ES2303279T3 - Intercambiador de calor con placas especificas. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor, que comprende una pluralidad de placas (2-5) ensambladas para definir entre ellas unos canales (6-8) de circulación de fluido, presentado cada placa unas ondulaciones (25) o corrugaciones definidas entre unas líneas de vértice de corrugaciones (35) y unas líneas de fondo de corrugaciones (32), presentado por lo menos una parte de las placas unas deformaciones en hueco (30, 31) y en resalte (33) situadas entre las líneas de vértice y de fondo de corrugaciones, caracterizado porque en por lo menos una placa, a nivel de su cara anverso que queda enfrentada a un canal y, en el interior de una célula elemental definida entre cuatro puntos de contacto consecutivos (51, 54) con la placa adyacente (48) que delimita dicho canal, las deformaciones en resalte (33) y en hueco (30, 31) están localizadas de tal manera que el criterio N=D1/D está comprendido entre 0,35 y 0,8 en el cual: ¿D1 es la distancia medida en un plano (P) paralelo a la superficie principal de la placa, y paralelamente a la línea de vértice de corrugación (35), que separa: *el centro de la deformación en resalte (33) más próxima a uno de los puntos de contacto (52); *un punto de referencia (65) situado a igual distancia de la línea de vértice (35) de corrugación y de la línea de fondo (32) de corrugación, estando dicho punto de referencia (66) alineado con dicho punto de contacto (52) según la dirección de flujo de fluido (F); ¿D es la distancia medida en un plano paralelo a la superficie principal de la placa y paralelamente a la línea de vértice (35) de corrugación que separa: *el centro de la deformación en resalte (33) más próxima a uno de los puntos de contacto (52); *el centro de la deformación en hueco (30) más próxima según la dirección de la línea de vértice (35) de corrugación.
Description
Intercambiador de calor con placas
específicas.
La presente invención se refiere al campo de los
intercambiadores de calor, más particularmente de los
intercambiadores de calor de placas. Dichos intercambiadores están
constituidos por el apilado de placas onduladas, y ensambladas para
definir entre ellas unos canales de circulación de fluido, según dos
circuitos entrelazados.
La invención prevé más precisamente un
perfeccionamiento que se refiere al posicionado de los relieves
formados sobre estas placas.
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De manera general, los intercambiadores de
placas presentan unas corrugaciones, que definen unas ondulaciones,
de tal manera que el canal definido con la placa adyacente presenta
una sección variable. Generalmente, estas corrugaciones están
inclinadas con respecto al sentido de circulación del fluido, y
presentan la inclinación opuesta con respecto a las corrugaciones
de la placa adyacente. Estas corrugaciones se presentan
frecuentemente, pero no obligatoriamente, en forma de espigas.
Estas diferentes variantes geométricas tienen como objetivo definir
unos canales cuya función es perturbar el flujo, con vistas a
mejorar los intercambios térmicos.
Los solicitantes han descrito en el documento EP
0 737 296 un perfeccionamiento en este tipo de intercambiador,
destinado a mejorar, por una parte, las pérdidas de calor, y por
otra parte, los riesgos de ensuciado del intercambiador en las
zonas de menor paso. Este perfeccionamiento consiste en realizar
sobre las corrugaciones unas deformaciones que perturban de forma
suplementaria la circulación del fluido. Estas deformaciones se
obtienen cuando tiene lugar la fabricación de la placa que es
generalmente realizada por embutición. Estas deformaciones pueden
estar en hueco o en resalte con respecto a la ondulación principal,
quedando entendido que las deformaciones que forman un hueco sobre
una cara de la placa constituyen una deformación en resalte sobre la
cara opuesta de la misma placa.
Según las enseñanzas de este documento, las
deformaciones en resalte están preferentemente localizadas en la
proximidad de los puntos de contacto entre placas, que corresponden
a las zonas en las que la velocidad del fluido es la más baja.
Estas zonas constituyen por tanto unas zonas muertas o de
estancamiento en las cuales los depósitos son susceptibles de
aparecer. El posicionado de las deformaciones en resalte en la
proximidad de estos puntos de contacto permite por tanto reducir el
volumen de estas zonas muertas, y limitar por tanto los riesgos de
formación de depósito, sin aumentar sin embargo demasiado las
pérdidas de carga.
