ES2593403T3 - Intercambiador de calor - Google Patents

Abstract

Intercambiador de calor (1) adaptado para usarse en un sistema de compresión de vapor, que comprende: una carcasa (10) con un eje central longitudinal que se extiende generalmente en paralelo a un plano horizontal; una parte de distribución (21, 22) situada dentro de la carcasa (10), y configurada y dispuesta para distribuir un refrigerante; un haz de tubos (30) que incluye una pluralidad de tubos de transferencia de calor (31) situados dentro de la carcasa debajo de la parte de distribución de modo que el refrigerante que se descarga desde el distribuidor se suministra sobre el haz de tubos (30), extendiéndose los tubos de transferencia de calor generalmente en paralelo al eje central longitudinal de la carcasa; y una parte en depresión (40) que se extiende generalmente en paralelo al eje central longitudinal de la carcasa (10) bajo al menos uno de los tubos de transferencia de calor para acumular el refrigerante en el mismo; caracterizado porque la parte en depresión (40) se solapa (D1) al menos parcialmente con el al menos uno de los tubos de transferencia de calor (31) cuando se observa a lo largo de una dirección horizontal perpendicular al eje central longitudinal de la carcasa.

Description

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DESCRIPCION

Intercambiador de calor Antecedentes de la invencion Campo tecnico

Esta invencion se refiere de manera general a un intercambiador de calor adaptado para usarse en un sistema de compresion de vapor. Mas espedficamente, esta invencion se refiere a un intercambiador de calor que incluye una parte en depresion que se extiende bajo al menos uno de los tubos de transferencia de calor para acumular el refrigerante en el mismo. El documento US 5 839 294 A da a conocer un intercambiador de calor que tiene las caractensticas en el preambulo segun la reivindicacion 1.

Tecnica anterior

La refrigeracion por compresion de vapor ha sido el metodo usado mas comunmente para acondicionar el aire de grandes edificios o similares. Los sistemas de refrigeracion por compresion de vapor convencionales estan habitualmente dotados de un evaporador, que es un intercambiador de calor que permite que el refrigerante se evapore de lfquido a vapor mientras absorbe el calor de un lfquido que va a enfriarse cuando pasa a traves del evaporador. Un tipo de evaporador incluye un haz de tubos que tiene una pluralidad de tubos de transferencia de calor que se extienden en horizontal a traves de los cuales circula el lfquido que va a enfriarse, y el haz de tubos esta alojado dentro de una carcasa cilmdrica. Hay varios procedimientos conocidos para evaporar el refrigerante en este tipo de evaporador. En un evaporador inundado, la carcasa se rellena con refrigerante lfquido y los tubos de transferencia de calor estan sumergidos en un bano de refrigerante lfquido de modo que el refrigerante lfquido hierve y/o se evapora como vapor. En un evaporador de pelfcula descendente, el refrigerante lfquido se deposita sobre superficies externas de los tubos de transferencia de calor desde arriba de modo que se forma una capa o una pelfcula delgada del refrigerante lfquido a lo largo de las superficies externas de los tubos de transferencia de calor. El calor de las paredes de los tubos de transferencia de calor se transfiere mediante conveccion y/o conduccion a traves de la pelfcula de lfquido a la superficie de contacto de vapor-lfquido en la que parte del refrigerante lfquido se evapora, y por tanto, se elimina calor del agua que fluye dentro de los tubos de transferencia de calor. El refrigerante lfquido que no se evapora desciende verticalmente del tubo de transferencia de calor en una posicion superior hacia el tubo de transferencia de calor en una posicion inferior debido a la fuerza de la gravedad. Tambien existe un evaporador hnbrido de pelfcula descendente, en el que el refrigerante lfquido se deposita en las superficies externas de algunos de los tubos de transferencia de calor en el haz de tubos y los otros tubos de transferencia de calor en el haz de tubos estan sumergidos en el refrigerante lfquido que se ha recogido en la parte de fondo de la carcasa.

A pesar de que los evaporadores inundados muestran un alto rendimiento de transferencia de calor, los evaporadores inundados requieren una cantidad considerable de refrigerante porque los tubos de transferencia de calor estan sumergidos en un bano del refrigerante lfquido. Con el desarrollo reciente de refrigerante nuevo y de alto coste que tiene un potencial de calentamiento global mucho mas bajo (tal como R1234ze o R1234yf), es deseable reducir la carga de refrigerante en el evaporador. La ventaja principal de los evaporadores de pelfcula descendente es que se puede reducir la carga de refrigerante a la vez que se garantiza un buen rendimiento de transferencia de calor. Por tanto, los evaporadores de pelfcula descendente tienen un potencial significativo para reemplazar a los evaporadores inundados en sistemas de refrigeracion grandes.

La patente estadounidense n.° 5.839.294 da a conocer un evaporador fnbrido de pelfcula descendente que tiene una seccion que funciona en un modo inundado y una seccion que funciona en un modo de pelfcula descendente. Mas espedficamente, el evaporador divulgado en esta publicacion incluye una carcasa externa a traves de la cual pasan una pluralidad de tubos de transferencia de calor horizontales en un haz de tubos. Se proporciona un sistema de distribucion en relacion de solapamiento con el nivel mas superior de los tubos de transferencia de calor en el haz de tubos de modo que el refrigerante que entra en la carcasa se dispensa sobre la parte superior de los tubos. El refrigerante lfquido forma una pelfcula a lo largo de una pared exterior de cada uno de los tubos de transferencia de calor en los que parte del refrigerante lfquido se evapora como vapor de refrigerante. El resto del refrigerante lfquido se acumula en la parte inferior de la carcasa. En funcionamiento en estado estacionario, el nivel de refrigerante lfquido dentro de la carcasa externa se mantiene a un nivel tal que al menos el veinticinco por ciento de los tubos de transferencia de calor horizontales cercanos al extremo inferior de la carcasa estan sumergidos en refrigerante lfquido. Por tanto, en esta publicacion, el evaporador funciona con los tubos de transferencia de calor en la seccion inferior de la carcasa funcionando en un modo de transferencia de calor inundado, mientras que los tubos de transferencia de calor que no estan sumergidos en refrigerante lfquido funcionan en un modo de transferencia de calor de pelfcula descendente.

La patente estadounidense n.° 7.849.710 da a conocer un evaporador de pelfcula descendente en el que se recircula el refrigerante lfquido acumulado en una parte inferior de una carcasa de evaporador. Mas espedficamente, el evaporador divulgado en esta publicacion incluye la carcasa que tiene un haz de tubos con una pluralidad de tubos de transferencia de calor que se extienden de manera sustancialmente horizontal en la carcasa. El refrigerante

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Kquido que entra en la carcasa se dirige desde un distribuidor hasta los tubos de transferencia de calor. El refrigerante lfquido crea una pelfcula a lo largo de una pared exterior de cada uno de los tubos de transferencia de calor en los que parte del refrigerante lfquido se evapora como vapor de refrigerante. El resto del refrigerante lfquido se acumula en una parte inferior de la carcasa. En esta publicacion, se proporciona una bomba o un impulsor para extraer el refrigerante lfquido acumulado en la parte inferior de la carcasa para recircular el refrigerante lfquido desde la parte inferior de la carcasa hasta el distribuidor.

Resumen de la invencion

El evaporador tnbrido de pelfcula descendente divulgado en la patente estadounidense n.° 5.839.294 tal como se menciono anteriormente todavfa presenta el problema de que requiere una cantidad relativamente grande de carga de refrigerante debido a la existencia de la seccion inundada en la parte de fondo de la carcasa. Por otro lado, con el evaporador divulgado en la patente estadounidense n.° 7.849.710, que recircula el refrigerante lfquido acumulado desde la parte de fondo de la carcasa hasta el distribuidor, se requiere una cantidad en exceso de refrigerante circulado para volver a humedecer zonas secas en los tubos de transferencia de calor en caso de que tales zonas secas se formen debido a la fluctuacion en el rendimiento del evaporador. Ademas, cuando un compresor en el sistema de compresion de vapor usa aceite lubricante (aceite refrigerante), el aceite que migra desde el compresor hasta el interior del circuito de refrigeracion del sistema de compresion de vapor tiende a acumularse en el evaporador ya que el aceite es menos volatil que el refrigerante. Por tanto, con el sistema de recirculacion de refrigerante como el divulgado en la patente estadounidense n.° 7.849.710, el aceite se recircula dentro del evaporador junto con el refrigerante lfquido, lo que provoca una alta concentracion del aceite en el refrigerante lfquido que circula en el evaporador. Por tanto, se degrada el rendimiento del evaporador.

En vista de lo anterior, un objetivo de la presente invencion es proporcionar un intercambiador de calor que puede reducir la cantidad de carga de refrigerante a la vez que garantiza un buen rendimiento del intercambiador de calor.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un intercambiador de calor que acumula aceite refrigerante que ha migrado desde un compresor hasta el interior de un circuito de refrigeracion de un sistema de compresion de vapor y descarga el aceite refrigerante fuera del evaporador.

Un intercambiador de calor segun un aspecto de la presente invencion esta adaptado para usarse en un sistema de compresion de vapor, e incluye una carcasa, una parte de distribucion, un haz de tubos y una parte en depresion. La carcasa tiene un eje central longitudinal que se extiende generalmente en paralelo a un plano horizontal. La parte de distribucion esta situada dentro de la carcasa, y configurada y dispuesta para distribuir un refrigerante. El haz de tubos incluye una pluralidad de tubos de transferencia de calor situados dentro de la carcasa debajo de la parte de distribucion de modo que el refrigerante descargado desde el distribuidor se suministra sobre el haz de tubos. Los tubos de transferencia de calor se extienden generalmente en paralelo al eje central longitudinal de la carcasa. La parte en depresion se extiende generalmente en paralelo al eje central longitudinal de la carcasa bajo al menos uno de los tubos de transferencia de calor para acumular el refrigerante en el mismo. La parte en depresion se solapa al menos parcialmente con el al menos uno de los tubos de transferencia de calor cuando se observa a lo largo de una direccion horizontal perpendicular al eje central longitudinal de la carcasa.

