ES2870720T3 - Un dispositivo colector para un sistema intercambiador de calor, un sistema intercambiador de calor y un método para calentar un fluido - Google Patents

Un dispositivo colector para un sistema intercambiador de calor, un sistema intercambiador de calor y un método para calentar un fluido Download PDF

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Abstract

Un dispositivo colector (4) para un sistema intercambiador de calor (S), que comprende una disposición de tubo (3) configurada para transportar un fluido a calentar y que comprende varios tubos (11-14) para el fluido a calentar, comprendiendo el dispositivo colector (4) un colector (30) que comprende una porción de entrada (31) y una porción de salida (32) que se comunican entre sí, en donde la porción de entrada (31) comprende una entrada de colector (33) para un primer fluido, en donde la porción de salida (32) comprende una pared (34) que rodea un espacio interior (35), en donde la porción de salida (32) comprende una salida de colector (16), que se extiende a través de la pared (34) y está configurada para conectarse a la disposición de tubo (3), en donde la salida de colector (16) comprende varias aberturas (38) a través de la pared (34) de la porción de salida (32), estando cada abertura (38) configurada para conectarse a uno de los tubos (11-14), en donde el colector (30) está configurado para permitir que el primer fluido entre en el espacio interior (35) a través de la entrada de colector (33) y fluya desde el espacio interior (35) a la disposición de tubo (3) a través de la salida de colector (16), caracterizado por que el dispositivo colector (4) comprende una tubería de inyector (40) conectada al colector (30), en donde una primera porción (40') de la tubería de inyector (40) comprende una salida de inyector (17) y se extiende dentro del espacio interior (35) del colector (30), y en donde la tubería de inyector (40) está dispuesta para inyectar un segundo fluido en el colector (30) para forzar, mediante una acción de expulsor, el primer fluido a través de la salida de colector (16) y dentro de la disposición de tubo (3) junto con el segundo fluido, comprendiendo el fluido a calentar el primer y segundo fluidos.

Description

DESCRIPCIÓN
Un dispositivo colector para un sistema intercambiador de calor, un sistema intercambiador de calor y un método para calentar un fluido
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo colector para un sistema intercambiador de calor, por ejemplo, para lo que se denomina una caldera para calentar agua que se va a evaporar. Más específicamente, la presente invención se refiere a un dispositivo colector para un sistema intercambiador de calor que comprende una disposición de tubo configurada para transportar un fluido a calentar de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
La presente invención también se refiere a un sistema intercambiador de calor que comprende un dispositivo colector.
Por otra parte, la presente invención se refiere a un método para calentar un fluido en un sistema intercambiador de calor que comprende un canal, una disposición de tubo dispuesta dentro del canal y un colector que tiene una entrada de colector y una salida de colector conectada a la disposición de tubo, comprendiendo el método transportar un fluido a alta temperatura a través del canal y suministrar un primer fluido al colector a través de la entrada de colector.
Antecedentes de la invención y técnica anterior
El documento US-4.351.277 divulga un economizador del tipo que tiene una carcasa cilíndrica que se extiende verticalmente en la que está montada una pluralidad de bobinas en espiral dispuestas en paralelo entre sí en relación concéntrica con respecto al eje vertical central de la carcasa cilíndrica. Las bobinas en espiral tienen forma de tubos con aletas. Se conduce un fluido de intercambio de calor a través de las bobinas en espiral, por lo que las bobinas pueden extraer calor de los gases de escape que pasan hacia arriba a través del economizador desde una caldera. El economizador comprende un colector de entrada que comprende una tubería que recibe el fluido a calentar. La tubería tiene una pared exterior y encierra un espacio interior. Siete aberturas de salida se extienden a través de la pared y están conectadas a una respectiva de las bobinas en espiral.
En la técnica anterior, se conoce el uso de diferentes sistemas de vapor para generar vapor para la generación de calor y/o potencia. Dos tipos principales de sistemas de vapor incluyen sistemas de vapor con circulación forzada y sistemas de vapor con circulación natural.
