ES2282602T3 - Evaporador sumergido con intercambiador de calor integrado. - Google Patents
Evaporador sumergido con intercambiador de calor integrado. Download PDFInfo
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Abstract
Disposición de suspensión para torre de turbina eólica que comprende al menos un primer elemento compuesto de medios de fijación magnética (11, 24, 25) y al menos otro elemento mecánico (12) estando mecánicamente acoplado a dicho primer elemento (11) mediante por lo menos un medio de acoplamiento (13), dicho medio de acoplamiento (13) suministrando al menos un grado de libertad entre dichos medios de fijación magnética (11) y dicho al menos otro elemento (12), cuando dicho al menos un primer elemento (11) es magnéticamente fijado a dicha torre de turbina eólica.
Description
Evaporador sumergido con intercambiador de calor
integrado.
La presente invención se refiere a una carcasa
que comprende un evaporador sumergido contenido en una carcasa y
que incluye al menos un intercambiador de calor de placas sumergido,
en el que el intercambiador de calor de placas sumergido posee al
menos una conexión de entrada y al menos una conexión de salida para
un refrigerante secundario, en el que el intercambiador de calor de
placas está dispuesto en la parte inferior de la carcasa, en el que
un refrigerante principal puede fluir alrededor del intercambiador
de calor de placas y un refrigerante secundario puede fluir a
través del intercambiador de calor de placas, y en el que la parte
más alta de la carcasa se usa como separador de líquido.
El uso de un evaporador sumergido es un
procedimiento conocido para la transmisión de calor entre dos medios
separados. Uno de los procedimientos comúnmente conocidos consiste
en incorporar un intercambiador de calor de placas cilíndrico en
una carcasa cilíndrica. Por encima de esta carcasa, va montado un
separador de líquido que posee típicamente el mismo tamaño que la
carcasa en la que está contenido el intercambiador de calor de
placas. Esta solución presenta, entre otros, el inconveniente de que
se ocupa relativamente mucho espacio en altura, al mismo tiempo
que, debido a la altura de la unidad, existe una elevada presión
estática que frena la evaporación, particularmente a temperaturas
más bajas, con lo cual se reduce la eficiencia. Además, entre el
evaporador y el separador de líquido apartado existe una pérdida de
presión, que también reduce la capacidad.
En el documento EP 0 758 073 se describe un
dispositivo de refrigeración en un circuito refrigerante cerrado
para enfriar un medio de transferencia de frío, en particular una
mezcla de agua y salmuera, en el circuito refrigerante de un
compresor que aspira un refrigerante gaseoso desde un calderín de
vapor, comprimiendo dicho refrigerante y suministrándolo a alta
presión a un condensador, desde el que, tras la expansión de la
presión, el refrigerante líquido se suministra a través del espacio
de líquido del calderín de vapor a un evaporador, en el que se
extrae el calor del medio de transferencia de frío a consecuencia de
la evaporación del refrigerante, y desde el que se suministra el
refrigerante gaseoso una vez más al espacio de vapor del calderín de
vapor, habiéndose diseñado la superficie de intercambio de calor
como un intercambiador de calor de placas con los medios
transportados en corrientes cruzadas y a contracorriente y estando
dispuesta en el espacio de líquido del calderín de vapor, en el que
la superficie de intercambio de calor del intercambiador de calor de
placas está sumergida en el calderín de vapor, diseñado como un
alojamiento resistente a la presión, de tal forma que la pieza de
conexión de alimentación y la pieza de conexión de descarga están
dispuestas en un lado y la cámara de desviación para que el medio
de transferencia de frío fluya horizontalmente a través del
intercambiador de calor de placas está dispuesta en el otro lado,
fuera del calderín de vapor, y definiendo unos conductos de caída
para el refrigerante, que se hace circular mediante una circulación
natural debida a la gravedad, formados entre las dos paredes
laterales del intercambiador de calor de placas y las paredes del
alojamiento del calderín de vapor que son paralelas a las
mismas.
