ES2347909T3 - Intercambiador de calor para un aparato de refrigeración. - Google Patents

Intercambiador de calor para un aparato de refrigeración. Download PDF

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Abstract

- Intercambiador de calor (23), que comprende una carcasa (2) de forma similar a un tubo abierta en sus dos extremos frontales, dentro de la cual está dispuesto un conducto (1), que sirve para la conducción de un primer fluido portador de calor, y que presenta una longitud desplegada que es mayor que la longitud de la carcasa (2), cuya superficie envolvente está provista al menos en la zona de un primer lado frontal, por secciones, con orificios (12, 13), caracterizado porque la porción de los agujeros de paso de paso (12) en la superficie envolvente (5) se reduce a medida que se incrementa la distancia desde el primer lado frontal (6) de la carcasa (2) y/o se reduce la sección transversal de la abertura de los agujeros de paso de paso (12) se reduce a medida que se incrementa la distancia desde el primer lado frontal (6).

Description

[0001] La presente invención se refiere a un intercambiador de calor con una carcasa abierta de forma 5 similar a un tubo y con un conducto dispuesto en ella, que sirve para la conducción de un primer fluido portador de calor, y que presenta una longitud desplegada que es mayor que la longitud de la carcasa, que está abierta en sus dos lados frontales, para que pueda ser recorrida por
10 un segundo fluido portador de calor, así como a un aparato de refrigeración, en el que encuentra aplicación un intercambiador de calor de este tipo. Se conoce a partir del documento USA 5592829 un intercambiador de calor y un aparato de refrigeración de este tipo.
15 [0002] En este intercambiador de calor conocido, el conducto está configurado como espiral. La carcasa alrededor de la espiral fuerza a la corriente del segundo fluido portador de calor, a circular a lo largo de la
20 espiral sobre toda su longitud, para conseguir de esta manera una potencia alta de intercambio de calor con un caudal moderado del segundo fluido portador de calor.
[0003] Sin embargo, en este caso se plantea el problema
25 de que como consecuencia del desarrollo de la circulación esencialmente paralelo al eje longitudinal de la espiral a través del intercambiador de calor, una porción considerable del segundo fluido portador de calor circula a través del intercambiador de calor, sin llegar, en
30 general, a la proximidad estrecha del conducto, mientras que otras partes de la circulación circulan a lo largo de muchas espiras sucesivas de la espiral y en este caso de calientan fuertemente.
35 [0004] El documento US 2311947 muestra un intercambiador de calor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación
1.
[0005] Un cometido de la presente invención es mejorar la eficiencia de un intercambiador de calor del tipo indicado al principio.
[0006] Esto se consigue de acuerdo con la invención porque los orificios de la superficie envolvente de la carcasa están configurados de acuerdo con los rasgos característicos de la reivindicación 1.
[0007] Estos orificios permiten, de acuerdo con las relaciones de presión presentes en la carcasa, un flujo de entrada o de salida del segundo fluido portador de calor. Por lo tanto, su campo de circulación en el interior de la carcasa no está orientado puramente en dirección longitudinal, sino que presenta también componentes radiales, de manera que también porciones del conducto que están alejadas de los lados frontales abiertos de la carcasa, como por ejemplo las espiras de una espiral o secciones longitudinales de un conducto configurado en forma de meandro o dispuesto en al menos un bucle, pueden ser atacadas por la corriente del segundo fluido portador de calor, que no está todavía precalentado en otra sección de la espiral del meandro (o pre-refrigerado, de acuerdo con la dirección del flujo de calor en el intercambiador de calor).
[0008] Se consigue una impulsión favorable por todos los lados del conducto dentro de la carcasa con aire no precalentado todavía a través de otras secciones de potencia cuando de manera ventajosa los orificios están dispuestos distribuidos de manera uniforme sobre la periferia de la superficie envolvente con sección transversal igual o también diferente del orificio.