Un intercambiador de calor esta adaptado para usarse en un sistema de compresion de vapor, e incluye una carcasa, una parte de distribucion, un haz de tubos y una parte en depresion. La carcasa tiene un eje central longitudinal que se extiende generalmente en paralelo a un plano horizontal. La parte de distribucion esta situada dentro de la carcasa, y esta configurada y dispuesta para distribuir un refrigerante. El haz de tubos incluye una pluralidad de tubos de transferencia de calor situados dentro de la carcasa debajo de la parte de distribucion de modo que el refrigerante que se descarga desde el distribuidor se suministra sobre el haz de tubos. Los tubos de transferencia de calor se extienden generalmente en paralelo al eje central longitudinal de la carcasa. La parte en depresion se extiende generalmente en paralelo al eje central longitudinal de la carcasa bajo al menos uno de los tubos de transferencia de calor para acumular el refrigerante en el mismo de manera que al menos una parte del al menos uno de los tubos de transferencia de calor esta sumergida en el refrigerante acumulado en la parte en depresion cuando el intercambiador de calor funciona en condiciones normales.

Estos y otros objetivos, caractensticas, aspectos y ventajas de la presente invencion resultaran evidentes para los expertos en la tecnica a partir de la siguiente descripcion detallada, la cual, tomada junto con los dibujos adjuntos, divulga modos de realizacion preferidos.

Breve descripcion de los dibujos

Haciendo ahora referencia a los dibujos adjuntos que forma parte de esta divulgacion original:

la fig. 1 es una vista en perspectiva global simplificada de un sistema de compresion de vapor que incluye un intercambiador de calor segun un primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra un circuito de refrigeracion del sistema de compresion de vapor que

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incluye el intercambiador de calor segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 3 es una vista en perspectiva simplificada del intercambiador de calor segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 4 es una vista en perspectiva simplificada de una estructura interna del intercambiador de calor segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 5 es una vista en despiece ordenado de la estructura interna del intercambiador de calor segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 6 es una vista en seccion transversal longitudinal simplificada del intercambiador de calor segun el primer modo de realizacion de la presente invencion segun una lmea de seccion 6-6' en la fig. 3;

la fig. 7 es una vista en seccion transversal simplificada del intercambiador de calor segun el primer modo de realizacion de la presente invencion segun una lmea de seccion 7-7' en la fig. 3;

la fig. 8 es una vista en seccion transversal esquematica ampliada de tubos de transferencia de calor y una parte en depresion dispuesta en la region X en la fig. 7 que ilustra un estado en el que el intercambiador de calor esta en uso segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 9 es una vista en seccion transversal ampliada de los tubos de transferencia de calor y una de las secciones en depresion de una parte en depresion segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 10 es una vista en alzado lateral parcial de los tubos de transferencia de calor y la seccion en depresion segun el primer modo de realizacion de la presente invencion tal como se observa en una direccion a lo largo de una flecha 10 en la fig. 9;

la fig. 11A es un grafico de un coeficiente de transferencia de calor total frente a una distancia de solapamiento entre la parte en depresion y el tubo de transferencia de calor segun el primer modo de realizacion de la presente invencion, y las figs. 11B a 11D son vistas transversales simplificadas de las muestras usadas para trazar el grafico mostrado en la fig. 11A;

la fig. 12 es una vista en seccion transversal simplificada del intercambiador de calor que ilustra un primer ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos y una parte en depresion segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 13 es una vista en seccion transversal simplificada del intercambiador de calor que ilustra un segundo ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos y una parte en depresion segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 14 es una vista en seccion transversal simplificada del intercambiador de calor que ilustra un tercer ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos y una parte en depresion segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 15 es una vista en seccion transversal simplificada del intercambiador de calor que ilustra un cuarto ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos y una parte en depresion segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 16 es una vista en seccion transversal esquematica ampliada de los tubos de transferencia de calor y secciones en depresion dispuestas en la region Y en la fig. 15 que ilustra un estado en el que el intercambiador de calor esta en uso segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 17 es una vista en seccion transversal simplificada del intercambiador de calor que ilustra un quinto ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos y una parte en depresion segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 18 es una vista en seccion transversal simplificada del intercambiador de calor que ilustra un sexto ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos y una parte en depresion segun el primer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 19 es una vista en seccion transversal simplificada de un intercambiador de calor segun un segundo modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 20 es una vista en seccion transversal simplificada de un intercambiador de calor segun un tercer modo de realizacion de la presente invencion;

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la fig. 21 es una vista en seccion transversal simplificada de un intercambiador de calor que ilustra un primer ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos y una parte en depresion segun el tercer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 22 es una vista en seccion transversal simplificada de un intercambiador de calor que ilustra un segundo ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos y una parte en depresion segun el tercer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 23 es una vista en seccion transversal simplificada de un intercambiador de calor que ilustra un tercer ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos y una parte en depresion segun el tercer modo de realizacion de la presente invencion;

la fig. 24 es una vista en seccion transversal simplificada de un intercambiador de calor segun un cuarto modo de realizacion de la presente invencion; y

la fig. 25 es una vista en seccion transversal longitudinal simplificada del intercambiador de calor segun el cuarto modo de realizacion de la presente invencion.

Descripcion de modos de realizacion

Ahora se explicaran modos de realizacion seleccionados de la presente invencion con referencia a los dibujos. Resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de la presenta divulgacion que las siguientes descripciones de los modos de realizacion de la presente invencion se proporcionan con fines unicamente ilustrativos y no con el fin de limitar la invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

Haciendo inicialmente referencia a las figs. 1 y 2, se explicara un sistema de compresion de vapor que incluye un intercambiador de calor segun un primer modo de realizacion. Tal como se observa en la fig. 1, el sistema de compresion de vapor segun el primer modo de realizacion es un enfriador que puede usarse en un sistema de calefaccion, ventilacion y aire acondicionado (HVAC) para acondicionar el aire de grandes edificios y similares. El sistema de compresion de vapor del primer modo de realizacion esta configurado y dispuesto para eliminar calor del lfquido que va a enfriarse (por ejemplo, agua, etileno, etilenglicol, salmuera con cloruro de calcio, etc.) mediante un ciclo de refrigeracion por compresion de vapor.

Tal como muestran las figs. 1 y 2, el sistema de compresion de vapor incluye los cuatro componentes principales siguientes: un evaporador 1, un compresor 2, un condensador 3 y un dispositivo de expansion 4.

El evaporador 1 es un intercambiador de calor que elimina calor del lfquido que va a enfriarse (en este ejemplo, agua) que pasa a traves del evaporador 1 para bajar la temperatura del agua a medida que un refrigerante en circulacion se evapora en el evaporador 1. El refrigerante que entra en el evaporador 1 esta en un estado de dos fases gas/lfquido. El refrigerante lfquido se evapora como vapor de refrigerante en el evaporador 1 a medida que absorbe calor del agua.

El vapor de refrigerante a baja presion y a baja temperatura se descarga del evaporador 1 y entra en el compresor 2 mediante succion. En el compresor 2, el vapor de refrigerante se comprime para dar vapor a mayor presion y mayor temperatura. El compresor 2 puede ser cualquier tipo de compresor convencional, por ejemplo, compresor centnfugo, compresor de espiral, compresor alternante, compresor de tornillo, etc.

Despues, el vapor de refrigerante a alta temperatura y a alta presion entra al condensador 3, que es otro intercambiador de calor que elimina calor del vapor de refrigerante causando que se condense de estado gaseoso a estado lfquido. El condensador 3 puede ser un condensador de tipo enfriado por aire, de tipo enfriado por agua, o cualquier tipo de condensador adecuado. El calor aumenta la temperatura del agua o aire de enfriamiento que pasa a traves del condensador 3, y el calor se expulsa al exterior del sistema al transportarse por el agua o aire de enfriamiento.

El refrigerante lfquido condensado entra entonces a traves del dispositivo de expansion 4 donde el refrigerante experimenta una reduccion brusca de presion. El dispositivo de expansion 4 puede ser tan simple como una placa con orificios o tan complicado como una valvula de expansion termica de modulacion electronica. La reduccion brusca de presion da como resultado una evaporacion parcial del refrigerante lfquido, y por tanto, el refrigerante que entra en el evaporador 1 esta en un estado de dos fases gas/lfquido.

Algunos ejemplos de refrigerantes usados en el sistema de compresion de vapor son refrigerantes a base de hidrofluorocarbono (HFC), por ejemplo, R-410A, R-407C, y R-134a, hidrofluoro-olefina (HFO), refrigerante a base de HFC insaturado, por ejemplo, R-1234ze, y R-1234yf, refrigerantes naturales, por ejemplo, R-717 y R-718, o cualquier otro tipo de refrigerante adecuado.

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El sistema de compresion de vapor incluye una unidad de control 5 que esta acoplada de manera operativa a un mecanismo accionador del compresor 2 para controlar el funcionamiento del sistema de compresion de vapor.

Resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de esta divulgacion que puede usarse un compresor, condensador y dispositivo de expansion convencionales respectivamente como el compresor 2, el condensador 3 y el dispositivo de expansion 4 para llevar a cabo la presente invencion. En otras palabras, el compresor 2, el condensador 3 y el dispositivo de expansion 4 son componentes convencionales que se conocen bien en la tecnica. Dado que el compresor 2, el condensador 3 y el dispositivo de expansion 4 se conocen bien en la tecnica, estas estructuras no se analizaran o ilustraran en detalle en el presente documento. El sistema de compresion de vapor puede incluir una pluralidad de evaporadores 1, compresores 2 y/o condensadores 3.