En esta solución, parte del intercambiador de
calor está colocada en el exterior del calderín de vapor. Las
diferentes partes del intercambiador de calor se someten a presiones
diferentes; la parte situada en el exterior del calderín está
sometida a la presión atmosférica, mientras que la parte situada en
el interior del calderín está sometida a la presión de evaporación
que existe dentro del calderín. En función del medio refrigerante
usado, la diferencia de presión puede ser muy alta. El
intercambiador de calor tiene forma de caja, y esa forma deja mucho
espacio sin ocupar alrededor de la caja, especialmente bajo la caja
y a lo largo de ambos costados. Este espacio ocupa un gran volumen
de medio refrigerante sin usar. La resistencia del intercambiador
de calor en forma de caja resulta insuficiente si se produce una
gran diferencia de presión. En una forma de realización, el volumen
pasivo se reduce mediante unos volúmenes de llenado colocados cerca
de la parte inferior del calderín. La presión estática alrededor
del intercambiador de calor es relativamente alta debido al
calderín en posición vertical, y la presión estática reduce la
evaporación debido a que las burbujas de vapor formadas por
evaporación poseen unos tamaños reducidos.
En el documento US 4.437.322 se describe un
conjunto intercambiador de calor para un sistema de refrigeración.
El conjunto es una construcción de recipiente único que posee un
evaporador, condensador y subenfriador instantáneo. Una placa
situada en el interior del recipiente separa el evaporador del
condensador y del subenfriador instantáneo, y una partición dentro
del recipiente separa el condensador del subenfriador instantáneo.
El conjunto intercambiador de calor incluye un armazón cilíndrico
que posee una pluralidad de tubos dispuestos en paralelo con
respecto al eje longitudinal del armazón cilíndrico.
Mediante la colocación de tubos en el interior
del armazón no aparece un diferencial de presión a lo largo del
intercambiador de calor, pero el intercambiador de calor posee una
superficie reducida ya que está formada por tubos longitudinales. A
lo largo del intercambiador de calor existe únicamente un espacio
limitado, y una pequeña cantidad de refrigerante líquido puede ser
succionada hacia el exterior del recipiente.
En el documento US 4.073.340 también se describe
un conjunto intercambiador de calor. Un intercambiador de calor del
tipo en forma de placa con una pila de placas de transferencia de
calor con espaciado relativamente fino. Las placas del
intercambiador de calor están dispuestas de forma que definen unos
conjuntos de conductos múltiples de fluido a contracorriente para
dos medios fluidos diferentes que se alternan entre sí. Los
conductos de un conjunto están comunicados con unos orificios
opuestos del colector situados en lados opuestos de la matriz de
núcleo. Los conductos de otro conjunto atraviesan la pila pasando
más allá de los colectores en una disposición a contracorriente y
están conectados con unas partes de entrada y salida de un
alojamiento contenedor. Un conjunto de dos placas dispuestas en
lugares opuestos establece unos colectores integrales para uno de
los medios fluidos a través de los orificios y el conducto de
fluidos definido entre las placas. Una tercera placa unida al mismo
define también un conducto para que el segundo medio fluido fluya
entre las partes de entrada y salida del alojamiento. Los diversos
conductos para fluidos pueden estar provistos de elementos de
resistencia al flujo, tales como placas amortiguadoras, para mejorar
la eficiencia de la transferencia de calor entre los fluidos a
contracorriente adyacentes. En cada conjunto de orificios alineados
hay una formación anidada de anillos, alternativamente grandes y
pequeños, de tal forma que los orificios formados por placas
adyacentes comunican los espacios internos situados entre las
placas. Tal construcción permite la comunicación con los orificios
alineados de canales de fluido alternos que se encuentran cerrados
al exterior entre las placas de intercambio de calor. En la
fabricación de una matriz de núcleo, las piezas se forman y se
limpian y la aleación de soldadura fuerte se deposita sobre las
mismas a lo largo de las superficies que se van a unir. Después se
apilan las piezas en la configuración anidada natural y a
continuación se suelda en un horno con una atmósfera controlada. La
soldadura fuerte se lleva a cabo fácilmente debido a la construcción
escalonada de la disposición anidada descrita.
Este intercambiador de calor está diseñado para
un intercambio de aire a gas. Si las placas se usan dentro de un
evaporador, la forma de las placas da lugar a que la carcasa
contenga un gran volumen de refrigerante sin usar.
