ES2619643T3 - Separador de gotas y evaporador - Google Patents

Abstract

Un separador de gotas para separar gotas de una mezcla de vapor y gotas en movimiento, que comprende: una pluralidad de aletas curvas (201, 202, 203) fabricadas de un material; en el que cada una de las aletas es curva de acuerdo con un radio de curvatura, en el que el radio de curvatura varía entre 1 cm y 10 cm, y en el que cada aleta de la pluralidad de aletas forma un anillo completo; y un soporte (204) para mantener las aletas curvas a una distancia entre sí, en el que las aletas (201, 202, 203) y el soporte (204) se configuran de tal modo que el paso directo a través del separador de gotas está oculto de modo que las gotas, debido a una trayectoria de vuelo de las gotas, en una mezcla de vapor y gotas no pasan por el separador de gotas sino que inciden sobre una aleta, en el que el separador de gotas comprende una zona central que tiene una forma circular que tiene una simetría rotacional alrededor de un eje, y en el que las aletas (201, 202, 203) se curvan hacia el eje de la zona central del separador de gotas tanto en el extremo superior como en el extremo inferior de cada aleta.

Description

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DESCRIPCION

Separador de gotas y evaporador

La presente invencion se refiere a separadores de gotas o desnebulizadores y, en particular, a separadores de gotas para su uso en bombas de calor y bombas de calor que pueden usarse para calentar o refrigerar edificios o, como alternativa, para calentar o refrigerar otros objetos.

Las Figuras 5A y 5B representan una bomba de calor como se ilustra en la patente Europea EP 2016349 B1.

La Figura 5A muestra una bomba de calor que comprende, en primer lugar, un evaporador de agua 10 para evaporar agua como un lfquido de servicio para generar un vapor en una lmea 12 de vapor de servicio por el lado de salida. El evaporador incluye un espacio de evaporacion (no se muestra en la Figura 5A) y se configura para producir una presion de evaporacion en el espacio de evaporacion de menos de 20 hPa, para que el agua se evapore en el espacio de evaporacion a temperaturas por debajo de 15 °C. Preferentemente, el agua es agua subterranea, salmuera que circula en el subsuelo de manera libre o en tubos colectores, es decir, agua con cierto contenido de sal, agua de no, agua de lago o agua de mar. De acuerdo con la invencion, preferentemente puede usarse todo tipo de agua, es decir, agua calcarea, agua sin cal, agua salada o agua sin sal. La razon para esto es que todo los tipos de agua, es decir, todas estas “substancias del agua”, presentan una caractenstica ventajosa del agua, concretamente, el hecho de que el agua, que tambien se conoce como “R 718”, comprende una relacion de diferencia de entalpfa de 6, que puede utilizarse para el proceso de la bomba de calor, ya que es mas de 2 veces la relacion de diferencia de entalpfa normalmente util de, por ejemplo, R134a.

El vapor de agua se suministra a un sistema compresor/condensador 14 a traves de la lmea de succion 12 que comprende una maquina de flujo, tal como, por ejemplo, un compresor centnfugo, a modo de ejemplo en forma de un compresor turbo, el cual se indica con el 16 en la Figura 5A. La maquina de flujo se configura para comprimir el vapor de servicio a una presion de vapor de al menos mas de 25 hPa. 25 hPa corresponde a una temperatura de condensacion de aproximadamente 22 °C, que, al menos en dfas relativamente calidos, puede ser ya una temperatura de flujo de calentamiento suficiente para calefaccion por suelo radiante. Para generar temperaturas de flujo mas altas, para la maquina de flujo 16 pueden generarse presiones de mas de 30 hPa, una presion de 30 hPa correspondiente a una temperatura de condensacion de 24 °C, una presion de 60 hPa correspondiente a una temperatura de condensacion de 36 °C, y una presion de 100 hPa correspondiente a una temperatura de condensacion de 45 °C. Los sistemas de calefaccion por suelo radiante estan disenados para poder proporcionar un nivel de calefaccion suficiente usando una temperatura de flujo de 45 °C, incluso en dfas muy fnos.

La maquina de flujo esta acoplada a un condensador 18, que esta configurado para condensar el vapor de servicio comprimido. Mediante la condensacion, la energfa contenida en el vapor de servicio se suministra al condensador 18 para luego suministrarla a un sistema de calefaccion a traves del elemento de avance 20a. El fluido de servicio retorna al condensador a traves del elemento de retorno 20b.

De acuerdo con la invencion, se prefiere extraer calor (energfa) del vapor de agua rico en energfa mediante el agua de calefaccion mas fria directamente, siendo el calor (energfa) absorbido por el agua de calefaccion para que la misma se caliente. Una cantidad de energfa se extrae del vapor para que este se condense y tambien participe en el ciclo de calentamiento.