Haciendo ahora referencia a las figs. 3 a 5, se explicara la estructura detallada del evaporador 1, que es el intercambiador de calor segun el primer modo de realizacion. Tal como muestran las figs. 3 y 6, el evaporador 1 incluye una carcasa 10 que tiene una forma generalmente cilmdrica con un eje C central longitudinal (fig. 6) que se extiende generalmente en direccion horizontal. La carcasa 10 incluye un elemento de cabezal de conexion 13 que define una camara de agua de entrada 13a y una camara de agua de salida 13b, y un elemento de cabezal de retorno 14 que define una camara de agua 14a. El elemento de cabezal de conexion 13 y el elemento de cabezal de retorno 14 estan acoplados de manera fija a los extremos longitudinales de un cuerpo cilmdrico de la carcasa 10. La camara de agua de entrada 13a y la camara de agua de salida 13b estan divididas por un deflector de agua 13c. El elemento de cabezal de conexion 13 incluye una tubena de entrada de agua 15 a traves de la cual entra agua en la carcasa 10 y una tubena de salida de agua 16 a traves de la cual se descarga agua de la carcasa 10. Tal como muestran las figs. 3 y 6, la carcasa 10 incluye ademas una tubena de entrada de refrigerante 11 y una tubena de salida de refrigerante 12. La tubena de entrada de refrigerante 11 esta en conexion de fluido con el dispositivo de expansion 4 mediante un conducto de suministro 6 (fig. 7) para introducir refrigerante en dos fases en la carcasa 10. El dispositivo de expansion 4 puede acoplarse directamente a la tubena de entrada de refrigerante 11. El componente lfquido en el refrigerante en dos fases hierve y/o se evapora en el evaporador 1 y atraviesa un cambio de fase de lfquido a vapor a medida que absorbe calor del agua que pasa a traves del evaporador 1. El vapor de refrigerante se conduce desde la tubena de salida de refrigerante 12 al compresor 2 mediante succion.

La fig. 4 es una vista en perspectiva simplificada que ilustra una estructura interior alojada en la carcasa 10. La fig. 5 es una vista en despiece ordenado de la estructura interior mostrada en la fig. 4. Tal como muestran las figs. 4 y 5, el evaporador 1 incluye basicamente una parte de distribucion 20, un haz de tubos 30, y una parte en depresion 40. El evaporador 1 preferiblemente incluye ademas un elemento deflector 50 tal como muestra la fig. 7 aunque la ilustracion del elemento deflector 50 se omite en las figs. 4-6 por motivos de brevedad.

La parte de distribucion 20 esta configurada y dispuesta tanto para servir de separador de gas-lfquido asf como de distribuidor de refrigerante. Tal como muestra la fig. 5, la parte de distribucion 20 incluye una parte de tubena de entrada 21, una primera parte de bandeja 22 y una pluralidad de segundas partes de bandeja 23.

Tal como muestra la fig. 6, la parte de tubena de entrada 21 se extiende generalmente en paralelo al eje C central longitudinal de la carcasa 10. La parte de tubena de entrada 21 esta en conexion de fluido con la tubena de entrada de refrigerante 11 de la carcasa 10 de modo que el refrigerante en dos fases se introduce en la parte de tubena de entrada 21 mediante la tubena de entrada de refrigerante 11. La parte de tubena de entrada 21 incluye una pluralidad de aberturas 21a dispuestas a lo largo de la longitud longitudinal de la parte de tubena de entrada 21 para descargar el refrigerante en dos fases. Cuando el refrigerante en dos fases se descarga de las aberturas 21a de la parte de tubena de entrada 21, el componente lfquido del refrigerante en dos fases descargado de las aberturas 21a de la parte de tubena de entrada 21 se recibe por la primera parte de bandeja 22. Por otro lado, el componente de vapor del refrigerante en dos fases fluye hacia arriba e impacta contra el elemento deflector 50 mostrado en la fig. 7, de modo que las gotitas de lfquido arrastradas en el vapor se capturan por el elemento deflector 50. Las gotitas de lfquido capturadas por el elemento deflector 50 se grnan a lo largo de una superficie inclinada del elemento deflector 50 hacia la primera parte de bandeja 22. El elemento deflector 50 puede estar configurado como un elemento de placa, un tamiz de malla o similar. El componente de vapor fluye hacia abajo a lo largo del elemento deflector 50 y entonces cambia su direccion hacia arriba hacia la tubena de salida 12. El vapor de refrigerante se descarga hacia el compresor 2 mediante la tubena de salida 12.

Tal como muestran las figs. 5 y 6, la primera parte de bandeja 22 se extiende generalmente en paralelo al eje C central longitudinal de la carcasa 10. Tal como muestra la fig. 7, se dispone una superficie de fondo de la primera parte de bandeja 22 debajo de la parte de tubena de entrada 21 para recibir el refrigerante lfquido descargado de las aberturas 21a de la parte de tubena de entrada 21. En el primer modo de realizacion, la parte de tubena de entrada 21 esta dispuesta dentro de la primera parte de bandeja 22 de modo que no se forma ningun hueco vertical entre la superficie de fondo de la primera parte de bandeja 22 y la parte de tubena de entrada 21 tal como muestra la fig. 7. En otras palabras, en el primer modo de realizacion, la mayor parte de la parte de tubena de entrada 21 se solapa con la primera parte de bandeja 22 cuando se observa a lo largo de una direccion horizontal perpendicular al eje C central longitudinal de la carcasa 10 tal como muestra la fig. 6. Esta disposicion es ventajosa porque puede reducirse un volumen global del refrigerante lfquido acumulado en la primera parte de bandeja 22 a la vez que se mantiene un

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nivel (altura) relativamente alto del refrigerante Ifquido acumulado en la primera parte de bandeja 22. Alternativamente, la parte de tubena de entrada 21 y la primera parte de bandeja 22 pueden estar dispuestas de modo que se forma un hueco vertical mayor entre la superficie de fondo de la primera parte de bandeja 22 y la parte de tubena de entrada 21. Preferiblemente, la parte de tubena de entrada 21, la primera parte de bandeja 22 y el elemento deflector 50 se acoplan conjuntamente y se suspenden desde arriba en una parte superior de la carcasa 10 de manera adecuada.

Tal como muestran las figs. 5 y 7, la primera parte de bandeja 22 tiene una pluralidad de primeras aberturas de descarga 22a desde las que el refrigerante lfquido acumulado en la misma se descarga hacia abajo. El refrigerante lfquido descargado desde las primeras aberturas de descarga 22a de la primera parte de bandeja 22 se recibe por una de las segundas partes de bandeja 23 dispuestas debajo de la primera parte de bandeja 22.

Tal como muestran las figs. 5 y 6, la parte de distribucion 20 del primer modo de realizacion incluye tres segundas partes de bandeja 23 identicas. Las segundas partes de bandeja 23 estan alineadas una junto a otra a lo largo del eje C central longitudinal de la carcasa 10. Tal como muestra la fig. 6, una longitud longitudinal global de las tres segundas partes de bandeja 23 es sustancialmente la misma que la longitud longitudinal de la primera parte de bandeja 22 tal como muestra la fig. 6. Se fija una anchura transversal de la segunda parte de bandeja 23 para ser mayor que una anchura transversal de la primera parte de bandeja 22 de modo que la segunda parte de bandeja 23 se extiende sustancialmente sobre una anchura total del haz de tubos 30 tal como muestra la fig. 7. Las segundas partes de bandeja 23 estan dispuestas de modo que el refrigerante lfquido acumulado en las segundas partes de bandeja 23 no se comunica entre las segundas partes de bandeja 23. Tal como muestran las figs. 5 y 7, cada una de las segundas partes de bandeja 23 tiene una pluralidad de segundas aberturas de descarga 23a desde las que el refrigerante lfquido se descarga hacia abajo hacia el haz de tubos 30.

Resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de esta divulgacion que la estructura y la configuracion de la parte de distribucion 20 no estan limitadas a las descritas en el presente documento. Puede usarse cualquier estructura convencional para distribuir el refrigerante lfquido hacia abajo sobre el haz de tubos 30 para llevar a cabo la presente invencion. Por ejemplo, puede usarse un sistema de distribucion convencional que usa boquillas de rociado y/o tubos rociadores de arboles como la parte de distribucion 20. En otras palabras, puede usarse cualquier sistema de distribucion convencional que sea compatible con un evaporador de tipo de pelmula descendente como la parte de distribucion 20 para llevar a cabo la presente invencion.

El haz de tubos 30 esta dispuesto debajo de la parte de distribucion 20 de modo que el refrigerante lfquido descargado de la parte de distribucion 20 se suministra sobre el haz de tubos 30. El haz de tubos 30 incluye una pluralidad de tubos de transferencia de calor 31 que se extienden generalmente en paralelo al eje C central longitudinal de la carcasa 10 tal como muestra la fig. 6. Los tubos de transferencia de calor 31 estan hechos de materiales que tienen alta conductividad termica, tales como metal. Preferiblemente, los tubos de transferencia de calor 31 estan dotados de ranuras internas y externas para promover de manera adicional el intercambio de calor entre el refrigerante y el agua que fluye dentro de los tubos de transferencia de calor 31. Dichos tubos de transferencia de calor que incluyen las ranuras interna y externa se conocen bien en la tecnica. Por ejemplo, pueden usarse los tubos Thermoexel-E de Hitachi Cable Ltd. como tubos de transferencia de calor 31 de este modo de realizacion. Tal como muestra la fig. 5, los tubos de transferencia de calor 31 se soportan en una pluralidad placas de soporte 32 que se extienden en vertical, que estan acopladas de manera fija a la carcasa 10. En el primer modo de realizacion, el haz de tubos 30 se dispone para formar un sistema de dos pases, en el que los tubos de transferencia de calor 31 se dividen en un grupo de lmea de suministro dispuesto en una parte inferior del haz de tubos 30, y un grupo de lmea de retorno dispuesto en una parte superior del haz de tubos 30. Tal como muestra la fig. 6, los extremos de entrada de los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de suministro estan en conexion de fluido con la tubena de entrada de agua 15 mediante la camara de agua de entrada 13a del elemento de cabezal de conexion 13 de modo que el agua que entra en el evaporador 1 se distribuye a los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de suministro. Los extremos de salida de los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de suministro y los extremos de entrada de los tubos de transferencia de calor 31 de los tubos de lmea de retorno estan en comunicacion de fluido con una camara de agua 14a del elemento de cabezal de retorno 14. Por tanto, el agua que fluye dentro los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de suministro se descarga en la camara de agua 14a, y se redistribuye a los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de retorno. Los extremos de salida de los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de retorno estan en comunicacion de fluido con la tubena de salida de agua 16 mediante la camara de agua de salida 13b del elemento de cabezal de conexion 13. Por tanto, el agua que fluye dentro los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de retorno sale del evaporador 1 a traves de la tubena de salida de agua 16. En un evaporador de dos pases tfpico, la temperatura del agua que entra en la tubena de entrada de agua 15 puede ser de aproximadamente 54 grados F (aproximadamente 12°C), y el agua se enfna hasta aproximadamente 44 grados F (aproximadamente 7°C) cuando sale de la tubena de salida de agua 16. A pesar de que, en este modo de realizacion, el evaporador 1 se dispone para formar un sistema de dos pases en el que el agua entra y sale por el mismo lado del evaporador 1, resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de esta divulgacion que puede usarse otro sistema convencional tal como un sistema de un pase o de tres pases. Ademas, en el sistema de dos pases, el grupo de lmea de retorno puede disponerse debajo o junto al grupo de lmea de suministro en lugar de en la disposicion ilustrada en el presente documento.

