ES2465236A1

ES2465236A1 - Intercambiador de calor para aparatos frigoríficos

Info

Publication number: ES2465236A1
Application number: ES201231907A
Authority: ES
Inventors: José Javier LIZARRAGA GARCHO; Víctor Hugo GÓMARA CHIVITE; Jesús María BERAZA LOIDI
Original assignee: Koxka Technologies SL
Current assignee: Kobol Refrigeration SL
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: ES2465236B1

Abstract

Intercambiador de calor para aparatos frigoríficos, que comprende un serpentín (1) formado por un tubo (2) de sección rectangular con los extremos redondeados, yendo sobre dicho serpentín (1) unas placas (3) que hacen de aletas, las cuales determinan en las zonas de unión con el tubo (2) del serpentín (1) unas pestañas que aumentan la superficie de contacto y unos deflectores que direccionan el aire hacia dicho tubo (2) del serpentín (1).

Description

INTERCAMBIADOR DE CALOR PARA APARATOS FRIGORÍFICOS

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con los intercambiadores de calor que se utilizan en aparatos frigoríficos para obtener el efecto funcional de estos aparatos, proponiendo un intercambiador de calor de este tipo con unas características que mejoran el rendimiento de la transmisión de calor, permitiendo conseguir un mismo efecto de trasmisión calorífica con unas dimensiones más reducidas.

Estado de la técnica

En aparatos refrigeradores como los expositores frigoríficos se utilizan intercambiadores de calor formados por un serpentín por el que circula un líquido refrigerante, de manera que al hacer pasar por el exterior de dicho serpentin una corriente de aire, el aire se refrigera en el contacto con el serpentín, al cual se transmite el calor del aire; disponiéndose en combinación con el serpentín unas aletas que favorecen la transmisión del calor, ya que aumentan la superficie de contacto con el aire.

En los intercambiadores de calor de este tipo, el serpentín es normalmente un tubo de sección circular, lo cual supone que sea reducido el rendimiento de la transmisión de calor entre el aire a refrigerar y el serpentín refrigerador, ya que al pasar el aire a través del intercambiador de calor, la incidencia directa del aire con la superficie del tubo del serpentín es solo en aproximadamente la mitad de la superficie del contorno de dicho tubo del serpentín.

Por otro lado, en algunas aplicaciones de estos intercambiadores de calor, como por ejemplo en los expositores frigoríficos de mostrador, el espacio disponible es reducido, por lo que se necesitan intercambiadores de calor de poco tamaño pero con alta la potencia de refrigeración.

Para mejorar la prestación funcional, se han desarrollado intercambiadores de calor con el serpentín refrigerador formado por un tubo de sección ovalada, con lo cual se pueden realizar intercambiadores de calor de menor tamaño para una misma potencia de refrigeración, ya que el serpentín puede formarse de manera que en el sentido de la superposición sus espiras ocupen menos espacio; pero el rendimiento de la transmisión de calor sigue siendo reducido, ya que la incidencia directa del aire circulante a través del intercambiador de calor es también en aproximadamente solo la mitad de la superficie del contorno del tubo del serpentín.

Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se propone un intercambiador de calor esencialmente destinado para aparatos frigoríficos, aunque esta aplicación no es limitativa, estando prevista la realización de este intercambiador de calor con unas características constructivas y funcionales que le hacen particularmente ventajoso.

Dicho intercambiador de calor objeto de la invención consta de un serpentín formado por un tubo de sección rectangular con los extremos redondeados, yendo sobre dicho serpentín unas placas que hacen de aletas, las cuales en la unión con el tubo del serpentín se hallan configuradas con unas pestañas que aumentan la superficie de contacto respecto de dicho tubo del serpentín, determinando además esas placas unos deflectores que favorecen la incidencia del aire circulante hacia el tubo del serpentín.

Se obtiene así un intercambiador de calor que mejora el rendimiento de la transmisión de calor para su función práctica, ya que el aire que pasa transversalmente a través del intercambiador de calor hace incidencia directa sobre una mayor proporción de superficie del contorno del tubo del serpentín refrigerador, de manera que el aire se mantiene durante más tiempo en contacto efectivo con dicho tubo del serpentín, aumentando por lo tanto el efecto de la transmisión de calor entre ambos.

Y por otro lado, el rendimiento de la transmisión de calor mejora tambien por el aumento de la superficie de contacto entre las aletas y el tubo del serpentín, así como por la direccionabilidad del aire hacia ese tubo del serpentín, lo cual hace que aumente el grado de la transmisión de calor entre el aire y el tubo del serpentín, a través de las aletas.

Por todo ello, dicho intercambiador de calor objeto de la invención resulta de unas características que le hacen muy ventajoso, adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de los intercambiadores de calor convencionales que se utilizan para la misma aplicación.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra en perspectiva el serpentín de un intercambiador de calor según la invención, con una placa para hacer de aleta situada en posición enfrentada a dicho serpentín.

La figura 2 muestra de manera aislada un tramo del serpentín de la figura anterior.

La figura 3 muestra en perspectiva un serpentín como el de la figura 1, con los colectores de entrada y salida.

La figura 4 muestra en perspectiva un intercambidor de calor según la invención, con un conjunto parcial de placas para hacer de aletas incorporadas sobre el serpentín.

La figura 5 es un esquema de la incidencia del aire sobre un tubo de serpentín con sección circular en un intercambiador de calor convencional.

La figura 6 es un esquema de la incidencia del aire sobre un tubo de serpentín en un intercambiador de calor según la invención.