Esto quiere decir que se efectua una introduccion de material en el condensador o sistema de calefaccion, que se regula mediante una salida 22, de tal modo que el condensador tenga en su espacio de condensacion un nivel de agua que, a pesar de suministrar continuamente vapor de agua y, por tanto, condensar, siempre permanecera por debajo de un nivel maximo.

Como ya se ha explicado, se prefiere usar un ciclo abierto, es decir, agua de evaporacion, que representa la fuente de calor, directamente sin un intercambiador de calor. Alternativamente, sin embargo, el agua que va a evaporarse tambien podna calentarse primero mediante una fuente externa usando un intercambiador de calor. No obstante, en este caso, debe tenerse en cuenta que dicho intercambiador de calor implica perdidas y la complejidad del aparato.

Asimismo, se prefiere, para evitar perdidas para el segundo intercambiador de calor, que hasta ahora esta necesariamente presente en el lado del condensador, usar el medio directamente en este directamente, es decir, al tomar el ejemplo de una casa provista de calefaccion por suelo radiante, haciendo que el agua procedente del evaporador circule directamente en la calefaccion por suelo radiante.

De manera alternativa, puede disponerse un intercambiador de calor en el lado del condensador, que se alimenta por medio del elemento de avance 20a y comprende el elemento de retorno 20b, en el que dicho intercambiador de calor refrigera el agua en el condensador y, por tanto, calienta un lfquido de calefaccion por suelo radiante aparte que, normalmente, sera agua.

Debido al hecho de que se utiliza agua como el medio de servicio, y debido al hecho de que solo la parte evaporada

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del agua subterranea se suministra a la maquina de flujo, el grado de pureza del agua no es importante. La maquina de flujo, asf como el condensador y, quizas, la calefaccion por suelo radiante directamente acoplada, se abastecen siempre con agua destilada de modo que el sistema conlleva un mantenimiento reducido, comparado con sistemas existentes. En otras palabras, es un sistema de autolimpieza, ya que el sistema se abastece solamente con agua destilada en todo momento, lo que significa que el agua en la salida 22 no esta contaminada.

Ademas, debe senalarse que las maquina de flujo presentan la caractenstica (de manera similar a la turbina de un avion) de no poner al medio comprimido en contacto con sustancias problematicas, tales como, por ejemplo, petroleo. En cambio, el vapor de agua solo se comprime por la turbina o el compresor turbo, pero no se pone en contacto y, por tanto, no se contamina, con petroleo u otro medio que afecte su pureza.

Cuando no existen otras reglas de restriccion, el agua destilada que se descarga por la salida puede facilmente volver a suministrarse despues al agua subterranea. Alternativamente, por ejemplo, tambien puede filtrarse en el jardm o en un area abierta, o puede suministrarse a una planta de tratamiento de aguas a traves de un canal, si las reglas asf lo requieren.

Mediante la combinacion de agua como un medio de servicio que presenta una relacion de diferencia de entalpfa util que es dos veces mejor en comparacion con R134a y las exigencias, en consecuencia, reducidas del sistema cerrado (mas bien se prefiere un sistema abierto), y usando la maquina de flujo mediante la que los factores requeridos se alcanzan eficientemente y sin afectar la pureza, lo que se consigue es un proceso de bombeo de calor neutro en terminos medioambientales que resulta incluso mas eficiente cuando el vapor de agua se condensa directamente en el condensador, ya que no se requiere ningun intercambiador de calor en todo el proceso de bombeo de calor.

La Figura 5B muestra una tabla que ilustra diferentes presiones y temperaturas de evaporacion asociadas a dichas presiones, siendo el resultado que, en particular para el agua como medio de servicio, se elijan presiones relativamente bajas en el evaporador.

Para conseguir una bomba de calor de alto rendimiento, es importante que todos los componentes, es decir, el evaporador, el condensador y el compresor, se disenen de forma favorable.

Por otro lado, es de gran importancia que la bomba de calor presente una alta estabilidad a largo plazo, ya que, dependiendo de su uso, tiene que funcionar durante mucho tiempo sin que se produzcan danos o sea necesario realizar revisiones.

En particular, se requiere que la rueda del compresor tenga un numero de revoluciones relativamente alto cuando se emplea agua como un medio de servicio y cuando se utiliza una maquina de flujo, tal como, por ejemplo, un compresor turbo o un compresor centnfugo para comprimir.