[0009] Con preferencia, la porción de los orificios en la superficie de la pared se reduce a medica que se incrementa la distancia desde un primer lado frontal de la carcasa.
[0010] Las relaciones de ataque de la circulación y, por lo tanto, la transmisión de calor desde el conducto sobre un segundo fluido portador de calor son especialmente favorables, cuando, de acuerdo con una forma de realización de acuerdo con la invención, la sección transversal de la abertura de los orificios se reduce a medida que se incrementa la distancia desde el primer lado frontal.
[0011] Una mitad de la carcasa adyacente al segundo lado frontal está libre de orificios.
[0012] Para la impulsión de la corriente del segundo fluido portador de calor a través de la carcasa, el intercambiador de calor está provisto con preferencia con un soplante.
[0013] El soplante está dispuesto con preferencia en el segundo lado frontal de la carcasa.
[0014] Con relación a la dirección de la circulación del segundo fluido portador de calor, este segundo lado frontal es con preferencia un lado aguas abajo de la corriente, es decir, que el soplante aspira el segundo fluido portador de calor a través de la carcasa y la corriente completa del segundo refrigerante pasa por el orificio en el segundo lado frontal, de manera que se puede desviar desde allí y se puede conducir para una utilización posterior.
[0015] De manera alternativa, el soplante puede estar dispuesto también en el centro en la carcasa; en este caso, una porción de los orificios desde los dos lados frontales de la carcasa hacia el soplante se pueden prever en la superficie de la pared, de manera que a través de los orificios que se encuentran aguas arriba del soplante entra el segundo fluido portador de calor en la carcasa y puede abandonarla de nuevo a través de los orificios que se encuentran aguas abajo del soplante.
[0016] Objeto de la invención es, además, un aparato de refrigeración, que presenta un intercambiador de calor del tipo indicado anteriormente como licuador. El segundo fluido portador de calor es en este caso, en general, aire, mientras que el primer fluido portador de calor es un refrigerante del aparato de refrigeración.
[0017] Otras características y ventajas de la invención se deducen a partir de la siguiente descripción de ejemplos de realización con referencia a las figuras adjuntas.
[0018] En este caso:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un intercambiador de calor de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra una sección longitudinal a través del intercambiador de calor de la figura 1, que ilustra las relaciones de la circulación en el interior del intercambiador de calor.
La figura 3 muestra una sección longitudinal a través de una segunda configuración del intercambiador de calor, y
La figura 4 muestra una sección horizontal esquemática a través de la zona del zócalo de un aparato de refrigeración, en el que está montado un intercambiador de calor de acuerdo con la invención.
[0019] El intercambiador de calor mostrado en la figura 1 comprende una tubería 1 doblada en una espiral en forma de línea helicoidal para un primer fluido portador de calor, con preferencia un refrigerante. Una carcasa 2 se extiende coaxialmente al eje longitudinal A de la tubería
1. La carcasa 2 está constituida esencialmente por dos elementos de bastidor rígidos 3, 4, que forman lados frontales opuestos de la carcasa 2, y por una chapa 5que se extienden alrededor de los bordes exteriores de los dos elementos de bastidor 3, 4 y que forman cuatro paredes laterales de la carcasa. El elemento de bastidor 3 dirigido hacia el observador tiene un orificio interior 6 de superficie grande; en un orificio 7 correspondiente del otro elemento de bastidor 4 encajan tirantes radiales 8, que llevan un motor eléctrico 9 coaxialmente a la tubería 1 en espiral. El motor eléctrico 9 acciona una rueda de ventilador 10 que sobresale desde la carcasa 2 y de esta manera provoca una corriente de aire a través de la carcasa 2 desde el lado del elemento de bastidor 3 hacia el lado del elemento de bastidor 4.