Los sistemas de vapor con circulación forzada pueden incluir un intercambiador de calor, por ejemplo, una caldera, para calentar y evaporar agua mediante una fuente de calor, tal como gases de combustión, energía solar, etc. El agua calentada y evaporada puede ser transportada desde el intercambiador de calor a un llamado tambor de vapor, en el que el agua se separa del vapor y se recoge en una parte inferior del tambor de vapor. A continuación, el vapor se puede transportar desde el tambor de vapor a un consumidor de vapor, por ejemplo, un intercambiador de calor o una turbina de vapor. En el consumidor de vapor, el calor se recupera del vapor y el agua condensada se puede recoger en un llamado pozo caliente. Por medio de una bomba de agua de alimentación, el agua del pozo caliente se puede devolver al tambor de vapor. El agua recogida en el tambor de vapor se puede transportar a una entrada de agua del intercambiador de calor a través de un conducto de entrada por medio de una bomba de circulación. La bomba de circulación puede elevar la presión del agua, por ejemplo, alrededor de 100 kPa (1 bar), forzando de este modo el agua al intercambiador de calor, donde el agua se evapora nuevamente.
Los sistemas de vapor con circulación natural pueden diferir de los sistemas de vapor con circulación forzada en que la bomba de circulación se reemplaza por un conducto de entrada vertical largo, un llamado esquinero. Luego, el tambor de vapor debe colocarse a un nivel muy por encima de la entrada de agua del intercambiador de calor. Por ejemplo, una altura del esquinero inferior de aproximadamente 10 m puede crear un aumento de presión de aproximadamente 100 kPa (1 bar), lo que puede ser suficiente para forzar el ingreso del agua al intercambiador de calor y mantener la circulación en el sistema de vapor.
El documento US-4.072.182 divulga un aparato para transferir energía térmica de un fluido a alta temperatura a un fluido a baja temperatura que comprende un separador de líquido-vapor y un mezclador para remezclar líquidovapor.
El documento WO 2015/039158 divulga un dispositivo para el almacenamiento temporal de energía térmica, que comprende un alojamiento para acomodar un medio de almacenamiento de calor, particularmente un material de cambio de fase, con al menos una línea de medio de transferencia de calor que está dispuesta en el alojamiento y está conectada a un dispositivo de alimentación para alimentar un medio de transferencia de calor en un proceso de almacenamiento de calor. El dispositivo de alimentación tiene una tubería doble con una tubería interior que transporta el medio de transferencia de calor en estado de vapor y con una tubería exterior que transporta el medio de transferencia de calor en estado líquido. La tubería interior tiene, en la región de una abertura de paso entre la tubería exterior y la línea del medio de transferencia de calor, una abertura de salida para que un flujo de dos fases que contenga el medio de transferencia de calor en estado líquido y en estado de vapor pueda introducirse en la línea de medio de transferencia de calor.
Sumario de la invención
El objetivo de la presente invención es proporcionar una solución alternativa al esquinero y la bomba de circulación. Especialmente, está dirigido a una solución alternativa, que mantienen una circulación eficiente sin la necesidad de una bomba de circulación y/o un esquinero.
Este objetivo se logra mediante el dispositivo colector inicialmente definido que está caracterizado por las características de la porción de caracterización de la reivindicación 1.
Por medio de tal dispositivo colector, el segundo fluido operará para forzar al primer fluido a entrar en la disposición de tubo por medio de una acción de expulsión. Como consecuencia, se puede prescindir de una bomba de circulación para el primer fluido. Por otra parte, no hay necesidad de un esquinero largo, lo que significa que el tambor de vapor puede colocarse relativamente cerca de la disposición de tubo.
De acuerdo con la invención, la disposición de tubo comprende varios tubos para el fluido a calentar, en donde la salida de colector comprende varias aberturas a través de la pared de la porción de salida, y en donde cada abertura está configurada para conectarse a uno de los tubos respectivos. La pared de la porción de salida alrededor de las aberturas puede ser uniforme, especialmente sin partes salientes que se extiendan hacia el espacio interior desde la pared de la porción de salida.
El número de tubos de la disposición de tubo puede ser un único tubo o una pluralidad de tubos. Por ejemplo, el número de tubos puede ser de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o incluso más tubos.
El número de aberturas a través de la pared de la porción de salida puede, o no, ser el mismo que el número de tubos. De este modo, una o más de las aberturas pueden ser conectables a uno único de los tubos y viceversa. De acuerdo con la invención, una primera porción de la tubería de inyector comprende una salida de inyector y se extiende dentro del espacio interior del colector. La tubería de inyector con la salida de inyector en el espacio interior puede aumentar aún más la circulación del primer y segundo fluidos en la disposición de tubo.