Por otra parte, es problematico que, al evaporarse, el resultado no sea solo vapor puro, sino vapor y ademas gotas del lfquido de servicio. Sin embargo, cuando estas gotas del lfquido de servicio inciden sobre la rueda radial de giro muy rapido en el compresor, la rueda radial puede resultar danada, lo que puede evitarse reduciendo la eficiencia de evaporacion en el evaporador, es decir, estableciendo los parametros en el espacio de evaporacion de tal modo que no se haga que el lfquido que va a evaporarse en el espacio de evaporacion se mueva tan energicamente. Sin embargo, esto es una desventaja ya que la eficiencia en el evaporador disminuye y ya que es necesario un mayor volumen para alcanzar una cantidad de vapor suficientemente grande para el rendimiento necesario de una bomba de calor.

Otra solucion es proporcionar un separador de gotas que garantice que el vapor que llega a la rueda radial no contenga ninguna gota o solo un numero muy limitado de gotas.

Sin embargo, es importante con este separador de gotas que el separador en sf mismo no conlleve perdidas especialmente grandes. Si el separador de gotas representa una fuerte resistencia al vapor, dicha resistencia debe ser compensada por un numero de revoluciones del compresor aun mayor, lo que a su vez es problematico con respecto al rendimiento y al volumen. Se ha descubierto que los separadores de gotas en forma de malla hecha de alambres de plastico son sencillos y baratos en relacion con la fabricacion y la instalacion pero, por una parte, dejan pasar gotas, lo que puede causar problemas en la rueda radial y, por otra, representan una resistencia al vapor relativamente alta cuando se implementan de tal modo que solo dejan pasar un pequeno numero de gotas o ninguna en absoluto.

El documento CN 101 791 505 B desvela un dispositivo antiniebla tipo deflector que combina separacion por inercia y separacion centnfuga ciclonica y un metodo del mismo. El metodo es el siguiente: el dispositivo antiniebla se disena como un desnebulizador de dos niveles, y cuando la corriente de aire pasa a traves de un canal dispuesto entre las hojas antiniebla de un deflector de primer nivel en la capa base, las gotas de niebla inciden sobre las hojas bajo el efecto de inercia debido a la deflexion de la lrnea de flujo, realizando de este modo la captacion de gotas de gran diametro. Ademas, la seccion de salida del deflector se dispone oblicuamente y encara una direccion de giro,

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consiguiendo, de este modo, las funciones de desempanar y desviar, para que el flujo de aire pueda elevarse de una manera giratoria, cuando pasa a traves de las hojas del primer nivel. El canal de un eliminador de niebla de segundo nivel es de tipo deflector en sentido vertical y tiene forma de anillo concentrico en el sentido horizontal, para que cuando el flujo de aire giratorio pase a traves del canal antiniebla sobre la capa, tambien puedan eliminarse gotas de niebla mas pequenas bajo el efecto combinado de la separacion de inercia del deflector y la separacion centnfuga giratoria, haciendo, por tanto, que todo el desnebulizador consiga el efecto de eliminar la niebla por completo.

La presiente invencion tiene por objeto proporcionar un concepto de separador de gotas mas eficiente.

Este objeto se consigue gracias a un separador de gotas segun la reivindicacion 1, un evaporador que comprende un separador de gotas segun la reivindicacion 11, o un metodo para la fabricacion de un separador de gotas segun la reivindicacion 15.

La presente invencion se basa en la idea de que la separacion de gotas puede conseguirse eficientemente y, al mismo tiempo, sin perdidas significativas mediante el uso de una pluralidad de aletas o aspas curvas fabricadas normalmente de un material ngido que se sujetan mediante un soporte. En particular, las aletas y los soportes se configuran de tal modo que el paso directo a traves del separador de gotas quede oculto para que las gotas, debido a una trayectoria de vuelo de las gotas, en la mezcla de vapor y gotas a partir de la cual el separador de gotas va a separar las gotas, no pasen por el separador de gotas, sino que incidan sobre una aleta.

Por otra parte, el vapor puede pasar por el separador de gotas sin causar perdidas significativas. Esto quiere decir que las gotas se retienen lo suficiente por el hecho de que las mismas inciden sobre las aletas y, desde allf, fluyen hacia abajo y caen en el interior del espacio de evaporacion, mientras que el vapor puede pasar a traves del separador de gotas. La separacion de gotas se garantiza por el hecho de que no hay un paso directo a traves del separador de gotas, es decir, cuando se sostiene el separador de gotas contra la luz, no puede verse a traves del separador de gotas. Por consiguiente, una gota que normalmente va en una trayectoria de vuelo recta no puede pasar por el separador de gotas.