Después de la experimentación, resulta que este
posicionado de las deformaciones en resalte cerca de los puntos de
contacto entre placas no es realmente satisfactorio, en particular
debido a un aumento de las pérdidas de carga. Además, la
deformación en resalte presente en el interior de un canal,
corresponde a una deformación en hueco en el canal adyacente, que
limita el efecto positivo de los resaltes en este canal
adyacente.
El objetivo de la presente invención es
optimizar las prestaciones de este tipo de intercambiador en el
conjunto de los factores representativos de la eficacia del
intercambiador, es decir el coeficiente del intercambio térmico,
así como las pérdidas de carga generadas, y siendo esto compatible
con un porcentaje de ensuciado tan bajo como sea po-
sible.
sible.
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La invención se refiere por tanto a un
intercambiador de calor que comprende una pluralidad de placas
onduladas ensambladas para definir entre ellas unos canales de
circulación de fluido.
De manera conocida, cada placa presenta unas
corrugaciones definidas entre unas líneas de vértice de
corrugaciones y unas líneas de fondo de corrugaciones. La totalidad
o parte de estas pacas presentan, como en el documento EP 0 737
296, unas deformaciones en hueco y en resalte, situadas entre las
líneas de vértice y de fondo de corrugación.
La invención reside en un posicionado más
preciso de las diferentes deformaciones en hueco y en resalte con
respecto a las líneas de puntos de contacto entre las placas
adyacentes. Esta localización se define del lado de la cara
"anverso" de una placa, es decir la cara que queda frente a un
canal considerado, y en el interior de una célula elemental
definida entre cuatro puntos de contacto consecutivos con la placa
adyacente que delimitan el canal.
Así, las deformaciones en resalte y en hueco
están localizadas de tal manera que el criterio N= D_{1}/D está
comprendido entre 0,35 y 0,8 en el cual:
\newpage
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
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Dicho de otro modo, la invención reside en la
localización de las deformaciones en resalte a un nivel intermedio
entre los puntos de contacto, y no en la proximidad de los puntos de
contacto, que corresponden a un criterio N sustancialmente nulo,
como daba a conocer la patente EP 0 737 296.
La localización de estas deformaciones en
resalte de acuerdo con la invención se traduce de forma sorprendente
en primer lugar por una mejora de las prestaciones de intercambios
térmicos, y también, por una disminución de las pérdidas de carga
medidas en los intercambiadores que integran dichas placas.
Así, en la práctica, la eficacia de un
intercambiador de placas ha sido evaluada combinando la potencia
transmitida con las pérdidas de carga medidas. Las mediciones
efectuadas en comparación con unas placas onduladas sin deformación
en hueco y en resalte muestran una mejora de la eficacia global del
intercambiador, en la gama de criterios considerada. Esta mejora
alcanza incluso una decena de puntos por ciento para el valor óptimo
del criterio evaluado en aproximadamente 0,55, en unas
configuraciones de espigas descritas más adelante en la descripción
de un modo de realización particular.
Asimismo, la mejora en términos de pérdidas de
carga se traduce por una disminución de varias decenas de puntos
por ciento en la proximidad de este valor óptimo.
En la práctica, las deformaciones pueden adoptar
diferentes formas variadas, que dependen del procedimiento de
embutición, y del alargamiento que es posible hacer sufrir al
material utilizado. Cualquiera que sea la forma de estas
deformaciones, las mediciones necesarias para la evaluación del
criterio característico se realizan definiendo el volumen de estas
deformaciones con respecto a la forma general de la ondulación. Esta
forma general puede en particular ser evaluada en una zona exenta
de deformación en hueco y en resalte. Este volumen es a
continuación proyectado sobre el plano principal de la placa, y el
centro de gravedad de esta proyección es entonces considerado como
el centro de la deformación.
En la práctica, se pueden adoptar múltiples
disposiciones de posición de las deformaciones en hueco y en
resalte, pero se preferirá conservar una repetitividad de los
motivos de reposicionado para evitar la formación de caminos
preferentes, y la aparición de zonas de demasiado estancamiento.
Entre las diferentes geometrías satisfactorias,
se han identificado aquéllas en las cuales las deformaciones en
resalte están repartidas de forma alternativa y desplazada a ambos
lados de la línea de vértice de una corrugación, observando la cara
anverso de la placa, es decir la que está directamente en contacto
con el fluido en el canal considerado.
