ES2710552T3 - Dispositivo intercambiador de calor - Google Patents
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Abstract
Dispositivo intercambiador de calor (100) con un recipiente (27) que presenta una entrada (26) de fluido, al menos un intercambiador de calor de placas (28) dispuesto en el recipiente (27) y con un dispositivo distribuidor (1, 101) dispuesto en el recipiente (27) por encima del intercambiador de calor de placas (28) para distribuir un fluido (15) al recipiente (27) desde la entrada (26) de fluido del recipiente (27), comprendiendo el dispositivo distribuidor (1, 101) un tramo conductor (2) y un tramo distribuidor (3) que limita en el tramo conductor (2), y en donde el tramo distribuidor (3) presenta zonas (4, 5) con orificios (8, 9) para el paso del fluido (17), estando el tramo conductor (2) y el tramo distribuidor formados por al menos dos placas conductoras dispuestas una junto a otra y esencialmente perpendiculares entre sí, estando configurada una de las placas conductoras como placa distribuidora horizontal y presentando zonas (4, 5) con orificios (8, 9) para el paso del fluido, y estando configurada la otra placa conductora como placa desviadora vertical, y estando configurado el recipiente en forma de cilindro y estando dispuesto el eje del cilindro horizontalmente, discurriendo la placa desviadora verticalmente y la placa distribuidora horizontalmente a lo largo de o en paralelo al eje del cilindro, y en donde el dispositivo distribuidor delimita con una pared (25) del recipiente (27) un tramo (23) del espacio en el recipiente, que está acoplado en el lado de afluencia junto a la entrada de fluido y en el lado de salida en los orificios como salida.
Description
DESCRIPCION
Dispositivo intercambiador de calor
La presente invencion se refiere a un dispositivo intercambiador de calor con un dispositivo distribuidor para distribuir un fluido que presenta, en particular, una porcion de liquido y una porcion de gas.
Dispositivos distribuidores son conocidos, por ejemplo, como distribuidores de entrada cuando en un recipiente se introducen fluidos de dos o mas fases. En relacion con recipientes de separacion gas-liquido se conocen, por ejemplo, los denominados dispositivos de entrada de paletas con el fin de conseguir una distribucion uniforme y una separacion previa mejorada del fluido. El documento DE 10 2009 022 673 A1 da a conocer, por ejemplo, alabes conductores dispuestos en una chapa del fondo a modo de laminillas con apendices captadores como dispositivo distribuidor.
En particular en intercambiadores de calor es deseable distribuir un agente refrigerante de la manera mas homogenea posible en un espacio envolvente. El documento DE 39 13 579 A1 da a conocer, por ejemplo, un intercambiador de calor con tubos que recorren un espacio envolvente en el que fluye el medio a refrigerar. Con el fin de conseguir en el espacio de flujo circundante una distribucion uniforme del agente refrigerante partiendo de una boquilla de entrada, se propone una placa desviadora. La placa desviadora dada a conocer esta provista de agujeros y esta dispuesta en un plano horizontal en el espacio de flujo.
Ademas, el documento WO 00/55552A1 da a conocer la distribucion de un agente refrigerante en un evaporador de pelicula descendente mediante un distribuidor que esta dispuesto en la envolvente del evaporador por encima del haz de tubos del evaporador.
Finalmente, el documento DE 3347815 A1 describe un dispositivo evaporador de una bomba de calor para extraer calor a partir de agua, con al menos un evaporador recorrido por un agente refrigerante, y un dispositivo de alimentacion para alimentar una corriente del agua proporcionada por un dispositivo transportador de agua por encima sobre el evaporador.
Es deseable, por ejemplo en el caso de construcciones de bloque en recipientes de intercambiadores de calor alcanzar una distribucion todavia mejor del fluido refrigerante.
Es mision de la presente invencion crear una distribucion mejorada de fluido que fluye a un recipiente.