La invención descrita en el documento WO
97/45689 se refiere a un intercambiador de calor que posee una pila
de placas y comprende una primera y una segunda placa que se están
dispuestas de forma alterna en hileras y entre las cuales están
formados un primer y un segundo canal, estos canales están
conectados a través de una primera y una segunda zonas de conexión
con una primera y una segunda abertura de conexión. Las primeras
aberturas de conexión, primeras zonas de conexión y primeros canales
se encuentran totalmente separados de los segundos. La primera y la
segunda placa poseen cada una en ambos lados una pluralidad de
canales principales sustancialmente rectos que están alineados en
paralelo en cada placa. Los primeros canales y los segundos canales
consisten en unos primeros y segundos canales principales y unos
terceros y cuartos canales principales, que entre sí forman un
primer ángulo y están formados en ambos lados de un primer plano de
conexión y un segundo plano de conexión en forma de medios canales
abiertos hacia el plano de conexión. Los cuartos canales principales
y los segundos canales principales están formados en un lado de una
primera placa y una segunda placa, y los primeros canales
principales y los terceros canales principales están formados en el
otro. Las placas son láminas de metal cuyos canales principales en
ambos lados tienen forma de nervadura que aparecen en un lado de la
lámina metálica como depresiones y en el otro como protuberancias.
En un lado de la lámina metálica, se proporciona una superficie de
contacto a lo largo de la periferia, y en el otro se proporcionan
dos zonas de contacto, cada una conteniendo una abertura de un
conducto, de tal forma que, uniendo las láminas metálicas con los
mismos lados o planos en cada caso, las superficies de contacto y
las zonas de contacto siempre están en contacto unas con otras
alternativamente y están firmemente conectadas entre sí,
particularmente soldadas, a fin de separar los primeros y los
segundos canales de forma estanca ante los escapes.
Se han intentado resolver estos problemas en
otro tipo conocido en el que en la misma carcasa única se incorporan
un intercambiador de calor de placas y un separador de líquido.
Esto se describe, por ejemplo, en el documento US 6.158.238. En
este documento se describe un intercambiador de calor que está
construido con una carcasa cilíndrica que posee un diámetro que es
notablemente mayor que el diámetro del intercambiador de calor de
placas cilíndrico incorporado, por lo cual el intercambiador de
calor de placas colocado en la parte inferior de la carcasa puede
sumergirse en un refrigerante principal, mientras sigue quedando
espacio para una función de separación de líquidos. Esta solución
proporciona una presión estática relativamente baja, y tampoco
aparecen problemas de caídas de presión entre el evaporador y el
separador de líquido al construirlos juntos. No obstante, este tipo
de intercambiador de calor de placa sumergida y carcasa posee la
gran desventaja de que en muchos casos se requiere un llenado de
refrigerante principal muy grande y en muchos casos inaceptable,
mientras que una parte del llenado se proporciona en realidad de
forma únicamente pasiva entre la carcasa y el intercambiador de
calor. La eficiencia del sistema en comparación con las necesidades
de espacio tampoco resulta óptima, ya que mediante este diseño se
necesita una carcasa con un diámetro que a menudo se encuentra
dentro del intervalo de 1,5 a 2 veces el diámetro del
intercambiador de calor de placa integrado.
Otra desventaja muy importante de los sistemas
anteriores consiste en que el mezclado tiene lugar en el
refrigerante principal entre el flujo dirigido hacia arriba que
procede de la evaporación del refrigerante principal y el
refrigerante en estado líquido que está volviendo a la parte
inferior de la carcasa. Por ello, en la parte inferior de la
carcasa puede darse una falta de refrigerante por la que se reduzca
la eficiencia considerablemente.
El propósito de la invención consiste en señalar
un evaporador sumergido con intercambiador de calor de placas
integrado que puede funcionar con una capacidad notablemente
incrementada en comparación con los intercambiadores de calor de la
técnica anterior, en el que el intercambiador de calor no requiere
más espacio que en los evaporadores de la técnica anterior, y
además, con el que se necesita un volumen de llenado de refrigerante
principal considerablemente menor que en las unidades de la técnica
anterior.