La figura 7 es un detalle parcial ampliado de una placa para hacer de aleta en un intercambiado de calor según la invención.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a un intercambiador de calor de los que se utilizan para obtener la función refrigeradora en aparatos frigorícos, comprendiendo un serpentín (1) formado por tramos de tubo (2) que configuran una multiplicidad de espiras, a través de las cuales se establece un circuito de circulación de un líquido refrigerante, yendo en relación con dicho serpentín (1) unas placas (3) que hacen de aletas para favorecer la transmisión térmica entre ese serpentín (1) y el aire que pasa por entre las espiras del mismo.

Según la invención, el tubo (2) que forma el serpentín (1) es de una sección rectangular con los extremos redondeados, es decir con una forma aplastada y alargada transversalmente respecto de un tubo de sección circular.

De este modo, dicho tubo (2) permite la formación de un serpentín (1) de menor altura en la dirección de la superposición de las espiras componentes del mismo, en comparación con la dimensión que en esa dirección determina un sepentín equivalente con tubo de sección circular, lo cual permite formar intercambiadores de calor de dimensiones más reducidas para un mismo efecto de transmisión calorífica, resultando mayores las posibilidades de aplicación.

Así, por ejemplo, partiendo de un tubo (2.1) de sección circular con 13,5 mm de diámetro, se puede determinar un tubo (2) de sección rectangular con los extremos redondeados, de 16 mm de longitud y 9 mm de altura, siendo la dimensión del contorno periférico equivalente en ambos casos, pero en el caso del tubo (2) de sección rectangular con los extremos redondeados, la altura de la sección es aproximadamente un 30% menor, por lo que se pueden superponer múltiples tramos de tubo (2), ocupando un espacio de altura sensíblemente menor que con un mismo número de tramos de tubo (2.1) de sección circular.

Por otro lado, en la formación de un serpentín (1) de intercambiador de calor, el tubo (2.1) de sección circular presenta una superficie de aproximadamente la mitad del contorno periférico a la incidencia directa del flujo de aire (4) que pasa transversalmente por el intercambiador de calor, como se observa en la figura 5; mientras que el tubo (2) de sección rectangular con los extremos redondeados, presenta, en las mismas condiciones, una superficie de aproximadamente tres cuartas partes del contorno periférico a la incidencia directa del flujo de aire (4) que pasa transversalmente por el intercambiador de calor, como se observa en la figura 6, resultando por lo tanto, con este tubo (2) de sección rectangular con los extremos redondeados, unas mejores condiciones de transferencia térmica en relación con el flujo de aire (4) circulante, ya que el aire está más tiempo en contacto con dicho tubo (2), puesto que además del contacto con el borde frontal del tubo (2), contra el que incide, el aire permanece en contacto directo también con las zonas planas de la parte superior y de la parte inferior del contorno del tubo (2), por lo que el rendimiento del intercambiador de calor es mayor que con un serpentín de tubo (2.1) con sección circular.

En este sentido, en una simulación experimental realizada durante un determinado tiempo, con un serpentín (1) configurado según una distribución de seis filas y ocho columnas de tramos de tubo (2.1) de sección circular con diámetro de 13,5 mm, la transmisión de calor obtenida fue de 598,93 vatios en términos caloríficos; mientras que en las mismas condiciones con un serpentín (1) configurado igualmente pero con tramos de tubo (2) de sección rectangular con los extremos redondeados, de 16 mm de longitud y 9 mm de altura, la transmisión de calor obtenida fue de 642,03 vatios en términos caloríficos.

Según la invención, las placas (3) que hacen de aletas, se hallan determinadas además en

5 las zonas de unión con el tubo (2) del serpentín (1), con unas pestañas (5) dobladas hacia un lado, las cuales aumentan la superficie de contacto de dichas placas (3) con el tubo (2), mejorando así las condiciones de transmisión térmica entre ambos y, por consiguiente, la transmisión térmica entre el tubo (2) y el aire a través de dichas placas (3).

10 Asimismos, en las zonas de la unión con el tubo (2) del serpentín (1), las placas (3) que hacen de aletas conforman unos deflectores (6) que direccionan el aire hacia el tubo (2), lo cual mejora aún más las condiciones de transmisión térmica entre el tubo (2) y el aire que pasa por el intercambiador de calor, consiguiéndose un mayor rendimiento del mismo.

15 En este sentido, en una simulación experimental realizada en las mismas condiciones que las de las simulaciones indicadas anteriormente, con un serpentín (1) de igual configuración con tramos de tubo (2) de sección rectangular con los extremos redondeados, de 16 mm de longitud y 9 mm de altura, incorporando placas (3) provistas con pestañas (5) en las uniones con los tramos de tubo (2) y con deflectores (6) de direccionamiento del aire, la transmisión

20 de calor obtenida fue de 852,78 vatios en términos caloríficos.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Intercambiador de calor para aparatos frigoríficos, formado por un serpentín (1) por el que se establece una circulación de líquido refrigerante, yendo en relación con dicho

5 serpentín (1) unas placas (3) que hacen de aletas para la transmisión térmica entre el serpentín (1) Yel aire, caracterizado porque el serpentín (1) está formado por un tubo (2) de sección rectangular con los extremos redondeados, determinando las placas (3) que hacen de aletas conformaciones de unión con dicho tubo (2) del serpentín (1) que mejoran la transmisión térmica.

10 2.-Intercambiador de calor para aparatos frigoríficos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque en las zonas de unión con el tubo (2) del serpentín (1) las placas (3) que hacen de aletas determinan unas pestañas (5) dobladas hacia un lado, las cuales aumentan la superficie de contacto con dicho tubo (2) del serpentín (1).

15 3.-Intercambiador de calor para aparatos frigoríficos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque en las zonas de unión con el tubo (2) del serpentín (1) las placas (3) que hacen de aletas conforman deflectores (6) que direccionan el aire hacia dicho tubo (2) del serpentín (1).