De acuerdo con ello, se propone un dispositivo intercambiador de calor con un recipiente que presenta una entrada de fluido, al menos un intercambiador de calor de placas dispuesto en el recipiente y con un dispositivo distribuidor dispuesto en el recipiente por encima del intercambiador de calor de placas para distribuir un fluido al recipiente desde la entrada de fluido del recipiente, comprendiendo el dispositivo distribuidor un tramo conductor y un tramo distribuidor que limita en el tramo conductor, y en donde el tramo distribuidor presenta zonas con orificios para el paso del fluido, estando el tramo conductor y el tramo distribuidor formados por al menos dos placas conductoras dispuestas una junto a otra y esencialmente perpendiculares entre si, estando configurada una de las placas conductoras como placa distribuidora horizontal y presentando zonas con orificios para el paso del fluido, y estando configurada la otra placa conductora como placa desviadora vertical, y estando configurado el recipiente en forma de cilindro y estando dispuesto el eje del cilindro horizontalmente, discurriendo la placa desviadora verticalmente y la placa distribuidora horizontalmente a lo largo de o en paralelo al eje del cilindro, y en donde el dispositivo distribuidor delimita con una pared del recipiente un tramo del espacio en el recipiente, que esta acoplado en el lado de afluencia junto a la entrada de fluido y en el lado de salida en los orificios como salida.
El dispositivo distribuidor puede estar cerrado de modo estanco a los fluidos lateralmente de modo que el fluido unicamente puede salir hacia abajo a traves de los orificios y, por lo demas, es retenido por el dispositivo distribuidor.
El fluido puede presentar, en particular, una porcion de liquido y una porcion de gas. Por ejemplo, el fluido puede ser un agente refrigerante que penetra en un espacio de la envolvente como recipiente en forma de mezcla de gasliquido.
Dado que por norma general un fluido correspondiente solo fluye localmente en la zona de una entrada de fluido o boca de entrada del recipiente, mediante el dispositivo distribuidor, que tambien se puede designar como distribuidor de flujo de entrada, se alcanza una distribucion del fluido homogenea particularmente favorable.
El dispositivo distribuidor se adecua, en particular, para su empleo en una instalacion criotecnica. Sin embargo, sectores de aplicacion comprenden tambien otras instalaciones tecnicas de proceso en las que encuentran uso intercambiadores de calor. Este puede ser el caso, por ejemplo, en el marco de la licuacion de gases o de la descomposicion del aire.
En una forma de realizacion del dispositivo distribuidor, la placa conductora esta configurada como placa doblada con un perfil. El perfil puede ser en este caso, por ejemplo, un segmento de circulo, un angulo doblado o tambien un perfil de canto, por ejemplo a modo de un angulo en L.
Las placas conductoras pueden tener, por ejemplo, forma rectangular.
La placa distribuidora tiene orificios tales como agujeros, rendijas, ranuras o, por ejemplo, escotaduras con otras geometrias generadas por la evacuacion de material, con el fin de permitir el paso en particular de fluido en direccion hacia abajo. Preferiblemente, el dispositivo distribuidor esta dispuesto horizontalmente. El tramo distribuidor lo forma, por ejemplo, una superficie horizontal con agujeros u orificios en forma de ranura.
En este sentido, una forma de realizacion del dispositivo distribuidor para distribuir un fluido en un recipiente desde una entrada de fluido en el recipiente comprende al menos dos placas conductoras dispuestas una junto a otra y esencialmente verticales entre si. En este caso, una de las placas conductoras presenta zonas con orificios para el paso del fluido. La primera placa conductora puede estar configurada, en particular, como placa desviadora y la segunda placa conductora como placa distribuidora. La placa conductora configurada como placa desviadora discurre de preferencia verticalmente y la placa conductora realizada como placa distribuidora horizontalmente. Preferiblemente, el dispositivo distribuidor esta cerrado por completo o en parte verticalmente en posicion lateral, con el fin de que una corriente de fluido sea conducida esencialmente a traves de los orificios de la placa distribuidora. Las placas conductoras pueden realizarse en un solo material en forma de una placa doblada en angulo.
En una realizacion del dispositivo distribuidor, las dos placas conductoras forman un perfil en L y en caras frontales del perfil en L estan dispuestas placas laterales. Las placas laterales cierran de forma estanca a los fluidos lateralmente, por ejemplo, el dispositivo distribuidor. Mediante una realizacion en angulo, en particular con placas laterales, es posible limitar un tramo del espacio en un recipiente que actua, por ejemplo, a modo de un canal distribuidor.
Preferiblemente, los orificios estan realizados en forma de ranuras. Las ranuras estan configuradas, en particular, en la placa distribuidora y en direccion en esencia perpendiculares a un canto de la placa distribuidora o de un angulo perfilado.