Esto puede lograrse con un evaporador sumergido
con intercambiador de calor de placas integrado, tal como se
describe en la introducción, en el que el intercambiador de calor de
placas integrado posee un contorno exterior que sigue
sustancialmente el contorno inferior de la carcasa y el nivel de
líquido del refrigerante principal, en el que el intercambiador de
calor llena casi por entero la parte sumergida de la carcasa, y en
el que hay formado un conducto entre el intercambiador de calor y la
carcasa, en el que el refrigerante fluye libremente hacia la parte
inferior de la carcasa, en el que, en la parte inferior del
intercambiador de calor de placas, hay un acceso libre formado
entre las placas para lograr que fluya el refrigerante principal
entre las placas, en las que el refrigerante se evapora, en el que
el intercambiador de calor de placas está integrado en el separador
de líquido, y en el que el intercambiador de calor de placas
integrado está fabricado con un contorno que sigue sustancialmente
el contorno inferior de la carcasa y la superficie del nivel de
líquido del refrigerante principal.
Con semejante diseño del intercambiador de calor
de placas, el tamaño de todo el evaporador puede optimizarse de
forma que se ocupe sustancialmente menos espacio que en los tipos de
evaporador sumergido de la técnica anterior con la misma capacidad.
La razón principal de esto consiste en que el volumen interno se
utiliza mejor. Además, un evaporador sumergido de este tipo posee
una presión estática mínima y una pérdida de presión mínima entre
el evaporador y el separador de líquido y, por supuesto, un llenado
sustancialmente menor que en un evaporador tradicional con la misma
capacidad. El intercambiador de calor de placas integrado está
fabricado con una forma que sigue el contorno interno de la
carcasa. Se trata, típicamente, de una carcasa cilíndrica con una
forma tradicional con sus extremos soldados o atornillados en la que
hay instalado un intercambiador de calor de placas que posee una
forma parcialmente cilíndrica, por ejemplo forma semicilíndrica, y
un diámetro exterior que es de 5 a 15 mm menor que el diámetro
interno de la carcasa. Con este diseño se logra un evaporador
sumergido con un llenado de refrigerante principal notablemente
reducido. Con el fin de lograr el máximo efecto del evaporador
sumergido, se debe sumergir, tal como se indica, y con un evaporador
sumergido de acuerdo con la invención, sólo se requiere un volumen
limitado ya que únicamente existe un volumen mínimo de desperdicio,
es decir, no se deben llenar grandes áreas pasivas entre los lados
del intercambiador de calor y la carcasa con el refrigerante
principal.
En una forma de realización de la invención, un
evaporador sumergido con intercambiador de calor de placas
integrado está diseñado de forma que los lados longitudinales del
intercambiador de calor de placas están cerrados para el flujo
entrante o saliente del refrigerante principal entre las placas del
intercambiador de calor de placas. Con estos lados cerrados se
obtiene la ventaja de que el líquido transportado con el
refrigerante evaporado puede volverse a llevar a la parte inferior
del intercambiador de calor de placas sin que se mezcle el líquido
refrigerante que se evapora y el refrigerante no evaporado en su
camino de vuelta hacia la parte inferior del evaporador.
En una variante preferida de la invención se
proporcionan unas placas de guiado longitudinal que se extienden
desde un área situada en las proximidades de la parte superior del
intercambiador de calor de placas hacia abajo contra el fondo de la
carcasa, en unos huecos longitudinales que aparecen entre el
intercambiador de calor de placas y la carcasa, en la que la
extensión hacia debajo de las placas de guiado posee una magnitud
tal que un área longitudinal en la parte inferior del intercambiador
de calor de placas se mantenga libre de placas de guiado, en la que
el refrigerante principal puede fluir entre las placas del
intercambiador de calor de placas. Mediante este diseño también se
consigue que el líquido que fluye hacia abajo no se mezcle con el
líquido que fluye hacia arriba, por lo cual se incrementa
considerablemente la eficiencia del evaporador sumergido con
intercambiador de calor integrado.
