ES2322584T3 - Intercambiador de calor de placas para el secado de un medio gaseoso. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor de placas (1) para el secado de un medio gaseoso, en particular aire, con una pila (2) de placas (3), las cuales están conectadas entre sí para la formación de unas zonas de circulación (4) entre las placas (3), estando formado en una sección (5) de la pila un intercambiador de calor gas-gas (6) en el cual, para el intercambio de energía térmica, circulan contiguas una corriente de gas de entrada (7) partiendo de una conexión de entrada (8a) y una corriente de gas de salida (9) secada hacia una conexión de salida (8b) a través de unas zonas de circulación separadas, y estando formado en otra sección (10) de la pila un intercambiador de calor de gas-refrigerante (11), en el cual, para la refrigeración, circulan contiguas entre sí la corriente de gas de entrada (7) húmeda y un refrigerante (12) a través de otras zonas de circulación separadas, estando formada entre una salida del intercambiador de calor de gas- refrigerante (11) y el intercambiador de calor gas-gas (6) una conexión de circulación (17), la cual comprende un componente de retorno (18), para conducir la corriente de gas de salida (9) secada a través del componente de retorno (18) desde la salida del intercambiador de calor de gas-refrigerante (11) al intercambiador de calor gas-gas (6), caracterizado porque el componente de retorno (18) está formado con la ayuda de una pila (20) de unas placas (21) contiguas, las cuales para la formación de zonas de retorno (19) entre las placas (21) contiguas están conectadas entre sí, estando formadas unas zonas de contacto entre las superficies laterales orientadas unas hacia otras de las placas (21) contiguas.
Description
Intercambiador de calor de placas para el secado
de un medio gaseoso.
La presente invención se refiere al campo de los
intercambiadores de calor de placas para el secado de un medio
gaseoso, en particular aire.
Los medios gaseosos, por ejemplo el aire, se
utilizan como medio del proceso en procesos de producción muy
diferentes. Para ello, el medio gaseoso debe satisfacer usualmente
determinadas propiedades para el proceso de producción, por ejemplo
presentar un grado de pureza predeterminado o un contenido de
humedad mínimo. Por el estado de la técnica, se conocen unos
intercambiadores de calor de placas los cuales son utilizados para
secar un medio gaseoso, por ejemplo aire a presión, de manera que el
medio gaseoso utilizado como medio del proceso presente únicamente
un contenido de humedad predeterminado. Con este propósito el medio
gaseoso es alimentado en el intercambiador de calor de placas a
través de una conexión de entrada. A continuación, circula la
corriente de gas de entrada húmeda así alimentada por un
intercambiador de calor gas-gas. El intercambiador
de calor gas-gas está formado en el intercambiador
de calor de placas en una sección de una pila de placas las cuales,
para la formación de zonas de circulación entre las placas, están
conectadas entre sí. En el intercambiador de calor de placas
conocido, circulan la corriente de gas de entrada húmeda, desde la
conexión de entrada, y una corriente de gas de salida secada, la
cual puede ser suministrada entonces de nuevo al proceso de
producción, hacia una conexión de salida a través de zonas de
circulación separadas en la pila de placas. La corriente de gas de
entrada húmeda y la corriente de gas de salida secada circulan en
flujo en sentidos contrarios para, por un lado, refrigerar
previamente la corriente de gas de entrada. Por otro lado, la
corriente de gas de salida es calentada mediante paso de calor desde
la corriente de gas de entrada húmeda a la corriente de gas de
salida secada con anterioridad.
