ES2319816T3 - Superficie de intercambio de calor. - Google Patents
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Abstract
Un apilamiento de elementos de superficie de calentamiento con una dirección primaria, comprendiendo dicho apilamiento un primer elemento de superficie de calentamiento que tiene una estructura en forma de espiga, teniendo dicha estructura en forma de espiga una pluralidad de regiones, estando dispuesta dicha pluralidad de regiones de manera que el límite de las regiones está a lo largo de dicha dirección primaria, comprendiendo dicha pluralidad de regiones una primera región que tiene una pluralidad de ondulaciones dispuestas lateralmente unas al lado de las otras, siendo la extensión longitudinal de dichas ondulaciones en dicha primera región mayor de 0º y menor de 90º con respecto a dicha dirección primaria, comprendiendo además dicha pluralidad de regiones una segunda región, adyacente a dicha primera región, teniendo dicha segunda región una pluralidad de ondulaciones dispuestas lateralmente unas al lado de las otras, siendo la extensión longitudinal de dichas ondulaciones en dicha segunda región menor de 0º y mayor de -90º con respecto a dicha dirección primaria, comprendiendo además dicho apilamiento un segundo elemento de superficie de calentamiento, comprendiendo dicho segundo elemento de superficie de calentamiento una muesca que se extiende a lo largo de dicha dirección primaria, estando dispuesta dicha muesca de manera que no se opone directamente al límite entre dichas primera y segunda regiones.
Description
Superficie de intercambio de calor.
Esta invención se refiere a precalentadores de
aire regeneradores giratorios para instalaciones de calderas y
hornos industriales, y más particularmente a precalentadores de aire
del tipo en el que un tambor cilíndrico con extremo abierto aloja
una multiplicidad de elementos de superficie de calentamiento
separados en forma de placas metálicas onduladas, y que puede girar
lentamente para mover los elementos en, sucesivamente una corriente
de gases calientes de combustión y una corriente de aire de
combustión, fluyendo dichas corrientes axialmente a través del
tambor y entre los elementos en el tambor.
De acuerdo con la técnica anterior, muchos de
los elementos de la superficie de calentamiento para dichos
precalentadores de aire han sido típicamente de las formas mostradas
en la Figuras 1 a 10 de las figuras adjuntas.
La Figura 1 es una vista de frente fragmentaria
(extraída del documento GB992413) de elementos de superficie de
calentamiento ondulados ensamblados y la Figura 2 es una vista en
perspectiva fragmentaria del conjunto de la
Figura 1.
Figura 1.
Haciendo referencia al dibujo, los elementos de
superficie de calentamiento típicos para un precalentador de aire
del tipo mencionado anteriormente consisten en placas metálicas
onduladas 1, teniendo las ondulaciones 2 que se extienden con un
ángulo (\theta) de típicamente 30º con respecto al eje del tambor
y cada placa ondulada alterna 1 muescas que se extienden axialmente
3 y 4, formadas en sus caras opuestas para mantener la separación de
las placas.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de una
variante de la forma de los elementos mostrados en la Figura 2. Una
inspección minuciosa de la vista indicará que las muescas que se
extienden axialmente están más próximas entre sí que aquellas
mostradas en la Figura 2, reduciendo de ese modo el número de
ondulaciones que hay entre dos muescas axiales adyacentes.
Obsérvese que esta figura también se ha marcado tanto con la
dirección de flujo axial en la entrada al conjunto como con el
ángulo pequeño (\alpha_{1}) con respecto a la dirección de
flujo que puede desarrollar cuando el flujo pasa a través de dichos
conjuntos. Este ligero "flujo sesgado" se provoca por la
dirección angulada de las ondulaciones en las láminas,
particularmente, las de la única lámina ondulada. Los valles en
estas ondulaciones pasan por debajo de las muescas axiales en la
lámina con muescas opuestas y proporcionan una ligera trayectoria
de flujo abierto a través de la cual se puede disipar una parte del
flujo.