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La disposicion detallada para un mecanismo de transferencia de calor del evaporador 1 segun el primer modo de realizacion se explicara en referencia a la fig. 7. La fig. 7 es una vista en seccion transversal simplificada del evaporador 1 segun una lmea de seccion 7-7' en la fig. 3.

Tal como se describio anteriormente, el refrigerante en un estado de dos fases se suministra a traves del conducto de suministro 6 a la parte de tubena de entrada 21 de la parte de distribucion 20 mediante la tubena de entrada 11. En la fig. 7, se ilustra esquematicamente el flujo de refrigerante en el circuito de refrigeracion, y la tubena de entrada 11 se omite por motivos de brevedad. El componente de vapor del refrigerante suministrado a la parte de distribucion 20 se separa del componente lfquido en la primera seccion de bandeja 22 de la parte de distribucion 20 y sale del evaporador 1 a traves de la tubena de salida 12. Por otro lado, el componente lfquido del refrigerante en dos fases se acumula en la primera parte de bandeja 22 y despues en las segundas partes de bandeja 23, y se descarga de las aberturas de descarga 23a de la segunda parte de bandeja 23 hacia abajo hacia el haz de tubos 30.

Tal como muestra la fig. 7, el haz de tubos 30 del primer modo de realizacion incluye una region F de pelfcula descendente y una region A de acumulacion. Los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente estan configurados y dispuestos para realizar evaporacion de pelfcula descendente del refrigerante lfquido. Mas espedficamente, los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente estan dispuestos de manera que el refrigerante lfquido descargado de la parte de distribucion 20 forma una capa (o una pelfcula) a lo largo de una pared exterior de cada uno de los tubos de transferencia de calor 31, donde el refrigerante ifquido se evapora como vapor de refrigerante a medida que absorbe calor del agua que fluye dentro los tubos de transferencia de calor 31. Tal como muestra la fig. 7, los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente estan dispuestos en una pluralidad de columnas verticales que se extienden paralelas entre sf cuando se observan en una direccion paralela al eje C central longitudinal de la carcasa 10 (tal como muestra la fig. 7). Por tanto, el refrigerante desciende hacia abajo desde un tubo de transferencia de calor a otro debido a la fuerza de la gravedad en cada una de las columnas de los tubos de transferencia de calor 31. Las columnas de los tubos de transferencia de calor 31 se disponen con respecto a las segundas aberturas de descarga 23a de la segunda parte de bandeja 23 de modo que el refrigerante lfquido descargado de las segundas aberturas de descarga 23a se deposita sobre el mas superior de los tubos de transferencia de calor 31 en cada una de las columnas. En el primer modo de realizacion, las columnas de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente estan dispuestas en un patron escalonado tal como muestra la fig. 7. En el primer modo de realizacion, un paso vertical entre dos tubos adyacentes de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente es sustancialmente constante. Asimismo, un paso horizontal entre dos columnas adyacentes de las columnas de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente es sustancialmente constante.

El refrigerante lfquido que no se evaporo en la region F de pelfcula descendente continua descendiendo hacia abajo debido a la fuerza de la gravedad dentro de la region A de acumulacion, en la que se proporciona la parte en depresion 40 tal como muestra la fig. 7. La parte en depresion 40 esta configurada y dispuesta para acumular el refrigerante lfquido que fluye desde arriba de modo que los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion estan al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido que se acumula en la parte en depresion 40. Un numero de hileras de los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion, en la que se proporciona la parte en depresion 40, es preferiblemente de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 20% de un numero total de hileras de los tubos de transferencia de calor 31 del haz de tubos 30. En otras palabras, una relacion entre el numero de hileras de los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion y el numero de los tubos de transferencia de calor 31 en una de las columnas en la region F de pelfcula descendente es preferiblemente de aproximadamente 1:9 a aproximadamente 2:8. Alternativamente, cuando los tubos de transferencia de calor 31 se disponen en un patron irregular (por ejemplo, el numero de tubos de transferencia de calor en cada una de las columnas es diferente), un numero de tubos de transferencia de calor 31 dispuestos en la region A de acumulacion (es decir, al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en la parte en depresion 40) es preferiblemente de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 20% de un numero total de los tubos de transferencia de calor en el haz de tubos 30. En el ejemplo mostrado en la fig. 7, la parte en depresion 40 se proporciona a dos hileras de los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion, mientras cada una de las columnas de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente incluye diez hileras (es decir, el numero total de hileras en el haz de tubos 30 es doce). Resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de esta divulgacion que, cuando el evaporador tiene una mayor capacidad e incluye un mayor numero de tubos de transferencia de calor, el numero de columnas de los tubos de transferencia de calor en la region F de pelfcula descendente y/o el numero de hileras de los tubos de transferencia de calor en la region A de acumulacion tambien aumenta.

Tal como muestra la fig. 7, la parte en depresion 40 incluye una primera seccion en depresion 41 y un par de segundas secciones en depresion 42. Tal como se observa en la fig. 6, la primera seccion en depresion 41 y las segundas secciones en depresion 42 se extienden generalmente en paralelo al eje C central longitudinal de la carcasa 10 a lo largo de una longitud longitudinal que es sustancialmente la misma que la longitud longitudinal de los tubos de transferencia de calor 31. La primera seccion en depresion 41 y las segundas secciones en depresion 42 de la parte en depresion 40 estan espaciadas de una superficie interior de la carcasa 10 cuando se observa a lo largo del eje C central longitudinal tal como se observa en la fig. 7. La primera seccion en depresion 41 y las

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segundas secciones en depresion 42 pueden realizarse de una variedad de materiales tales como metal, aleacion, resina, etc. En el primer modo de realizacion, la primera seccion en depresion 41 y las segundas secciones en depresion 42 se realizan de material de metal, tal como una placa de acero (lamina de acero). La primera seccion en depresion 41 y las segundas secciones en depresion 42 se soportan en las placas de soporte 32. Las placas de soporte 32 incluyen aberturas (no mostradas) dispuestas en posiciones correspondientes a una region interna de la primera seccion en depresion 41 de modo que todos los segmentos de la seccion en depresion 41 estan en comunicacion de fluido a lo largo de la longitud longitudinal de la primera seccion en depresion 41. Por tanto, el refrigerante lfquido acumulado en la primera seccion en depresion 41 esta en comunicacion de fluido a traves de las aberturas en las placas de soporte 32 a lo largo de la longitud longitudinal de la seccion en depresion 41. Asimismo, se proporcionan aberturas (no mostradas) en las placas de soporte 32 en posiciones correspondientes a una region interna de cada una de las segundas secciones en depresion 42 de modo que todos los segmentos de la segunda seccion en depresion 42 estan en comunicacion de fluido a lo largo de la longitud longitudinal de la segunda seccion en depresion 42. Por tanto, el refrigerante lfquido acumulado en la seccion en depresion 42 esta en comunicacion de fluido a traves de las aberturas en las placas de soporte 32 a lo largo de la longitud longitudinal de la segunda seccion en depresion 42.

Tal como muestra la fig. 7, la primera seccion en depresion 41 esta dispuesta debajo de la hilera mas inferior de los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion mientras que las segundas secciones en depresion 42 estan dispuestas debajo de la segunda hilera mas inferior de los tubos de transferencia de calor 31. Tal como muestra la fig. 7, la segunda hilera mas inferior en los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion esta dividida en dos grupos, y cada una de las segundas secciones en depresion 42 esta dispuesta respectivamente debajo de cada uno de los dos grupos. Se forma un hueco entre las segundas secciones en depresion 42 para permitir que rebose el refrigerante lfquido desde las segundas secciones en depresion 42 hacia la primera seccion en depresion 41.

En el primer modo de realizacion, los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion estan dispuestos de modo que el mas exterior de los tubos de transferencia de calor 31 en cada hilera de la region A de acumulacion esta situado hacia fuera de una columna mas exterior de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente en cada lado del haz de tubos 30 tal como muestra la fig. 7. Dado que el flujo de refrigerante lfquido tiende a ensancharse hacia fuera a medida que avanza hacia la region inferior del haz de tubos 30 debido al flujo de vapor dentro de la carcasa 10, es preferible proporcionar al menos un tubo de transferencia de calor en cada hilera de la region A de acumulacion, que esta situado hacia fuera de la columna mas exterior de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente tal como muestra la fig. 7.

La fig. 8 muestra una vista en seccion transversal ampliada de la region X en la fig. 7 que ilustra esquematicamente un estado en el que el evaporador 1 esta en uso en condiciones normales. El agua que fluye dentro de los tubos de transferencia de calor 31 no se ilustra en la fig. 8 por motivos de brevedad. Tal como muestra la fig. 8, el refrigerante lfquido forma pelfculas a lo largo de las superficies exteriores de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente y parte del refrigerante lfquido se evapora como vapor de refrigerante. Sin embargo, una cantidad del refrigerante lfquido que cae a lo largo los tubos de transferencia de calor 31 disminuye a medida que avanza hacia la region inferior del haz de tubos 30 mientras el refrigerante lfquido se evapora como vapor de refrigerante. Ademas, si la distribucion del refrigerante lfquido desde la parte de distribucion 20 no es uniforme, hay mas probabilidades de formacion de zonas secas en los tubos de transferencia de calor 31 situados en una region inferior del haz de tubos 30, lo cual es perjudicial para la transferencia de calor. Por tanto, en el primer modo de realizacion de la presente invencion, la parte en depresion 40 se proporciona en la region A de acumulacion, que esta dispuesta en la region inferior del haz de tubos 30, para acumular el refrigerante lfquido que fluye desde arriba y para redistribuir el refrigerante acumulado a lo largo de la direccion longitudinal de la carcasa C. Por tanto, todos los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion estan al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en la parte en depresion 40 segun el primer modo de realizacion. Por tanto, pude impedirse la formacion de zonas secas en la region inferior del haz de tubos 30, y puede garantizarse una buena eficacia de transferencia de calor del evaporador 1.

