5a em formato alargado [0032] A Fig. 6 mostra um circuito simplificado para reciclar um meio de transferência de calor a um trocador de calor [0033] A Fig. 7 mostra um circuito simplificado para reciclar uma substância [0034] A Fig. 8 mostra uma vista secional correspondendo à Fig. 2, onde as direções de fluxo de um meio de transferência de calor e de uma substância são indicadas.

[0035] A Fig. 9 mostra uma forma de realização de um trocador de calor de acordo com a invenção.

[0036] A Fig. 10a mostra uma forma de realização de um trocador de calor de acordo com a invenção como observado em uma vista lateral.

[0037] A Fig. 10b mostra o trocador de calor da Fig. 10a como observado em uma vista superior.

[0038] A Fig. 10c mostra o trocador de calor da Fig. 10a como observado em uma vista posterior.

[0039] Vários tubos diferentes são mostrados nas figuras e são exibidos sem soldas, soldaduras etc. para conectar e montar os ditos tubos. Tais conexões são, entretanto, triviais para a pessoa habilitada e conseqüentemente omitidas para simplificação. As dimensões relativas do trocador de calor nas Figs. 1 a 3 e 9 a 10 são exibidas essencialmente em escala.

[0040] As Figs. 1a e 1b exibem um trocador de calor 2 compreendendo meios de guia, que incluem um alojamento 6 com aberturas 7. O trocador de calor 2 compreende ainda aberturas 18, 19, 20, 21 e 24. As aberturas 19 e 20 são adaptadas para conexão de meios de fonte para transferir o calor a ou do trocador de calor, por exemplo água aquecida ou vapor reciclados ao trocador de calor 2 por intermédio das aberturas. Para formar caminhos de fluxo interno no trocador de calor

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2, as seções de tubo 31 a 33 são fornecidas. O trocador de calor compreende ainda uma parte de saída 29 tendo uma abertura 24, que é conectada à abertura 18. A parte de saída 29 compreende uma seção cilíndrica 14 adaptada para receber uma ligação.

[0041] As Figs. 2 e 3 exibem um trocador de calor 2 compreendendo uma seção cilíndrica oblonga 4 formada por um tubo 8 com uma primeira extremidade 9 e uma segunda extremidade fechada 10. O tubo 8 é conectado a um tubo 32 e deste a uma abertura 20. Dentro do tubo 8 um segundo tubo 15 é arranjado tendo uma primeira extremidade aberta 16 colocada pela primeira extremidade fechada 10. O tubo 15 está em uma segunda extremidade 17 conectada a um tubo 33, que estende-se a montante em uma abertura 19. O tubo 8 é concentricamente envolvido por meios de guia, que aqui é um alojamento 6 formado por um tubo tendo várias aberturas 7, as ditas aberturas preferivelmente apontando a montante e lateralmente. O alojamento 6 é conectado a um tubo 31 e deste a uma abertura 21. Uma parte de saída 29 é fixada em torno do alojamento 6 e compreende uma abertura 24. A parte de saída 29 compreende ainda uma conexão a uma abertura 18.

[0042] A Fig. 4 exibe um trocador de calor 2 tendo um alojamento 6 e uma superfície cilíndrica oblonga 4 assim como uma parte de saída 29 compreendendo uma seção cilíndrica 14. O trocador de calor 2 é fixado a uma parede 25 de um recipiente não exibido com o alojamento 6 e a superfície 4 estendendo-se a um comprimento L no recipiente. O comprimento L preferivelmente corresponde essencialmente ao comprimento/profundidade/ largura do recipiente de modo a realçar a função do trocador de calor quando ativado. O trocador de calor 2 é conectado a um tubo 23 com uma ligação não exibida por exemplo Straub, que efetivamente fecha qualquer fenda entre o tubo 23 e a seção cilíndrica 14 da parte de saída 29. O tubo 23 é conectado às flanges 27 e 26, que são fixadas à parede 25. Os parafusos 28 são usados para fixar o tubo 23. Deste modo uma abertura não exibida 24 - ver por exemplo a Fig. 2 - pode receber a substância do recipiente por intermédio do tubo 23. Na Fig. 5a e 5b um trocador de calor 2 é fixado por intermédio de flanges 26 e 27 a uma parede 25 de um recipiente 34. Um alojamento 6 e uma

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11/21 superfície cilíndrica oblonga 4 está estendendo-se no recipiente 34.