En otra forma de realización de la invención, un
evaporador sumergido posee un intercambiador de calor de placas
construido con unas placas que tienen grabado un patrón de
acanaladuras de guiado que apuntan hacia la periferia interna de la
carcasa en el borde superior de las placas con un ángulo de entre 0º
y 90º con respecto al nivel, y preferentemente con un ángulo de
entre 20º y 80º. Con estas acanaladuras de guiado se logra traer de
vuelta el refrigerante no evaporado de forma más rápida y óptima a
medida que el refrigerante es conducido hacia la periferia interna
de la carcasa y después fluye hacia abajo a lo largo de los lados
de la carcasa y de vuelta hacia la parte inferior del intercambiador
de calor de placas. De esta manera, se mejora la acción de
separación de líquidos, ya que de este modo se garantiza que el
posible líquido transportado permanece en el separador de
líquido/carcasa.
Un evaporador sumergido con intercambiador de
calor integrado puede incluir además un condensador diseñado en
forma de intercambiador de calor de placas, que está montado en la
parte "seca" de la carcasa, y que está separado de la sección
de evaporación mediante una placa. De este modo se logra la
posibilidad de llevar a cabo la condensación del refrigerante
evaporado o una parte del mismo.
Además, un evaporador sumergido con
intercambiador de calor de placas integrado puede incluir un
eliminador de niebla (captador de goteo), en el que el eliminador
de niebla está montado en la carcasa en las inmediaciones de la
conexión de salida para el refrigerante evaporado. Mediante tal
eliminador de niebla es posible eliminar las gotas no deseadas de
refrigerante no evaporado antes de que el vapor abandone el
evaporador, y al mismo tiempo es posible minimizar el tamaño de la
carcasa y seguir teniendo la misma capacidad.
Un evaporador sumergido de acuerdo con la
invención puede adaptarse de tal forma que un refrigerante
secundario pueda fluir hacia y desde el intercambiador de calor de
placas a través de una conexión de entrada y una conexión de
salida, respectivamente, en el borde superior de las placas. Otra
posibilidad consiste en que el refrigerante secundario fluya hacia
y desde el intercambiador de calor de placas a través de una
conexión en la parte inferior de las placas y una conexión en el
borde superior de las placas, respectivamente. Otra posibilidad más
consiste en que el refrigerante secundario fluya hacia y desde el
intercambiador de calor de placas a través de una conexión en la
parte inferior de las placas y dos conexiones en el borde superior
de las placas, respectivamente. Con estas posibilidades de
conexión, tal evaporador sumergido puede adaptarse a muchas
condiciones de funcionamiento diferentes, en las que las diferentes
configuraciones de conexión pueden relacionarse con ventajas por
diferentes razones. La dirección del flujo puede elegirse
libremente, en función de las condiciones de funcionamiento
reales.
Finalmente, un evaporador sumergido de acuerdo
con la invención puede incluir un colector de succión dispuesto en
la parte "seca" de la carcasa y que se extienda en la dirección
longitudinal del evaporador con una longitud que corresponde
sustancialmente a la longitud del intercambiador de calor de placas.
Este colector posee el efecto de que, debido a la succión uniforme
de los gases, se mejora la acción de separación de líquidos, y el
tamaño de la carcasa puede mantenerse en un nivel mínimo y,
posiblemente, reducirse.
A continuación se describe la invención haciendo
referencia a los dibujos que, sin ser restrictivos, muestran una
forma de realización preferida de un evaporador sumergido de acuerdo
con la invención, en los que:
la fig. 1 muestra el tipo de evaporador
sumergido de la técnica anterior con un intercambiador de calor de
placas sumergido;
la fig. 2 muestra una sección transversal de un
evaporador sumergido con intercambiador de calor de placas
integrado de acuerdo con la invención visto desde el extremo;
la fig. 3 muestra un evaporador sumergido visto
de lado;
la fig. 4 muestra la posición de las placas de
guiado;
la fig. 5 muestra el posible diseño de las
acanaladuras de guiado de las placas del intercambiador de
calor;
la fig. 6 muestra un evaporador sumergido visto
con condensador y eliminador de niebla integrados;
la fig. 7 muestra diferentes posibilidades de
conexión para el refrigerante secundario; y
la fig. 8 muestra una sección a través de una
parte del intercambiador de calor.