El redireccionamiento del vapor tiene lugar para que las aletas curvas “recojan” el vapor en el espacio de evaporacion, es decir, donde se produce la transicion de la fase lfquida a la fase gaseosa, pasa a traves de las aletas y sale por el otro lado del separador de gotas en una direccion que puede adaptarse optimamente a la trayectoria que tiene que seguir el vapor despues del separador de gotas. Normalmente, se dispondra allf una entrada de succion de un compresor con forma de embudo y que unifique el vapor desde un diametro mayor a un diametro menor. Preferentemente, la curvatura de las aletas en la salida del separador de gotas hacia la entrada de succion se configura de tal modo que el vapor ya se haya introducido en la entrada de succion de manera optima, es decir, dentro de una zona central de la misma. Esto garantiza que no se produzcan perdidas ni turbulencias que puedan afectar la eficiencia de la bomba de calor, ni delante del separador de gotas ni detras del separador de gotas, ni frente a la entrada de succion del compresor ni junto a la misma. Por otro lado, se garantiza que puedan eliminarse gotas del vapor eficientemente para que, detras del separador de gotas, no haya gotas en absoluto o solo una minima cantidad de gotas muy pequenas las cuales, aunque incidan sobre la rueda del compresor, no causen ningun dano.

Se detallaran mas adelante realizaciones preferidas de la presente invencion haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 es una ilustracion en perspectiva de un separador de gotas de acuerdo con una realizacion;

la Figura 2 es una ilustracion transversal esquematica de un separador de gotas de acuerdo con una realizacion;

la Figura 3 es una vista transversal detallada de un separador de gotas de acuerdo con una realizacion;

la Figura 4 es una ilustracion esquematica de un evaporador con un compresor y un condensador conectado al

mismo;

la Figura 5A es una ilustracion general de una bomba de calor conocida; y

la Figura 5B muestra un diagrama de distintas presiones y temperaturas de evaporacion asociadas.

La Figura 1 muestra en una vista en perspectiva un separador de gotas de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, mientras que en la Figura 2 se muestra una ilustracion transversal esquematica de un separador de gotas. En particular, el separador de gotas 200 en la Figura 2 se configura para separar gotas de una mezcla de vapor y gotas en movimiento. La mezcla de vapor y gotas en movimiento de la Figura 2 esta ubicada debajo del separador de gotas en una zona 222, mientras que encima del separador de gotas, es decir, en una zona 224, en un caso ideal, solo hay vapor, pero no gotas. Debido al proceso de evaporacion que tiene lugar, el cual se consigue haciendo que la presion en el evaporador sea tal que la temperatura de evaporacion se lleve o aproxime a la temperatura del medio a evaporar, hay un movimiento relativamente caotico de vapor de agua, por un lado, y gotas

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por otro en la zona inferior 222. Al mismo tiempo, la mezcla de vapor y gotas es empujada hacia arriba por el compresor que comprime su entrada de succion encima del separador de gotas, como se ilustra a modo de ejemplo en la Figura 4. Normalmente, esto ocasiona que las gotas se aceleren en una trayectoria recta, cayendo las gotas, como se ilustra mediante algunas trayectorias en 206 en la Figura 2, sobre una pluralidad de aletas curvas 201, 202, 203 que se forman, preferentemente, de un material ngido. Ademas, el separador de gotas tambien incluye un soporte 204, 205 para mantener las aletas curvas a una cierta distancia entre st En particular, las aletas 201 a 203 y los soportes 204, 205 se configuran de modo que el paso directo a traves del separador de gotas quede oculto para que las gotas en la mezcla de vapor y gotas no puedan pasar por el separador de gotas, debido a la trayectoria de vuelo de las gotas, sino que incidan sobre una aleta, como se muestra usando las trayectorias 206.

Sin embargo, el vapor puede pasar facilmente entre las aletas 201, 202, 203. En particular, el vapor se redirige gradualmente a la zona inferior 222 debido a la curvatura de las aletas, despues circula a lo largo de la pared curva de la aleta respectiva, es redirigido otra vez, en la que, encima del separador de gotas 200, hay un flujo de vapor que se dirige relativamente directo al centro, como se ilustra simbolicamente en la Figura 2. Debido a la curvatura de las aletas individuales, el vapor no solo se libera de las gotas del lfquido de servicio gracias al separador de gotas, sino que, al mismo tiempo, tambien se redirige de manera optima en relacion al flujo, es decir, en una direccion y con una inclinacion optimas para una entrada de succion de un compresor descendente.