[0043] A Fig. 6 exibe um trocador de calor 2 colocado como representado nas Figs. 5a e 5b. Um recipiente 34, alojamento 6 e uma superfície cilíndrica oblonga 4 são omitidas para simplicidade. Um meio de transferência de calor é aquecido em uma caldeira por exemplo alimentada a óleo 44 e por intermédio de uma conexão 37 transportada a uma abertura 20. As válvulas de interrupção 35 e 36 são fornecidas pelas aberturas 19 e 20. O meios de transferência de calor saem através de uma abertura 19 e transportados a uma bomba de transferência 42 por intermédio de uma conexão 38. A partir da bomba de transferência o meios de transferência de calor são transportados de volta à caldeira 44 por intermédio de uma conexão 39. Um vaso de expansão 43 é conectado à conexão 38 por intermédio de uma conexão 40. Vários ajustes, válvulas etc., que são triviais à pessoa habilitada e são omitidos para simplicidade. A direção de transporte dos meios de transferência de calor através do trocador de calor pode certamente ser reversa.

[0044] Na Fig. 7 a substância é bombeada de uma bomba centrífuga 48 a uma abertura 21 no trocador de calor 2 por intermédio de uma conexão 50. As válvulas de interrupção 45 e 46 são fornecidas pelas aberturas 18 e 21. Um indicador de temperatura 47 está monitorando a temperatura da substância. A substância do recipiente sai através da abertura 18 e remetida à bomba centrífuga 48 por intermédio de uma conexão 49. Vários ajustes, válvulas etc., que são triviais à pessoa habilitada também são aqui omitidos para simplicidade.

[0045] Deve ser entendido que os itens externos exibidos tanto na Fig. 6 quanto 7 serão conectados simultaneamente para operar o trocador de calor 2. O uso de duas figuras separadas é somente para simplicidade. Os meios para controlar a caldeira 44, a bomba de transferência 42 e a bomba centrífuga 48 não são exibidos.

[0046] Em uma outra forma de realização da invenção um trocador de calor extra pode ser aplicado ao sistema externo, antes ou depois dos meios de bombeamento, deste modo acelerando o processo de aquecimento.

[0047] A Fig. 8 exibe um trocador de calor 2 compreendendo uma seção cilíndrica oblonga 4 formada por um tubo 8 com uma primeira extremidade 9 e uma

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12/21 segunda extremidade fechada 10. O tubo 8 é conectado a um tubo 32 e a partir deste a uma abertura 20. Dentro do tubo 8 um segundo tubo 15 é arranjado tendo uma primeira extremidade aberta 16 colocada pela primeira extremidade fechada 10. O tubo 8 está em uma segunda extremidade 17 conectada a um tubo 33, que estende-se a montante em uma abertura 19. Um meio de transferência de calor é introduzido através da abertura 20 e transportado na indicação de direção pelas setas A. Pela segunda extremidade fechada 10 do tubo 8, a direção dos meios de transferência de calor é invertida para entrar no segundo tubo por sua primeira extremidade aberta 16. O meios de transferência de calor saem através da abertura 19 na direção indicada pela seta B. O tubo 8 é concentricamente envolvido por meios de guia, que aqui é um alojamento 6 formado por um tubo tendo várias aberturas 7, as ditas aberturas preferivelmente apontando a montante e lateralmente. O alojamento 6 é conectado a um tubo 31 e a partir deste a uma abertura 21. A substância é introduzida por intermédio da abertura 21 e transportada em direção às aberturas 7 no alojamento 6, de onde a substância é deslocada fora do trocador de calor 2. As direções de fluxo são indicadas pelas setas C. A substância é com isto a primeira permitida para troca calor com os meios de transferência de calor por intermédio da superfície 4, onde depois ela é deslocada através das aberturas 7 para obter um efeito de agitação na substância que envolve o trocador de calor. Uma parte de saída 29 é fixada em torno do alojamento 6 e compreende uma abertura 24. A parte de saída 29 compreende ainda uma conexão a uma abertura 18. A substância que envolve o trocador de calor pode com isto ser drenada através da abertura 18 por intermédio da abertura 24 na parte de saída 29. As aberturas 7 podem ser fornecidas com bicos para aumentar a velocidade da substância para realçar o efeito de agitação.