El dispositivo distribuidor esta formado preferiblemente, al menos en parte, por aluminio o acero noble. La eleccion del material puede adaptarse al uso respectivo del dispositivo distribuidor, por ejemplo en instalaciones criogenicas. El dispositivo intercambiador de calor esta realizado, en particular, como intercambiador de calor de bloque en recipiente. Tambien se habla de disposiciones de intercambiadores de calor de nucleo en envolvente o de bloque en caldera. En este caso, por norma general, varios bloques intercambiadores de calor, la mayoria realizados como intercambiadores de calor de placas, estan dispuestos uno junto a otro en un recipiente o bien en un espacio de la envolvente. El espacio de la envolvente forma, por ejemplo, un espacio de flujo para el medio refrigerante, el cual la mayoria de las veces es evaporado isotermicamente, enfriandose el fluido que fluye en el bloque intercambiador de calor. Los bloques intercambiadores de calor estan dispuestos preferiblemente al mismo nivel. Tambien puede tener lugar una evaporacion no isotermica.
A este respecto, una forma de realizacion del dispositivo intercambiador de calor presenta un recipiente con una entrada de fluido, varios bloques intercambiadores de calor dispuestos en el recipiente y, por encima de los bloques intercambiadores de calor, un dispositivo distribuidor para distribuir el fluido que fluye a traves de la entrada del fluido, comprendiendo el dispositivo distribuidor al menos una placa conductora con un tramo conductor y un tramo distribuidor que limita en el tramo conductor, y presentando el tramo distribuidor zonas con orificios para el paso del fluido.
En una forma de realizacion, el recipiente esta configurado de forma cilindrica y forma un espacio de la envolvente para una zona de flujo para el agente refrigerante. En este caso, el eje del cilindro esta dispuesto de preferencia horizontalmente.
En una forma de realizacion preferida, el dispositivo distribuidor esta configurado a base de una placa desviadora que discurre verticalmente, y de una placa distribuidora que discurre horizontalmente a lo largo de o paralelamente al eje del cilindro. Los orificios orientados hacia abajo en la placa distribuidora se encuentran por encima de los bloques intercambiadores de calor o del bloque. Por encima se entiende como situado en alto en una direccion vertical. El dispositivo distribuidor no debe discurrir obligatoriamente por completo por encima de los bloques intercambiadores de calor.
Preferiblemente, en el caso del dispositivo intercambiador de calor, el dispositivo distribuidor esta dispuesto en el recipiente de modo que un fluido que fluye a traves de la entrada de fluido al recipiente fluye a traves de los orificios del tramo distribuidor de manera preestablecida en zonas de la envolvente predeterminadas. Por ejemplo, un fluido que fluye cae, al menos en parte, sobre el bloque intercambiador de calor. La disposicion y realizacion de los orificios permite una distribucion preestablecida de la porcion de liquido del fluido a traves de los orificios sobre o junto a los bloques intercambiadores de calor en el espacio de la envolvente.
Preferiblemente, con ayuda del dispositivo distribuidor se introduce fluido, en particular liquido, en las zonas del espacio de la envolvente en donde en la medida de lo posible se genera poco o nada de gas mediante evaporacion, por ejemplo a traves de un bloque intercambiador de calor. Con ello se mejora la separacion de una fase de gas y liquido.
En una forma de realizacion del dispositivo intercambiador de calor, el dispositivo distribuidor delimita, junto con paredes del recipiente y de las placas laterales opcionales, un tramo del espacio en el recipiente. El dispositivo distribuidor y las paredes del recipiente encierran, por ejemplo, un tramo del espacio. El tramo del espacio, por ejemplo a modo de un canal distribuidor, une la entrada del fluido en una pared del recipiente con el espacio de flujo con ayuda de los orificios en el tramo distribuidor del dispositivo distribuidor.
Por ejemplo, el tramo del espacio esta acoplado en el lado de afluencia a la entrada del fluido y en el lado de salida a los orificios como salida.
En una forma de realizacion del dispositivo intercambiador de calor, la entrada de fluido tiene una superficie en seccion transversal de entrada y una direccion de entrada. El dispositivo distribuidor tiene preferiblemente un eje longitudinal que esta realizado horizontal y paralelamente a lo largo de la extension longitudinal del recipiente.
Preferiblemente, la extension longitudinal del dispositivo distribuidor se encuentra perpendicular a la direccion de entrada. En una forma de realizacion, los orificios estan realizados en forma de ranuras perpendiculares a un eje longitudinal del recipiente. Las ranuras discurren, por ejemplo, paralelas a superficies en seccion transversal del tramo del espacio o del recipiente que estan formadas perpendiculares a un eje longitudinal del recipiente.