En la figura 1 se observa un evaporador
sumergido de la técnica anterior 2 con un intercambiador de calor
de placas sumergido 4. La carcasa 6 posee un diámetro que es
típicamente de 1,5 a 2 veces mayor que el diámetro del
intercambiador de calor de placas cilíndrico 4, lo cual es
necesario, ya que el intercambiador de calor de placas cilíndrico 4
debe quedar cubierto por el líquido refrigerante principal 10
mientras que, al mismo tiempo, debe quedar espacio suficiente para
la función de separación de líquidos. Como consecuencia natural de
la diferencia de diámetro entre el intercambiador de calor de placas
4 y la carcasa 6 que lo rodea, se proporciona un volumen
relativamente grande en lo lados 8 del intercambiador de calor,
llenos de refrigerante principal 10. No obstante, este gran volumen
también resulta necesario con el fin de garantizar que no se
mezclen demasiado el refrigerante 10, que está bajando hacia la
parte inferior del evaporador 12, y el refrigerante 10, que se
evapora entre las placas del intercambiador de calor de placas.
La figura 2 muestra un evaporador sumergido 14
con intercambiador de calor de placas integrado 4 de acuerdo con la
invención, en el que se observa claramente que el intercambiador de
calor 4 llena casi por entero la parte sumergida de la carcasa 6,
y, de este modo, no requiere llenarlo tanto con refrigerante
principal 10 como en la técnica anterior. La sección transversal
que se muestra en esta figura ilustra que el intercambiador de
calor 4 posee una sección semicilíndrica, pero, por supuesto, puede
fabricarse con cualquier tipo concebible de sección cilíndrica
parcial o con otra forma que utilice la forma real de la carcasa 6
de forma óptima. Típicamente, el intercambiador de calor de placas
4 puede estar provisto de una parte inferior recortada o plana 16,
tal como se ilustra en la figura 4.
En la figura 3 se observa la misma unidad que en
la figura 2, pero aquí se muestra una sección longitudinal de la
unidad 14, es decir, en una vista lateral. En esta figura se observa
un colector de succión 18 dispuesto en el interior de la carcasa 6
en la parte seca 20 constituida por el separador de líquido. Este
colector 18 proporciona una utilización optimizada del refrigerante
evaporado 10 y, de ese modo, un incremento en la eficiencia. En el
extremo de la carcasa 6 se observa la conducción de entrada de las
conexiones 24 en las que el refrigerante secundario 26 es conducido
hacia el interior y el exterior, respectivamente, del intercambiador
de calor de placas integrado 4. La dirección del flujo puede
elegirse libremente en función de diversas condiciones.
El intercambiador de calor de placas integrado
4, como se mencionó anteriormente, puede estar provisto de unas
placas de guiado 28 entre los lados del intercambiador de calor 4 y
la carcasa 6. En la figura 4 aparece un ejemplo de la colocación de
las placas de guiado 28. Además se observa que la carcasa 6 puede
reforzarse con uno o más tirantes horizontales 30 apretados entre
las placas de los extremos 22. Otra posible solución para
garantizar que el refrigerante 10, que va de vuelta hacia la parte
inferior 12 de la carcasa 6, no se mezcle con el refrigerante
evaporado ni sea trasportado por el mismo, consiste en soldar las
placas individuales 34 a lo largo de los lados 8 del intercambiador
de calor de placas; otra posibilidad consiste en que las placas
individuales se diseñen de tal forma que, cuando estén montadas,
queden situadas muy cerca las unas de las otras, con lo que se
obtiene el mismo efecto. Con esta solución se garantiza un conducto
32 entre el intercambiador de calor 4 y la carcasa 6, en el que el
refrigerante 10 puede fluir libremente hacia la parte inferior 12
de la carcasa 6. En la parte inferior 12 del intercambiador de calor
de placas existe, por supuesto, un libre acceso entre las placas 34
de forma que el refrigerante principal 10 puede fluir entre las
placas 34 y evaporarse.