Evidentemente, esta disposición corresponde a la
formación de zonas en hueco en la proximidad de las líneas de fondo
de corrugación, con la misma repartición alternada en lo que se
refiere a la cara opuesta de la placa. En esta misma geometría
preferida a nivel de la cara anverso de la placa, las deformaciones
en hueco pueden ventajosamente estar repartidas de forma simétrica
a ambos lados de la línea de fondo de corrugación. Estas
deformaciones en hueco de la cara anverso corresponden a unas
deformaciones en resalte en la proximidad de las líneas de vértice
de la corrugación para la cara opuesta.
Evidentemente, las diferentes deformaciones en
resalte y en hueco pueden estar posicionadas a unos niveles
variables de la altura de la corrugación, entre la línea de vértice
y la línea de fondo. Sin embargo, se tendrá cuidado de que el
volumen de las deformaciones en resalte no sobrepase el plano
principal definido por las diferentes líneas de vértice de
corrugación, para permitir el apilado fácil de las diferentes
placas.
En la práctica, el criterio característico N
puede ser sustancialmente constante en la parte esencial de la
superficie de intercambio de la placa, pero también es posible
formar unas placas que presentan diferentes zonas que presentan
unos criterios característicos distintos.
Así, en un caso particular, la cara anverso de
la placa puede, en una primera zona, presentar unas deformaciones
en resalte que están repartidas de forma alternativa y desplazada a
ambos lados de la línea de vértice de corrugación, presentando por
tanto así un criterio característico en unas gamas ventajosas. En
una segunda zona, las deformaciones en resalte están por el
contrario repartidas de forma simétrica a ambos lados de la línea
de vértice de corrugación. Esta doble configuración permite por
tanto generar unas pérdidas de carga diferentes en las dos zonas
así definidas. Se constituyen así unas zonas de paso privilegiado
del fluido, susceptibles de compensar el hecho de que el fluido
puede penetrar y salir de nuevo del canal por el mismo lado de un
borde largo de la placa.
En la práctica, el intercambiador puede estar
constituido por la asociación y el apilado de placas idénticas,
pero también de placas diferentes en función de las propiedades de
intercambio buscadas.
Asimismo, las placas idénticas pueden estar
dispuestas de diferentes maneras según la orientación de las caras
de las placas que presentan un criterio característico en una gama
ventajosa.
Así, en una primera variante, las placas pueden
ser ensambladas para delimitar unos canales de un primer tipo, que
se pueden calificar de "simétrico", definido por unas
superficies enfrentadas que presentan un criterio característico
sustancialmente idéntico.
Cuando los canales definidos por las caras
preferidas presentan unas propiedades particularmente ventajosas en
términos de coeficiente de intercambio y de pérdidas de carga,
resulta de ello que los canales adyacentes, formados con las caras
reverso de las placas, presentan por su parte unas propiedades
intrínsecas inferiores. Estos intercambiadores formados con este
tipo de apilado están adaptados más particularmente para los
intercambiadores recorridos por unos fluidos que tienen unas
tipologías de flujo diferentes, y en particular los intercambiadores
del tipo evaporador o condensador.
Puede tratarse asimismo de intercambiadores
líquido/líquido en los cuales los canales de pérdidas de carga más
bajas reciben la circulación de mayor caudal.
En otra variante de realización, las placas
pueden ser ensambladas para delimitar unos canales de un segundo
tipo, que se puede calificar de "asimétrico ", siendo la
disposición tal que las caras de las placas que presentan los
mismos criterios característicos N están todas orientadas en la
misma dirección.
Dicho de otro modo, los canales presentan
entonces unas propiedades sustancialmente similares, puesto que
están delimitados por un lado por la cara anverso de una placa
característica, y por otro el lado por una cara reverso a
priori, menos eficaz.
El intercambiador así realizado presenta dos
circuitos de características muy similares, y puede estar adaptado
por tanto a cualquier tipo de intercambiador líquido/líquido.
En el caso de las placas ya mencionadas, que
presentan unas zonas de naturalezas diferentes sobre la misma cara,
estas últimas deben apilarse para realizar, como se ha mencionado,
unos canales formados por porciones sustancialmente paralelas, del
primer y del segundo tipo ya mencionado.
Aunque sea más simple de realizar unos
intercambiadores con unas placas idénticas asegurando su rotación y
el girado en función del tipo de canal que se desea realizar, la
invención cubre también unas variantes en las cuales se realiza el
ensamblado de placas que presentan propiedades diferentes.
