ES2567601T3 - Estructura de aletas para intercambiador de calor para aplicaciones de automoción, en particular para máquinas agrícolas y a pie de obra - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor para intercambio de calor entre aire y un medio de intercambio de calor, comprendiendo el intercambiador de calor: - una pluralidad de conductos de transmisión de calor (2) dispuestos paralelos entre sí como trayectorias de flujo para el medio de intercambio de calor; y - una pluralidad de elementos de aleta (3) configurados para proporcionar un extremo de entrada de aire (3a) para un flujo de entrada de aire (AI), un extremo de salida de aire (3b) para un flujo de salida de aire (AO) y una trayectoria de flujo de aire que conecta el extremo de entrada de aire (3a) con el extremo de salida de aire (3b) y que permite un intercambio de calor con la pluralidad de conductos de transmisión de calor, estando dichos elementos de aleta configurados además para tener ondulaciones que comprenden crestas de ondulación (17) que alternan con valles de ondulación (19); caracterizado porque cada elemento de aleta comprende una pluralidad de dichos valles de ondulación coplanarios entre sí y conectados entre sí de tal modo que definen una trayectoria de flujo de agua condensada que tiene una parte inferior plana que se extiende desde el extremo de entrada de aire (3a) hasta el extremo de salida de aire (3b).
Description
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DESCRIPCION
Estructura de aletas para intercambiador de calor para aplicaciones de automocion, en particular para maquinas agricolas y a pie de obra
La presente invencion se refiere a un intercambiador de calor para un intercambio de calor entre aire y un medio de intercambio de calor, comprendiendo el intercambiador de calor
- una pluralidad de conductos de transmision de calor dispuestos paralelos entre si como trayectorias de flujo para el medio de intercambio de calor; y
- una pluralidad de elementos de aleta configurados para proporcionar un extremo de entrada de aire para un flujo de entrada de aire, un extremo de salida de aire para un flujo de salida de aire y una trayectoria de flujo de aire que conecta el extremo de entrada de aire con el extremo de salida de aire y que permite un intercambio de calor con la pluralidad de conductos de transmision de calor, estando dichos elementos de aleta configurados ademas para tener ondulaciones que comprenden crestas de ondulacion que alternan con valles de ondulacion.
El documento WO 2011/162329 divulga un intercambio de calor de este tipo.
Los evaporadores de aluminio soldados por soldadura fuerte actuales para aplicaciones de aire acondicionado en automocion estan disenados para entornos filtrados, en los que la filtracion esta destinada principalmente a eliminar polen u olores no deseables. En el caso de aplicaciones de campo a traves se usan, a menudo, los mismos evaporadores desarrollados para aplicaciones de carretera. Estos ultimos, sin embargo, son incapaces de encargarse de los siguientes problemas:
- una presencia notable de contaminantes (tales como polvo) que pueden atascar facilmente la unidad evaporadora;
- una manipulacion agresiva del componente, en particular durante su limpieza. En los intercambiadores de calor para aplicaciones de campo a traves la unidad puede limpiarse mediante un cepillo o agua a presion y, durante tal operacion, puede suceder que se tenga que desmontar el propio componente. En este caso, las aletas pueden resultar danadas durante la manipulacion del componente.
En las figuras 1, 2a y 2b se muestran algunas configuraciones de evaporador conocidas, que estan provistas de aletas que tienen rejillas u ondulaciones para aumentar la turbulencia del flujo de aire, y aumentar, por lo tanto, los coeficientes de intercambio de calor.
El evaporador conocido mostrado en la figura 1 comprende una pluralidad de conductos de transmision de calor 2, en particular, conductos a modo de placa, que estan dispuestos paralelos entre si como trayectorias de flujo para un medio de intercambio de calor. Cada conducto a modo de placa y el conducto adyacente tienen, dispuestos en medio, una pluralidad de elementos de aleta 3 que consisten en segmentos respectivos de una chapa metalica 5 plegada en forma de onda y soldada por soldadura fuerte a los conductos a modo de placa entre los que esta dispuesta. En el ejemplo mostrado, la chapa metalica esta plegada en forma de onda cuadrada, pero son conocidas otras configuraciones para plegar la chapa, por ejemplo una forma de onda sinusoidal, triangular o de otro tipo.