[0020] En la chapa 5 están estampados tres grupos 11aa, 11b, 11c de agujeros de paso de paso 12. Las distancias entre grupos adyacentes de orificios se incrementan a medida que aumenta la distancia desde el orificio 6, de manera que la porción de los agujeros de paso 12 en la superficie de la chapa 5 se reduce a medida que aumenta la distancia desde el orificio 6. Sobre la mitad de la chapa 5 adyacente al orificio 7 no están presentes agujeros de paso 12.
[0021] La figura 2 ilustra las relaciones de la circulación en el interior del intercambiador de calor de acuerdo con la invención con la ayuda de una sección axial. Una gran parte del aire transportado por la rueda de ventilador 10 a través del intercambiador de calor entra en éste a través del orificio 6. Si éste fuese el único orificio de entrada de aire, entonces resultaría una corriente de aire esencialmente paralela al eje longitudinal, en la que una parte del aire fluye a lo largo de la tubería 1, mientras que una gran parte de la corriente de aire circula a través del interior libre de la espiral y en este caso no absorbe calor desde la tubería 1. A ello hay que añadir que las espiras de la tubería 1, que se encuentran en tal caso unas detrás de oteas en la dirección de la circulación, frenan fuertemente la corriente de aire, de manera que se consigue una velocidad de circulación alta en el interior de la espiral, que representa una parte esencial del caudal de aire del intercambiador de calor. En cambio, los agujeros de paso 12 permiten una corriente de entrada de aire desde la dirección lateral, que se extiende en el interior de la carcasa 2 inclinada con respecto al eje longitudinal, de manera que también las espiras de la tubería 1, que están alejadas del orificio de entrada 6, son alcanzadas todavía por aire fresco más frío.
[0022] El funcionamiento del ventilador conduce a un gradiente de presión en el interior de la carcasa 2, es decir, que la diferencia de presión entre el interior de la carcasa y el medio ambiente se incrementa con el eje longitudinal de la carcasa, cuanto más cerca está del soplante. Cuanto mayor es la diferencia de presión entre el interior y el exterior, tanto mayor es también el caudal de aire por unidad de superficie de cada agujero de paso 12. Por lo tanto, para asegurar que las espiras sean alimentadas de la manera más uniforme posible con aire fresco más frío, como ya se ha indicado anteriormente, la porción de los agujeros de paso 12 en la superficie de la chapa 5 se reduce a medida que se incrementa la distancia desde el orificio 6. En lugar de incrementar la distancia, como se indica en las figuras 1 y 2, entre los grupos 11a, 11b a medida que se incrementa la distancia desde el orificio 6, esto se podría conseguir, naturalmente, también reduciendo la superficie de los agujeros de paso 12 individuales tanto más cuanto más alejados se encuentran éstos desde el orificio 6.
[0023] Una configuración modificada de un intercambiador de calor de acuerdo con la invención se muestra en la figura 3 en una sección similar a la figura 2. En esta configuración, el soplante formado por el motor eléctrico 9 y la rueda de ventilador 10 está dispuesto en el central en el intercambiador de calor, en el interior de la espiral formada por la tubería 1. En la proximidad del orificio 6 de aguas arriba de la carcasa 2 también aquí están formados dos grupos de agujeros de paso 12, y en simetría de imagen con ellos se encuentran otros agujeros de paso 13 en una zona de la chapa 5 adyacente al orificio 7 de aguas abajo de la circulación. Estos agujeros de paso 13 prestan a la circulación de aire aguas abajo del soplante una componente de velocidad dirigida radialmente hacia fuera, de manera que también aquí se evita que una espira de la tubería 1 se encuentre en el lado de una espira adyacente no accesible al viento y solamente sea alimentada con aire de refrigeración en una medida insuficiente.
[0024] Para prevenir una corriente de retorno de aire al interior de la carcasa 2 desde el lado de aguas abajo hacia el lado de aguas arriba de la corriente del soplante en la zona de la sección transversal que se encuentra fuera de la espira, está prevista aquí una pared de separación 14, que se extiende desde la chapa 5 que forma la pared exterior del soplante 2 a la altura de la rueda del ventilador 10 hasta la proximidad inmediata de la espira.