De acuerdo con una realización adicional, la salida de inyector comprende varios orificios a través de una pared de la tubería de inyector. La pared de la tubería de inyector alrededor de los orificios puede ser uniforme, especialmente sin partes salientes que se extiendan hacia el espacio interior desde la pared de la tubería de inyector. Por tanto, los orificios pueden ser simplemente orificios que no tienen otros elementos que definan la salida de inyector.
El número de orificios puede ser un único orificio o una pluralidad de orificios, por ejemplo, la salida de inyector puede comprender 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o más orificios a través de la pared de la tubería de alimentación.
Los orificios de la salida de inyector pueden tener áreas diferentes o áreas iguales. Seleccionando el área y la posición de cada orificio, puede ser posible controlar el flujo a cada tubo de la disposición de tubo y nivelar la distribución del flujo a los diferentes tubos. Esto puede ser ventajoso ya que la longitud y, por tanto, la resistencia al flujo, de los tubos puede ser diferente.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, el número de orificios a través de la pared de la tubería de inyector puede diferir del número de aberturas a través de la pared de la porción de salida. Especialmente, el número de orificios a través de la tubería de inyector puede ser menor que el número de aberturas a través de la pared de la porción de salida.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, los orificios de la salida de inyector miran hacia las aberturas de la porción de salida. Los ejes centrales de los orificios y las aberturas pueden, o no, ser coincidentes. De acuerdo con una realización adicional de la invención, la primera porción de la tubería de inyector está dispuesta separada de la pared del espacio interior. Por tanto, existe una distancia radial entre la salida de inyector y la salida de colector. Especialmente, puede haber una distancia radial entre los orificios a través de la pared de la primera porción de la tubería de inyector y las aberturas a través de la pared de la porción de salida. La distancia radial puede proporcionar un flujo libre para el primer fluido desde la entrada de colector hasta la disposición de tubo. De acuerdo con una realización adicional de la invención, la salida de colector tiene una primera área de flujo y la salida de inyector tiene una segunda área de flujo, en donde la primera área de flujo es mayor que la segunda área de flujo. Especialmente, el área de cada abertura a través de la pared de la porción de salida puede ser mayor que el área de cada orificio a través de la pared de la tubería de inyector. El área de flujo más grande de la salida de colector en comparación con el área de flujo de la salida de inyector puede permitir que el flujo del primer fluido sea mayor que el flujo del segundo fluido. Por tanto, se puede usar un pequeño flujo del segundo fluido para hacer circular un gran flujo del primer fluido.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, un eje central longitudinal de la primera porción de la tubería de inyector se extiende en paralelo a un eje central longitudinal de la porción de salida del colector. Los dos ejes paralelos pueden permitir que los orificios y las aberturas estén alineados entre sí.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, la porción de entrada se extiende hasta un primer extremo del colector y la porción de salida se extiende hasta un segundo extremo del colector, en donde el segundo extremo está cerrado. Por tanto, el fluido que entra en el colector debe pasar a través de la salida de colector, es decir, a través de una cualquiera de las aberturas a través de la pared de la porción de salida.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, la tubería de inyector se extiende a través de la porción de entrada hacia el espacio interior.
De acuerdo con una primera realización, la tubería de inyector se extiende a través de una pared de la porción de entrada. La pared de la porción de entrada puede tener la misma forma transversal que, y ser concéntrica con, la pared de la porción de salida.
De acuerdo con una segunda realización alternativa, la entrada se extiende a través del primer extremo.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, la tubería de inyector tiene un extremo inferior en el espacio interior, en donde el extremo inferior está cerrado.
El objetivo también se logra mediante el sistema intercambiador de calor inicialmente definido y definido adicionalmente en la reivindicación 8.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, la disposición de tubo comprende un miembro de salida y varios tubos conectados a, y que se extienden entre la salida de colector y el miembro de salida. El número de tubos, puede ser un único tubo o una pluralidad de tubos, por ejemplo 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o incluso más tubos.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, el sistema intercambiador de calor comprende un conducto de salida configurado para descargar el fluido de los tubos a través del miembro de salida, un tambor de vapor conectado a la disposición de tubo a través del conducto de salida y configurado para recibir vapor y agua del fluido que se ha calentado desde la disposición de tubo,
un consumidor de vapor conectado al tambor de vapor a través de un conducto de vapor y configurado para recibir vapor del tambor de vapor,
un pozo caliente conectado al consumidor de vapor y configurado para recibir agua del consumidor de vapor, un conducto de entrada que conecta el tambor de vapor a la entrada de colector y configurado para transportar el primer fluido desde el tambor de vapor a la entrada de colector, y
un conducto de fluido de alimentación que conecta el pozo caliente a la tubería de inyector y configurado para transportar el segundo fluido desde el pozo caliente a la tubería de inyección.