La Figura 1 muestra en perspectiva un separador de gotas de acuerdo con una realizacion, ilustrando otra vez las aletas 201, 202, 203 sujetas por los soportes 204, 208, 209, 210, 211 relativas entre sf. En la realizacion que se muestra en la Figura 1, los soportes adoptan la forma de paredes perpendiculares que conectan todas las aletas y las mantienen en forma y distanciadas entre sf. En la realizacion que se muestra en la Figura 1, se proporcionan seis de dichas paredes con angulos de 60 ° entre sf. Sin embargo, tambien puede proporcionarse un numero menor de dichas paredes, tal como, por ejemplo, solo dos paredes con un angulo de 90 ° entre las dos paredes. No obstante, tambien pueden proporcionarse tres, cuatro o cinco paredes, prefiriendose que estas paredes se distribuyan de manera uniforme alrededor del cfrculo para que todas las zonas de la realizacion que se muestra en la Figura 1 de un separador de gotas circular se mantengan iguales con respecto a la forma y la estabilidad.

Ademas, se dispone un numero total de once aletas en la Figura 1, exhibiendo cada aleta el mismo radio de curvatura, como se ilustra en la Figura 3. En particular, en la realizacion que se muestra en la Figura 1, que se ilustra en mayor detalle en la Figura 3, cada aleta exhibe preferentemente un radio de curvatura entre 1 cm y 10 cm y, en particular preferentemente, entre 4,5 cm y 5,5 cm. El radio de curvatura tambien influye en la densidad de las aletas, es decir, cuantas aletas se disponen por longitud a lo largo del radio del separador de gotas. La densidad de las aletas es tal que un paso directo no es posible, como se ilustra en la Figura 3 en 300. Una gota de agua que toma una trayectoria directa a traves del separador de gotas, incidira inevitablemente sobre al menos una de las aletas, se escurrira hacia abajo y, por tanto, regresara al espacio de evaporacion. Radios de curvatura mas pronunciados dan como resultado un redireccionamiento del vapor mas potente, mientras que radios de curvatura mas grandes que comprenden una curvatura mas suave resultan en un redireccionamiento del vapor menor, pero tambien que las aletas tengan que disponerse con mayor densidad para evitar un paso directo. Preferentemente, el diametro del separador de gotas es de 40 cm, como se muestra en la Figura 1; preferentemente, se proporcionan 11 aletas con forma de anillo completas que estan a una distancia de 0,5 cm. Sin embargo, tambien pueden usarse dimensiones diferentes. La densidad de las aletas tambien tiene relacion con la altura del separador de gotas. Preferentemente, se usa una altura de 70 mm, en la que una altura minima de 2 cm ha resultado favorable; sin embargo, se ha demostrado que alturas de mas de 5 cm presentan mejores caractensticas de redireccionamiento, en las que, en particular, se prefieren alturas de mas de 60 mm.

En las realizaciones que se muestran en las Figuras 1, 2 y 3, se da al separador de gotas una forma circular o cilmdrica. No obstante, en otras realizaciones, tambien puede darse al separador de gotas forma de rectangulo, cubo o cilindro que comprende una barrera lateral no circular, por ejemplo, una barrera lateral elfptica o una forma piramidal. En particular, cuando se usa una forma exterior angular, las aletas seguinan estando alrededor, pero no con forma circular, sino con una angular o conformadas de acuerdo con la forma exterior del separador de gotas.

En una realizacion, el separador de gotas, visto desde arriba, tiene forma redonda. En este caso, las aletas se curvan hacia una zona central del separador de gotas tanto en el extremo superior, es decir, en la parte superior de las Figuras 1,2 y 3, como en el extremo inferior, es decir, en la parte inferior de las Figuras. Independientemente de si el separador de gotas tiene forma circular, rectangular, elfptica u otra forma, puede definirse una zona central para cada separador de gotas como resultado del hecho de que un eje con simetna rotacional o dos ejes con una elipse estan contenidos en esta zona central de modo que el separador de gotas, independientemente de su implementacion muy especial, siempre provocara que el vapor salga del separador de gotas para ser “comprimido” hacia el centro y, por tanto, pueda ser succionado a traves de una entrada de succion dispuesta encima del separador de gotas sin grandes turbulencias ni perdidas.

En las realizaciones que se muestran en las Figuras, la pluralidad de aletas forma un anillo completo. Este rasgo y la caractenstica de que las aletas sean curvas hace que el vapor salga para ser comprimido hacia el centro y, al mismo tiempo, que el vapor debajo del separador de gotas, donde todavfa hay movimientos bastante caoticos de vapor y gotas, sea recogido y redirigido de manera relativamente gradual, mientras que las gotas, debido a sus trayectorias

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bastante rectas, inciden sobre las aletas y no pueden penetrar en el separador de gotas.