Por ejemplo, tal como muestra la fig. 8, cuando los tubos de transferencia de calor 31 marcados con “1” reciben poco refrigerante, los tubos de transferencia de calor 31 marcados con “2”, que estan situados inmediatamente debajo de los marcados con “1”, no reciben el refrigerante lfquido desde arriba. Sin embargo, el refrigerante lfquido se acumula en las segundas secciones en depresion 42 a medida que el refrigerante lfquido fluye a lo largo de los otros tubos de transferencia de calor 31. Por tanto, los tubos de transferencia de calor 31 inmediatamente por encima de las segundas secciones en depresion 42 estan al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en las segundas secciones en depresion 42. Ademas, incluso cuando los tubos de transferencia de calor 31 solo estan parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en la segunda seccion en depresion 42 (es decir, una parte de cada uno de los tubos de transferencia de calor 31 esta expuesta), el refrigerante lfquido acumulado en las secciones en depresion 42 asciende a lo largo de superficies expuestas de las paredes exteriores de los tubos de transferencia de calor 31 tal como indican las flechas mostradas en la fig. 8 debido a la accion capilar. Por tanto, el refrigerante lfquido acumulado en las segundas secciones en depresion 42 hierve y/o se evapora mientras absorbe calor del agua que pasa a traves de los tubos de transferencia de calor 31. Ademas, las segundas secciones en depresion 42 estan disenadas para permitir que el refrigerante lfquido rebose desde las

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segundas secciones en depresion 42 sobre la primera seccion en depresion 41. Con el fin de recibir facilmente el refrigerante lfquido que rebosa desde la segunda seccion en depresion 42, los bordes externos de la primera seccion en depresion 41 estan dispuestos hacia fuera de los bordes externos de las segundas secciones en depresion 42 tal como muestran las figs. 7 y 8. Los tubos de transferencia de calor 31 que estan dispuestos inmediatamente por encima de la primera seccion en depresion 41 estan al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en la primera seccion en depresion 41 tal como muestra la fig. 8. Ademas, incluso cuando los tubos de transferencia de calor 31 solo estan parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en la segunda seccion en depresion 41 (es decir, una parte de cada uno de los tubos de transferencia de calor 31 esta expuesta), el refrigerante lfquido en la seccion en depresion 41 asciende a lo largo de superficies expuestas de las paredes exteriores de los tubos de transferencia de calor 31 que estan al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante acumulado debido a la accion capilar. Por tanto, el refrigerante lfquido acumulado en la primera seccion en depresion 41 hierve y/o se evapora mientras absorbe calor del agua que pasa dentro de los tubos de transferencia de calor 31. Por consiguiente, la transferencia de calor tiene lugar de manera eficaz entre el refrigerante lfquido y el agua que fluye dentro de los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion.

En referencia a las figs. 9 y 10, se explicara la estructura detallada de la primera seccion en depresion 41 y las segundas secciones en depresion 42, y una disposicion de la primera seccion en depresion 41 y las segundas secciones en depresion 42 con respecto a los tubos de transferencia de calor 31 usando una de las segundas secciones en depresion 42 como ejemplo. Tal como se observa en la fig. 9, la segunda seccion en depresion 42 incluye una parte de pared de fondo 42a y un par de partes de pared laterales 42b que se extienden hacia arriba desde extremos transversales de la parte de pared de fondo 42a. Aunque las partes de pared laterales 42b tienen un perfil de seccion decreciente hacia arriba en el primer modo de realizacion, la forma de la segunda seccion en depresion 42 no esta limitada a esta configuracion. Por ejemplo, las partes de pared laterales 42b de la segunda seccion en depresion 42 pueden extenderse en paralelo entre sf (vease las figs. 11B a 11D).

La parte de pared de fondo 42a y las partes de pared laterales 42b forman un rebaje en el que se acumula el refrigerante lfquido de modo que los tubos de transferencia de calor 31 estan al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en la segunda seccion en depresion 42 cuando el evaporador 1 se hace funcionar en condiciones normales. Mas espedficamente, las partes de pared laterales 42b de la segunda parte en depresion 42 se solapan parcialmente con los tubos de transferencia de calor 31 dispuestos directamente por encima de la segunda parte en depresion 42 cuando se observa a lo largo de una direccion horizontal perpendicular al eje C central longitudinal de la carcasa 10. La fig. 10 muestra la seccion en depresion 42 y los tubos de transferencia de calor 31 cuando se observa a lo largo de la direccion horizontal perpendicular al eje C central longitudinal de la carcasa 10. Se configura una distancia D1 de solapamiento entre las partes de pared laterales 42b y los tubos de transferencia de calor 31 dispuestos inmediatamente por encima de la segunda seccion en depresion 42 tal como se observa a lo largo de la direccion horizontal perpendicular al eje C central longitudinal de la carcasa 10, de manera que los tubos de transferencia de calor 31 estan al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en la segunda seccion en depresion 42. La distancia D1 de solapamiento tambien se configura de modo que el refrigerante lfquido rebosa de manera fiable desde la segunda seccion en depresion 42 cuando el evaporador 1 funciona en condiciones normales. Preferiblemente, la distancia D1 de solapamiento se configura para ser igual a o mayor que la mitad de una altura D2 (diametro externo) del tubo de transferencia de calor 31 (D1/D2 > 0,5). Mas preferiblemente, la distancia D1 de solapamiento se configura para ser igual a o mayor que tres cuartos de la altura (diametro externo) del tubo de transferencia de calor 31 (D1/D2 > 0,75). En otras palabras, la segunda seccion en depresion 42 esta dispuesta de manera que, cuando la segunda seccion en depresion 42 se llena con el refrigerante lfquido hasta el lfmite, al menos la mitad (o, mas preferiblemente, al menos tres cuartos) de la altura (diametro externo) de cada uno de los tubos de transferencia de calor 31 estan sumergidos en el refrigerante lfquido. La distancia D1 de solapamiento puede ser igual a o mayor que la altura D2 del tubo de transferencia de calor 31. En tal caso, los tubos de transferencia de calor 31 estan completamente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en la segunda seccion en depresion 42. Sin embargo, debido a que la cantidad de carga de refrigerante aumenta a medida que aumenta la capacidad de la segunda seccion en depresion 42, es preferible que la distancia D1 de solapamiento sea sustancialmente igual a o menor que la altura D2 del tubo de transferencia de calor 31.

Una distancia D3 entre la parte de pared de fondo 42a y los tubos de transferencia de calor 31 y una distancia D4 entre la parte de pared lateral 42b y el tubo de transferencia de calor 31 no estan limitadas a una ninguna distancia particular siempre que se forme un espacio suficiente entre los tubos de transferencia de calor 31 y la segunda seccion en depresion 42 para permitir que el refrigerante lfquido fluya entre los tubos de transferencia de calor 31 y la segunda seccion en depresion 42. Por ejemplo, cada una de la distancia D3 y la distancia D4 pueden configurarse entre aproximadamente 1 mm y aproximadamente 4 mm. Ademas, la distancia D3 y la distancia D4 pueden ser iguales o diferentes.

La primera seccion en depresion 41 incluye una estructura similar a la segunda seccion en depresion 42 tal como se describio anteriormente excepto porque la altura de la primera seccion en depresion 41 puede ser la misma o diferente de la altura de la segunda seccion en depresion. Dado que la primera seccion en depresion 41 esta dispuesta debajo de la hilera mas inferior de los tubos de transferencia de calor 31, no es necesario hacer que rebose el refrigerante lfquido desde la primera seccion en depresion 41. Por tanto, puede configurarse una altura

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total de la primera seccion en depresion 41 para ser mas alta que la de la segunda seccion en depresion 42. En cualquier caso, es preferible que la distancia D1 de solapamiento entre la primera seccion en depresion 41 y los tubos de transferencia de calor 31 se configure para ser igual o mayor que la mitad (o, mas preferiblemente, tres cuartos) de la altura D2 (diametro externo) del tubo de transferencia de calor 31 tal como se explico anteriormente.

La fig. 11A es una grafica de un coeficiente de transferencia de calor total frente a la distancia D1 de solapamiento entre una seccion en depresion y el tubo de transferencia de calor 31 segun el primer modo de realizacion. En la grafica mostrada en la fig. 11A, el eje vertical indica el coeficiente de transferencia de calor de solapamiento (kw/m2K) y el eje horizontal indica la distancia D1 de solapamiento expresada por una proporcion de la altura D2 del tubo de transferencia de calor 31. Se llevo a cabo un experimento para medir el coeficiente de transferencia de calor total mediante el uso de tres muestras mostradas en las figs. 11B a 11D. En la primera muestra mostrada en la fig. 11B, la distancia D1 de solapamiento entre una parte en depresion 40' y el tubo de transferencia de calor 31 era igual a la altura D2 del tubo de transferencia de calor 31, y por tanto, la distancia de solapamiento expresada mediante una proporcion de la altura del tubo de transferencia de calor 31 era de 1,0. En la segunda muestra mostrada en la fig. 11C, la distancia D1 de solapamiento entre una parte en depresion 40” y el tubo de transferencia de calor 31 era igual a tres cuartos (0,75) de la altura D2 del tubo de transferencia de calor 31. En la tercera muestra mostrada en la fig. 11D, la distancia D1 de solapamiento entre una parte en depresion 40”' y el tubo de transferencia de calor 31 era igual a la mitad (0,5) de la altura D2 del tubo de transferencia de calor 31. En las muestras primera a tercera mostradas en las figs. 11B a 11D, una distancia D3 entre la pared de fondo de la seccion en depresion y el tubo de transferencia de calor 31 y una distancia D4 entre la pared lateral de la seccion en depresion y el tubo de transferencia de calor 31 eran de aproximadamente 1 mm. Se llenaron las muestras primera a tercera con el refrigerante lfquido (R-134a) hasta el lfmite, y se midio el coeficiente de transferencia de calor total con diferentes niveles de flujo de calor (30 kw/m2, 20 kw/m2 y 15 kw/m2).