En tal sistema intercambiador de calor, el conducto de fluido de alimentación conectado a la tubería de inyector del dispositivo colector puede reemplazar tanto al esquinero como a la bomba de circulación de la técnica anterior. De acuerdo con una realización adicional de la invención, el sistema intercambiador de calor comprende una bomba de agua de alimentación para forzar el segundo fluido desde el pozo caliente hasta la tubería de inyector.
El objetivo también se logra mediante el método inicialmente definido, que comprende
inyectar un segundo fluido en el colector a través de una tubería de inyector conectada al colector, forzando de este modo, mediante una acción de expulsor, el primer fluido a través de la salida de colector y dentro de la disposición de tubo junto con el segundo fluido, el fluido a calentar que comprende el primer y segundo fluidos, y transportar el fluido a calentar a través de la disposición de tubo en relación de intercambio de calor con el fluido a alta temperatura en el canal.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, el método comprende, además
transportar vapor y agua del fluido que se ha calentado desde la disposición de tubo a un tambor de vapor, transportar vapor desde el tambor de vapor a un consumidor de vapor, transportar agua desde el consumidor de vapor a un pozo caliente, transportar el primer fluido desde el tambor de vapor a la entrada de colector, y transportar el segundo fluido desde el pozo caliente hasta la tubería de inyector.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, la presente invención se explicará más detalladamente a través de una descripción de diferentes realizaciones y con referencia a los dibujos adjuntos de la misma.
La figura 1 divulga esquemáticamente un diagrama de un sistema intercambiador de calor de acuerdo con una primera realización de la invención.
La figura 2 divulga esquemáticamente una disposición de un recipiente y un tubo del sistema intercambiador de calor de la figura 1.
La figura 3 divulga esquemáticamente una vista desde arriba de un dispositivo colector del sistema intercambiador de calor de la figura 1.
La figura 4 divulga una vista desde un extremo del dispositivo colector de la figura 3.
La figura 5 divulga esquemáticamente una sección longitudinal a lo largo de las líneas V-V de la figura 3.
La figura 6 divulga esquemáticamente una vista desde arriba de un dispositivo colector de acuerdo con una segunda realización de la invención.
La figura 7 divulga esquemáticamente una vista desde un extremo del dispositivo colector de la figura 6.
La figura 8 divulga esquemáticamente una sección longitudinal a lo largo de la línea MIV-MIV de la figura 6.
Descripción detallada de diferentes realizaciones
La figura 1 divulga un sistema intercambiador de calor S que comprende un recipiente 1. El recipiente 1 comprende un canal 2 para un fluido a alta temperatura. En las realizaciones divulgadas, el fluido a alta temperatura son los gases de combustión de un quemador (no divulgado). El sistema intercambiador de calor S también comprende una disposición de tubo 3 dispuesto dentro del canal 2 y configurado para transportar un fluido a calentar. El fluido de alta temperatura, es decir, los gases de combustión, está en relación de intercambio de calor con el fluido en la disposición de tubo 3. La disposición de tubo comprende un dispositivo colector 4 y un miembro de salida 5.
Por otra parte, el recipiente 1 comprende una entrada 6 para el fluido a alta temperatura en el canal 2 y una salida 7 para el fluido a alta temperatura que sale del canal 2. El canal 2 tiene un eje central longitudinal x, véase la figura 2, que se extiende a través de la entrada 6 y la salida 7.
Tal y como puede verse en la figura 2, la disposición de tubo 3 comprende varios tubos, en las realizaciones divulgadas, cuatro tubos 11, 12, 13, 14 dispuestos en el canal 2 y configurados para transportar el fluido a calentar. Los tubos 11-14 pueden opcionalmente estar provistos de aletas u otros elementos de ampliación de superficie (no divulgado en las figuras).
Los tubos 11-14 se extienden entre y están conectados al dispositivo colector 4 y al miembro de salida 5.
Cada tubo 11-14 de la disposición de tubo 3 comprende o está formado como una bobina helicoidal que tiene una pluralidad de vueltas. Las bobinas helicoidales de los tubos 11-14 son concéntricas con el eje central longitudinal x. Los tubos 11-14 están dispuestos uno dentro del otro como se puede ver en la figura 2.