En una forma de realizacion preferida del dispositivo intercambiador de calor, la seccion transversal de un canal distribuidor formado con ayuda del dispositivo distribuidor y paredes del recipiente corresponde a una seccion transversal de entrada de la entrada de fluido. Con ello, se puede realizar una distribucion del caudal masico particularmente favorable, por ejemplo de la entrada de fluido hacia la izquierda y hacia la derecha desde una boca correspondiente.
En una forma de realizacion preferida, el dispositivo distribuidor esta realizado a modo de una placa perfilada en L. Preferiblemente, la anchura de la ranura oscila entre 30 mm y 70 mm. De manera particularmente preferida, las ranuras son de 50 mm de anchura.
En una forma de realizacion del dispositivo intercambiador de calor, los orificios estan realizados en forma de ranuras, y las ranuras tienen una distancia a un canto o a un angulo de la placa perfilada en L entre 40 mm y 100 mm. De manera particularmente preferida, la distancia oscila entre 60 mm y 80 mm.
En aun una forma de realizacion del dispositivo intercambiador de calor, una superficie en seccion transversal total de todos los orificios corresponde entre 150% y 250% a la superficie en seccion transversal de la entrada de fluido. De manera particularmente preferida, la superficie en seccion transversal total de los orificios es el doble de grande que la superficie en seccion transversal de la entrada. El dispositivo distribuidor esta entonces cerrado lateralmente, de preferencia por placas laterales. En este caso, en principio, son imaginables tambien varias bocas de entrada. En aun una forma de realizacion del dispositivo intercambiador de calor, el tramo distribuidor del dispositivo distribuidor esta configurado con zonas estancas a los fluidos, de modo que por debajo de la zona estanca a los fluidos no se encuentra bloque intercambiador de calor alguno.
Por ejemplo, el tramo distribuidor del dispositivo distribuidor esta provisto exclusivamente de forma directa a traves del o de los bloques de intercambio de calor con orificios y, por lo demas, esta configurado de forma estanca a los fluidos. Con ello, nada de fluido gotea o fluye en zonas entre bloques intercambiadores de calor dispuestos uno junto a otro en el recipiente.
En particular, en el caso del dispositivo intercambiador de calor, los bloques intercambiadores de calor y el dispositivo distribuidor estan dispuestos de manera que por encima de los bloques intercambiadores de calor estan presentes orificios del tramo distribuidor y, por lo demas, el tramo distribuidor esta cerrado.
Alternativamente, el tramo distribuidor del dispositivo distribuidor esta provisto exclusivamente junto a o entre los bloques intercambiadores de calor de orificios y, por lo demas, esta configurado de modo estanco a los fluidos. Con ello, nada de fluido gotea o fluye en zonas por encima de los bloques intercambiadores de calor en el recipiente. En particular, en el caso del dispositivo intercambiador de calor, los bloques intercambiadores de calor y el dispositivo distribuidor estan dispuestos de manera que junto a o lateralmente de los bloques intercambiadores de calor estan presentes orificios del tramo distribuidor y, por lo demas, el tramo distribuidor esta cerrado.
En el caso de un perfeccionamiento del dispositivo intercambiador de calor, junto a una entrada de fluido estan previstas una o varias salidas de fluido. Por debajo de la boca de salida de fluido del recipiente, en particular para fluido gaseoso, no estan previstos orificios del tramo distribuidor del dispositivo distribuidor.
En el caso del dispositivo intercambiador de calor propuesto, el fluido es distribuido como medio refrigerante desde arriba a traves de un canal distribuidor horizontal con ayuda del dispositivo distribuidor alli en donde tiene lugar una recirculacion favorable de los bloques intercambiadores de calor. Mediante la disposicion de los orificios, el fluido puede ser conducido de manera preestablecida a sectores de la zona de flujo con los bloques intercambiadores de calor en los que es posible de manera eficaz una separacion de gas-liquido.
Otras implementaciones o variantes posibles del dispositivo distribuidor o del dispositivo intercambiador de calor comprenden tambien combinaciones no explicitamente mencionadas de caracteristicas descritas precedentemente o en lo que sigue en relacion con los ejemplos de realizacion. En este caso, el experto en la materia anadira tambien aspectos individuales como mejora o ampliaciones a la forma basica respectiva del dispositivo distribuidor o del dispositivo intercambiador de calor.