[0048] Normalmente um trocador de calor 2 é montado em um recipiente, tal como um tanque flexível fabricado essencialmente de um material polimérico. As válvulas de interrupção são montadas nas aberturas 18 a 21. Uma substância bombeável depois é enchida no recipiente preferivelmente por intermédio da abertura 18, ou alternativamente por intermédio de uma abertura no topo do

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13/21 recipiente. O ar capturado no recipiente é ventilado por exemplo por uso de uma válvula de drenagem. Depois de encher o recipiente, a parte de saída 29 e o alojamento 6 serão enchidos com a substância. O recipiente pode depois ser colocado em um ambiente de armazenagem ou transportado a um local diferente, onde a substância em tempo pode solidificar a uma consistência não bombeável. Se este for o caso então um meio aquecido, por exemplo água quente, é circulado durante um certo período de tempo através dos tubos 8 e 15 como descrito acima com respeito à Fig, 8, Isto reconstitui pelo menos a substância no alojamento 6 e a parte de saída 29 a uma viscosidade bombeável, e a circulação da substância é iniciada. A circulação da substância é descrita acima com respeito à Fig. 8. Quando a substância sai das aberturas 7 no alojamento 6, a pressão dentro do alojamento é transferida em energia cinética do fluido. A substância aqui é deslocada em uma velocidade dependendo da pressão adicionada pela bomba e em direções substancialmente radiais em relação ao alojamento. Deste modo a substância de troca de calor pode influenciar as substâncias solidificadas em uma distância fora do trocador de calor 2 e desse modo melhorar a transferência de calor. A direção na qual e a velocidade pela qual a substância é deslocada é controlada pela localização e o dimensionamento das aberturas 7. Deste modo um efeito de agitação é obtido, exatamente como é obtido que a substância aquecida seja misturada com a substância remanescente não somente exatamente em torno do trocador de calor mas no tanque inteiro. Isso melhora muito a transferência de calor comparada ao calor de transferência através de uma substância estagnada. O efeito de agitação pode ser obtido formando-se as aberturas 7 como furos relativamente pequenos comparados às dimensões do tubo. A abertura também pode ser fornecida com bicos para aumentar a energia cinética da substância deslocada ainda mais. Depois de ter obtido uma viscosidade própria de alguma ou toda a substância, uma quantidade desejada da substância pode ser removida do recipiente, por exemplo por bombeamento ou por uso de gravidade, tal como inclinando-se o recipiente.

[0049] Como uma alternativa para circular um meio de transferência de calor no trocador de calor, o trocador de calor pode ser fornecido com um elemento de

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14/21 aquecimento elétrico embutido.

[0050] Na Fig. 9 é mostrada uma forma de realização de um trocador de calor 2 de acordo com a presente invenção. Como nas formas de realização mais iniciais o trocador de calor 2 compreende uma seção cilíndrica oblonga 4 estendendo-se no interior do recipiente (não mostrado) similarmente como ilustrado na Fig. 5a e de um comprimento total correspondendo às dimensões do recipiente. Os meios de aquecimento fluem dentro da seção cilíndrica oblonga 4 aquecendo a substância no alojamento 6 envolvendo a seção cilíndrica 4. Os meios de aquecimento, por exemplo água ou vapor, entram e saem do trocador de calor através das aberturas 19, 20. A substância bombeada entra no alojamento 6 através da abertura 21 e sai do alojamento 6 por intermédio de várias aberturas ou furos 7 trabalhando como bicos que mudam a energia de pressão da substância dentro do alojamento em energia cinética. Uma seção transversal do alojamento 6 é mostrada em um alargamento na figura. Aqui a colocação das aberturas 7 pode ser vista em detalhes. Tais furos (dos quais somente alguns são mostrados aqui para clareza) são colocados em várias posições ao longo do comprimento inteiro do alojamento 6. As posições e os tamanhos dos furos determinam a direção resultante da substância deslocada ao longo com sua velocidade. Os furos são portanto colocados de modo a obter uma agitação e mistura máximas da substância em todo lugar no recipiente. Conforme o trocador de calor 2 mostrado na Fig. 9 é projetado para ser montado próximo do fundo de um recipiente e um pouco a um lado, os furos 7 são colocados no lado superior do alojamento 6. Além disso, o diâmetro de uma abertura 90 é projetada para obter a velocidade mais alta da substância deslocada onde a distância da abertura à parede do recipiente é a mais longa. Para ainda realçar o efeito do bico das aberturas, os cantos das aberturas podem ser cortados a laser por meio do qual rebarbas são evitadas.