La Figura 4 es una vista en perspectiva de otra
variante de la forma de los elementos mostrados en la Figura 3. Una
inspección minuciosa de la vista indicará que la dirección de las
ondulaciones en la lámina inferior sin las muescas axiales se ha
invertido, asegurando de ese modo que las ondulaciones en las
láminas del elemento adyacente van en direcciones diferentes. Los
elementos mostrados en la Figura 4 se expresan como elementos que
están "cruzados", mientras que aquellos en las Figuras 2 y 3 se
expresan como elementos que están "no cruzados".
Ni las razones particulares para usar elementos
"cruzados" como opuesto a "no cruzados", ni los efectos de
rendimiento de variar el cabeceo de la muesca, las alturas de
ondulación o el ángulo de ondulación son el objeto de esta
invención y no se analizarán posteriormente en este documento. No
obstante, el detallado "ajuste de precisión" de la combinación
de estos factores juega una parte importante en la optimización
tanto del rendimiento térmico como de las características de caída
de presión de estos elementos. En este caso, la Figura 4 muestra
una realización de dichos diseños de elementos que ilustran una
versión optimizada de este tipo de perfil.
La Figura 4 también se ha marcado tanto con la
dirección de flujo axial en la entrada al conjunto como con el
ángulo ligeramente sesgado (\alpha_{2}) respecto a la dirección
del flujo que todavía puede desarrollarse cuando el flujo pasa a
través de dicho conjunto - a pesar de las ondulaciones
"cruzadas". De nuevo, este flujo ligeramente sesgado se
provoca por la dirección angulada de las ondulaciones en las láminas
- particularmente, aquellas en la única lámina ondulada. Esta
figura también se ha marcado con el ángulo de ondulación (\theta),
que está típicamente en el intervalo de 15º a 35º con respecto a la
dirección de flujo y está más habitualmente con un ángulo de 30º
con respecto a la dirección de flujo. Obsérvese además que el ángulo
de flujo sesgado generalmente es mucho menor que el ángulo de
ondulación (\alpha_{2} << \theta y por supuesto, para
el perfil del elemento mostrado, \alpha_{2} es típicamente sólo
aproximadamente el 20% de \theta (es decir, aproximadamente 6º
con respecto a la dirección de flujo).
Todos los perfiles mostrados en las Figuras 1 a
4 son lo que habitualmente se denomina perfiles de doble ondulación
(o tipo DU), donde ambas láminas en el par de elementos son
onduladas.
En comparación, la Figura 5 es una vista de
frente fragmentaria de otra forma habitual de perfil de elemento y
la Figura 6 es una vista en perspectiva fragmentaria del conjunto de
la Figura 5. Esta forma de elemento se conoce habitualmente como un
perfil ondulado corrugado (o de tipo CU). En este caso, mientras que
una lámina en cada par de elementos es una lámina ondulada sencilla
similar a aquellas mostradas en las Figuras 1 a 4, la segunda
lámina tiene una serie mucho más profunda de corrugaciones que pasan
axialmente a lo largo de la longitud del elemento en la dirección
de flujo. Obsérvese que, como con la familia DU de elementos, esta
serie de elementos de tipo CU también experimenta una tendencia a
desarrollar un flujo ligeramente sesgado cuando el flujo progresa a
través del conjunto de elementos.
El efecto perjudicial del componente de flujo
"sesgado" descrito sobre las características de rendimiento o
de funcionamiento de los conjuntos de elementos diferentes puede ser
muy diverso, variando entre tener un efecto insignificante y tener
un efecto drástico, dependiendo de la geometría detallada del
elemento particular. Sin embargo, los efectos perjudiciales
generales atribuidos diversamente al flujo "sesgado" han
sido
1. una posible reducción en el rendimiento
térmico,
2. la producción de distribuciones de
temperatura a través de la salida del conjunto. En el extremo frío
del calentador de aire, esto puede producir un "ángulo frío"
que, según se ha afirmado, empeora las obstrucciones del extremo
frío.