Otras ejecuciones de la invencion son objeto de las reivindicaciones dependientes, asi como de los ejemplos de realizacion de la invencion descritos en lo que sigue. Ademas, la invencion se explica con mayor detalle con ayuda de ejemplos de realizacion haciendo referencia a las figuras adjuntas.
En este caso muestra:
La Figura 1: una representacion esquematica de un primer ejemplo de realizacion para un dispositivo distribuidor;
la Figura 2: una representacion esquematica de un segundo ejemplo de realizacion para un dispositivo distribuidor;
la Figura 3: una representacion esquematica de un tercer ejemplo de realizacion para un dispositivo distribuidor;
la Figura 4: una representacion en corte longitudinal de un ejemplo de realizacion para un dispositivo intercambiador de calor;
la Figura 5: una representacion en seccion transversal de un ejemplo de realizacion para un dispositivo intercambiador de calor; y
la Figura 6: una representacion esquematica de un cuarto ejemplo de realizacion para un dispositivo distribuidor.
La Figura 1 muestra una representacion esquematica en perspectiva de un primer ejemplo de realizacion para un dispositivo distribuidor. El dispositivo distribuidor 1 comprende en este caso una placa conductora vertical y una horizontal que forman a lo largo de un canto 13 comun un angulo en L. La placa conductora 2 vertical sirve como tramo conductor y la placa distribuidora 3 horizontal como tramo distribuidor. Por ejemplo, en la orientacion de la Figura 1, el fluido penetra de derecha a izquierda en direccion a una normal de la superficie de la placa conductora 2. La placa distribuidora 3 tiene zonas 4, 5 con orificios 8, 9. Entre las zonas 4, 5 con los orificios 8,9 esta prevista
una zona 10 estanca a los fluidos. A traves de los orificios, que en la Figura 1 estan realizados como ranuras 8 en la zona 4 trasera y en la zona 5 delantera estan configurados como agujeros 9, puede pasar fluido hacia abajo.
Tal como se representa en la Figura 1, el dispositivo distribuidor 1 reune las funciones de una placa desviadora perforada con la de un divisor de flujo de entrada, es decir, un distribuidor en la proximidad de una boca de afluencia de un recipiente. El tramo conductor 2 sirve esencialmente para trasvasar o desviar fluido. El tramo distribuidor 3 posibilita, con ayuda de los orificios 8, 9, entregar fluido de manera preestablecida por debajo del dispositivo distribuidor 1.
La Figura 2 muestra una representacion esquematica en perspectiva de un segundo ejemplo de realizacion para un dispositivo distribuidor. El dispositivo distribuidor 18 esta configurado a modo de una placa conductora curvada. La Figura 2 muestra en este caso un tramo conductor 2 vertical en la orientacion de la Figura 2 y un tramo distribuidor 3 horizontal de la placa conductora. En el tramo distribuidor 3 estan previstas zonas 4, 5 con orificios longitudinales 8 a modo de ranuras. En la zona 10 central del tramo distribuidor 3 no existen agujeros ni ranuras.
En la Figura 2 esta indicado mediante flechas un posible flujo de fluido. Por ejemplo, a traves de una boca de entrada de un recipiente, fluido 15 afluyente alcanza la placa conductora del dispositivo distribuidor 18. A traves del flujo, el fluido es presionado esencialmente de forma horizontal hacia la izquierda y la derecha, tal como lo indican las flechas 16. Debido a la fuerza de la gravedad, el fluido circula o fluye a lo largo de la zona 10 estanca a los fluidos en direccion a las zonas 4,5 provistas de orificios 8. Alli, el fluido sale a traves de los orificios 8 hacia abajo, lo cual esta indicado mediante flechas 17.
La Figura 3 muestra una representacion en seccion transversal esquematica de un tercer ejemplo de realizacion para un dispositivo distribuidor. El dispositivo distribuidor 24 representado en la Figura 3 esta hecho como un perfil en forma de segmento de circulo, por ejemplo a partir de una chapa, tal como aluminio o acero noble.
Al igual que los ejemplos de realizacion representados en las Figuras 1 y 2, la forma del dispositivo distribuidor 24, junto con una pared 25 del recipiente, permite configurar un canal distribuidor. La placa conductora curvada cierra de forma estanca a los fluidos, tal como se representa en perfil en la Figura 3, con una pared 25 del recipiente representada aqui de forma redonda. La zona 23 del espacio puede entenderse como canal distribuidor horizontal. Esta previsto un tramo distribuidor 2 enfrentado a un orificio del recipiente o a una entrada 26 de fluido. Fluido 15 que fluye a traves de la entrada 26 de fluido incide sobre el tramo distribuidor 2 del dispositivo distribuidor 24. En la zona inferior estan previstos orificios dirigidos hacia abajo en la placa del dispositivo distribuidor 24, que estan representados con puntos. El segmento de circulo, que esencialmente mira hacia abajo, se designa como tramo distribuidor 3. A traves de las zonas de placa previstas en las zonas 4 con orificios puede salir hacia abajo el fluido 17.