El sistema intercambiador de calor S también comprende un conducto de salida 20 que se extiende desde el miembro de salida 5 hasta un tambor de vapor 21. El conducto de salida 20 está configurado para transportar el fluido que se ha calentado en la disposición de tubo 3 desde el miembro de salida 5 al tambor de vapor 21. Este fluido puede consistir en una mezcla de vapor y agua, en donde el vapor se recoge en una parte superior del tambor de vapor 21 y el agua se recoge en una parte inferior del tambor de vapor 21 como se ilustra en la figura 1.
Por otra parte, el sistema intercambiador de calor S comprende un conducto de vapor 22 que se extiende entre el tambor de vapor 21 y lo conecta con un consumidor de vapor 23. El vapor del tambor de vapor 21 se transporta de este modo al consumidor de vapor 23 a través del conducto de vapor 22. El consumidor de vapor 23 podría ser cualquier aparato o equipo donde se utilice vapor, por ejemplo, un intercambiador de calor o una turbina de vapor. Por otra parte, el sistema intercambiador de calor S comprende un pozo caliente 24 conectado al consumidor de vapor 23. El pozo caliente 24 puede proporcionarse adyacente al consumidor de vapor 23. El pozo caliente 24 está configurado para recibir agua condensada del consumidor de vapor 23.
Un conducto de entrada 25 del sistema intercambiador de calor S conecta el tambor de vapor 21 al dispositivo colector 4 y está configurado para transportar agua desde el tambor de vapor 21, en el presente documento también se hace referencia como primer fluido, al dispositivo colector 4.
Un conducto de fluido de alimentación 26 del sistema intercambiador de calor S conecta el pozo caliente 24 al dispositivo colector 4 y está configurado para transportar el agua desde el pozo caliente 24, denominado en el presente documento también como segundo fluido, como un fluido de alimentación o agua al dispositivo colector 4. Por otra parte, el sistema intercambiador de calor S comprende una bomba de agua de alimentación 27 dispuesta sobre el conducto de fluido de alimentación 26 para forzar el segundo fluido desde el pozo caliente 24 hasta el dispositivo colector 4.
El dispositivo colector 4 se describirá ahora más estrechamente con referencia a las figuras 3-5. El dispositivo colector 4 de acuerdo con la primera realización comprende un colector 30 que comprende una porción de entrada 31 y una porción de salida 32. La porción de entrada 31 y la porción de salida 32 están separadas por una línea discontinua en la figura 3. La porción de entrada 31 comprende una entrada de colector 33 para el primer fluido alimentado desde el tambor de vapor 21 a través del conducto de entrada 25. La porción de salida 32 comprende una pared 34 que rodea un espacio interior 35. La porción de salida 32 tiene un eje central longitudinal C y un diámetro interior D.
En la primera realización, la porción de salida 32 es cilíndrica circular y la pared 34 de la porción de salida 32 continúa en la porción de entrada 31 y forma una pared 36 de la porción de entrada 31. De este modo, las paredes 34 y 36 pueden estar formadas por un cilindro.
La porción de entrada 31 se extiende hasta un primer extremo 30a del colector 30. La porción de salida 32 se extiende hasta un segundo extremo 30b del colector 30. El segundo extremo 30b se cierra mediante un elemento de extremo 37.
La porción de salida 32 comprende una salida de colector 16, que se extiende a través de la pared 34 de la porción de salida 32 y está conectada a la disposición de tubo 3.
Tal y como se ha mencionado anteriormente, la disposición de tubo 3 comprende cuatro tubos 11-14 para el fluido a calentar. La salida de colector 16 puede comprender un número correspondiente de aberturas 38 que se extienden a través de la pared 34 de la porción de salida 32, estando cada abertura 38 conectada a uno respectivo de los tubos 11-14. Cabría señalar que, en las figuras 3-5, solo se divulgan tres aberturas 38. Sin embargo, está claro que la salida de colector 16 del colector 30 también puede comprender cuatro aberturas 38 dispuestas a lo largo de una fila como se indica en las figuras 3 y 5.
También debe observarse que la disposición de tubo 3 puede comprender cualquier número de tubos 11-14, por ejemplo, solo un tubo, o 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o incluso más tubos. En cualquier caso, el colector 30 comprende una salida de colector 16 con un número correspondiente de aberturas 38 para conectarse a uno de los tubos 11-14 respectivos de la disposición de tubo 3.