Los elementos de aleta 3 estan configurados usualmente para proporcionar un extremo de entrada de aire 3a para un flujo de entrada de aire, un extremo de salida de aire 3b para un flujo de salida de aire y una trayectoria de flujo de aire 3c que conecta el extremo de entrada de aire 3a con el extremo de salida de aire 3b y permite un intercambio de calor con la pluralidad de conductos de transmision de calor 2. Segun la configuracion conocida mostrada en la figura 2, que es comun en los evaporadores soldados por soldadura fuerte, los elementos de aleta 3 estan configurados tambien para tener rejillas, a saber, una serie de rendijas con un borde plegado, para determinar una trayectoria serpenteante con muchos bordes delanteros capaces de crear vortices y turbulencia. Estas rejillas favorecen, sin embargo, la acumulacion de suciedad sobre las aletas.
Otra configuracion conocida capaz de aumentar la turbulencia del flujo de aire, y aumentar por lo tanto el coeficiente de intercambio de calor, es la mostrada en la figura 2b; segun esta configuracion, los elementos de aleta 3 estan configurados para tener ondulaciones que comprenden crestas de ondulacion 7 que alternan con valles de ondulacion 9. La configuracion de ondulaciones conocida mostrada en la figura 2, sin embargo, no permite una eliminacion eficiente del agua condensada que se forma durante el funcionamiento del intercambiador y se acumula en el interior de los valles de ondulacion 9 (indicados por las zonas W en la figura 2); el aire que fluye entre las aletas es, de hecho, incapaz de empujar toda el agua mas alla de las crestas de ondulacion 7 y, por lo tanto, tan lejos como el extremo de la aleta en un lado delantero del evaporador. Por lo tanto, esta agua se estanca en el interior de los valles de ondulacion, mezclandose con el polvo y la suciedad, lo que puede dar como resultado, a largo plazo, la formacion de obstrucciones.
El documento WO 2007/013623 describe un intercambiador de calor, cuyas aletas estan provistas de ondulaciones; estas ondulaciones estan configuradas para obtener unos resultados dados desde el punto de vista de la dinamica
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de fluidos y el intercambio de calor, pero son incapaces de asegurar una eliminacion eficiente del agua condensada.
Por lo tanto, un objeto de la presente invencion es proponer un intercambiador de calor con aletas onduladas, cuyas aletas permiten el drenaje del agua condensada que se forma entre las aletas durante el funcionamiento del intercambiador.
Este objeto se consigue segun la invencion mediante un intercambiador de calor del tipo definido anteriormente, en el que cada elemento de aleta comprende una pluralidad de dichos valles de ondulacion coplanarios entre si y conectados entre si para definir una trayectoria de flujo de agua condensada que tiene una parte inferior plana que se extiende desde el extremo de entrada de aire hasta el extremo de salida de aire.
Esta configuracion de ondulaciones segun la invencion crea una trayectoria plana continua que permite que el agua condensada se descargue facilmente, impidiendo acumulaciones daninas. Esto, junto con la ausencia de rejillas, reduce la cantidad de suciedad que se deposita sobre las superficies del componente y disminuye por lo tanto la frecuencia de las operaciones requeridas para la limpieza del intercambiador.
Aunque la invencion se ha concebido especificamente para evaporadores formados por conductos a modo de placa, se puede entender que es posible aplicarla tambien a otros intercambiadores de calor de formas variables, siempre que tengan aletas onduladas.