[0051] Como descrito mais no início, a substância é extraída do recipiente por intermédio da abertura 24 na parte de saída 29 e sai do trocador de calor através da abertura 18. Nesta forma de realização a parte de saída 29 alcança uma distância no recipiente e é equipada com numerosos furos pequenos 91 que podem ser

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15/21 observados da vista expandida inserida na Fig. 9. Os furos pequenos impedem que a parte de saída 29 caia ou dobre devido à diferença de pressão entre a substância dentro e fora da parte de saída. O trocador de calor 2 é montado no recipiente nos flanges 26 e 27 por meios convencionais, tais como parafusos ou semelhantes.

[0052] Uma forma de realização similar de um trocador de calor 2 é mostrada nas figuras 10a-c em uma vista lateral, de topo e posterior, respectivamente. A substância entra e sai do trocador de calor do mesmo modo como descrito para a Fig. 9. Nesta forma de realização os meios de aquecimento conduzidos por intermédio da abertura 19 através de um tubo 93 conectado a um segundo tubo 94 essencialmente paralelo a uma primeira e sai através da abertura 20. Isto é observado o mais claramente na Fig 10b. Os tubos 93, 94 seguem dentro do alojamento 6 em seu comprimento inteiro. Esta forma de realização alternativa é vantajosa em produzir uma eficiência de aquecimento alta e é simples e barata para fabricação.

Exemplo 1 [0053] Um tanque de aço de 1 x 1 x 1 m com um volume de 1 m³ é fornecido com um trocador de calor tendo um projeto correspondendo às Figs. 1 a 3 e 8. O alojamento 6 é fabricado de um tubo de aço de 83 x 80 mm (diâmetro interno de 80 mm e diâmetro externo de 83 mm). O tubo 8 é fabricado de um tubo de aço de 63 x 60 mm, e o tubo 15 é fabricado de um tubo de aço de 32 x 30 mm. O comprimento L é de 0,9 m, e o alojamento 6 é fornecido com duas aberturas 7 faceando a jusante e quatro aberturas 7 lateralmente (duas em cada lado), a dita abertura 7 tendo um diâmetro de 10 mm. No tanque de aço de 800 kg Confao®35 foi enchido (fornecedor: Aarhus United, 8000 Aarhus, Dinamarca). Confao®35 é uma gordura de confeitaria com base em óleos vegetais hidrogenados de origem não láurica, com os seguintes valores típicos:

- Ponto de fusão da pasta fluida = 37°C (de acordo com AOCS Cc 3-25)

- Ácidos graxos trans = 43 % (de acordo com IUPAC 2.304) [0054] Tipicamente os óleos vegetais têm os valores relacionados com calor seguintes:

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- Gorduras líquidas: teores de calor específicos = 2,1 kJ/(kgK)

- Calor de fusão = 185 a 210 kJ/kg [0055] Depois do enchimento o tanque é armazenado durante três dias em um ambiente de armazenagem tendo uma temperatura de 5 graus Celsius, por meio do qual o óleo é solidificado. A água aquecida usada com os meios de transferência de calor é circulada no trocador de calor como descrito com respeito à Fig. 6. Depois que o óleo solidificado no trocador de calor é fundido, o deslocamento e a circulação do óleo fundido são iniciados e continuados até que todo o óleo seja fundido e uma temperatura uniforme do óleo seja obtida.

[0056] Três rodadas foram realizadas com uma temperatura dos meios de transferência de calor (água) de 90°C, 75°C e 65°C, respectivamente. A vazão da água através do trocador de calor foi aproximadamente de 1 litro/segundo. Uma quarta rodada foi realizada com o vapor como os meios de transferência de calor, em uma pressão de 1,8 bar e tendo uma temperatura de 131 °C. Em todas as quatro rodadas a temperatura do óleo no tanque foi registrada no começo e no fim. Também o tempo usado foi registrado.