Asimismo, la forma de las ondulaciones puede ser
adaptada en función de las aplicaciones deseadas, y la invención no
está en ningún caso limitada a las corrugaciones en forma de espigas
tales como las ilustradas en las figuras anexas.
La forma de realizar la invención, así como las
ventajas que se desprenden se pondrán más claramente de manifiesto
a partir de la descripción de los modos de realización siguientes,
con la ayuda de las figuras anexas, en las cuales:
La figura 1 es una vista en perspectiva sumaria
general que muestra la disposición de diferentes placas que
intervienen en un intercambiador de placas.
Las figuras 2 y 3 son unas vistas en perspectiva
sumaria esquemáticas de una placa representada respectivamente
sobre su cara anverso y reverso.
La figura 4 es una vista de detalle en
perspectiva sumaria que ilustra el posicionado de los huecos y
resaltes característicos.
La figura 5 es una representación esquemática en
planta de la figura 4.
Las figuras 6 y 7 son unos diagramas que
ilustran la evolución de diferentes parámetros representativos del
intercambio en función del criterio característico N.
Las figuras 8, 9 y 10 son unas representaciones
de ensamblado de placas de acuerdo con la invención, según
diferentes variantes.
Como se ha ilustrado esquemáticamente en la
figura 1, el intercambiador (1) comprende diferentes placas
(2-5) ensambladas para definir entre ellas unos
canales (6-8) de circulación de fluido.
Más precisamente, cada placa
(2-5) presenta cuatro perforaciones
(10-13) de conexión con las conducciones de entrada
y de salida de dos circuitos (20, 21; 22, 23) de fluido. En cada
placa, una junta periférica (14) permite asegurar la estanqueidad
del canal creado, comprendiendo en dicho canal únicamente dos de las
perforaciones. En la forma ilustrada, las perforaciones (10, 11;
12, 13) asociadas a un mismo canal se encuentran sobre el mismo
lado mayor de la placa (2), pero la invención cubre también unas
variantes en las cuales las dos perforaciones asociadas a un canal
se encuentran sobre una diagonal de la placa.
Como se ha ilustrado en la figura 1, cada placa
(2-5) presenta unas corrugaciones (25) en forma de
espigas simples. En otras variantes no representadas, las
corrugaciones pueden también estar en forma de espigas múltiples.
Las placas están alternativamente pivotadas a 180º alrededor de su
centro, de manera que las corrugaciones en espigas se encuentran en
oposición sobre las dos caras de las placas enfrentadas, a nivel de
un mismo canal, para aumentar el nivel de perturbaciones del fluido
que circula en el canal.
Como se ha ilustrado en la figura 4, cuando dos
placas que definen el canal quedan enfrentadas, sus líneas de
vértice de corrugación respectivas se tocan a nivel de puntos de
contacto.
De acuerdo con lo dado a conocer en la patente
EP 0 737 296, las placas presentan unas deformaciones en hueco y en
resalte que están repartidas sobre las corrugaciones. En el conjunto
de las figuras, solamente una parte de estos huecos y de estos
resaltes está representada para evitar sobrecargar los dibujos, y a
fin de no perjudicar la comprensión de la invención.
Por convención, y como se ha ilustrado en las
figuras 2, 3 y 4, las deformaciones en resalte, que corresponden
por tanto a unas excrecencias con respecto a la cara observada de la
placa, están representadas por unos óvalos. Las deformaciones en
hueco están representadas por unos rectángulos, y corresponden por
tanto a unas deformaciones que se hunden en el interior de la
placa, observada sobre la cara considerada.
Como se ha ilustrado en la figura 2, las
deformaciones en hueco (30, 31) están dispuestas en la proximidad
de una línea de fondo (32) de corrugaciones, mientras que las
deformaciones en resalte (33, 34) están situadas en la proximidad
de una línea (35) de vértice de corrugaciones. En esta cara anverso
(36) de la placa de la figura (2), las deformaciones en hueco (30,
31) están situadas sustancialmente enfrentadas con respecto a una
línea de fondo de corrugaciones (32). En contrapartida, las
deformaciones en resaltes (33, 34) están dispuestas de forma
desplazada con respecto a su línea de vértice (35) de
corrugaciones.
La cara reverso (46) de la misma placa está
ilustrada en la figura 3. Se constata que las deformaciones en
hueco (30, 31) de la cara anverso corresponden a unas deformaciones
en resalte (40, 41) en la cara reverso, que están situadas
enfrentadas, a ambos lados de la línea de vértice (42) de
corrugaciones sobre la cara reverso (46).