3. La disipación reivindicada de la velocidad de
los chorros de limpieza de alta energía de vapor o aire comprimido
que, convencionalmente, se usan para limpiar estos elementos.
4. La tendencia a transportar partículas limpias
hacia un lado de los conjuntos de elementos durante las secuencias
de lavado con agua.
A pesar de que se ha desarrollado por otra
razón, la Figura 7 extraída del documento US6019160 ilustra las
características principales de otra familia de elementos de
transferencia de calor que se conocen habitualmente como elementos
"de doble muesca" o de tipo DN. Estos elementos se denominan de
esta manera porque ambos elementos de transferencia de calor en
cada par contienen tanto muescas axiales como ondulaciones sesgadas.
Aunque esta disposición de elemento no elimina la disipación
lateral del flujo bajo las muescas, en este caso, la disposición de
dobles muescas, combinada con el uso de un formato de "ondulación
cruzada" tiende a permitir que el flujo se disipe en cualquiera
de las dos direcciones cuando fluye a través del conjunto. De ese
modo, se ha reivindicado do que este perfil de elemento produce
menos efecto de flujo sesgado y una menor estratificación de
temperatura en la salida del conjunto.
En el extremo, el flujo sesgado se elimina en
elementos que tienen contacto en línea entre las láminas con
muescas o corrugadas y una superficie plana adyacente como se
muestra en el elemento más sencillo (el perfil con
muesca-plano de bajo rendimiento) en la Figura 8 y
en el elemento de mayor rendimiento más complicado como se muestra
en la Figura 9.
Además, se han realizado diversos intentos para
optimizar el equilibrio del rendimiento de transferencia de calor
de estos elementos de doble muesca como se representa por el perfil
de elemento mostrado en la Figura 10 del documento US6179276.
Obsérvese que esta patente implica el uso de ondulaciones
transversales dispuestas en un patrón en
zig-zag.
zig-zag.
La Figura 16 representa un conjunto de elementos
de superficie de calentamiento de acuerdo con el documento US
2.596.642 en el que una pluralidad de crestas se sitúan opuestas a
los vértices en un elemento de superficie de calentamiento con
estructura en espiga. Sin embargo, esto ayuda a la generación de
vórtices no deseados y además, es difícil de fabricar debido a la
posición precisa de las crestas necesarias.
De este modo, es un objetivo de la presente
invención minimizar o, al menos, reducir el flujo sesgado neto del
gas que pasa.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
elemento de superficie de calentamiento que tiene unas primera y
segunda regiones adyacentes, extendiéndose las regiones a los lados
entre sí en una primera dirección de manera que el límite entre
dichas primera y segunda regiones está en la primera dirección,
teniendo cada región una pluralidad de ondulaciones dispuestas
lateralmente unas al lado de las otras, teniendo cada ondulación
una extensión longitudinal, estando dispuesta la extensión
longitudinal de las ondulaciones en dicha primera región entre 0º y
+90º con respecto a dicha primera dirección y estando dispuesta la
extensión longitudinal de las ondulaciones en dicha segunda región
entre 0º y -90º con respecto a dicha primera dirección.
Por lo tanto, el flujo sesgado no fluye
completamente en una dirección y el flujo sesgado neto se reducirá.
Generalmente, la primera dirección es el flujo primario y la
dirección de las ondulaciones dispuestas es tal que el efecto de
las ondulaciones en la primera y segunda regiones es igual y
opuesto.
Se apreciará que puede haber un espacio entre
las dos regiones sin ondulaciones. Sin embargo, preferiblemente,
las dos regiones se bordean directamente entre sí para asegurar que
el flujo sesgado está por encima de la mayor área posible.