Temperatura	de	Temp. inicial do	Temp. final do	Tempo para fusão
meios	de	óleo	óleo*	[horas]
transferência de calor	[^OC]	[^OC]
Água a 90°C	11,9	39,5	6,33
Água a 75°C	11,9	38,1	8,33
Água a 65°C	11,9	36,4	10,50
Vapor de 1,8 bar	9,7	36,4	3,33

Tabela 1. Resultados das rodadas de teste.

*Temperatura do óleo no tempo que todo o óleo foi fundido, que é determinada por inspeção visual.

Exemplo 2 [0057] Um tanque flexível de 24.000 L. de camada múltipla, de uso único de Braid & Co foi colocado em um recipiente de secagem 20'. O tanque flexível foi ajustado com um trocador de calor como ilustrado na Fig. 5a. O trocador de calor (conforme a Fig. 8) teve um comprimento de 5,3 metros, e o diâmetro foi de 84 mm. O alojamento cilíndrico externo teve vinte aberturas de 10 mm exatamente

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17/21 distribuída nos dois lados e a parte superior para distribuir o fluxo de material.

[0058] O tanque flexível foi depois enchido com 17,5 toneladas de Shokao® 94 (Aarhus United Dinamarca). Shokao® 94 é um substituto de manteiga de cacau com base em óleo não láurico fracionado e não hidrogenado, com um ponto de fusão de 32°C. A gordura é polimórfica e se comporta como manteiga de cacau. Para resfriar e cristalizar a gordura, o recipiente foi colocado do lado de fora por seis semanas em uma temperatura média de aprox. 2°C. O trocador de calor foi adaptado com os meios de aquecimento como ilustrado na Fig. 6. A bomba, pos. 42, foi um Grundfoss CP8-40 ajustada para circular a água em uma vazão de 11 m³/h. Além disso, o trocador de calor foi adotado com meios de circulação como ilustrado na Fig. 7. A bomba, pos. 48, foi um KSB Etachrom BC032-125/302 ajustada a uma vazão de 15 m³/h. As sondas de temperatura foram instaladas nas linhas para circular água e material de teste. Do mesmo modo, uma sonda foi instalada no topo do tanque flexível. Todas as temperaturas foram registradas simultaneamente em intervalos de 10 minutos.

[0059] O teste foi iniciado no 24^o dia de Fevereiro de 2004 e o procedimento inicial de partida foi como descrito no Exemplo 1. Os resultados seguintes foram obtidos:

Tempo em horas	Temperatura da água de aquecimento em ^OC	Temperatura do óleo circulante em OC	Temperatura no topo do tanque flexível em ^OC
5	80,4	42,9	7,7
10	80,4	39,3	5,7
15	71,0	39,3	4,6
20	77,7	39,3	4,6
25	80,4	39,3	8,4
30	75,0	39,3	14,5
35	72,3	39,3	32,2
40	72,3	39,3	33,3
45	76,3	40,5	34,1
50	72,3	42,9	36,5

[0060] No intervalo de tempo de 10 a 40 horas a fusão está em um estado estacionário como indicado por uma temperatura constante do óleo circulante. Além

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18/21 disso, pode ser observado que o volume de material é fundido no intervalo de tempo de 35 a 40 horas como indicado por uma temperatura em ou acima do ponto de fusão do material no topo do tanque flexível. Na inspeção foi revelado que uma camada de somente aprox. 1 cm. de material sólido foi deixado na extremidade remota do tanque flexível.

[0061] No final do teste, a substância foi drenada, deixando aproximadamente 30 kg de substância no tanque flexível.

Exemplo 3 [0062] Este exemplo é basicamente uma continuação do exemplo 2, com a exceção de que o trocador de calor e a unidade de agitação são otimizados, e um trocador de calor externo foi incorporado no circuito da substância fundida de modo a aumentar a transferência de calor. Além disso, a substância foi movida para um outro continente para provar a aplicabilidade industrial do conceito inventado usado em uma substância de grau de quantidade de alimento que é propenso a degradar durante a manipulação.