Tal como muestra la grafica de la fig. 11A, el coeficiente de transferencia de calor total en la segunda muestra con la distancia de solapamiento de 0,75 (fig. 11C) fue sustancialmente el mismo que el coeficiente de transferencia de calor total de la primera muestra con la distancia de solapamiento de 1,0 (fig. 11B) con todos los niveles de flujo de calor. Ademas, el coeficiente de transferencia de calor total en la tercera muestra con la distancia de solapamiento de 0,5 (fig. 11D) fue de aproximadamente el 80% del coeficiente de transferencia de calor total de la primera muestra (fig. 11B) con el nivel de flujo de calor mas alto (30 kw/m2), y el coeficiente de transferencia de calor total en la tercera muestra (fig. 11D) fue de aproximadamente el 90% del coeficiente de transferencia de calor total de la primera muestra (fig. 11B) con el nivel de flujo de calor mas bajo (20 kw/m2). En otras palabras, no hubo una disminucion drastica en el rendimiento incluso cuando la distancia D1 de solapamiento era la mitad (0,5) de la altura del tubo de transferencia de calor 31. Por consiguiente, la distancia D1 de solapamiento se configura preferiblemente para ser igual a o mayor que la mitad (0,5), y mas preferiblemente igual a o mayor que tres cuartos (0,75), de la altura del tubo de transferencia de calor 31.

Con el evaporador 1 segun el primer modo de realizacion, el refrigerante lfquido se acumula en la parte en depresion 40 en la region A de acumulacion de modo que los tubos de transferencia de calor 31 dispuestos en una region inferior del haz de tubos 30 estan al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en la parte en depresion. Por tanto, incluso cuando el refrigerante lfquido no esta distribuido de manera uniforme desde arriba, puede impedirse facilmente la formacion de zonas secas en la region inferior del haz de tubos 30. Ademas, con el evaporador 1 segun el primer modo de realizacion, dado que la parte en depresion 40 esta situada adyacente a los tubos de transferencia de calor 31 y separada de la superficie interior de la carcasa 10, la cantidad de carga de refrigerante puede reducirse enormemente en comparacion con un evaporador hubrido convencional que incluye una seccion inundada, que forma una acumulacion de refrigerante en una parte de fondo de una carcasa de evaporador, a la vez que se garantiza un buen rendimiento de transferencia de calor.

Las disposiciones para el haz de tubos 30 y la parte en depresion 40 no estan limitadas a las ilustradas en la fig. 7. Resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de esta divulgacion que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones en el presente documento sin alejarse del alcance de la invencion. Se explicaran varios ejemplos modificados en referencia a las figs. 12 a 18.

La fig. 12 es una vista en seccion transversal simplificada de un evaporador 1A que ilustra un primer ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos 30A y una parte en depresion 40A segun el primer modo de realizacion. El evaporador 1A es basicamente el mismo que el evaporador 1 ilustrado en las figs. 2 a 7 excepto porque el mas exterior de los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion en cada hilera esta alineado verticalmente con la columna mas exterior de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente en cada lado del haz de tubos 30A tal como muestra la fig. 12. Tambien en tal caso, dado que los extremos mas exteriores de segundas secciones en depresion 42A se extienden hacia fuera, el refrigerante lfquido puede recibirse facilmente por las segundas secciones en depresion 42A incluso cuando el flujo de refrigerante lfquido se ensancha hacia fuera a medida que avanza hacia la region inferior del haz de tubos 30A.

La fig. 13 es una vista en seccion transversal simplificada de un evaporador 1B que ilustra un segundo ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos 30B y una parte en depresion 40B segun el primer modo de realizacion. El evaporador 1B es basicamente el mismo que el evaporador 1A mostrado en la fig. 12 excepto porque

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los tubos de transferencia de calor 31 del haz de tubos 30B en la region F de peKcula descendente no estan dispuestos en un patron escalonado, sino en una matriztal como muestra la fig. 13.

La fig. 14 es una vista en seccion transversal simplificada de un evaporador 1C que ilustra un tercer ejemplo

modificado para una disposicion de un haz de tubos 30C y una parte en depresion 40C segun el primer modo de

realizacion. El evaporador 1C es basicamente el mismo que el evaporador 1B mostrado en la fig. 13 excepto porque la parte en depresion 40C incluye una unica segunda seccion en depresion 42C que se extiende continuamente en la direccion transversal. Tambien en tal caso, el refrigerante lfquido acumulado en la segunda seccion en depresion 42C rebosa desde ambos lados transversales de la segunda seccion en depresion 42C hacia una primera seccion en depresion 41C.

La fig. 15 es una vista en seccion transversal simplificada de un evaporador 1D que ilustra un cuarto ejemplo

modificado para una disposicion de un haz de tubos 30D y una parte en depresion 40D segun el primer modo de

realizacion. En el ejemplo mostrado en la fig. 15, la parte en depresion 40D incluye una pluralidad de secciones en depresion 43 individuales que estan dispuestas respectivamente debajo de los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion. La fig. 16 es una vista en seccion transversal esquematica ampliada de los tubos de transferencia de calor 31 y las secciones en depresion 43 dispuestas en la region Y en la fig. 15 que ilustra un estado en el que el evaporador 1D esta en uso. El refrigerante lfquido acumulado en las secciones en depresion 43 en la hilera mas superior en la region A de acumulacion rebosa hacia las secciones en depresion 43 dispuestas hacia abajo tal como muestra la fig. 16. Por tanto, todos los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion estan al menos parcialmente sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado en las secciones en depresion 43. Por consiguiente, el refrigerante lfquido se evapora como vapor de refrigerante a medida que tiene lugar la transferencia de calor entre el refrigerante lfquido y el agua que fluye dentro de los tubos de transferencia de calor 31.

La forma de la seccion en depresion 43 no esta limitada a la configuracion ilustrada en las figs. 15 y 16. Por ejemplo, una seccion transversal de la seccion en depresion 43 puede tener forma de C, forma de V, forma de U o similares. De manera similar al ejemplo comentado anteriormente, la distancia de solapamiento entre la seccion en depresion 43 y el tubo de transferencia de calor 31 situado directamente por encima de la seccion en depresion 43 se configura preferiblemente para ser igual a o mayor que la mitad (0,5), y mas preferiblemente igual a o mayor que tres cuartos (0,75), de la altura del tubo de transferencia de calor 31 tal como se observa a lo largo la direccion horizontal perpendicular al eje C central longitudinal.

La fig. 17 es una vista en seccion transversal simplificada de un evaporador 1E que ilustra un quinto ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos 30E y una parte en depresion 40E segun el primer modo de realizacion. El evaporador 1E es basicamente el mismo que el evaporador 1D ilustrado en la fig. 16 excepto porque el mas exterior de los tubos de transferencia de calor 31 en la region A de acumulacion en cada hilera esta alineado verticalmente con la columna mas exterior de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente en cada lado del haz de tubos 30E tal como muestra la fig. 17.

La fig. 18 es una vista en seccion transversal simplificada de un evaporador 1F que ilustra un sexto ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos 30F y una parte en depresion 40F segun el primer modo de realizacion. El evaporador 1A es basicamente el mismo que el evaporador 1 ilustrado en las figs. 2 a 7 excepto por un patron de disposicion de los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente. Mas espedficamente, en el ejemplo mostrado en la fig. 18, los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente estan dispuestos de modo que un paso vertical entre dos adyacentes de los tubos de transferencia de calor 31 en cada columna es mayor en una region superior de la region F de pelfcula descendente que en una region inferior de la region F de pelfcula descendente. Ademas, los tubos de transferencia de calor 31 en la region F de pelfcula descendente estan dispuestos de modo que un paso horizontal entre dos columnas adyacentes de los tubos de transferencia de calor es mayor en una region central transversal de la region F de pelfcula descendente que en una region exterior de la region F de pelfcula descendente.

Una cantidad de flujo de vapor en la carcasa 10 tiende a ser mayor en la region superior de la region F de pelfcula descendente que en la region inferior de la region F de pelfcula descendente. Asimismo, la cantidad de flujo de vapor en la carcasa 10 tiende a ser mayor en la region central transversal de la region F de pelfcula descendente que en la region exterior de la region F de pelfcula descendente. Por tanto, la velocidad de vapor en la region superior y la region exterior de la region F de pelfcula descendente se vuelve con frecuencia muy alta. Como resultado, el flujo de vapor transversal provoca la interrupcion del flujo vertical del refrigerante lfquido entre los tubos de transferencia de calor 31. Ademas, el refrigerante lfquido se puede transportar mediante el flujo de vapor a alta velocidad al compresor 2, y el refrigerante lfquido arrastrado puede danar el compresor 2. Por consiguiente, en el ejemplo mostrado en la fig. 18, el paso vertical y el paso horizontal de los tubos de transferencia de calor 31 estan ajustados para aumentar areas de seccion transversal de pasos de vapor formados entre los tubos de transferencia de calor 31 en la region superior y la region exterior de la region F de pelfcula descendente. Por consiguiente, puede disminuirse la velocidad del flujo de vapor en la region superior y la region exterior de la region F de pelfcula descendente. Por tanto, puede impedirse la interrupcion de flujo vertical del refrigerante lfquido y la aparicion de refrigerante lfquido arrastrado por el flujo de vapor.

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Segundo modo de realizacion

Haciendo ahora referencia a la fig. 19, se explicara un evaporador 101 segun un segundo modo de realizacion. En vista de las similitudes entre los modos de realizacion primero y segundo, las partes el segundo modo de realizacion que son identicas a las partes del primer modo de realizacion tendran los mismos numeros de referencia que las partes del primer modo de realizacion. Ademas, las descripciones de las partes del segundo modo de realizacion que son identicas a las partes del primer modo de realizacion pueden omitirse por motivos de brevedad.