La corriente de gas de entrada húmeda llega al
mismo tiempo desde el intercambiador de calor
gas-gas al intercambiador de calor de
gas-refrigerante en la pila de placas, el cual
presenta asimismo varias zonas de circulación entre las placas de la
pila. En el intercambiador de calor de
gas-refrigerante circulan la corriente de gas de
entrada refrigerada previamente y un refrigerante en flujos en
sentidos contrarios, de manera que la corriente de gas de entrada
húmeda es enfriada, lo que conduce a la condensación de las
partículas de humedad de la corriente de gas de entrada que tiene
lugar a continuación, de manera que la corriente de gas de entrada
es secada. La corriente de gas de salida secada, formada de esta
manera, circula a través de un componente de retorno desde la
salida del intercambiador de calor de
gas-refrigerante hacia el intercambiador de calor
gas-gas, donde es calentada de nuevo mediante
absorción de calor desde la corriente de gas de entrada que
afluye.
La corriente de gas de salida calentada de esta
manera circula, a través de la conexión de salida del
intercambiador de calor de placas, para su utilización
posterior.
A causa de las condiciones de presión reinantes
en el intercambiador de calor gas-gas y en el
intercambiador de calor de gas-refrigerante, el
componente de retorno debe satisfacer también grandes exigencias en
cuanto a la resistencia a la presión.
El documento US 2003/0041619 A1 describe un
dispositivo con un desaguador de gas integrado y una unidad de
refrigeración para la retirada de humedad de diferentes gases, en
especial en gases naturales.
La patente US nº 3.797.565 da a conocer un
secador de aire refrigerado con un intercambiador de calor.
Por el documento DE 43 42 598 A1, se conoce un
dispositivo para el secado de aire a presión con un refrigerador
para la regulación de la temperatura del aire a presión y una
sección de condensado.
La patente US nº 5.275.233 describe un
dispositivo para la retirada de humedad de gas caliente
comprimido.
Por el documento DE 197 37 205 A1, se conoce un
procedimiento para el funcionamiento de secadores de aire a presión
a baja temperatura. En este caso, se mide en un secador de aire a
presión a baja temperatura, la temperatura en la zona de entrada
para el aire a presión que hay que secar y se suministra a una
unidad de evaluación y conmutación electrónica la cual, dependiendo
de dicha temperatura, controla un circuito de refrigerante para una
unidad de intercambiador de calor.
Por el documento DE 203 15 267 U1 se conoce un
dispositivo para la refrigeración y el secado de aire, en especial
para secadores de medio refrigerante de instalaciones de aire a
presión.
La invención se plantea, por lo tanto, el
problema de proponer un intercambiador de calor de placas para el
secado de un medio gaseoso, el cual permita, en las condiciones de
funcionamiento, una carga con presión elevada y mantenga esta
situación, de manera que estén garantizados los estándares de
seguridad.
Este problema se resuelve, según la invención,
mediante un intercambiador de calor de placas según la
reivindicación independiente 1.
\newpage
La invención comprende la idea de formar, en un
intercambiador de calor de placas para el secado de un medio
gaseoso, en particular aire, el cual presenta en una pila de placas
un intercambiador de calor gas-gas y un
intercambiador de calor de gas-refrigerante, un
componente de retorno en una conexión de circulación entre la salida
del intercambiador de calor de gas-refrigerante y
el intercambiador de calor gas-gas con la ayuda de
una pila de placas contiguas, que están conectadas entre sí para la
formación de zonas de retorno entre las placas contiguas, estando
formadas entre superficies laterales orientadas unas hacia otras de
las placas contiguas zonas de contacto, en las cuales están
conectadas entre sí las superficies laterales orientadas unas hacia
otras. De esta manera, se establece un contacto directo entre las
superficies laterales orientadas unas hacia otras de las placas
contiguas del componente de retorno, pudiendo estar establecido el
contacto opcionalmente mediante un medio de conexión adecuado. Este
tipo de conexión entre superficies laterales orientadas unas hacia
otras de las placas contiguas en el componente de retorno permite
la realización de conexiones de contacto, las cuales hacen posible
una elevada carga con presión en las zonas de retorno, a través de
las cuales la corriente de gas de salida circula desde el
intercambiador de calor de gas-refrigerante al
intercambiador de calor gas-gas. A diferencia de los
intercambiadores de calor de placas conocidos, en los cuales un
componente de retorno está formado con la ayuda de una placa de
cobertura y una placa de suelo, las cuales están conectadas con la
ayuda de una pared circulante, la conexión de superficies laterales
orientadas unas hacia otras en zonas de contacto garantiza un
funcionamiento fiable también en caso de una carga de presión muy
elevada, de tal manera que se alcanza un grado mayor de seguridad
de funcionamiento.