[0063] Um tanque flexível de 24.000 L. de camada múltipla, de uso único de Braid & Co foi colocado em um recipiente de secagem 20'. O tanque flexível foi ajustado com um trocador de calor e unidade de agitação como ilustrado na Fig. 5a. O trocador de calor (ver as Figs. 9 e 10a-c) teve um comprimento de 5,3 metros e o diâmetro foi de 76 mm. O alojamento cilíndrico externo teve trinta e cinco aberturas ou furos servindo como bicos simples exatamente distribuídos nos dois lados e a parte superior em posições ao longo do comprimento do alojamento para distribuir o fluxo de material. As aberturas no alojamento foram de diâmetro diferente e posicionadas para obter um efeito de agitação completo da substância (conforme a Fig. 9). O tanque flexível depois foi enchido com 20,5 tonelada de Illexao® 30-61 (Aarhus United Dinamarca). Illexao® 30-61 é um equivalente de manteiga de cacau com base nos óleos exóticos, fracionados e não hidrogenados, com um ponto de fusão da pasta fluida de 34°C. A gordura é polimórfica e se comporta como manteiga de cacau. Depois do esfriamento o recipiente foi envido como carga de recipiente normal ao Brasil. Na chegada, o recipiente foi colocado em uma área abrigada, e o

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19/21 trocador de calor foi adaptado com meios de aquecimento como ilustrado na Fig. 6 e no circuito da substância fundida circulante um trocador de calor externo foi inserido (Fig. 7).

[0064] O aquecimento e a fusão da substância foram realizados nos parâmetros seguintes:

- Temperatura ambiental - aproximadamente 20°C (noite) e 35°C (dia)

- Vazão da água de aquecimento - 12 m³/h.

- Vazão da substância fundida circulante - 15 m³/h.

[0065] As sondas de temperatura foram instaladas nas linhas para circular a água e a substância fundida. Do mesmo modo uma sonda foi instalada no topo do tanque flexível. Todas as temperaturas foram registradas simultaneamente em intervalos de 3 minutos. O teste foi iniciado no dia 11 de Janeiro de 2005 e o procedimento inicial foi como descrito no Exemplo 1. Os resultados seguintes foram obtidos:

Tempo em horas	Temperatura da água de aquecimento* em ^OC	Temperatura do substância circulante em OC	Temperatura no topo do tanque flexível em OC
5	80	30	30
10	80	53	30
15	80	51	30
20	80	53	52
22,5	80	57	57
25	80	63	65
ntervalo do termosta	to ± 10^OC

[0066] No intervalo de tempo de 10 a 20 horas a fusão está em um estado estacionário como indicado por uma temperatura constante do óleo circulante. Além disso, pode ser observado que o volume de material é fundido depois de 20 horas como indicado por uma temperatura quase idêntica da substância circulante e no topo do tanque flexível. Depois de descarregar a substância fundida uma inspeção revelou que menos que 25 kg foi deixado no tanque flexível.

[0067] Os valores analíticos medidos antes do carregamento e depois da fusão provaram que a substância não sofreu em qualidade pelo procedimento de

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20/21 manipulação completo. Somente a degradação oxidativa ou térmica insignificante foi registrada.

Exemplo 4 (referência) [0068] Este exemplo é um exemplo de referência com base no estado do procedimento da técnica no uso corrente no tempo desta invenção.

[0069] Aqui, um tanque flexível de 24.000 L. de camada múltipla, de uso único é colocado em um recipiente de secagem 20' no topo de uma manta de aquecimento também conhecida como almofadas de aquecimento. O tanque flexível depois é enchido com Cebes® 30-86 (Aarhus United Dinamarca). Cebes® 30-86 é um substituto da manteiga de cacau com base no óleo de semente de palma fracionado e hidrogenado, com um ponto de fusão da pasta fluida de 35°C. Depois do resfriamento, o recipiente é enviado como carga de recipiente normal para a Austrália.

[0070] Na chegada, os tubos das almofadas de aquecimento são conectados aos circuitos da água de aquecimento circulante. O aquecimento e a fusão da substância são realizados nos parâmetros seguintes:

- Vazão da água de aquecimento - 2,5 m³/h com uma queda de pressão de 2,3 bar.