Aunque en las realizaciones que se muestran en las Figuras 1, 2 y 3, todas las aletas presentan la misma curvatura, en otras realizaciones, la curvatura de las aletas puede variar desde la parte exterior hacia el centro de modo que las aletas pueden curvarse, a modo de ejemplo, mas pronunciadamente en la parte exterior y tener menor curvatura hacia el centro. Por ejemplo o alternativamente, esto tambien puede hacer que la densidad de las aletas respecto al separador de gotas, es decir, el numero de aletas por longitud del separador de gotas, vane. Por tanto, la densidad de las aletas en el centro sena mayor que en el borde cuando el radio de curvatura sea mas debil en el centro que hacia el exterior. De manera alternativa o adicional, la altura del separador de gotas tambien puede variar desde el centro hacia afuera. Por tanto, el separador de gotas puede, por ejemplo, ser mayor en el centro que en el borde. Por tanto, el radio de curvatura en el centro podna reducirse al compararse con el borde del mismo, sin aumentar el numero de aletas por distancia del separador de gotas.

En las realizaciones que se muestran en las Figuras, cada aleta esta formada como un sector de una superficie de una esfera, estando el angulo del sector determinado por la altura del separador de gotas.

En la realizacion que se muestra en la Figura 1, el separador de gotas esta formado como un componente de moldeo de plastico por inyeccion, estando la mitad superior 290 y la mitad inferior 291 formadas a partir del mismo molde de plastico por inyeccion, de modo que la mitad superior 290 y la mitad inferior 291 sean identicas. Posteriormente, cada una de dos las mitades identicas se fusionan, por ejemplo, mediante encolado, soldadura o una tecnica de conexion similar para unir piezas de plastico.

Preferentemente, se usa un material plastico ngido que garantiza que el separador de gotas mantenga su perfil estructural. Para esto puede utilizarse cualquier material de moldeo de plastico por inyeccion. El separador de gotas en la Figura 1 es particularmente adecuado para usarse en una bomba de calor donde se dispone un condensador sobre el evaporador y donde la entrada de agua y la salida de agua respecto al condensador se produce a traves del evaporador. Para este fin, se proporciona un primer rebaje 280 para dejar una entrada al condensador a traves del separador de gotas y se proporciona un segundo rebaje 281 a traves del cual el lfquido de servicio calentado puede retornar desde el condensador. Los dos rebajes 280, 281 se configuran de tal modo que puedan acoger una tubena correspondiente.

Ademas, se proporciona otro paso 282 por el cual puede tener lugar el desbordamiento desde el condensador, si acaso se usara. En 283 se ilustra un paso simetrico equivalente.

A modo de ejemplo, se describira a continuacion haciendo referencia a la Figura 4, un evaporador ejemplar que comprende un separador de gotas segun la Figura 1, u otro separador de gotas segun una realizacion de la presente invencion o cualquier otro separador de gotas. El evaporador incluye una carcasa de evaporador 400, una entrada 402 para que se evapore el lfquido de servicio que se suministra al evaporador a traves de un elemento de expansion 403. En este se produce la expansion hasta un diametro de aproximadamente 170 mm, siendo toda la carcasa del evaporador cilmdrica y, preferentemente, de un diametro de 400 mm, como se indica en la Figura 4. El lfquido de servicio suministrado por la entrada 402 y el elemento de expansion 403 queda protegido entonces hasta la parte superior por medio de un disco distribuidor 404, de modo que el lfquido de servicio no pueda evaporarse directamente hacia arriba, sino que pueda salir lateralmente en una brecha 405 que preferentemente tiene un grosor de aproximadamente 40 mm, como ilustran las flechas. Debido a la presion negativa en el evaporador y debido al hecho de que la presion en el evaporador se mantiene de modo que el lfquido de servicio se evapore a la temperatura a la cual entra en el evaporador, se efectua un proceso de evaporacion del lfquido de servicio directamente despues de que el mismo haya salido por la brecha 405 en forma de anillo, como se indican las flechas

406. Al mismo tiempo, el lfquido de servicio que no se ha evaporado fluye hacia abajo, como muestra una flecha

407, y el lfquido de servicio evaporado se recoge en fondo del evaporador y se disipa y, normalmente, se vuelve a administrar en el ciclo a traves de una salida que no se muestra en la Figura 4. El proceso de evaporacion ocurre principalmente encima del disco del distribuidor 404 que se forma, preferentemente, para ser optimo con respecto al flujo y que puede disponerse ya sea sobre el nivel del agua, sin embargo, preferentemente se sumerge en el nivel del agua para proporcionar una situacion optima en relacion al flujo, para que haya una mezcla de vapor y gotas entre el disco 404 y un separador de gotas 408, que se desplaza hacia arriba, debido al trabajo realizado por un compresor 409. El compresor 409 succiona la mezcla de vapor y gotas debajo del separador de gotas 408 hacia arriba a traves de la lmea de succion 410 y el elemento de expansion 411 y a traves de la entrada de succion 412 que forma el extremo del elemento de expansion 411. Mediante dicha succion, las gotas se aceleran en una trayectoria relativamente recta, lo que tambien sucede, naturalmente, en el caso del vapor. El vapor, sin embargo, es desviado por las aletas curvas del separador de gotas y es conducido a traves del separador de gotas 408, mientras que las gotas caeran sobre las aletas del separador de gotas y descenderan nuevamente al espacio de evaporacion y, o bien se evaporaran directamente en este o llegaran a la salida por causa de la gravedad. Debido a la curvatura de las aletas, el vapor entonces liberado de las gotas se orienta de manera optima, con relacion al flujo, hacia la entrada de succion 412, como indican esquematicamente las flechas 413.