Las placas individuales 34, de las que está
compuesto el intercambiador de calor de placas 4, tienen grabado
normalmente un patrón denominado acanaladuras de guiado 36, véase la
figura 5, y que tiene el objeto de garantizar una transferencia de
calor más óptima así como contribuir a que los respectivos
refrigerantes 10 sean conducidos de forma óptima a través del
intercambiador de calor 4. En el borde superior 44 de las placas del
intercambiador de calor 34, estas ranuras 36 están dirigidas
típicamente contra la carcasa 6 con un ángulo de entre 0º y 90º, y
en la figura 5 el ángulo es de aproximadamente 60º con respecto al
nivel. Resulta evidente que este ángulo puede variar en función del
diseño del resto del sistema. Además, resulta obvio que la dirección
de la boca de estas acanaladuras de guiado 36 no posee
necesariamente ninguna relación con la manera en que están
diseñadas las acanaladuras 36 en el área restante de las placas 34.
Como se mencionó anteriormente, este diseño se determina a partir
de los aspectos de la transmisión del calor.
En la figura 6 se observa una variante de un
evaporador sumergido 14 con intercambiador de calor de placas
integrado 4. En esta variante hay también montado un condensador 38
que está diseñado en principio en forma de intercambiador de calor
de placas 4 sumergido en la parte inferior 12 de la carcasa 6, pero
montado en la parte "seca" 20 de la carcasa 6, y separado de
la sección del evaporador mediante una placa. Esta placa puede
estar constituida alternativamente por unos cartuchos de placas
soldados en el condensador. El evaporador 14 que se muestra en la
figura 6 está provisto también de un eliminador de niebla 40 montado
en la carcasa 6 bajo el orificio de salida 42 para el refrigerante
evaporado 10.
En la figura 7 se observan tres posibilidades
diferentes para conectar 24 las conducciones para el refrigerante
secundario 26. La figura 7.1 muestra el orificio de entrada 24.1 en
el lado derecho y el orificio de salida 24.2 en el lado izquierdo
del intercambiador de calor de placas 4, y la figura 7.2 muestra el
orificio de entrada 24.1 en la parte inferior 12 del intercambiador
de calor de placas 4 y el orificio de salida 24.2 en la parte
superior 44 en el medio. Finalmente, la figura 7.3 muestra el
orificio de entrada 24.1 en la parte inferior 12 tal como se
muestra en la figura 7.2, pero aquí hay dos conexiones de salida
24.2 en las esquinas del borde superior 44 del intercambiador de
calor 4. Las posibilidades de conexión que se muestran son sólo
ejemplos y no deben tenerse en ningún modo como restrictivas para la
elección de la configuración de la conexión. El refrigerante
secundario puede ser de una sola fase pero también puede ser, por
ejemplo, un gas en condensación.
En la figura 8 se muestra una sección a través
de una parte de un evaporador sumergido rodeado por una carcasa 6.
Dentro del evaporador se muestran las placas 34 del intercambiador
de calor entre las cuales se muestran volúmenes que contienen el
refrigerante principal 10 y volúmenes que contienen el refrigerante
secundario 26. Entre la carcasa y las placas 34 del intercambiador
de calor hay formados unos conductos 32 en los que fluye el
refrigerante principal.
La transmisión de calor se produce desde el
refrigerante secundario 26 hacia el refrigerante principal 10, con
lo que el refrigerante principal 10 se calienta hasta una
temperatura superior al punto de ebullición del medio. Por lo
tanto, se produce una ebullición con la formación de burbujas de
vapor en el refrigerante principal 10. Estas burbujas de vapor se
desplazan hacia arriba en los conductos formados entre las placas
34 del intercambiador de calor. Simultáneamente, las burbujas que se
elevan dan lugar a un flujo de líquido ascendente, incrementándose
la eficiencia del evaporador. Al mismo tiempo el flujo ascendente da
lugar a un flujo descendente en los conductos 32, en los que el
refrigerante principal 10 fluye hacia abajo, principalmente en
forma líquida. Por lo tanto, se garantiza un flujo eficiente
alrededor y a través de los conductos del evaporador.