- Temperatura de entrada da água de aquecimento de 85°C

- Temperatura de saída da água de aquecimento de 60°C [0071] O aquecimento é continuado até que todo o material esteja em um estado líquido e pronto para a descarga. Os resultados seguintes são os registros médios com base em aproximadamente 240 liberações como descrito acima.

Parâmetro	Verão	Inverno
Temperatura ambiente diurna	28°C	15°C
Temperatura ambiente noturna	15°C	3°C
Tempo de fusão em horas	70	90

[0072] A partir dos resultados é óbvio que este método de manipular os líquidos a granel, que são sólidos na temperatura ambiente, é tanto ineficaz quanto correspondentemente caro.

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Definição [0073] Onde uma substância é mencionada no presente contexto, esta deve ser entendida em um sentido amplo compreendendo qualquer material ou combinação de materiais, que pelo menos em uma condição tem uma viscosidade/consistência onde a substância é deslocável por meios de bombeamento conhecidos. Uma lista não completa de tais substâncias inclui:

- óleos vegetais ou gorduras

- óleos comestíveis ou gorduras

- álcoois graxos

- poliglicóis

- geléia de petróleo

- cera de parafina

- borracha natural ou sintética

- resinas [0074] Deve ser entendido que a invenção como divulgado na descrição e nas figuras pode ser modificada e mudada e ainda estar dentro do escopo da invenção como reivindicado em seguida.

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Claims

1. Método para aumentar a temperatura de uma substância em um recipiente, em que a substância inicialmente está em um estado pelo menos parcialmente solidificado e onde pelo menos um trocador de calor (2) é arranjado no recipiente, e onde os meios de bombeamento para deslocar a substância são fornecidos, compreendendo as etapas de:

a) trocar calor entre o trocador de calor (2) e a substância,

b) deslocar a substância com os meios de bombeamento para a troca de calor aumentada entre o trocador de calor (2) e a substância, caracterizado por

c) agitar a substância com os meios de bombeamento deslocando-se a substância dentro do recipiente através de pelo menos um meio tipo bico para aumentar velocidade de fluxo ao agitar.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor (2) é conectado aos meios de fonte externa para transferir calor à substância no recipiente, e onde os meios de fonte e os meios de bombeamento são coordenados por meios de controle para controlar a temperatura da substância.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor (2) compreende uma superfície cilíndrica oblonga (4), e onde os meios de guia são fornecidos para guiar a substância ao longo da dita superfície quando da realização da etapa b), os ditos meios de guia sendo conectados aos meios de bombeamento.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os meios de guia compreendem um alojamento (6) arranjado essencial e concentricamente em torno do trocador de calor (2), o dito alojamento compreendendo várias aberturas (7) como meio tipo bico arranjadas em um padrão ao longo do comprimento do alojamento para distribuir a substância quando da realização da etapa c).

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os meios de fonte externa compreendem meios para aquecer a água.

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6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a substância inicialmente está em um estado pelo menos parcialmente solidificado, e onde o calor é trocado entre o trocador de calor (2) e a substância de acordo com a etapa a), pelo menos até que uma quantidade da substância esteja fundida, antes de começar as etapas b) e c).

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método é usado para fundir o óleo ou gordura solidificados comestíveis.

8. Aparelho para aumentar a temperatura de uma substância em um recipiente onde a substância inicialmente está em um estado pelo menos parcialmente solidificado, dito aparelho compreende pelo menos um trocador de calor (2) adaptado para trocar calor com a substância, quando o trocador de calor (2) é arranjado em um recipiente, onde o aparelho compreende ainda meios de bombeamento e de guia para deslocar a substância no recipiente, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de bombeamento e de guia sendo adaptados para agitar a substância pelo deslocamento da substância através de um meio tipo bico para aumentar a velocidade do fluxo e para aumentar a troca de calor entre o trocador de calor (2) e a substância, quando a substância é deslocada.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor (2) é preparado para a conexão aos meios de fonte externa para transferir calor à substância no recipiente.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende meios de controle para controlar o fluxo de um meio de transferência de calor entre os meios de fonte externa e o trocador de calor.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o recipiente é adaptado para transportar pelo menos uma substância a granel, incluindo pelo menos um líquido no estado fluente e/ou solidificado.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o aparelho é integrado com um recipiente em uma instalação de processamento.