La entrada de colector 33 está conectada al conducto de entrada 25, véase la figura 1. Por tanto, el colector 30 está configurado para permitir que el primer fluido, es decir, agua, desde el tambor de vapor 21 entre en el espacio interior 35 a través de la entrada de colector 33 y fluya desde el espacio interior 35 a la disposición de tubo 3 a través de la salida de colector 16, es decir, a través de las aberturas 38 de la salida de colector 16.
El dispositivo colector 4 también comprende una tubería de inyector 40, conectada al colector 30, para el segundo fluido alimentado desde el pozo caliente 24 a través del conducto de fluido de alimentación 26, véase la figura 1. Una primera porción 40' de la tubería de inyector 40 se extiende hacia el espacio interior 35 como puede verse claramente en la figura 5. La tubería de inyector 40 está configurada para permitir el suministro del segundo fluido al espacio interior 35 de tal manera que el primer fluido y el segundo fluido juntos son expulsados a la disposición de tubo 3 a través de la salida de colector 16, es decir, a través de las aberturas 38. Más particularmente, cuando el segundo fluido es expulsado de la tubería de inyector 40, el primer fluido se fuerza a través de la salida de colector 16 y dentro de la disposición de tubo 3 junto con el segundo fluido. El fluido a calentar en la disposición de tubo 3 comprende de este modo el primer y segundo fluidos.
Con ese fin, la primera porción 40' de la tubería de inyector 40 comprende una salida de inyector 17, que permite el suministro del segundo fluido al espacio interior 35. La salida de inyector 17 comprende un número orificios 41 que se extienden a través de una pared 42 de la tubería de inyector 40. La tubería de inyector 40, al menos en el área de la salida de inyector 17 tiene una forma cilíndrica, especialmente una forma cilíndrica circular que define un eje central longitudinal c. La primera porción 40' de la tubería de inyector 40 tiene un diámetro exterior d.
Tal y como puede verse en la figura 5, la primera porción 40' de la tubería de inyector 40 está colocada en el espacio interior 35 de tal manera que existe una distancia radial entre el número de orificios 41 y el número de aberturas 38. Más específicamente, el diámetro interior D es mayor que el diámetro exterior d, en donde la primera porción 40' de la tubería de inyector 40 a lo largo de toda su longitud se proporciona a una distancia radial de un lado interior de la pared 34 de la porción de salida 32.
La tubería de inyector 40 se extiende a través de la porción de entrada 31 hacia el espacio interior 35. En la primera realización, la tubería de inyector 40 se extiende a través de la pared 36 de la porción de entrada 31 como puede verse en las figuras 3-5.
La tubería de inyector 40 tiene un extremo inferior 43 previsto en el espacio interior 35. El extremo inferior 43 está cerrado. En la primera realización, el extremo inferior 43 está dispuesto adyacente al segundo extremo cerrado 30b del colector 30.
La salida de colector 16 tiene una primera área de flujo, que puede ser el área total de todas las aberturas 38. La salida de inyector 17 tiene una segunda área de flujo, que puede ser el área total de todos los orificios 41. La primera área de flujo es mayor que la segunda área de flujo. Especialmente, el área de cada abertura 38 puede ser mayor que el área de cada orificio 41. El área de los orificios 41 puede ser igual o diferente para los diferentes orificios 41.
La salida de colector 16 se proporciona dentro de un área alargada 44 de la pared 34 de la porción de salida 32. El área alargada 44 se extiende en paralelo con el eje central longitudinal C. En la primera realización, los lados largos del área 44 son tangentes a los bordes de las aberturas 38.
El área alargada 44 tiene un ancho a, véase la figura 3, es decir, una distancia angular entre los lados largos. El ancho a es inferior a 60° con respecto al eje central longitudinal C, preferentemente menos de 50° con respecto al eje central longitudinal C, más preferentemente menos de 40° con respecto al eje central longitudinal C y más preferentemente menos de 30° con respecto al eje central longitudinal C.
Tal y como puede verse en la figura 3, todas las aberturas 38 están colocadas dentro del área alargada 44. La salida de inyector 17 está orientada hacia el área alargada 44. Como consecuencia, todos los orificios 41 de la salida de inyector 17 miran hacia el área alargada 44 y, de este modo, las aberturas 38.