Una estructuración adecuada de la invención
prevé que las placas contiguas estén soldadas entre sí en el
componente de retorno con lo cual, por un lado, está garantizada
una conexión fija fiable de las placas contiguas. Además, se puede
utilizar de esta manera, para la conexión de las placas contiguas
del componente de retorno, la misma tecnología de fabricación que
se utiliza usualmente para la conexión de las placas de la pila, en
la cual están formados el intercambiador de calor
gas-gas y el intercambiador de calor de
gas-refrigerante.
En un perfeccionamiento preferido de la
invención está previsto que las zonas de contacto en el componente
de retorno comprendan zonas de contacto del borde, en las cuales,
establecido opcionalmente mediante un material de conexión, se tocan
unas zonas de borde de las superficies laterales orientadas entre
sí de las placas contiguas. De esta manera se hace posible una
conexión resistente a la presión, que circula por el borde del
componente de retorno, entre las placas contiguas de la pila en el
componente de retorno.
De manera adecuada, puede estar previsto en una
forma de realización de la invención que las zonas de contacto
comprendan zonas de contacto de superficie en el componente de
retorno, establecidas opcionalmente mediante un material de
conexión, en las que se toquen en cada caso en una zona central de
las placas contiguas secciones que sobresalen de un plano de placa
de las superficies laterales orientadas entre sí de las placas
contiguas. De este modo, se puede optimizar la resistencia a la
presión del componente de retorno dado que se pueden establecer, a
distancias que se pueden seleccionar, distribuidas a lo largo de
placas contiguas, unas conexiones directas entre las superficies
laterales orientadas unas hacia otras, lo que apoya la utilización
de presiones mayores durante el funcionamiento del intercambiador
de calor de placas.
La resistencia de las placas contiguas del
componente de retorno se mejora, en una forma de realización
ventajosa de la invención, gracias a que las placas contiguas del
componente de retorno presentan, por lo menos en zonas parciales,
una estructura superficial estampada. De este modo, se optimiza en
especial la resistencia superficial de las placas contiguas del
componente de retorno.
Una disposición que ahora espacio del componente
de retorno en la formación del intercambiador de calor de placas se
consigue en una forma de realización preferida de la invención
gracias a que el componente de retorno está dispuesto, apoyado
superficialmente, sobre una placa exterior de la pila de placas. De
esta manera, se favorece asimismo una conexión de retorno lo más
corta posible entre la salida del intercambiador de calor de
gas-refrigerante y el intercambiador de calor
gas-gas.
Una utilización avanzada de la tecnología de
soldadura, la cual se utiliza usualmente para la conexión de las
placas de la pila del intercambiador de calor de placas, se
consigue en un perfeccionamiento ventajoso de la invención gracias a
que el componente de retorno es soldado sobre la placa exterior de
la pila de placas. Esto garantiza asimismo un asiento fijo del
componente de retorno en la pila de placas de intercambiador de
calor de placas.
Para la fabricación con ahorro de material del
intercambiador de calor de placas, un perfeccionamiento preferido
de la invención prevé que entre el componente de retorno y la placa
exterior de la pila de placas esté formada una sección de las zonas
de retorno. De esta manera la placa exterior del componente de
retorno orientada hacia la pila de placas es cogida ella misma por
ambos lados por las zonas de retorno.
La invención se explica a continuación con mayor
detalle a partir de un ejemplo de forma de realización haciendo
referencia a un dibujo, en el que:
la Figura 1 muestra un intercambiador de calor
de placas para el secado de un medio gaseoso, en sección
longitudinal.