Preferiblemente, si las dos regiones se bordean entre sí, el máximo
de los picos de las ondulaciones en la primera región, alcanzarán
sustancialmente el máximo de los picos de las ondulaciones en la
segunda región.
La invención descrita anteriormente
sencillamente comprende una primera y una segunda región. Sin
embargo, se apreciará que puede haber una pluralidad de primeras
regiones y/o una pluralidad de segundas regiones, alternándose cada
primera región con cada segunda región. Esto evita que se desarrolle
un flujo sesgado demasiado fuerte. Si la primera y la segunda
regiones se bordean directamente entre sí, el flujo de aire sesgado
se dirigirá hacia una región límite antes de desviarse de vuelta
hacia la región límite opuesta. Por lo tanto, el aire sigue un
patrón en zig-zag a lo largo del elemento de
superficie de calentamiento, incrementando de ese modo el tiempo
empleado para pasar sobre el elemento de superficie de calentamiento
y mejorando las propiedades de intercambio de calor.
Preferiblemente, el ángulo de las ondulaciones longitudinales en la
primera y segunda regiones con respecto a la primera dirección es
igual y opuesto. Preferiblemente, los ángulos son de un intervalo
entre 10º y 40º (y, -10º y -40º) y, más preferiblemente, entre 25º y
35º (-25º y -35º).
Un conjunto, tal como un apilamiento, de los
elementos de superficie de calentamiento puede comprender un
elemento de superficie de calentamiento de acuerdo con la invención.
El conjunto de elementos de superficie de calentamiento puede
comprender adicionalmente una superficie de calentamiento con
muescas que se extiende en la primera dirección. La muesca puede
ser en forma de una ondulación individual, más grande o,
simplemente, un saliente del cuerpo principal del elemento de
superficie de calentamiento que opera para mantener separados los
elementos de la superficie de calentamiento. Preferiblemente, el
elemento de superficie de calentamiento con muescas se dispone de
manera que cada una de dichas regiones no se opone directamente a
más de una muesca. Esto evita que las muescas interrumpan demasiado
el flujo de aire.
Los calentadores de aire giratorios que
comprenden este elemento de superficie de calentamiento ondulado
minimizan el flujo de aire sesgado.
De acuerdo con una realización de la invención,
se proporciona un apilamiento de elementos de superficie de
calentamiento con una dirección primaria, comprendiendo dicho
apilamiento un primer elemento de superficie de calentamiento que
tiene una estructura en forma de espiga, teniendo dicha estructura
en forma de espiga una pluralidad de regiones, estando dispuesta
dicha pluralidad de regiones de manera que el límite de las
regiones es a lo largo de dicha dirección primaria, comprendiendo
dicha pluralidad de regiones una primera región que tiene una
pluralidad de ondulaciones dispuestas lateralmente unas al lado de
las otras, siendo la extensión longitudinal de dichas ondulaciones
en dicha primera región mayor de 0º y menor de 90º con respecto a
dicha dirección primaria, comprendiendo dicha pluralidad de regiones
adicionalmente una segunda región, adyacente a dicha primera
región, teniendo dicha segunda región una pluralidad de ondulaciones
dispuestas lateralmente unas al lado de las otras, siendo la
extensión longitudinal de dichas ondulaciones en dicha segunda
región menor de 0º y mayor de -90º con respecto a dicha dirección
primaria, comprendiendo dicho apilamiento adicionalmente un segundo
elemento de superficie de calentamiento, comprendiendo dicho segundo
elemento de superficie de calentamiento una muesca que se extiende
a lo largo de dicha dirección primaria, estando dispuesta dicha
muesca de manera que no se opone directamente al límite entre dicha
primera y segunda regiones.
Disponer la muesca de manera que no se oponga
directamente al límite entre la primera y la segunda regiones
permite que el gas fluya a lo largo de la estructura en forma de
espiga y reduce el efecto de vórtices.