[0025] La figura 4 muestra como un ejemplo de aplicación del intercambiador de calor de acuerdo con la invención una sección horizontal a través de un frigorífico o congelador con un cuerpo 20 y una puerta 21. En una zona del cuerpo 20 próxima al suelo, en el lado alejado de la puerta 21, está recortado un nicho de máquina 22, en el que están alojados adyacentes como licuadores 23 para un refrigerante, el intercambiador de calor mostrado en las figuras 1 y 2, respectivamente, y un compresor 24. La tubería 1 del licuador 23 está conectada en una salida de alta presión del compresor 24. Un refrigerante y aire fresco impulsado a través del soplante circulan por el licuador 13 en direcciones opuestas. La corriente de aire fresco calentado en el licuador 23 ataca el compresor 24 y lo refrigera; además, transporta la evaporación de agua de condensación desviada desde el espacio interior 25 del aparato de refrigeración a una bandeja de evaporación 26. Los orificios de entrada y salida de aire 27 y 28, respectivamente, están formados aquí en paredes laterales del nicho de máquinas 22; de manera alternativa, podrían estar previstos en su fondo, para introducir y descargar aire fresco a través de un zócalo de aparato hueco dispuesto debajo del cuerpo 20, o el lado trasero del nicho de máquinas 22 podría dejarse abierto en algunos lugares, para posibilitar el intercambio de aire.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Intercambiador de calor (23), que comprende una carcasa (2) de forma similar a un tubo abierta en sus dos extremos frontales, dentro de la cual está dispuesto un conducto (1), que sirve para la conducción de un primer fluido portador de calor, y que presenta una longitud desplegada que es mayor que la longitud de la carcasa (2), cuya superficie envolvente está provista al menos en la zona de un primer lado frontal, por secciones, con orificios (12, 13), caracterizado porque la porción de los agujeros de paso de paso (12) en la superficie envolvente (5) se reduce a medida que se incrementa la distancia desde el primer lado frontal (6) de la carcasa
    (2) y/o se reduce la sección transversal de la abertura de los agujeros de paso de paso (12) se reduce a medida que se incrementa la distancia desde el primer lado frontal (6).
  2. 2.-Intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los orificios (12, 13) están dispuestos distribuidos de manera uniforme sobre la periferia de la superficie envolvente de la carcasa (2).
  3. 3.-Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque una mitad de la carcasa (2) adyacente al segundo lado frontal
    (7) está libre de agujeros de paso de paso (12).
  4. 4.-Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el conducto (1) está configurado en forma de espiral y la longitud de la espiral corresponde al menos aproximadamente a la longitud de la carcasa (2).
  5. 5.-Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el conducto (1) está configurado en forma de meandro y la longitud del meandro corresponde aproximadamente a la longitud de la carcasa (2).
  6. 6.-Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque está previsto un soplante (9, 10) para el accionamiento de una corriente de un segundo fluido portador de calor a través de la carcasa (2).
  7. 7.-Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 6, y la reivindicación 3, caracterizado porque el soplante (9, 10) está dispuesto en el segundo lado frontal (7) de la carcasa (2).
  8. 8.-Intercambiador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el segundo lado frontal (7) es un lado de aguas abajo de la corriente con respecto a las dirección de la circulación del segundo fluido portador de calor.
  9. 9.-Intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la carcasa (9, 10) está dispuesta en el centro en la carcasa (2).
  10. 10.-Intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la porción de los orificios (12, 13) en la superficie de la pared se reduce desde los dos lados frontales (6, 7) de la carcasa hacia el soplante (9, 10).
  11. 11.-Aparato de refrigeración, caracterizado porque presenta un intercambiador de calor (23) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores como licuador.
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