ES2642538T3

ES2642538T3 - Tubo para un intercambiador de calor a fuego directo

Info

Publication number: ES2642538T3
Application number: ES14761710.4T
Authority: ES
Inventors: Krzysztof SZCZEPANSKI; Bartlomiej KOSINSKI
Original assignee: AIC SA
Current assignee: AIC SA
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2034-07-30
Also published as: PL404969A1; EP3027996B1; WO2015016726A1; EP3027996A1; PL223582B1

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Tubo para un intercambiador de calor a fuego directo

La invencion se refiere a un tubo para un intercambiador de calor a fuego directo, disenado especialmente para intercambiadores equipados con una camara de combustion, donde los gases de combustion se descargan desde la camara de combustion a traves de tubos que atraviesan la camara de intercambio de calor llena del agente fluido a calentar, en especial, agua.

Se conocen muchos tipos de sistemas de tubos destinados a intercambiadores de calor, en los que las formas de los tubos difieren en dependencia de su ubicacion prevista, de los agentes de intercambio de calor que circulan en ellas y de los requisitos y necesidades individuales.

A partir de la solicitud de patente europea EP2384837 se conoce un tubo para un intercambiador de calor, un fragmento del cual no es circular, preferentemente rectangular, en su seccion transversal. El tubo es corrugado longitudinal y/o transversalmente.

A partir de la solicitud de patente publicada bajo el numero EP2149779 se conoce un sistema de tubenas colocado dentro de una carcasa cilmdrica del intercambiador de calor, donde la seccion transversal de cada tubo no es identica a lo largo de toda la longitud, es decir, el tubo es aplanado en el centro y ambos extremos son circulares en su seccion transversal.

A partir de la solicitud de patente europea publicada con el numero EP1429085 se conoce un intercambiador de calor con una serie de tubenas colocadas dentro de la camara de intercambio de calor entre las placas delantera y trasera. Cada tubo para el intercambio de calor entre dos agentes esta parcialmente deformado, es decir, hay fragmentos deformados a lo largo de la longitud de cada tubo para conseguir secciones transversales distintas de las circulares. Los tubos estan adyacentes entre sf con puntos de contacto entre los tubos en lugares espedficamente seleccionados.

Un tubo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 se conoce de la patente US 2011/0146594 A1. El tubo para un intercambiador de calor de acuerdo con la invencion se describe en la reivindicacion 1.

Las longitudes y amplitudes de onda, asf como tambien la distancia entre las paredes esencialmente paralelas en la parte central aplanada corrugada del tubo cambian a lo largo de su longitud.

Preferentemente, la longitud de onda y la amplitud en la parte central aplanada corrugada del tubo, y la distancia entre las paredes del tubo esencialmente paralelas disminuyen suavemente a lo largo de la longitud dela tubena.

Existen ranuras longitudinales a lo largo de las paredes opuestas de la parte central aplanada corrugada del tubo, que forman nervaduras hacia dentro.

En una modalidad preferida del tubo hay dos nervaduras en cada una de las paredes opuestas de la parte central aplanada corrugada, que forman dos pares opuestos de nervaduras.

En una modalidad del tubo particularmente preferida, el diametro de los extremos cilmdricos del tubo es inferior a 50 mm y el grosor de las paredes no es superior a 1 mm.

La principal ventaja de la solucion de acuerdo con la invencion consiste en que mejora sustancialmente los parametros de resistencia del tubo en el area en la que cambia la forma de su seccion transversal.

Una modalidad ilustrativa del tubo del intercambiador de calor a fuego directo, de acuerdo con la invencion se ilustra en el dibujo, en el que la figura 1 muestra la seccion transversal de un fragmento de tubo en el lado del primer extremo, la figura 2 presenta la vista del fragmento de tubo desde el lado del primer extremo, la figura 3 representa la seccion transversal del tubo en la parte central, y la figura 4 muestra la forma de toda el tubo en una vista lateral.

En una modalidad ilustrativa, el tubo para un intercambiador de calor a fuego directo se compone de tres partes: el primer extremo cilmdrico 1A de seccion transversal circular seguido por la parte central aplanada corrugada 2, que por el otro lado efectua una transicion en el segundo extremo cilmdrico 1B. Ambas secciones 3 de la transicion entre los extremos cilmdricos 1A, 1B y la parte central aplanada corrugada 2 son de forma esferica. La parte central aplanada corrugada 2 del tubo tiene dos paredes 4 esencialmente paralelas y cada pared tiene dos ranuras que se extienden a lo largo de toda la longitud de la pared y forman nervaduras hacia dentro 5, donde las nervaduras en las paredesopuestas de la tubena4 forman pares de nervaduras opuestas, ninguna de las cuales se pone en contacto con ninguna otra. De este modo, la distancia entre las paredes paralelas 4 de la tubena, en el area de las nervaduras opuestas 5, en la parte central aplanada del tubo 2 se estrecha hasta una hendidura. A lo largo de su longitud, se ondula la superficie de la parte central aplanada 2, donde la longitud L, es decir la distancia entre dos picos adyacentes, disminuye desde el primer extremo 1A hacia el segundo extremo 1B. Tambien la amplitud de onda H y la distancia D entre las paredes esencialmente paralelas 4 disminuyen gradualmente.