Preferiblemente, hay una pluralidad de primeras
regiones, cada una con una pluralidad de ondulaciones dispuestas
lateralmente unas al lado de las otras, estando comprendida la
extensión longitudinal de las ondulaciones entre +10º y +80º con
respecto a la dirección primaria y una pluralidad de segundas
regiones, teniendo cada una una pluralidad de ondulaciones
dispuestas lateralmente unas al lado de las otras, estando
comprendida la extensión longitudinal de las ondulaciones entre
-10º y -80º con respecto a la dirección primaria. Cada una de las
segundas regiones es adyacente, al menos a una primera región y,
preferiblemente, la primera y la segunda regiones se alternan para
crear una estructura global en forma de espiga.
Preferiblemente, hay una pluralidad de muescas
que se extienden a lo largo de la dirección primaria, estando al
menos una de las muescas dispuesta de manera que no se opone
directamente a un límite entre la primera y segunda regiones en el
elemento de superficie de calentamiento que se opone directamente a
ella. De hecho, preferiblemente, más de una de las muescas no se
opone directamente a un límite entre la primera y segunda regiones
en un elemento de superficie de calentamiento directamente opuesto.
En el mejor de los casos, ninguna de las muescas se opone
directamente a un límite entre la primera y la segunda regiones en
el elemento de superficie de calentamiento que se opone
directamente al flujo de gas a lo largo de la estructura en forma
de espiga. Para conseguir esto, el segundo elemento de superficie de
calentamiento puede fabricarse de manera que las muescas se
dispongan en una separación igual que tenga una periodicidad
regular, y que la estructura en forma de espiga tenga también una
periodicidad regular. Para asegurar que al menos algunas de las
muescas no se opongan directamente al límite entre la primera y la
segunda regiones, el periodo o distancia entre las muescas
longitudinales es ligeramente mayor que el periodo o distancia entre
los límites entre la primera y segunda regiones.
Preferiblemente, un apilamiento o un conjunto de
elementos de superficie de calentamiento de acuerdo con la
invención comprende una pluralidad de primeros y segundos elementos
de superficie de calentamiento dispuestos alternativamente. De esta
manera, un primer elemento de superficie de calentamiento se opone
directamente al segundo elemento de superficie de calentamiento y
un segundo elemento de superficie de calentamiento se opone
directamente al primer elemento de superficie de calentamiento.
Las primera y segunda regiones del primer
elemento de superficie de calentamiento se bordean directamente
entre sí, preferiblemente, de manera que el máximo de cada pico de
ondulaciones en la primera región alcanza sustancialmente el máximo
de un pico de ondulaciones en la segunda región.
Preferiblemente, el ángulo de las ondulaciones
está comprendido preferiblemente entre +15º y 35º en la primera
región y entre -15º y -35º con respecto a la dirección primaria en
la segunda región.
El segundo elemento de superficie de
calentamiento puede comprender adicionalmente ondulaciones
dispuestas lateralmente unas al lado de las otras entre las
muescas. La extensión longitudinal de las ondulaciones está
comprendida entre +10º y +80º con respecto a la dirección primaria o
entre -10º y -80º con respecto a la dirección primaria. Esto ayuda
también a dirigir el gas de manera que pueda lograrse una
transferencia de calor eficaz.