Claims (10)
1. Una carcasa (6), que comprende un evaporador
sumergido (14), comprendiendo dicho evaporador sumergido al menos
un intercambiador de calor de placas (4) integrado, teniendo dicho
intercambiador de calor de placas (4) integrado al menos una
conexión de entrada (24.1) y al menos una conexión de salida (24.2)
para un refrigerante secundario (26), en el que el intercambiador
de calor de placas (4) está dispuesto en la parte inferior de la
carcasa (12), en el que un refrigerante principal (10) fluye
alrededor del intercambiador de calor de placas (4) y un
refrigerante secundario (26) fluye a través del intercambiador de
calor de placas (4), y en el que la parte más alta de la carcasa
(6) se usa como separador de líquido, caracterizada porque el
intercambiador de calor de placas integrado (4) posee un contorno
exterior que sigue sustancialmente el contorno inferior de la
carcasa (6) y el nivel de líquido del refrigerante principal (10),
en el que el intercambiador de calor (4) llena casi por entero la
parte sumergida de la carcasa (6), en la que hay formado un conducto
(32) entre el intercambiador de calor (4) y la carcasa (6), en el
que el refrigerante (10) fluye libremente hacia la parte inferior
(12) de la carcasa (6), en el que en la parte inferior (12) del
intercambiador de calor de placas (4) hay formado un acceso libre
entre las placas (34) para lograr el flujo del refrigerante
principal (10) entre las placas (34), en las que el refrigerante es
llevado a evaporación.
2. Una carcasa según la reivindicación 1,
caracterizada porque los costados longitudinales del
intercambiador de calor de placas (8) están cerrados para el flujo
entrante o saliente del refrigerante principal (10) entre las
placas (34) del intercambiador de calor de placas (4), y porque en
la parte inferior (12) del intercambiador de calor de placas (4) se
proporciona al menos una abertura a través de la cual fluye el
refrigerante principal (10) entre las placas (34) del intercambiador
de calor de placas.
3. Una carcasa según la reivindicación 1,
caracterizada porque las placas de guiado longitudinal (28)
que se extienden desde un área situada en las inmediaciones de la
parte superior (44) del intercambiador de calor de placas (4) y
hacia abajo contra la parte inferior (12) de la carcasa (6), están
provistas de unos huecos longitudinales (32) que aparecen entre el
intercambiador de calor de placas (4) y la carcasa (6), en la que
la extensión hacia debajo de las placas de guiado (28) posee una
magnitud tal que un área longitudinal en la parte inferior (12) del
intercambiador de calor de placas se mantiene libre de placas de
guiado (28), en la que el refrigerante principal (10) fluye entre
las placas del intercambiador de calor de placas (34).
4. Una carcasa según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las placas (34)
del intercambiador de calor de placas tienen grabado un patrón de
acanaladuras de guiado (36) que apuntan hacia la periferia interior
de la carcasa (6) en el borde superior (44) de las placas con un
ángulo de entre 0º y 90º con respecto al nivel, y preferentemente
con un ángulo de entre 20º y 80º.
5. Una carcasa según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque incluye un
condensador (38) en forma de un segundo intercambiador de calor de
placas, que está montado en la parte "seca" (20) de la carcasa
(6), y que está separado de la sección de evaporación mediante una
placa (46).
6. Una carcasa según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque incluye un
eliminador de niebla (40), que está montado en la carcasa (6) en las
inmediaciones de la conexión de salida (42) para el refrigerante
evaporado (10).
7. Una carcasa según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque está adaptada
con el fin de que el refrigerante secundario (26) fluya hacia y
desde el intercambiador de calor de placas (4) a través de una
conexión de entrada (24.1) y una conexión de salida (24.3),
respectivamente, en el borde superior (44) de las placas.
8. Una carcasa según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque está adaptada
con el fin de que el refrigerante secundario (26) fluya hacia y
desde el intercambiador de calor de placas (4) a través de una
conexión (24) en la parte inferior (12) de las placas (34) y una
conexión (24) en el borde superior (44) de las placas,
respectivamente.
9. Una carcasa según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque está adaptada
con el fin de que el refrigerante secundario (26) fluya hacia y
desde el intercambiador de calor de placas (4) a través de una
conexión (24) en la parte inferior (12) de las placas (34) y dos
conexiones (24) en el borde superior (44) de las placas,
respectivamente.
10. Una carcasa según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la carcasa (6)
contiene un colector de succión (18) dispuesto en la parte
"seca" (20) de la carcasa (6) y que se extiende en la
dirección longitudinal del evaporador (14) con una longitud que
corresponde sustancialmente a la longitud del intercambiador de
calor de placas (4).
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