Las propiedades y ventajas caracteristicas adicionales del intercambiador segun la invencion llegaran a estar mas claras a partir de la siguiente descripcion detallada de una realizacion de la invencion, con referencia a los dibujos que se acompanan, que se proporcionan puramente a modo de un ejemplo no limitativo y en los que:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un segmento de un intercambiador de calor segun la tecnica anterior;
las figuras 2a y 2b son vistas en perspectiva de un segmento de aletas para el intercambiador de calor segun la figura 1, en dos configuraciones de aletas convencionales;
la figura 3 es una vista en perspectiva de un segmento de un intercambiador de calor segun la invencion;
las figuras 4 y 5 son, respectivamente, una vista en perspectiva y una vista frontal de un segmento de aletas del intercambiador segun la figura 3;
la figura 6 es una vista en perspectiva que ilustra el principio de funcionamiento del intercambiador segun la figura 3;
la figura 7 es una vista en perspectiva de un segmento de un intercambiador de calor segun una segunda realizacion de la invencion; y
la figura 8 es una vista en perspectiva que ilustra el principio de funcionamiento del intercambiador segun la figura 3.
Con referencia a las figuras 3 a 6, se muestra una configuracion para las aletas segun la invencion. A las partes que se corresponden con las de la tecnica anterior se han asignado los mismos numeros de referencia.
La figura 3 muestra un segmento de un intercambiador de calor, en particular un evaporador. Por lo tanto, en la figura 3 es posible ver un par de conductos de transmision de calor 2, en particular conductos a modo de placa, que estan dispuestos paralelos entre si y definen trayectorias de flujo para un medio de intercambio de calor.
Una pluralidad de elementos de aleta 3, que consisten en particular en segmentos de una chapa metalica plegada en forma de onda cuadrada y soldados por soldadura fuerte a los conductos 2, estan dispuestos entre el par de conductos 2. Como se puede ver mas claramente en las figuras 4 a 6, los elementos de aleta 3 estan configurados para proporcionar un extremo de entrada de aire 3a para un flujo de entrada de aire AI, un extremo de salida de aire 3b para un flujo de salida de aire AO y una trayectoria de flujo de aire que conecta el extremo de entrada de aire AI con el extremo de salida de aire AO y permite un intercambio de calor con la pluralidad de conductos de transmision de calor 2.
Los elementos de aleta 3 estan configurados tambien para tener ondulaciones que comprenden crestas de ondulacion 17 que alternan con valles de ondulacion 19. En particular, cada elemento de aleta 3 comprende una pluralidad de valles de ondulacion 19 coplanarios entre si y conectados entre si para definir una trayectoria de flujo de agua condensada que tiene una parte inferior plana que se extiende desde el extremo de entrada de aire 3a hasta el extremo de salida de aire 3b de la aleta. La parte inferior plana de la trayectoria de flujo de agua condensada se muestra como una zona coloreada en gris en la figura 6. Como se puede ver en esta figura, la zona plana coloreada en gris se extiende continuamente a lo largo de toda la longitud de la aleta, desde el extremo de entrada de aire 3a hasta el extremo de salida de aire 3b de la aleta. Por lo tanto, el agua puede salirse facilmente de los lados delanteros del evaporador y no se forman acumulaciones dado que existen valles ciegos aislados. Desde un punto de vista de la produccion, las ondulaciones segun la invencion se obtienen a partir de una chapa metalica
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plana, como deformaciones que se extienden desde un lado solamente de la superficie de la chapa de partida, de modo distinto a las ondulaciones de la configuracion conocida segun la figura 2b, en la que las deformaciones que definen las ondulaciones se extienden desde ambos lados de la superficie de la chapa de partida.
Cada elemento de aleta 3 esta configurado como una tira de material que se extiende en una direccion principal paralela a un eje que une el extremo de entrada de aire 3a al extremo de salida de aire 3b; en el ejemplo mostrado, este eje corresponde a la direccion del grosor del intercambiador y se puede indicar por lo tanto que cada elemento de aleta se extiende en una direccion principal paralela a la direccion del grosor del intercambiador. En el ejemplo mostrado, cada elemento de aleta 3 comprende, en lados opuestos, dos series opuestas de crestas de ondulacion 17 que estan intercaladas entre si. Como consecuencia de esta configuracion, la trayectoria de flujo de agua condensada tiene una progresion en zigzag.
En una vista frontal del elemento de aleta 3, mostrada en la figura 5, la altura de las crestas de ondulacion de cada serie es decreciente o estrictamente decreciente en una direccion transversal, desde un lado del elemento de aleta 3 hasta el lado opuesto del elemento de aleta 3.