La invención se describirá ahora con referencia
a las Figuras adjuntas no limitantes:
La Figura 1 representa un elemento de superficie
de calentamiento ondulado de acuerdo con la técnica anterior;
la Figura 2 representa un conjunto de elementos
de superficie de calentamiento ondulados de acuerdo con la técnica
anterior;
la Figura 3 representa un elemento de superficie
de calentamiento ondulado de acuerdo con la técnica anterior;
la Figura 4 representa un elemento de superficie
de calentamiento ondulado de acuerdo con la técnica anterior;
la Figura 5 es una sección transversal de un
conjunto de elementos de superficie de calentamiento de tipo
ondulado corrugado de acuerdo con la técnica anterior;
la Figura 6 es una vista alternativa del
conjunto de elementos de superficie de calentamiento mostrado en
la
Figura 5;
Figura 5;
la Figura 7 muestra un conjunto de elementos de
superficie de calentamiento descrito en el documento
US6.019.160;
US6.019.160;
la Figura 8 representa un conjunto de elementos
de superficie de calentamiento ondulados de acuerdo con la técnica
anterior;
la Figura 9 representa un conjunto de elementos
de superficie de calentamiento descrito en el documento
US5.836.379;
US5.836.379;
la Figura 10 muestra un conjunto de elementos de
superficie de calentamiento descrito en el documento
US6.179.276;
US6.179.276;
la Figura 11 muestra un elemento de superficie
de calentamiento de acuerdo con la invención;
la Figura 12 muestra un conjunto de elementos de
superficie de calentamiento de acuerdo con una realización de la
invención;
la Figura 13 muestra un elemento de superficie
de calentamiento esquemático de acuerdo con la invención;
la Figura 14 muestra patrones de flujo a lo
largo de los elementos de superficie de calentamiento de acuerdo con
la invención;
la Figura 15 muestra patrones de flujo a lo
largo de los elementos de superficie de calentamiento de acuerdo con
la invención; y
la Figura 16 representa un conjunto de elementos
de superficie de calentamiento de acuerdo con la técnica
anterior.
Habiendo descrito la técnica anterior, el objeto
de esta invención se ilustra en las Figuras 11 a 14. Esta invención
se relaciona más estrechamente con los perfiles del elemento "de
doble ondulación" y "corrugado-ondulados"
mostrados en las Figuras 1 a 6, que con los perfiles de doble muesca
más complicados tales como aquellos mostrados en las Figuras 7, 9 y
10. Además, la invención proporciona un método para reducir
drásticamente la disipación de flujo y las características de flujo
sesgado de estos perfiles por la sencilla estrategia de modificar
la geometría de sólo una lámina en el par de elementos - la lámina
ondulada.
La Figura 11 es una vista fragmentaria de la
lámina ondulada modificada como se propone en esta invención,
mientras que la Figura 12 es una vista fragmentaria de esta lámina
combinada con una placa ondulada con muescas usada en elementos de
doble ondulación convencionales. Como se puede ver en la Figura 11,
la lámina ondulada comprende una primera región de ondulación en
una primera dirección y una segunda región de ondulaciones en una
segunda dirección, encontrándose el pico de las ondulaciones en la
primera región el pico de las ondulaciones en la segunda región en
un límite. Como se puede ver en la Figura 12, las muescas en la
segunda placa no se oponen directamente al límite entre la primera
y la segunda regiones de la primera lámina. La Figura 13 muestra
una vista más ampliada de la disposición de las dos láminas mostrada
en la Figura 12 con las muescas indicadas por líneas de rayas y
puntos 6, y las ondulaciones conformadas en forma de espiga 5
mostradas debajo. Como se puede ver, la mayor parte de las muescas
no están sobrepuestas a los vértices de la estructura en forma de
espiga. En esta realización, esto se consigue porque las muescas
tienen un periodo ligeramente más amplio entre ellas que el periodo
de las ondulaciones. Sin embargo, esto podría conseguirse mediante
cualquier número de métodos diferentes.
El efecto de disponer las muescas de manera que
no se oponen directamente al límite entre las diferentes direcciones
de ondulación puede verse en las Figuras 14 y 15. El gas fluye a lo
largo de la estructura en forma de espiga, y cuando el flujo de gas
alcanza el vértice de la estructura en forma de espiga, se encuentra
con el flujo de gas en la dirección opuesta y, por lo tanto, se
dirige de vuelta a través de la estructura en forma de espiga como
se muestra, en particular, en la Figura 14. Como puede verse, el
flujo de gas pasa por debajo de las muescas de manera que las
muescas no presentan una interferencia significativa al patrón de
flujo y el gas y el flujo de gas no se compartimentan por las
muescas. Esto tiene como resultado un flujo uniforme en la salida.