El evaporador 101 segun el segundo modo de realizacion es basicamente el mismo que el evaporador 1 del primer modo de realizacion excepto porque el evaporador 101 del segundo modo de realizacion esta dotado de un sistema de recirculacion de refrigerante. Una parte en depresion 140 del segundo modo de realizacion es basicamente la misma que la parte en depresion 40 del primer modo de realizacion. En el primer modo de realizacion tal como se describio anteriormente, si el refrigerante lfquido se distribuye desde la parte de distribucion 20 sobre el haz de tubos 30 de manera relativamente uniforme (por ejemplo, ±10%), la carga de refrigerante puede establecerse a una cantidad recomendada con la que casi todo el refrigerante lfquido se evapora en la region F de pelfcula descendente o la region A de acumulacion. En tal caso, hay poco refrigerante lfquido que rebosa desde la primera seccion en depresion 41 hacia la parte de fondo de la carcasa 10. Sin embargo, cuando la distribucion del refrigerante lfquido desde la parte de distribucion 20 sobre el haz de tubos 30 es significativamente irregular (por ejemplo, ±20%), hay una mayor probabilidad de formacion de zonas secas en el haz de tubos 30. Por tanto, en tal caso, necesita suministrarse mas que la cantidad recomendada de refrigerante al sistema con el fin de impedir la formacion de las zonas secas. Por tanto, en el segundo modo de realizacion, se proporciona el sistema de recirculacion de refrigerante en el evaporador 101 para recircular el refrigerante lfquido, que ha rebosado desde la parte en depresion 140 y se ha acumulado en una parte de fondo de una carcasa 110. La carcasa 110 incluye una tubena de salida de fondo 17 en comunicacion de fluido con un conducto 7 que esta acoplado a un dispositivo de bombeo 7a tal como muestra la fig. 19. El dispositivo de bombeo 7a se hace funcionar de manera selectiva de modo que el refrigerante lfquido acumulado en la parte de fondo de la carcasa 110 recircula de vuelta a la parte de distribucion 20 del evaporador 110 a traves del conducto 6 y la tubena de entrada 11 (fig. 1). La tubena de salida de fondo 17 puede estar situada en cualquier posicion longitudinal de la carcasa 110.

Alternativamente, el dispositivo de bombeo 7a puede reemplazarse por un dispositivo impulsor que funciona segun el principio de Bernoulli para extraer el refrigerante lfquido acumulado en la parte de fondo de la carcasa 110 usando el refrigerante a presion del condensador 3. Un dispositivo impulsor de este tipo combina las funciones de un dispositivo de expansion y una bomba.

Por consiguiente, con el evaporador 110 segun el segundo modo de realizacion, el refrigerante lfquido que no se evaporo puede recircularse y volver a usarse eficazmente para la transferencia de calor, reduciendo por tanto la cantidad de carga de refrigerante.

En el segundo modo de realizacion, las disposiciones para un haz de tubos 130 y la parte en depresion 140 no estan limitadas a las ilustradas en la fig. 19. Resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de esta divulgacion que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones en el presente documento sin alejarse del alcance de la invencion. Por ejemplo, tambien pueden usarse las disposiciones del haz de tubos y la parte en depresion mostradas en las figs. 12-15, 17 y 18 en el evaporador 110 segun el segundo modo de realizacion.

Tercer modo de realizacion

Haciendo ahora referencia a las figs. 20 a 25, ahora se explicara un evaporador 201 segun un tercer modo de realizacion. En vista de las similitudes entre los modos de realizacion primero, segundo y tercero, las partes del tercer modo de realizacion que son identicas a las partes de los modos de realizacion primero o segundo tendran los mismos numeros de referencia que las partes de los modos de realizacion primero o segundo. Ademas, las descripciones de las partes del tercer modo de realizacion que son identicas a las partes de los modos de realizacion primero o segundo pueden omitirse por motivos de brevedad.

El evaporador 201 del tercer modo de realizacion es similar al evaporador 101 del segundo modo de realizacion en cuanto a que el evaporador 201 esta dotado del sistema de recirculacion de refrigerante, que recircula el refrigerante lfquido acumulado en la parte de fondo de una carcasa 210 a traves de la tubena de salida de fondo 17 y el conducto 7. Cuando el compresor 2 (fig. 1) del sistema de compresion de vapor utiliza aceite lubricante, el aceite tiende a migrar desde el compresor 2 al interior del circuito de refrigeracion del sistema de compresion de vapor. En otras palabras, el refrigerante que entra en el evaporador 201 contiene el aceite de compresor (aceite refrigerante). Por tanto, cuando se proporciona el sistema de recirculacion de refrigerante en el evaporador 201, el aceite se recircula dentro del evaporador 201 junto con el refrigerante lfquido, lo que provoca una alta concentracion del aceite en el refrigerante lfquido en el evaporador 201, disminuyendo por tanto el rendimiento del evaporador 201. Por tanto, el evaporador 201 del tercer modo de realizacion esta configurado y dispuesto para acumular el aceite usando una parte en depresion 240, y descargar el aceite acumulado fuera del evaporador 201 hacia el compresor 2.

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Mas espedficamente, el evaporador 201 incluye la parte en depresion 240 que esta dispuesta debajo de una parte de la hilera mas inferior de los tubos de transferencia de calor 31 en un haz de tubos 230. La parte en depresion 240 esta conectada en comunicacion de fluido a un dispositivo de valvula 8a a traves de un conducto de derivacion 8. El dispositivo de valvula 8a se hace funcionar de manera selectiva cuando el aceite acumulado en la parte en depresion 240 alcanza un nivel recomendado para descargar el aceite desde la parte en depresion 240 hacia fuera del evaporador 201.

Tal como se menciono anteriormente, cuando el refrigerante que entra en el evaporador 201 contiene el aceite de compresor, el aceite se recircula con el refrigerante lfquido mediante el sistema de recirculacion de refrigerante. En el tercer modo de realizacion, la parte en depresion 240 esta dispuesta de manera que el refrigerante lfquido acumulado en la parte en depresion 240 no rebosa desde la parte en depresion 240. El refrigerante lfquido acumulado en la parte en depresion 240 hierve y/o se evapora a medida que absorbe calor del agua que fluye dentro de los tubos de transferencia de calor 31 sumergidos en el refrigerante lfquido acumulado, mientras que el aceite permanece en la parte en depresion 240. Por tanto, la concentracion del aceite en la parte en depresion 240 aumenta gradualmente a medida que progresa la recirculacion del refrigerante lfquido en el evaporador 201. Una vez que una cantidad del aceite acumulado en la parte en depresion 240 alcanza un nivel recomendado, se hace funcionar el dispositivo de valvula 8a y se descarga el aceite del evaporador 201. De manera similar al primer modo de realizacion, la distancia de solapamiento entre la parte en depresion 240 el tercer modo de realizacion y el tubo de transferencia de calor 31 situado directamente por encima de la parte en depresion 240 se configura preferiblemente para ser igual a o mayor que la mitad (0,5), y mas preferiblemente igual a o mayor que tres cuartos (0,75), de la altura del tubo de transferencia de calor 31 tal como se observa a lo largo de la direccion horizontal perpendicular al eje C central longitudinal.

En el tercer modo de realizacion, una region de un haz de tubos 230 en la que esta dispuesta la parte en depresion 240 constituye la region A de acumulacion mientras que el resto del haz de tubos 230 constituye la region F de pelfcula descendente.

Por consiguiente, con el evaporador 201 del tercer modo de realizacion, el aceite de compresor que ha migrado desde el compresor 2 hasta el circuito de refrigeracion puede acumularse en la parte en depresion 240 y descargarse del evaporador 201, mejorando por tanto la eficacia de transferencia de calor en el evaporador 201.

En el tercer modo de realizacion, las disposiciones para el haz de tubos 230 y la parte en depresion 240 no estan limitadas a las ilustradas en la fig. 20. Resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de esta divulgacion que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones en el presente documento sin alejarse del alcance de la invencion. Se explicaran varios ejemplos modificados en referencia a las figs. 21 a 23.

La fig. 21 es una vista en seccion transversal simplificada de un evaporador 201A que ilustra un primer ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos 230A y una parte en depresion 240A segun el tercer modo de realizacion. Tal como muestra la fig. 21, la parte en depresion 240A puede colocarse en una region central debajo de la hilera mas inferior de los tubos de transferencia de calor 31, en lugar de en la region lateral tal como muestra la fig. 20.

La fig. 22 es una vista en seccion transversal simplificada de un evaporador 201B que ilustra un segundo ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos 230B y una parte en depresion 240B segun el tercer modo de realizacion. Los tubos de transferencia de calor 31 del haz de tubos 230B no estan dispuestos en un patron escalonado, sino en una matriz tal como muestra la fig. 22.

La fig. 23 es una vista en seccion transversal simplificada de un evaporador 201C que ilustra un tercer ejemplo modificado para una disposicion de un haz de tubos 230C y una parte en depresion 240C segun el tercer modo de realizacion. En este ejemplo, los tubos de transferencia de calor 31 del haz de tubos 230C estan dispuestos en una matriz. La parte en depresion 240C esta dispuesta en la region central debajo de la hilera mas inferior de los tubos de transferencia de calor 31.

Ademas, los tubos de transferencia de calor 31 del haz de tubos 230 segun el tercer modo de realizacion pueden estar dispuestos de manera similar a los tubos de transferencia de calor 31 del haz de tubos 30F tal como muestra la fig. 18. En otras palabras, los tubos de transferencia de calor 31 del haz de tubos 230 del tercer modo de realizacion pueden estar dispuestos de modo que un paso vertical entre los tubos de transferencia de calor 31 sea mayor en una region superior del haz de tubos 230 que en una region inferior del haz de tubos 230, y un paso horizontal entre los tubos de transferencia de calor 31 sea mayor en una region exterior del haz de tubos 230 que en una region central del haz de tubos 230.

Cuarto modo de realizacion

Haciendo ahora referencia a las figs. 24 y 25, ahora se explicara un evaporador 301 segun un cuarto modo de realizacion. En vista de las similitudes entre los modos de realizacion primero a cuarto, las partes del cuarto modo de realizacion que son identicas a las partes de los modos de realizacion primero, segundo o tercero tendran los

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mismos numeros de referencia que las partes de los modos de realizacion primero, segundo o tercero. Ademas, las descripciones de las partes del cuarto modo de realizacion que son identicas a las partes de los modos de realizacion primero, segundo o tercero pueden omitirse por motivos de brevedad.