Despues, el vapor liberado de las gotas se comprime en el compresor, aumentando, de este modo, la temperatura del vapor considerablemente. El vapor presente en la salida del compresor 409 en la via de alimentacion del

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condensador 415 esta a un nivel de temperatura considerablemente aumentado comparado con la entrada del compresor en la lmea 410. La ene^a que transporta el vapor en la lmea 415 se libera despues en un condensador 416, usando, por ejemplo, dicha ene^a con fines de calefaccion directamente o mediante un intercambiador de calor cuando se maneja la bomba de calor como un sistema de calefaccion. Sin embargo, al manejar la bomba de calor con fines de refrigeracion, el derrame del evaporador representa el lfquido refrigerante y el derrame del condensador, es decir, lo que se transporta del lfquido de servicio caliente a un disipador termico representa “calor residual”.

La presente invencion es particularmente favorable con respecto al separador de gotas en conexion con una entrada de succion que tenga un diametro de, por ejemplo, 215 mm, como se ilustra en la Figura 4, ya que la curvatura de las aletas individuales se disena de modo que el vapor se concentra y el vapor se reorienta a la zona central de una manera optima con respecto al flujo. Consecuentemente, el separador de gotas no tiene unicamente la funcion de separacion de gotas sino, al mismo tiempo, la funcion de reorientar el vapor en esta zona centralmente hacia la entrada de succion de una manera favorable al flujo.

La figura 4 ilustra una vista transversal esquematica, que tambien muestra diversas longitudes. Las implementaciones preferidas para las longitudes se encuentran en un rango de +/- 50 % de las longitudes indicadas. Por ejemplo, cuando se indica una longitud de 250 mm, como, por ejemplo, para el diametro de la entrada de succion, formar la entrada de succion a +/- 50 % sena igualmente preferible, lo que quiere decir que la entrada de succion puede variar, por ejemplo, entre 125 mm y 375 mm, mientras que esta tambien puede ser algo mas pequena, por ejemplo, para el diametro del separador de gotas, que es preferentemente algo inferior a 400 mm, ya que el separador de gotas tambien puede ser algo mas pequeno. Por ejemplo, cuando se configura el separador de gotas con un diametro de 380 mm, el mismo no descansara directamente sobre la carcasa 400 del evaporador. Sin embargo, eso no significa que las gotas puedan pasar a traves de la pequena brecha, ya que el separador de gotas ademas tiene una determinada altura y debido a que es improbable que las gotas que puedan pasar de forma relativamente linear hacia arriba, pasando por el lateral del separador de gotas para llegar a la entrada de succion. Por el contrario, es bastante mas probable que una gota que realmente pase el borde del separador de gotas no llegue a la entrada de succion.

Ademas, es evidente a partir de la Figura 1 que el separador de gotas puede comprender un orificio de paso en su centro. Sin embargo, esta abertura de paso no es problematica ya que, debido a la configuracion o al elemento de expansion 403 y el disco del distribuidor 404, ninguna gota que pueda tomar una trayectoria casi perpendicular hacia arriba a traves del orificio central del separador de gotas, se formara en el centro.

Claims (15)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un separador de gotas para separar gotas de una mezcla de vapor y gotas en movimiento, que comprende:

   una pluralidad de aletas curvas (201, 202, 203) fabricadas de un material; en el que cada una de las aletas es curva de acuerdo con un radio de curvatura, en el que el radio de curvatura vana entre 1 cm y 10 cm, y en el que cada aleta de la pluralidad de aletas forma un anillo completo; y un soporte (204) para mantener las aletas curvas a una distancia entre sf,

   en el que las aletas (201, 202, 203) y el soporte (204) se configuran de tal modo que el paso directo a traves del separador de gotas esta oculto de modo que las gotas, debido a una trayectoria de vuelo de las gotas, en una mezcla de vapor y gotas no pasan por el separador de gotas sino que inciden sobre una aleta, en el que el separador de gotas comprende una zona central que tiene una forma circular que tiene una simetna rotacional alrededor de un eje, y