En una vista en planta del elemento de aleta 3, las ondulaciones tienen un perfil aproximadamente triangular.
Las figuras 7 y 8 muestran una segunda realizacion de la invencion. A las partes que se corresponden con las de la realizacion anterior se han asignado los mismos numeros de referencia. Esta segunda realizacion difiere de la primera realizacion solamente desde el punto de vista de la forma de las ondulaciones; en una vista en planta del elemento de aleta 3, las ondulaciones tienen flancos opuestos con respecto a la direccion principal del elemento de aleta 3, cada uno de ellos tiene un perfil convexo. Con mas precision, las ondulaciones estan conformadas de tal modo que tienen, en una vista en planta, una parte de fondo 17a con flancos perpendiculares a la direccion principal del elemento de aleta y una parte extrema 17b con flancos estrechados gradualmente hacia el lado opuesto del elemento de aleta.
Desde un punto de vista de la produccion, las ondulaciones de las aletas segun la invencion son adecuadas para ser realizadas usando tecnicas de laminado, pero se pueden fabricar tambien usando otras tecnicas, por ejemplo mediante prensado.
Claims (8)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Intercambiador de calor para intercambio de calor entre aire y un medio de intercambio de calor, comprendiendo el intercambiador de calor:- una pluralidad de conductos de transmision de calor (2) dispuestos paralelos entre si como trayectorias de flujo para el medio de intercambio de calor; y- una pluralidad de elementos de aleta (3) configurados para proporcionar un extremo de entrada de aire (3a) para un flujo de entrada de aire (AI), un extremo de salida de aire (3b) para un flujo de salida de aire (AO) y una trayectoria de flujo de aire que conecta el extremo de entrada de aire (3a) con el extremo de salida de aire (3b) y que permite un intercambio de calor con la pluralidad de conductos de transmision de calor, estando dichos elementos de aleta configurados ademas para tener ondulaciones que comprenden crestas de ondulacion (17) que alternan con valles de ondulacion (19);caracterizado porque cada elemento de aleta comprende una pluralidad de dichos valles de ondulacion coplanarios entre si y conectados entre si de tal modo que definen una trayectoria de flujo de agua condensada que tiene una parte inferior plana que se extiende desde el extremo de entrada de aire (3a) hasta el extremo de salida de aire (3b).
- 2. Intercambiador segun la reivindicacion 1, en el que cada elemento de aleta esta configurado como una tira de material que se extiende en una direccion principal paralela a un eje que une el extremo de entrada de aire (3a) al extremo de salida de aire (3b) y que comprende, en lados opuestos, dos series opuestas de dichas crestas de ondulacion intercaladas entre si.
- 3. Intercambiador segun la reivindicacion 1 o 2, en el que, en una vista en planta del elemento de aleta, las ondulaciones tienen flancos opuestos con respecto a la direccion principal del elemento de aleta, teniendo cada uno de ellos un perfil convexo.
- 4. Intercambiador segun la reivindicacion 3, en el que, en una vista en planta del elemento de aleta, las ondulaciones estan conformadas de tal modo que tienen una parte de fondo (17a) con flancos perpendiculares a la direccion principal del elemento de aleta y una parte extrema (17b) con flancos que se estrechan gradualmente hacia el lado opuesto del elemento de aleta.
- 5. Intercambiador segun la reivindicacion 1 o 2, en el que, en una vista en planta del elemento de aleta, las ondulaciones tienen un perfil aproximadamente triangular.
- 6. Intercambiador segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que, en una vista en alzado frontal del elemento de aleta, la altura de las crestas de ondulacion de cada serie es decreciente o estrictamente decreciente en una direccion transversal, desde un lado del elemento de aleta hacia el lado opuesto del elemento de aleta.
- 7. Intercambiador segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos elementos de aleta consisten en segmentos de una chapa metalica plegada en forma de onda.
- 8. Intercambiador segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos conductos de transmision de calor consisten en conductos a modo de placa.
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