La Figura 1 muestra un intercambiador de calor
de placas 1 para el secado de un medio gaseoso, en especial aire,
en sección longitudinal. El intercambiador de calor de placas 1
comprende una pila 2 de varias placas 3, las cuales en la forma de
realización están soldadas entre sí de la manera usual para
intercambiadores de calor de placas soldados, de manera que entre
las varias placas 3 están formadas varias zonas de circulación 4 en
forma de canal. En una sección 5 superior del intercambiador de
calor de placas 1 está formado, con la ayuda de varias placas 3 y
de las zonas de circulación 4, un intercambiador de calor
gas-gas 6. En el intercambiador de calor
gas-gas 6 circula una corriente de gas de entrada 7
húmeda, la cual es alimentada a través de una conexión de entrada,
en las zonas de circulación 4 descendiendo en flujo en sentido
contrario con respecto a una corriente de gas de salida 9 que
circula hacia arriba.
Tras el recorrido del intercambiador de calor
gas-gas 5, la corriente de gas de entrada 7 húmeda
circula entre las placas 3 en una sección 10 inferior del
intercambiador de calor de placas 1, en la cual está formado un
intercambiador de calor de gas-refrigerante 11. En
el intercambiador de calor de gas-refrigerante 11 se
alimenta un refrigerante 12, a través de una conexión de
refrigerante 13, entre las placas 3 de manera que el refrigerante
12 circula hacia arriba entre las placas 3, es decir, en contra de
la corriente de gas de entrada 7 húmeda. A través de una salida de
refrigerante 14 el refrigerante 12 abandona el intercambiador de
calor de placas 1 y es suministrado él mismo de nuevo a una
refrigeración. En el intercambiador de calor de
gas-refrigerante 11 la corriente de gas de entrada
7 húmeda es refrigerada por debajo del punto de condensación
predeterminado en cada caso para el medio correspondiente, de manera
que las porciones de humedad condensan y son separadas en un
separador 15 en la sección inferior 10 del intercambiador de calor
de placas 1. A través de una abertura de salida 16 pueden ser
retiradas entonces las partículas de humedad extraídas por
condensación.
El medio gaseoso refrigerado y secado de este
modo circula hacia el proceso de condensación a través de una
conexión de retorno 17 de vuelta al intercambiador de calor
gas-gas 6. En la conexión de retorno 17 está
dispuesto un componente de retorno 18 en el cual están formadas
zonas de retorno 19, a través de las cuales es conducida la
corriente de gas de salida secada. El componente de retorno 18 está
formado con la ayuda de una pila 20 de varias placas 21, en las
cuales las superficies laterales orientadas unas hacia otras están
conectadas entre sí con la ayuda de zonas de contacto. Las zonas de
contacto comprenden zonas de contacto del borde y/o zonas de
contacto de superficie, en las cuales se tocan las superficies
laterales orientadas unas hacia otras, establecido opcionalmente
mediante un medio de conexión adecuado, por ejemplo soldadura. De
esta manera se crea un componente de retorno 18 resistente a la
presión. Para la formación de las zonas de contacto de superficie
se pueden aprovechar en especial secciones en la zona central de
varias placas 21, en las cuales las varias placas 21 presentan
estampaciones, de manera que se tocan las secciones de las
estampaciones de placas contiguas.
El intercambiador de calor de placas 1 puede
estar revestido por el interior con un material adecuado, por
ejemplo un plástico, el cual es resistente con respecto al medio
gaseoso que hay que secar.