Mediante la disposicion y el posicionamiento de los orificios dentro del canal distribuidor 23 puede tener lugar una aportacion de fluido preestablecida, por ejemplo en direccion a bloques intercambiadores de calor. Por arriba y abajo se entiende aqui y en lo que sigue en referencia a la aceleracion de la gravedad, que por norma general esta representado en posicion vertical. Horizontal significa a este respecto perpendicular a la aceleracion de la gravedad. En lo que sigue se explica con mayor detalle un ejemplo de realizacion de un dispositivo intercambiador de calor con ayuda de las Figuras 4 a 6. En este caso, en la Figura 4 esta representado un dispositivo intercambiador de calor 100 en corte longitudinal. La Figura 5 representa un corte A-A transversal a un eje de simetria del dispositivo intercambiador de calor 100. En la Figura 6 se reproduce en perspectiva una representacion de un cuarto ejemplo de realizacion para un dispositivo distribuidor 101 que esta previsto en el dispositivo intercambiador de calor 100.
El dispositivo intercambiador de calor 100 esta realizado como configuracion de bloque en recipiente. Es decir, varios bloques intercambiadores de calor 28, 29, 30 estan incorporados dentro de un recipiente 27 cilindrico, que tambien se designa como envolvente. Una ventaja de esta disposicion de bloque en recipiente, que tambien se designa como nucleo en envolvente o bloque en caldera, consiste en particular en que pueden emplearse de manera particularmente eficiente bloques intercambiadores de calor a modo de intercambiadores de calor de placas. En el caso de intercambiadores de calor de placas, varias capas de pasajes de intercambio de calor estan delimitadas entre si por placas de separacion, lo cual por norma general conduce a un bloque en forma de paralelepipedo.
Como se puede reconocer en la Figura 4, en un recipiente 27 cilindrico, cuyo eje longitudinal 34, que tambien es un eje de simetria y discurre horizontalmente, estan previstos tres bloques intercambiadores de calor 28, 29, 30. Por ejemplo, el fluido a licuar, tal como gas natural o un gas del proceso, es enfriado a traves de los bloques intercambiadores de calor 28, 29, 30, al ser aportado a los bloques intercambiadores de calor 28, 29, 30 a traves de
bocas de entrada 31 que en una zona superior atraviesan la envolvente o el recipiente 27, y que es evacuado como fluido enfriado a traves de bocas de salida 32 que estan previstas en la zona inferior de la envolvente 27.
En el espacio interior de la envolvente 27, que tambien se puede designar como espacio de flujo, se evapora isotermicamente la mayoria de las veces un agente refrigerante principalmente liquido. Para ello, en la envolvente 27 esta prevista una entrada de fluido 26 aproximadamente en el centro en la zona superior. El fluido se designa en lo que sigue como agente refrigerante o medio refrigerante. El agente refrigerante penetra en este caso localmente en forma de una mezcla de gas-liquido. La porcion de liquido se evapora en los bloques intercambiadores de calor 28, 29, 30 y sale de nuevo del espacio de la envolvente en forma de gas a traves de orificios de salida de fluido 33. La entrada de fluido 26 esta dispuesta en este caso en una posicion mas baja que las salidas de fluido 33 para el medio refrigerante. Es deseable que exclusivamente la porcion de gas del agente refrigerante sea retirada del espacio de la envolvente a traves de las bocas de extraccion o salidas de fluido 23. Con el fin de reducir lo mas posible un arrastre de agente refrigerante liquido, se desea una distribucion mejorada de la mezcla de gas-liquido que penetra a traves de las bocas de entrada de fluido 26. Por lo tanto, en el recipiente 27 esta previsto un dispositivo distribuidor 101.