   en el que las aletas (201, 202, 203) se curvan hacia el eje de la zona central del separador de gotas tanto en el extremo superior como en el extremo inferior de cada aleta.
2. 2. El separador de gotas de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende una altura superior a 20 mm.
3. 3. El separador de gotas de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, que es circular o elfptico visto desde arriba, y

   en el que las aletas son circulares o elfpticas y se disponen paralelamente entre sr
4. 4. El separador de gotas de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el radio de curvatura es el mismo para todas las aletas.
5. 5. El separador de gotas de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que cada aleta esta formada como un sector de una superficie de una esfera.
6. 6. El separador de gotas de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

   en el que el soporte (204) comprende una pluralidad de puentes (204, 208, 209, 210, 211, 212) mediante los cuales la pluralidad de aletas se conectan entre sf.
7. 7. El separador de gotas de acuerdo con la reivindicacion 6, que es circular y que comprende al menos dos puentes, formando los puentes angulos iguales entre sf.
8. 8. El separador de gotas de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, formado como un elemento de moldeo de plastico por inyeccion.
9. 9. El separador de gotas de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que hay una mitad superior y una mitad inferior, siendo la mitad superior y la mitad inferior iguales y estando unidas entre sf.
10. 10. El separador de gotas de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,

    en el que el separador de gotas comprende una parte superior para orientarse hacia una entrada de succion (412) de un compresor (409), en una posicion operativa del separador de gotas,

    en el que las aletas se configuran de tal modo que las tangentes de las aletas en la parte superior se orientan hacia una zona central de la entrada de succion, para que una direccion del flujo de vapor que fluye a traves del separador de gotas sea dirigida hacia la zona central de la entrada de succion (413).
11. 11. Un evaporador que comprende:

    un separador de gotas (408) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10; un alimentador de lfquido (402, 403, 404) debajo del separador de gotas; y una entrada de succion (412) encima del separador de gotas (408).
12. 12. El evaporador de acuerdo con la reivindicacion 11, que comprende una carcasa cilmdrica (400),

    en el que el separador de gotas (408) es rotacionalmente simetrico y comprende un diametro que es de tal tamano que el separador de gotas se dispone dentro de la carcasa cilmdrica y esta, como maximo, a una distancia de una pared de la carcasa cilmdrica de menos de 10 mm;

    en que la entrada de succion (412) comprende un orificio, cuyo diametro es menor que el diametro del separador de gotas, y se dispone en el centro encima del separador de gotas, siendo una distancia del orificio de la abertura de succion (412) y la parte superior del separador de gotas (408) superior a 20 mm.
13. 13. El evaporador de acuerdo con la reivindicacion 11 o 12, en el que el alimentador de lfquido comprende: un elemento de expansion (403) a traves del cual puede suministrarse el lfquido que va a evaporarse;

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    un elemento de redireccionamiento (404) dispuesto encima del elemento de expansion (403) y espaciado del mismo, para redirigir el lfquido de servicio suministrado radialmente hacia afuera,

    en el que tanto un diametro del elemento de expansion como un diametro del elemento de redireccionamiento son menores que un diametro del separador de gotas (408).
14. 14. El evaporador de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende ademas:

    un elemento de reduccion (411) cuyo extremo forma la entrada de succion (412), estando el extremo orientado hacia el separador de gotas (418), y cuyo otro extremo tiene un diametro menor que el de la entrada de succion, en el que el otro extremo del mismo se acopla a un tubo conectable a una entrada de vapor de un compresor (409).
15. 15. Un metodo de fabricacion de un separador de gotas para separar gotas de una mezcla de vapor y gotas en movimiento, que comprende:

    proporcionar una pluralidad de aletas curvas hechas de un material; en el que cada aleta se curva de acuerdo con un radio de curvatura, en el que el radio de curvatura vana entre 1 cm y 10 cm, y en el que cada aleta de la pluralidad de aletas forma un anillo completo;

    proporcionar un soporte para mantener las aletas curvas a una distancia entre sf; e

    implementar las aletas y el soporte de tal modo que el paso directo a traves del separador de gotas quede oculto para que las gotas, debido a una trayectoria de vuelo de las gotas, en la mezcla de vapor y gotas, no pasen por el separador de gotas, sino que incidan sobre una aleta,

    en el que el separador de gotas comprende una zona central que tiene una forma circular que tiene una simetna rotacional alrededor de un eje, y

    en el que las aletas (201, 202, 203) se curvan hacia el eje de la zona central del separador de gotas tanto en un extremo superior como en un extremo inferior de una respectiva aleta.