En la primera realización, cada uno de los orificios 41 se coloca opuesto a una abertura 38, como puede verse claramente en la figura 3. Sin embargo, tal y como se ha mencionado anteriormente, el número de orificios 41 puede ser menor que el número de aberturas 38.
Asimismo, en la primera realización, las aberturas 38 están colocadas a lo largo de una línea paralela al eje central longitudinal C. También los orificios 41 están colocados a lo largo de esta línea paralela al eje central longitudinal C. En particular, cabe mencionar que los orificios 41 pueden desplazarse en relación con las aberturas 38 a lo largo de esta línea, especialmente de tal modo que las aberturas 38 y los orificios 41 no estén alineados por pares entre sí. Durante la operación del sistema intercambiador de calor S, el agua del pozo caliente 24, en el presente documento también denominado segundo fluido, se alimentará de este modo la tubería de inyector 40 por medio de la bomba de agua de alimentación 27. La bomba de agua de alimentación 27 eleva la presión del agua del pozo caliente, forzando de este modo el agua a salir de los orificios 41 de la salida de inyector 17. El agua expulsada de los orificios 41 traerá el agua del tambor de vapor 21, en el presente documento también denominado primer fluido, para ser expulsado a través de las aberturas 38 junto con el agua de los orificios 41. De tal forma, la circulación del fluido entre el tambor de vapor 21 y el pozo caliente 24 y la disposición de tubo 3 se mantendrán solo por medio de la potencia suministrada a la bomba de agua de alimentación 27.
Una segunda realización del dispositivo colector 4 se divulga en las figuras 6-8. Los mismos signos de referencia se utilizan para elementos que tienen las mismas funciones o funciones correspondientes en las realizaciones divulgadas. El dispositivo colector 4 de la segunda realización difiere del dispositivo colector 4 de la primera realización en que la porción de entrada 31 es curvada, más particularmente doblada 90 grados, considerando que la tubería de inyector 40 es recta y que se extiende en paralelo con el eje central longitudinal C, aunque el eje central longitudinal c de la tubería de inyector 40 está desplazado con respecto al eje central longitudinal C de la porción de salida 32 como en la primera realización. En la primera realización, la tubería de inyector 40 era curvada, más particularmente doblada 90 grados, mientras que las porciones de entrada 31 eran rectas.
Como se puede observar en las figuras 5 y 8, el eje central longitudinal c de la primera porción 40' de la tubería de inyector 40 es paralelo al eje central longitudinal C de la porción de salida 32. En las realizaciones primera y la segunda, el eje central longitudinal c de la primera porción 40' de la tubería de inyector 40 está desplazado en una dirección radial con respecto al eje central longitudinal C de la porción de salida 32. Cabe señalar, que el eje central longitudinal c de la primera porción 40' de la tubería de inyector 40 puede coincidir con el eje central longitudinal C de la porción de salida 32.
La presente invención no se limita a las realizaciones divulgadas, pero puede variar y modificarse dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Como ejemplo, los orificios 41 y las aberturas 38 no necesitan ser circulares, sino que pueden tener cualquier otra forma.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo colector (4) para un sistema intercambiador de calor (S), que comprende una disposición de tubo (3) configurada para transportar un fluido a calentar y que comprende varios tubos (11-14) para el fluido a calentar, comprendiendo el dispositivo colector (4) un colector (30) que comprende una porción de entrada (31) y una porción de salida (32) que se comunican entre sí,
en donde la porción de entrada (31) comprende una entrada de colector (33) para un primer fluido,
en donde la porción de salida (32) comprende una pared (34) que rodea un espacio interior (35),
en donde la porción de salida (32) comprende una salida de colector (16), que se extiende a través de la pared (34) y está configurada para conectarse a la disposición de tubo (3),
en donde la salida de colector (16) comprende varias aberturas (38) a través de la pared (34) de la porción de salida (32), estando cada abertura (38) configurada para conectarse a uno de los tubos (11-14),
en donde el colector (30) está configurado para permitir que el primer fluido entre en el espacio interior (35) a través de la entrada de colector (33) y fluya desde el espacio interior (35) a la disposición de tubo (3) a través de la salida de colector (16),
caracterizado por
que el dispositivo colector (4) comprende una tubería de inyector (40) conectada al colector (30), en donde una primera porción (40') de la tubería de inyector (40) comprende una salida de inyector (17) y se extiende dentro del espacio interior (35) del colector (30), y en donde la tubería de inyector (40) está dispuesta para inyectar un segundo fluido en el colector (30) para forzar, mediante una acción de expulsor, el primer fluido a través de la salida de colector (16) y dentro de la disposición de tubo (3) junto con el segundo fluido, comprendiendo el fluido a calentar el primer y segundo fluidos.