De la misma manera, las deformaciones en resalte
(33, 34) de la cara anverso (36) corresponden a unas deformaciones
en hueco (43, 44) vista de la cara reverso (46). Estas deformaciones
en hueco (43, 44) están dispuestas de forma desplazada a ambos
lados de la línea de fondo de corrugaciones (45), observando la cara
reverso (46), correspondiendo esta misma línea de fondo de
corrugaciones (46) a una línea de vértice de corrugaciones (35) en
la cara anverso (36).
Como se ha mencionado anteriormente, la
invención reside en un posicionado particular de las zonas en hueco
y en resalte con respecto a los puntos de contacto entre placas.
Así, como se ha ilustrado en la figura 4, la placa (25) entra en
contacto con la placa (48) que le esta enfrentada para definir el
canal (26) a nivel de una pluralidad de puntos de contacto. Estos
puntos de contacto están situados en las intersecciones de las
líneas (35) de vértice de corrugaciones de la placa (25) con las
líneas de vértice de corrugaciones (49) de la placa (48). Los
diferentes puntos de contacto (51-54) definen unas
células elementales que presentan una forma general de
paralelogramo, y más particularmente de rombo cuando las espigas de
las dos placas que están enfrentadas son de la misma inclinación.
Estos rombos pueden incluso ser de forma cuadrada cuando las
espigas son perpendiculares de una placa a la otra.
La localización de los motivos en hueco y en
resalte se realiza después de proyección en un plano (P) paralelo
al plano principal de la placa, también paralelo al plano definido
por el conjunto de los puntos de contacto.
Las deformaciones en hueco y en resalte son
medidas en este plano proyectando su centro de gravedad en el plano
(P). Así, el resalte (33) se proyecta en el punto (63) del plano
(P), mientras que la deformación en hueco (30) se proyecta en el
punto (60) del mismo plano. La posición de estos huecos y resaltes
se determina de acuerdo con la invención, con respecto a un punto
de referencia (65). Este punto de referencia se sitúa sobre la
placa (25), a media distancia de una línea de vértice (35) y de
hueco (32) de corrugaciones.
Este punto de referencia se deduce del punto de
contacto (52) como estando alineado con este último con respecto a
la dirección F correspondiente a la dirección de flujo del
fluido.
La proyección (66) de este punto de referencia
(65) está representada sobre el plano (P).
La invención reside en un posicionado de
resaltes y de huecos con respecto a este punto de referencia. Este
punto de referencia está por tanto situado, desde un punto de flujo
del fluido, detrás de una zona de contacto entre placas. Las
distancias de resalte y hueco se miden por proyección sobre la línea
de corrugaciones (35). Así, la distancia D ilustrada en la figura 4
corresponde por tanto a la separación, medida paralelamente a la
línea de vértice de corrugación, que separa la deformación en
resalte (33) y las deformaciones en hueco sucesivas (30, 31).
La distancia D_{1} corresponde a la
separación, siempre medida paralelamente a la línea de
corrugaciones, que separa la proyección (63) de la deformación en
resalte (33) de la proyección (66) del punto de referencia (65).
De acuerdo con la invención, se han observado
buenos resultados desde un punto de vista del funcionamiento del
intercambiador térmico cuando la relación D_{1}/D está comprendida
entre 0,35 y 0,80, y más precisamente próxima a 0,55. Estos valores
se dan para unas placas en las que las espigas tienen un ángulo del
orden de 60º. Más particularmente, el valor óptimo de este criterio
N puede ser ligeramente diferente para unos ángulo de espigas (10)
también diferentes.
La figura 6 ilustra la variación de un parámetro
de evaluación de las características de un intercambiador térmico.
Así, el parámetro de eficacia \zeta es evaluado comparando las
características de una placa utilizada en un intercambiador de
calor de acuerdo con la invención con respecto a las características
de una placa que no presenta ninguna deformación en hueco y en
resalte. Más precisamente, este parámetro \zeta es calculado
midiendo la relación de las potencias de intercambio, dividida entre
la relación de las pérdidas de carga medidas con estos dos tipos de
placas, siendo la relación de las pérdidas de carga elevada a una
potencia del orden de 0,33 a 0,37 según el tipo de
intercambiador.
Así, el criterio \zeta representado en la
figura 6 muestra muy claramente una ganancia sustancial del orden
de 10% en la gama del criterio N considerada, con un valor óptimo
cuando el criterio N se sitúa en aproximadamente 0,55.