En particular, en la representacion en seccion transversal de la Figura 5 se reconoce la seccion transversal circular de la envolvente del cilindro 27 en forma de recipiente y el bloque intercambiador de calor 28 previsto en el espacio interior con una entrada 31 y una salida 32 para fluido a refrigerar. En la orientacion de la Figura 5 esta prevista la entrada de fluido 26 en el segmento de circulo situado arriba a la izquierda. El agente refrigerante 15 penetra alli en un canal distribuidor 23. El canal distribuidor 23 esta formado por un tramo del espacio dentro de la envolvente 27, que esta formado por la pared 25 de la envolvente y una placa conductora configurada en forma de L a base de un tramo conductor y un tramo distribuidor 3.
La Figura 6 muestra una representacion en perspectiva de una forma de realizacion del dispositivo distribuidor 101. La Figura 6 muestra el dispositivo distribuidor 101 con una placa conductora 2 que esta prevista verticalmente y una placa distribuidora 3 que esta prevista horizontalmente. Ademas, estan previstas placas laterales 19, 20 que estan colocadas sobre los cantos del perfil en L y estan unidas de modo estanco a los fluidos y estan unidas con las placas conductoras y distribuidoras 2, 3. Un canto o contorno 21, 22 de las placas laterales 19, 20 se ajusta a la pared 25 del recipiente (vease la Figura 5) y forma un remate estanco a los fluidos con la pared del recipiente o bien pared 25 de la envolvente.
El tramo del espacio o bien canal distribuidor 23 que resulta une por consiguiente la entrada 26 de fluido con el espacio interno de la envolvente 27 a traves de los orificios 8 en la placa distribuidora 3. Los orificios 8 estan previstos en forma de ranura y discurren esencialmente perpendiculares a una extension longitudinal del dispositivo distribuidor 101 y perpendicularmente a un eje de simetria 34 del recipiente 27.
Al observar conjuntamente las Figuras 4, 5 y 6 se reconoce que estan previstas zonas 10, 11, 12 estancas a los fluidos en la placa distribuidora 3, en donde, por un lado, por debajo de la placa distribuidora 3 no esta presente bloque intercambiador de calor 28, 29, 30 alguno y, por otro lado, por encima de la placa distribuidora 3 estan dispuestas bocas de entrada o de salida 26, 33. Las zonas 4, 5, 6, 7 con orificios 8 estan previstas en esencia exclusivamente por encima, pero entre los bloques intercambiadores de calor 28, 29, 30. Con ello se garantiza el que tenga lugar una separacion gas-liquido del medio refrigerante de manera uniforme a lo largo de toda la longitud del recipiente y que medio refrigerante liquido no fluya directamente sobre los bloques intercambiadores de calor 17 (flechas 17).
Se reconoce, ademas, que la entrada de fluido en direccion al dispositivo distribuidor 101 esta dispuesta esencialmente en el centro de la extension longitudinal del dispositivo distribuidor 101. Con ello, resulta una separacion de un fluido afluyente en dos corrientes parciales, en cada caso aproximadamente hacia la mitad. Por ejemplo, la boca de entrada 26 tiene una seccion transversal de entrada predeterminada. En el caso de una boca de entrada circular, la seccion transversal A es = n/4 X d2, en donde d es el diametro de la boca de entrada 26. Preferiblemente, la suma de todas las secciones transversales Ai de los orificios 8 es el doble de grande que la seccion transversal A de la entrada de fluido: Zi Ai = 2xA. Es decir, el numero y la geometria de las ranuras 8 se eligen en funcion de la seccion transversal de la boca de entrada 26.
Investigaciones de la solicitante han dado como resultado que las ranuras 8 deberian tener una distancia minima de un canto 13, es decir del angulo interno del perfil en L.
La geometria y las dimensiones del canal distribuidor 23 a traves de un perfil en L se elige de manera que se consiga una distribucion lo mas uniforme posible del medio refrigerante en el espacio de la envolvente. Por ejemplo, en zonas en donde una carga de gas del fluido es particularmente elevada mediante la evaporacion del agente refrigerante en los bloques intercambiadores de calor 28, 29, 30, se puede reducir el numero de ranuras por tramo
longitudinal de la placa distribuidora 3 o secciones transversales de las ranuras. Con ello, se puede controlar la porcion de gas mediante el vapor incorporado en la entrada de agente refrigerante en los orificios.
Mediante la incorporacion del canal de flujo con ayuda de un dispositivo distribuidor, tal como se explico con ayuda de ejemplos de realizacion, puede alcanzarse una distribucion eficiente de la porcion de fases gaseosa y liquida del agente refrigerante. Mediante la integracion del dispositivo distribuidor dentro de un recipiente utilizando la pared del recipiente se mantienen particularmente bajos el peso y la complejidad en la implementacion de un canal distribuidor correspondiente.