A diferencia de esto, si las muescas se dispusiesen para oponerse a
los vértices de la estructura en forma de espiga, el efecto
combinado de las muescas y el vértice de la estructura en forma de
espiga ayudaría a la generación de vórtices entre las porciones
adyacentes de las ondulaciones con direcciones opuestas.
Esta invención no se limita al uso de la lámina
ondulada mostrada en la Figura 11 con la placa ondulada con muescas
mostrada en la Figura 12, sino que puede usarse junto con otras
formas corrugadas de láminas tales como aquellas mostradas en las
Figuras 5 y 6. Sin embargo, crucialmente, al menos una, y
preferiblemente más, de las muescas no deberían oponerse
directamente al límite entre las diferentes direcciones de las
ondulaciones.
La Figura 13 muestra una vista más amplia típica
de una disposición típica de estas ondulaciones en
zig-zag a través del área mayor de la lámina del
elemento completo. Obsérvese que las ondulaciones en
zig-zag, 5, en esta lámina se disponen en una
orientación transversal a través de la lámina. Además, el ángulo (A)
de estas ondulaciones está típicamente en el intervalo de 15º a 35º
con respecto a la dirección de flujo.
Obsérvese además en la Figura 13 que las
posiciones típicas de las muescas opuestas en las láminas adyacentes
en el par se han mostrado mediante líneas de rayas y puntos
verticales, 6. Además, un examen minucioso de la figura mostrará
que el tamaño y el ángulo de los zig-zags se han
seleccionado para asegurar que cada ondulación que fluye en una
dirección cruce no más de una muesca opuesta antes de los cambios de
dirección de la ondulación. Aunque esto es una disposición óptima,
no es una parte esencial de la invención y los
zig-zags pueden realizarse en dimensiones mayores
para que crucen dos o más muescas o corrugaciones sobre la lámina
adyacente.
Las Figuras 14 y 15 muestran los patrones de
flujo internos de dos dimensiones, simplificados, que ocurrirán
dentro del conjunto de elementos. Esta figura muestra claramente el
propósito de los zig-zags transversales en la
lámina ondulada. Obsérvese que, en la entrada al conjunto de
elementos, el gas combustible o el aire entrante tenderá a
desviarse por los puntos de las V en las ondulaciones en una u otra
dirección a través de la placa, dependiendo de la dirección local
de las ondulaciones. El resultado es que no habrá una dirección
única uniforme en la que el flujo sesgado pueda desarrollarse cuando
pasa a través del elemento.
Además, como puede verse en el patrón de flujo
indicado posterior al elemento, las corrientes de flujo ligeramente
sesgado adyacentes tenderán a converger cuando el flujo se aproxima
a los valles de las V. Sin embargo, los componentes opuestos del
momento de flujo resistirán a esta tendencia a converger de manera
que la dirección de flujo local tenderá a enderezarse o incluso
invertirse como se muestra en la parte inferior del elemento. El
efecto neto de los zig-zags transversales a través
de la placa será eliminar el flujo sesgado que de otro modo
ocurriría con las láminas onduladas normales, produciéndose de este
modo un flujo uniforme a través de la salida al conjunto de
elementos.
De ese modo, esta eliminación de efectos de
flujo sesgado y la constricción de la disipación transversal del
flujo ayudan a resolver los cuatro problemas potenciales del flujo
sesgado mencionados en la descripción anterior.