Se recuerda a este respecto que la patente de la
técnica anterior EP 0 737 296 daba a conocer el posicionado de las
deformaciones en resalte justo detrás de los puntos de contacto
entre placa, que corresponden a una situación en la que el criterio
N característico es próximo a 0.
Complementariamente, las pérdidas de carga
medidas con las placas utilizadas en un intercambiador de calor de
acuerdo con la invención presentan de forma sorprendente una mejora
muy neta en la gama considerada del criterio característico. Estas
pérdidas de carga son inferiores del orden de 30% con respecto a las
pérdidas de carga medidas en la situación correspondiente a las
enseñanzas de la técnica anterior citada.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, las
placas características pueden estar dispuestas unas con respecto a
las otras según diferentes configuraciones, en función de las caras
que presentan enfrentadas unas a las otras. Para facilitar la
comprensión de las figuras 8 a 10, solamente las zonas en resalte
han sido representadas (por unos puntos) alrededor de las líneas de
vértice de corrugaciones. Así, en la configuración ilustrada en la
figura 8, las diferentes placas están dispuestas de tal manera que
presentan sobre su cara visible en la figura unas caras sobre las
cuales las deformaciones en resalte (70) están dispuestas
simétricamente con respecto a las líneas (71) de vértice de
corrugaciones. Las caras visibles de las placas de la figura 8
corresponden a la cara visible ilustrada en la figura 3.
El conjunto de las placas (69) de la figura 8
presentan todas sus caras idénticas orientadas en la misma
dirección. Estas placas son apiladas efectuando de una placa a la
otra un pivotamiento alrededor de su punto central.
Se deduce que la cara escondida de cada una de
las placas (69) corresponde a la configuración ilustrada en la
figura 2, en la cual las deformaciones en hueco están dispuestas
cada una simétricamente con respecto a las líneas de fondo de
corrugaciones. Complementariamente, las deformaciones en resalte
sobre esta cara escondida, (que corresponde a las zonas en hueco no
representadas en las caras visibles de la figura 8) se encuentran
dispuestas de forma alternada y desplazada con respecto a las líneas
de vértice de corrugaciones, que quedan enfrentadas a las caras
visibles de las placas de la figura 8.
Los canales (73) así definidos presentan por
tanto unas propiedades muy sustancialmente idénticas para los dos
circuitos de fluido.
Es posible utilizar una configuración opuesta
tal como la ilustrada en la figura 9. En este caso, las dos placas
extremas (80, 82) representadas presentan una cara visible que
corresponde a la configuración ilustrada en la figura 2, en la cual
las deformaciones en resalte (83, 84) están dispuestas de forma
alternada y desplazada con respecto a las líneas (85) de vértice de
corrugaciones.
De forma opuesta, la placa intermedia (81)
presenta una cara visible en la figura 9 que corresponde a la
configuración de la figura 3 en la cual las deformaciones en
resalte (86, 87) están situadas de forma simétrica con respecto a
las líneas (88) de vértice de corrugaciones. Se deduce de ello que
el canal (89), definido entre la primera (80) y la segunda (81)
placas, presenta dos caras sustancialmente idénticas, que
corresponden a la cara visible de la placa intermedia (81). A nivel
de este canal (89), las deformaciones en resalte se encuentran por
tanto sobre cada una de las caras enfrentadas dispuestas
simétricamente con respecto a las líneas de vértice de
corrugaciones.
A la inversa, en el canal (90) definido entre la
placa intermedia (81) y la placa (82) situada más atrás, las dos
caras enfrentadas presentan la misma configuración que corresponde a
la de la figura 2.
En este caso, las deformaciones en resalte (84,
85) de las caras enfrentadas están dispuestas de forma alternada y
desplazada con respecto a la línea de vértice de corrugaciones. Se
concibe por tanto que las características técnicas globales así
como las pérdidas de carga de los dos canales (89, 90) así definidos
son diferentes, y están más adaptadas a la realización de
intercambiadores que tienen una tipología de flujo diferente entre
los dos circuitos, tales como por ejemplo los evaporadores o los
condensadores.