El evaporador 301 del cuarto modo de realizacion es basicamente el mismo que el evaporador 1 del primer modo de realizacion excepto porque se proporciona una parte de bandeja intermedia 60 en la region F de pelmula descendente entre los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de suministro y los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de retorno. La parte de bandeja intermedia 60 incluye una pluralidad de aberturas de descarga 60a a traves de las cuales el refrigerante lfquido se descarga hacia abajo.

Tal como se comento anteriormente, el evaporador 301 incorpora un sistema de dos pases en el que el agua, en primer lugar, fluye dentro de los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de suministro, que se dispone en una region inferior del haz de tubos 30, y despues se dirige para fluir dentro de los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de retorno, que se dispone en una region superior del haz de tubos 30. Por tanto, el agua que fluye dentro los tubos de transferencia de calor 31 en el grupo de lmea de suministro cerca de la camara de agua de entrada 13a tiene la temperatura mas alta, y por tanto, se requiere una cantidad mayor de transferencia de calor. Por ejemplo, tal como muestra la fig. 25, la temperatura del agua que fluye dentro los tubos de transferencia de calor 31 cerca de la camara de agua de entrada 13a es la mas alta. Por tanto, se requiere una cantidad mayor de transferencia de calor en los tubos de transferencia de calor 31 cerca de la camara de agua de entrada 13a. Una vez que se seca esta region de los tubos de transferencia de calor 31 debido a una distribucion desigual del refrigerante desde la parte de distribucion 20, se fuerza al evaporador 301 a realizar intercambio de calor usando areas de superficie limitadas de los tubos de transferencia de calor 31 que no se han secado, y el evaporador 301 se mantiene en equilibrio con la presion en ese momento. En tal caso, con el fin de volver a humedecer las partes secas de los tubos de transferencia de calor 31, se requerira mas carga de refrigerante que la cantidad normalizada (por ejemplo, el doble).

Por tanto, en el cuarto modo de realizacion, la parte de bandeja intermedia 60 se dispone en una ubicacion por encima de los tubos de transferencia de calor 31 lo que requiere una cantidad mayor de transferencia de calor. El refrigerante lfquido que desciende desde arriba se recibe en la parte de bandeja intermedia 60, y se redistribuye uniformemente hacia los tubos de transferencia de calor 31, lo que requiere una cantidad mayor de transferencia de calor. Por consiguiente, se impide facilmente que estas partes de los tubos de transferencia de calor 31 se sequen, lo que garantiza un buen rendimiento de transferencia de calor.

Aunque en el cuarto modo de realizacion solo se proporciona parcialmente la parte de bandeja intermedia 60 con respecto a la direccion longitudinal del haz de tubos 330 tal como muestra la fig. 25, pueden proporcionarse la parte de bandeja intermedia 60 o una pluralidad de partes de bandeja intermedias 60 para extenderse sustancialmente por toda la longitud longitudinal del haz de tubos 330.

De manera similar al primer modo de realizacion, las disposiciones para el haz de tubos 330 y la parte en depresion 40 en el cuarto modo de realizacion no estan limitadas a las ilustradas en la fig. 24. Resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de esta divulgacion que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones en el presente documento sin alejarse del alcance de la invencion. Por ejemplo, la parte de bandeja intermedia 60 puede combinarse con cualquiera de las disposiciones mostradas en las figs. 12-15 y 17-23.

Interpretacion general de los terminos

Para comprender el alcance de la presente invencion, el termino “que comprende” y sus derivados, tal como se usan en el presente documento, se pretende que sean terminos abiertos que especifican la presencia de las caractensticas, elementos, componentes, grupos, numero enteros, y/o etapas expuestos, pero no excluyen la presencia de otras caractensticas, elementos, componentes, grupos, numero enteros y/o etapas no expuestos. Lo anterior se aplica asimismo a palabras que tienen significados similares tales como los terminos “que incluye”, “que tiene” y sus derivados. Asimismo, los terminos “parte”, “seccion”, o “elemento” cuando se usan en singular pueden tener el doble significado de una unica parte o de una pluralidad de partes. Tal como se usa en el presente documento para describir los modos de realizacion anteriores, los siguientes terminos de direccion “superior”, “inferior”, “encima”, “hacia abajo”, “vertical”, “horizontal”, “debajo” y “transversal” asf como cualquier otro termino de direccion similar se refieren a las direcciones de un evaporador cuando un eje central longitudinal del mismo esta orientado de manera sustancialmente horizontal tal como muestran las figs. 6 y 7. Por consiguiente, estos terminos, tal como se usan para describir la presente invencion deben interpretarse con referencia a un evaporador tal como se usa en la posicion normal de funcionamiento. Finalmente, terminos de grado tales como “sustancialmente”, “aproximadamente” y “alrededor de” tal como se usan en el presente documento significan una cantidad razonable de desviacion del termino modificado de modo que el resultado final no cambie significativamente.

Aunque solo se han elegido modos de realizacion seleccionados para ilustrar la presente invencion, resultara evidente para los expertos en la tecnica a partir de esta divulgacion que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones en el presente documento sin alejarse del alcance de la invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, puede cambiarse el tamano, forma, ubicacion u orientacion de los diversos

componentes segun se necesite y/o se desee. Los componentes que se han mostrado directamente conectados o en contacto entre sf pueden tener estructuras intermedias dispuestas entre ellos. Las funciones de un elemento se pueden llevar a cabo por dos, y viceversa.

Claims (14)

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2.

25

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4.

35

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7.

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9.

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10.

REIVINDICACIONES

Intercambiador de calor (1) adaptado para usarse en un sistema de compresion de vapor, que comprende:

una carcasa (10) con un eje central longitudinal que se extiende generalmente en paralelo a un plano horizontal;

una parte de distribucion (21, 22) situada dentro de la carcasa (10), y configurada y dispuesta para distribuir un refrigerante;

un haz de tubos (30) que incluye una pluralidad de tubos de transferencia de calor (31) situados dentro de la carcasa debajo de la parte de distribucion de modo que el refrigerante que se descarga desde el distribuidor se suministra sobre el haz de tubos (30), extendiendose los tubos de transferencia de calor generalmente en paralelo al eje central longitudinal de la carcasa; y

una parte en depresion (40) que se extiende generalmente en paralelo al eje central longitudinal de la carcasa (10) bajo al menos uno de los tubos de transferencia de calor para acumular el refrigerante en el mismo; caracterizado porque la parte en depresion (40) se solapa (D1) al menos parcialmente con el al menos uno de los tubos de transferencia de calor (31) cuando se observa a lo largo de una direccion horizontal perpendicular al eje central longitudinal de la carcasa.

El intercambiador de calor segun la reivindicacion 1, en el que el haz de tubos (30) incluye una region (F) de pelfcula descendente y una region (A) de acumulacion dispuesta debajo de la region de pelfcula descendente, y el al menos uno de los tubos de transferencia de calor esta situado en la region de acumulacion.

El intercambiador de calor segun la reivindicacion 2, en el que los tubos de transferencia de calor en la region (F) de pelfcula descendente estan dispuestos en una pluralidad de columnas que se extienden en paralelo entre sf cuando se observa a lo largo del eje central longitudinal de la carcasa.

El intercambiador de calor segun la reivindicacion 2 o 3, en el que los tubos de transferencia de calor en la region (A) de acumulacion estan dispuestos en una pluralidad de hileras que se extienden en paralelo entre sf cuando se observa a lo largo del eje central longitudinal de la carcasa, y

la parte en depresion (40) incluye una pluralidad de secciones en depresion (41, 42) situadas respectivamente debajo de las hileras de los tubos de transferencia de calor en la region de acumulacion.

El intercambiador de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que la parte en depresion (40) se extiende continuamente bajo dos o mas de los tubos de transferencia de calor situados en la region de acumulacion.

El intercambiador de calor segun la reivindicacion 4 o 5, en el que al menos una de las secciones en depresion (41) se extiende continuamente bajo todos los tubos de transferencia de calor en al menos una de las hileras en la region de acumulacion.

El intercambiador de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que un numero de las hileras de los tubos de transferencia de calor (31) en la region de acumulacion es mas pequeno que un numero de los tubos de transferencia de calor en cada una de las columnas en la region de pelfcula descendente.

El intercambiador de calor segun la reivindicacion 7, en el que una relacion entre el numero de hileras de los tubos de transferencia de calor en la region (A) de acumulacion y el numero de los tubos de transferencia de calor en cada una de las columnas en la region (F) de pelfcula descendente es de aproximadamente 1:9 a aproximadamente 2:8.

El intercambiador de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, en el que uno mas exterior de los tubos de transferencia de calor en la region (A) de acumulacion esta posicionado hacia fuera de una mas exterior de las columnas de los tubos de transferencia de calor en la region (F) de pelfcula descendente con respecto a una direccion transversal cuando se observa a lo largo del eje central longitudinal de la carcasa.

El intercambiador de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el que los tubos de transferencia de calor (31) estan dispuestos en una pluralidad de columnas que se extienden en paralelo entre sf cuando se observa a lo largo del eje central longitudinal de la carcasa estando al menos uno de los tubos de transferencia de calor en cada una de las columnas situado en la region de acumulacion.

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11. El intercambiador de calor segun la reivindicacion 10, en el que la parte en depresion (40) incluye una pluralidad de secciones en depresion respectivamente situadas debajo del al menos uno de los tubos de transferencia de calor en cada una de las columnas.

12. El intercambiador de calor segun la reivindicacion 11, en el que un numero de los tubos de transferencia de calor situados en la region (A) de acumulacion en cada una de las columnas es mas pequeno que un numero de los tubos de transferencia de calor situados en la region (F) de pelfcula descendente en cada una de las columnas.

13. El intercambiador de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende ademas un conducto de suministro conectado en comunicacion de fluido a la parte de distribucion (21, 22) para suministrar el refrigerante a la parte de distribucion, y

un conducto de recirculacion conectado en comunicacion de fluido a una abertura formada en una superficie de fondo de la carcasa para recircular el refrigerante acumulado en una parte de fondo de la carcasa dentro del conducto de suministro.

14. El intercambiador de calor segun la reivindicacion 13, que comprende ademas un conducto de derivacion conectado en comunicacion de fluido a la parte en depresion (40) para descargar un fluido acumulado en la parte en depresion hacia fuera de la carcasa.