5

10

15

20

25

30

35

En una modalidad ilustrativa de la invencion, el tubo se fabrica de acero inoxidable, su longitud total es ~ 1240 mm, y la longitud de la parte central aplanada corrugada es ~ 1000 mm. El diametro S de los extremos cilmdricos 1A, 1B del tubo es de ~42 mm y el grosor de las paredes es ~1 mm. En la seccion central ondulada aplastada 2 de la tubena, la longitud de onda L cambia de ~ 121 mm a 70,6 mm, la amplitud de onda H cambia de ~ 26 mm a ~ 19 mm y la distancia D entre las paredes esencialmente paralelas 3 se estrecha desde ~ 14 mm a ~ 9 mm.

En otras variantes de modalidad, los detalles estructurales y las dimensiones individuales pueden diferir en dependencia de los requisitos y la estructura del intercambiador de calor en el que se instalan las tubenas. En modalidades espedficas, el numero de nervaduras hacia dentro 5 en paredes paralelas 4 de la parte central aplanada 2 puede ser diferente, o puede no haber nervaduras en absoluto. Tambien el numero, la longitud y la amplitud de las ondas a lo largo de la parte central aplanada pueden ser diferentes. Para necesidades espedficas, el tubo puede tener solamente una seccion esferica, es decir, un extremo circular en seccion transversal que hace transicion en la parte aplanada, sin embargo esta solucion reduce la resistencia del otro extremo de la tubena.

En los tubos conocidos con seccion transversal cambiante disenados para el flujo de gases de combustion en intercambiadores de calor a fuego directo, la seccion de transicion de la parte circular en seccion transversal a la parte aplanada con dos paredes esencialmente paralelas se forma en un embudo aplanado, es decir, las paredes de la seccion de transicion son planas. Sin embargo, en el tubo segun la invencion, la seccion de transicion 3 entre las dos partes de seccion transversal diferente es de forma esferica, que se obtiene particularmente mediante hidroconformado. La forma esferica aumenta sustancialmente la resistencia, puesto que la distribucion de la tension causada por las presiones externas muy elevadas a las que se expone el tubo en la camara de intercambio de calor del intercambiador de calor es incluso sobre superficies esfericas circulares. Esta forma particular de la seccion 3 mejora la resistencia del tubo en esta zona cntica y permite reducir el grosor de las paredes del tubo y diametros del tubo sin deteriorar los parametros de trabajo. La forma esferica de la seccion de transicion entre los extremos cilmdricos y la parte central aplanada mejora la resistencia del tubo en esas areas. Las amplitudes cambiantes y los periodos de las ondas en la parte central del tubo provocan turbulencias de los vapores que fluyen a traves de ella, y esto a su vez mejora la transferencia de calor a las paredes de la tubena. Al fluir a traves de la tubena, los vapores calientes cuyo volumen en la entrada es grande y la velocidad de flujo alta, se enfnan y pierden asf volumen, lo que a su vez reduce la velocidad. La seccion transversal del tubo que se contrae gradualmente ayuda a igualar la velocidad de los vapores, e iguala asf las turbulencias y permite incluso la transferencia de calor. El tubo para un intercambiador de calor a fuego directo, de acuerdo con la invencion, demuestra parametros de intercambio de calor sustancialmente mejorados en comparacion con las soluciones conocidas.

Claims

5

10

15

20

25

Reivindicaciones

1. Tubo para un intercambiador de calor a fuego directo, dicho tubo tiene una seccion transversal cambiante y al menos un extremo cilmdrico es circular en su seccion transversal, dicho extremo cilmdrico hace transicion en una parte central aplanada corrugada (2) con dos paredes esencialmente paralelas, el tubo caracterizado porque la seccion (3) de transicion entre el al menos un extremo cilmdrico (1A, 1B) y la parte central aplanada corrugada (2) es de forma esferica.
2. Tubo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la longitud de onda (L) y la amplitud (H), asf como la distancia (D) entre las paredes del tubo esencialmente paralelas (4) en la parte central aplanada corrugada (2) del tubo cambian a lo largo de la longitud del tubo.
3. Tubo segun la reivindicacion 2, caracterizado porque la longitud de onda (L) y la amplitud (H) en la parte central aplanada corrugada (2) del tubo y la distancia (D) entre las paredes del tubo (4) esencialmente paralelas, disminuyen suavemente a lo largo de la longitud del tubo.
4. Tubo segun la reivindicacion 3, caracterizado porque en la parte central aplanada corrugada del tubo (2), que forma nervaduras (5) hacia dentro, hay ranuras longitudinales a lo largo de las paredes opuestas (4).
5. Tubo segun la reivindicacion 4, caracterizado porque en cada una de las paredes opuestas (4) de la parte central aplanada corrugada (2) hay dos nervaduras (5) que forman dos pares opuestos de nervaduras (5).
6. Tubo segun las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el diametro (S) de los extremos cilmdricos (1A, 1B) es inferior a 50 mm y el grosor de las paredes no es superior a 1 mm.