A pesar de que la presente invencion ha sido explicada con ayuda de ejemplos de realizacion, no se ha de limitar a los mismos, sino que se puede modificar de multiples maneras. Los materiales previstos para las placas y las geometrias representadas han de entenderse unicamente a modo de ejemplo. Tambien son imaginables otros ejemplos de aplicacion que los explicitamente mencionados para dispositivos distribuidores o intercambiadores de calor.
Simbolos de referencia utilizados:
1 dispositivo distribuidor
2 tramo conductor
3 tramo distribuidor
4-7 zona con orificios
8 ranura
9 agujero
10-12 zona cerrada
13 esquina
14 angulo
15-17 flujo de fluido
18 dispositivo distribuidor
19, 20 placa lateral
21,22 canto de la placa lateral
23 canal distribuidor
24 dispositivo distribuidor
25 pared del recipiente
26 entrada de fluido
27 envolvente
28-30 bloque intercambiador de calor
31 entrada
32 salida
33 salida de fluido
34 eje de la envolvente
100 dispositivo intercambiador de calor
101 dispositivo distribuidor
Claims (7)
1. Dispositivo intercambiador de calor (100) con un recipiente (27) que presenta una entrada (26) de fluido, al menos un intercambiador de calor de placas (28) dispuesto en el recipiente (27) y con un dispositivo distribuidor (1, 101) dispuesto en el recipiente (27) por encima del intercambiador de calor de placas (28) para distribuir un fluido (15) al recipiente (27) desde la entrada (26) de fluido del recipiente (27), comprendiendo el dispositivo distribuidor (1, 101) un tramo conductor (2) y un tramo distribuidor (3) que limita en el tramo conductor (2), y en donde el tramo distribuidor (3) presenta zonas (4, 5) con orificios (8, 9) para el paso del fluido (17), estando el tramo conductor (2) y el tramo distribuidor formados por al menos dos placas conductoras dispuestas una junto a otra y esencialmente perpendiculares entre si, estando configurada una de las placas conductoras como placa distribuidora horizontal y presentando zonas (4, 5) con orificios (8, 9) para el paso del fluido, y estando configurada la otra placa conductora como placa desviadora vertical, y estando configurado el recipiente en forma de cilindro y estando dispuesto el eje del cilindro horizontalmente, discurriendo la placa desviadora verticalmente y la placa distribuidora horizontalmente a lo largo de o en paralelo al eje del cilindro, y en donde el dispositivo distribuidor delimita con una pared (25) del recipiente (27) un tramo (23) del espacio en el recipiente, que esta acoplado en el lado de afluencia junto a la entrada de fluido y en el lado de salida en los orificios como salida.
2. Dispositivo intercambiador de calor segun la reivindicacion 1, en donde las dos placas conductoras (2, 3) forman un perfil en L y en caras frontales del perfil en L estan dispuestas placas laterales (19, 20).
3. Dispositivo intercambiador de calor segun una de las reivindicaciones 1 - 2, en donde los orificios (8) estan realizados en forma de ranuras, en particular estan configuradas en la placa distribuidora y en direccion en esencia perpendiculares a un canto de la pla ca distribuidora o de un angulo perfilado.
4. Dispositivo intercambiador de calor segun una de las reivindicaciones 1 - 2, en donde el dispositivo distribuidor (1) esta formado preferiblemente, al menos en parte, por aluminio o acero noble.
5. Dispositivo intercambiador de calor (100) segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde el dispositivo distribuidor (101) esta dispuesto en el recipiente (27) de modo que un fluido (15) que fluye a traves de la entrada (26) de fluido al recipiente (27) cae a traves de los orificios (8) del tramo distribuidor (3), al menos en parte, sobre el bloque intercambiador de calor (28).
6. Dispositivo intercambiador de calor (100) segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde el tramo distribuidor (3) esta configurado con zonas (10, 11, 12) estancas a los fluidos de modo que por debajo de las zonas (10, 11, 12) estancas a los fluidos estan dispuestos, al menos en parte, uno o varios bloques intercambiadores de calor (28).
7. Dispositivo intercambiador de calor (100) segun una de las reivindicaciones precedentes, en donde una superficie en seccion transversal total de los orificios (8) corresponde entre 150% y 250% a la superficie en seccion transversal de la entrada (26) de fluido.
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