Claims (10)
1. Un apilamiento de elementos de superficie de
calentamiento con una dirección primaria, comprendiendo dicho
apilamiento un primer elemento de superficie de calentamiento que
tiene una estructura en forma de espiga, teniendo dicha estructura
en forma de espiga una pluralidad de regiones, estando dispuesta
dicha pluralidad de regiones de manera que el límite de las
regiones está a lo largo de dicha dirección primaria, comprendiendo
dicha pluralidad de regiones una primera región que tiene una
pluralidad de ondulaciones dispuestas lateralmente unas al lado de
las otras, siendo la extensión longitudinal de dichas ondulaciones
en dicha primera región mayor de 0º y menor de 90º con respecto a
dicha dirección primaria, comprendiendo además dicha pluralidad de
regiones una segunda región, adyacente a dicha primera región,
teniendo dicha segunda región una pluralidad de ondulaciones
dispuestas lateralmente unas al lado de las otras, siendo la
extensión longitudinal de dichas ondulaciones en dicha segunda
región menor de 0º y mayor de -90º con respecto a dicha dirección
primaria, comprendiendo además dicho apilamiento un segundo
elemento de superficie de calentamiento, comprendiendo dicho
segundo elemento de superficie de calentamiento una muesca que se
extiende a lo largo de dicha dirección primaria, estando dispuesta
dicha muesca de manera que no se opone directamente al límite entre
dichas primera y segunda regiones.
2. Un apilamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que dicho primer elemento de superficie de
calentamiento comprende una pluralidad de primeras regiones,
teniendo cada una una pluralidad de ondulaciones dispuestas
lateralmente unas al lado de las otras, estando comprendida la
extensión longitudinal de dichas ondulaciones entre +10º y +80º con
respecto a dicha dirección primaria, comprendiendo dicha primera
superficie de calentamiento adicionalmente una pluralidad de
segundas regiones, teniendo cada una una pluralidad de ondulaciones
dispuestas lateralmente unas al lado de las otras, estando
comprendida la extensión longitudinal de dichas ondulaciones entre
-10º y -80º con respecto a dicha dirección primaria, estando
adyacente cada una de dichas segundas regiones a al menos una
primera región a lo largo de un límite dispuesto a lo largo de dicha
dirección primaria.
3. Un apilamiento de acuerdo con la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicho segundo
elemento de superficie de calentamiento comprende una pluralidad de
muescas que se extienden a lo largo de dicha dirección primaria,
estando dispuestas al menos algunas de dicha pluralidad de muescas
de manera que no se oponen directamente a un límite entre una
primera región y una segunda región en dicho primer elemento de
superficie de calentamiento.
4. Un apilamiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho apilamiento
comprende una pluralidad de primeros elementos de superficie de
calentamiento y una pluralidad de segundos elementos de superficie
de calentamiento, estando adyacente cada primer elemento de
superficie de calentamiento a al menos uno de dichos segundos
elementos de calentamiento.
5. Un apilamiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha primera región
bordea directamente dicha segunda región.
6. Un apilamiento de acuerdo con la
reivindicación 5, en el que, en el límite entre dichas primera y
segunda regiones, el máximo de cada pico de ondulaciones en dicha
primera región alcanza sustancialmente el máximo de un pico de una
ondulación en dicha segunda región.
7. Un apilamiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el que la extensión
longitudinal de ondulaciones en dicha primera región está en un
ángulo entre +15º y +35º con respecto a dicha dirección primaria y
la extensión longitudinal de las ondulaciones en dicha segunda
región está en un ángulo entre -15º y -35º con respecto a dicha
dirección primaria.
8. Un apilamiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento de
superficie de calentamiento comprende una pluralidad de ondulaciones
dispuestas lateralmente unas al lado de las otras, siendo la
extensión longitudinal de dichas ondulaciones mayor de 0º y mayor de
90º con respecto a dicha dirección primaria o menor de 0º y mayor
de -90º con respecto a dicha dirección primaria.
9. Un apilamiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el que la distancia entre
las muescas en el segundo elemento de superficie de calentamiento es
mayor que la distancia entre el límite entre las primera y segunda
regiones en el primer elemento de superficie de calentamiento.
10. Un calentador de aire giratorio que
comprende un apilamiento de elementos de superficie de calentamiento
de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
anteriores.
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