Evidentemente, las dos configuraciones
mencionadas anteriormente pueden ser combinadas en el seno de una
misma placa, tal como se ha ilustrado en la figura 10. Así, una
misma placa puede presentar sobre la misma cara las dos
configuraciones. Más precisamente, como se ha ilustrado en la figura
10, la placa intermedia (94) presenta por un lado unas
deformaciones en resalte (95) dispuestas simétricamente con respecto
a las líneas (96) de vértice de corrugaciones.
De forma complementaria, en el lado opuesto, las
deformaciones en resalte (97, 98) están dispuestas de forma
desplazada y alternada. Resulta de ello que las pérdidas de carga
así generadas son diferentes en las dos porciones longitudinales
(99, 100) paralelas del canal (101). Esta disposición está
optimizada para disminuir las pérdidas de carga que corresponden a
la fracción (100) del canal situada más alejada de los puntos (103,
104) de entrada y de salida del fluido, de manera que homogeneicen
tanto como se pueda el caudal en la anchura del canal.
Las diferentes placas del intercambiador son
apiladas asegurándoles un pivotamiento en el mismo plano alrededor
de su punto central.
Se desprende de lo que precede que los
intercambiadores de placas de acuerdo con la invención presentan
unas prestaciones netamente superiores a los intercambiadores de
placa de la técnica anterior, tanto en lo que se refiere al
coeficiente de intercambio térmico como al nivel de pérdida de
carga.
Los intercambiadores se pueden construir
disponiendo unas placas características de diferentes maneras,
adaptadas al tipo de fluido y de caudal destinado a recorrer los
intercambiadores.
Claims (10)
1. Intercambiador de calor, que comprende una
pluralidad de placas (2-5) ensambladas para definir
entre ellas unos canales (6-8) de circulación de
fluido, presentado cada placa unas ondulaciones (25) o corrugaciones
definidas entre unas líneas de vértice de corrugaciones (35) y unas
líneas de fondo de corrugaciones (32), presentado por lo menos una
parte de las placas unas deformaciones en hueco (30, 31) y en
resalte (33) situadas entre las líneas de vértice y de fondo de
corrugaciones, caracterizado porque en por lo menos una
placa, a nivel de su cara anverso que queda enfrentada a un canal
y, en el interior de una célula elemental definida entre cuatro
puntos de contacto consecutivos (51, 54) con la placa adyacente (48)
que delimita dicho canal, las deformaciones en resalte (33) y en
hueco (30, 31) están localizadas de tal manera que el criterio
N=D_{1}/D está comprendido entre 0,35 y 0,8 en el cual:
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \sqbullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
2. Intercambiador según la reivindicación 1,
caracterizado porque a nivel de por lo menos una parte de la
cara anverso de una placa (25) las deformaciones en resalte (33, 34)
están repartidas de forma alternativa y desplazadas a ambos lados
de la línea de vértice (35) de corrugación.
3. Intercambiador según la reivindicación 1,
caracterizado porque a nivel de por lo menos una parte de la
cara anverso de una placa las deformaciones en hueco (30, 31) están
repartidas de forma simétrica a ambos lados de la línea de fondo
(32) de corrugación.
4. Intercambiador según una de las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque a nivel de la cara
anverso de una placa (94), en una primera zona (100), las
deformaciones en resalte (97, 98) están repartidas de forma
alternativa y desplazadas a ambos lados de la línea de vértice de
corrugación (96), y en una segunda zona (99), las deformaciones en
resalte (95) están repartidas de forma simétrica a ambos lados de la
línea de vértice (96) de corrugación.
5. Intercambiador según la reivindicación 1,
caracterizado porque las placas (80-82) son
ensambladas para delimitar los canales de un primer tipo (73),
definidos por unas superficies enfrentadas que presentan un criterio
N sustancialmente idéntico.
6. Intercambiador según las reivindicaciones 2 y
3, caracterizado porque las placas (69) son ensambladas para
delimitar unos canales (73) de un segundo tipo, estando las caras de
las placas que presentan unos criterios N sustancialmente idénticos
orientadas en la misma dirección.
7. Intercambiador según la reivindicación 4,
caracterizado porque las placas (94) son ensambladas para
delimitar unos canales formados por porciones sustancialmente
paralelas del primer y del segundo tipo.
8. Intercambiador según la reivindicación 1,
caracterizado porque está compuesto por placas idénticas.
9. Intercambiador según la reivindicación 1,
caracterizado porque las corrugaciones (25) están en forma de
espigas simple o múltiple.
10. Intercambiador según la reivindicación 1,
caracterizado porque las espigas (25) presentan un ángulo de
abertura de 60º.
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