Con la ayuda del intercambiador de calor de
placas 1 se puede secar, por ejemplo, aire a presión húmedo, el
cual se forma en diferentes procesos de fabricación. El aire a
presión secado o el medio de salida gaseosos secado en otros casos
son calentados de nuevo, antes del abandono del intercambiador de
calor de placas 1 a través de la conexión de salida 8b, en el
intercambiador de calor gas-gas 5 durante la
circulación hacia arriba mediante transporte de calor desde la
corriente de gas de entrada 7 húmeda, de manera que con la ayuda
del intercambiador de calor de placas 1 se puede suministrar de
vuelta una corriente de gas calentada, adaptada a las condiciones
del proceso en lo que respecta a una temperatura mínima
predeterminada.
Las características de la invención dadas a
conocer en la descripción anterior, las reivindicaciones y el
dibujo, pueden ser esenciales, tanto individualmente como también en
combinaciones opcionales entre sí, para la realización de la
invención en sus diferentes formas de realización.
Claims (8)
1. Intercambiador de calor de placas (1) para el
secado de un medio gaseoso, en particular aire, con una pila (2) de
placas (3), las cuales están conectadas entre sí para la formación
de unas zonas de circulación (4) entre las placas (3), estando
formado en una sección (5) de la pila un intercambiador de calor
gas-gas (6) en el cual, para el intercambio de
energía térmica, circulan contiguas una corriente de gas de entrada
(7) partiendo de una conexión de entrada (8a) y una corriente de
gas de salida (9) secada hacia una conexión de salida (8b) a través
de unas zonas de circulación separadas, y estando formado en otra
sección (10) de la pila un intercambiador de calor de
gas-refrigerante (11), en el cual, para la
refrigeración, circulan contiguas entre sí la corriente de gas de
entrada (7) húmeda y un refrigerante (12) a través de otras zonas de
circulación separadas, estando formada entre una salida del
intercambiador de calor de gas- refrigerante (11) y el
intercambiador de calor gas-gas (6) una conexión de
circulación (17), la cual comprende un componente de retorno (18),
para conducir la corriente de gas de salida (9) secada a través del
componente de retorno (18) desde la salida del intercambiador de
calor de gas-refrigerante (11) al intercambiador de
calor gas-gas (6), caracterizado porque el
componente de retorno (18) está formado con la ayuda de una pila
(20) de unas placas (21) contiguas, las cuales para la formación de
zonas de retorno (19) entre las placas (21) contiguas están
conectadas entre sí, estando formadas unas zonas de contacto entre
las superficies laterales orientadas unas hacia otras de las placas
(21) contiguas.
2. Intercambiador de calor de placas (1) según
la reivindicación 1, caracterizado porque las placas (21)
contiguas están soldadas entre sí en el componente de retorno
(18).
3. Intercambiador de calor de placas (1) según
la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las zonas de
contacto en el componente de retorno (18) comprenden unas zonas de
contacto del borde en las cuales se tocan, establecido opcionalmente
mediante un material de conexión, unas secciones de borde de las
superficies laterales orientadas unas hacia otras de las placas
(21) contiguas.
4. Intercambiador de calor de placas (1) según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
las zonas de contacto en el componente de retorno (18) comprenden
unas zonas de contacto de superficie en las cuales, establecido
opcionalmente mediante un material de conexión, se tocan en cada
caso en una zona central de las placas (21) contiguas unas
secciones, que sobresalen de un plano de placa, de las superficie
laterales orientadas unas hacia otras de las placas (21)
contiguas.
5. Intercambiador de calor de placas (1) según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
las placas (21) contiguas del componente de retorno (18) presentan,
por lo menos en unas zonas parciales, una estructura superficial
estampada.
6. Intercambiador de calor de placas (1) según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
el componente de retorno (18) está dispuesto apoyado
superficialmente sobre una placa exterior de la pila (2) de unas
placas (3).
7. Intercambiador de calor de placas (1) según
la reivindicación 6, caracterizado porque el componente de
retorno (18) está soldado sobre la placa exterior de la pila (2) de
unas placas (3).
8. Intercambiador de calor de placas (1) según
la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque entre el
componente de retorno (18) y la placa exterior de la pila (2) de
unas placas (3) está formada una sección de las zonas de retorno
(19).
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