2. Un dispositivo colector (4) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la salida de inyector (17) comprende varios orificios (41) a través de una pared (42) de la tubería de inyector (40).
3. Un dispositivo colector (4) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde los orificios (41) de la salida de inyector (17) miran hacia las aberturas (38) de la porción de salida (32).
4. Un dispositivo colector (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera porción (40') de la tubería de inyector (40) está dispuesta separada de la pared (34) del espacio interior (35).
5. Un dispositivo colector (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la salida de colector (16) tiene una primera área de flujo y la salida de inyector (17) tiene una segunda área de flujo, y en donde la primera área de flujo es mayor que la segunda área de flujo.
6. Un dispositivo colector (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde un eje central longitudinal (c) de la primera porción (40') de la tubería de inyector (40) se extiende en paralelo a un eje central longitudinal (C) de la porción de salida (32) del colector (30).
7. Un dispositivo colector (4) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la porción de entrada (31) se extiende hasta un primer extremo (30a) del colector (30) y la porción de salida (32) se extiende hasta un segundo extremo (30b) del colector (30), y en donde el segundo extremo (30b) está cerrado.
8. Un sistema intercambiador de calor (S) que comprende
un canal (2) para un fluido a alta temperatura,
una disposición de tubo (3) dispuesta en el canal (2) y que comprende varios tubos (11-14) configurados para transportar un fluido a calentar, en donde el fluido a alta temperatura está en relación de intercambio de calor con el fluido en la disposición de tubo (3), y
un dispositivo colector (4) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la salida de colector (16) está conectada a la disposición de tubo (3), en donde cada abertura (38) de la salida de colector (16) está conectada a uno de los tubos (11-14).
9. Un sistema intercambiador de calor (S) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la disposición de tubo (3) comprende un miembro de salida (5), en donde los tubos (11-14) están conectados a, y se extienden entre la salida de colector (16) y el miembro de salida (5).
10. Un sistema intercambiador de calor (S) de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el sistema intercambiador de calor (S) comprende
un conducto de salida (20) configurado para descargar el fluido de los tubos (11-14) a través del miembro de salida (5),
un tambor de vapor (21) conectado a la disposición de tubo (3) a través del conducto de salida (20) y configurado para recibir desde la disposición de tubo (3) vapor y agua del fluido que se ha calentado,
un consumidor de vapor (23) conectado al tambor de vapor (21) a través de un conducto de vapor (22) y configurado para recibir vapor del tambor de vapor (21),
un pozo caliente (24) conectado al consumidor de vapor (23) y configurado para recibir agua del consumidor de vapor (23),
un conducto de entrada (25) que conecta el tambor de vapor (21) a la entrada de colector (33) y configurado para transportar el primer fluido desde el tambor de vapor (21) a la entrada de colector (33), y
un conducto de fluido de alimentación (26) que conecta el pozo caliente (24) a la tubería de inyector (40) y configurado para transportar el segundo fluido desde el pozo caliente (24) a la tubería de inyector (40).
11. Un sistema intercambiador de calor (S) de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el sistema intercambiador de calor (S) comprende una bomba de agua de alimentación (27) para forzar el segundo fluido desde el pozo caliente (24) hasta la tubería de inyector (40).
12. Un método de calentamiento de un fluido en un sistema intercambiador de calor que comprende un canal (2), una disposición de tubo (3) dispuesta dentro del canal (2) y un colector (30) que tiene una entrada de colector (33) y una salida de colector (16) conectada a la disposición de tubo (3),
comprendiendo el método
transportar un fluido a alta temperatura a través del canal (2), suministrar un primer fluido al colector (30) a través de la entrada de colector (33),
estando el método caracterizado por que comprende además inyectar un segundo fluido en el colector (30) a través de una tubería de inyector (40) conectada al colector (30) forzando de este modo, mediante una acción de expulsor, el primer fluido a través de la salida de colector (16) y dentro de la disposición de tubo (3) junto con el segundo fluido, comprendiendo el fluido a calentar los fluidos primero y segundo, y transportar el fluido a calentar a través de la disposición de tubo (3) en relación de intercambio de calor con el fluido a alta temperatura en el canal (2).
13. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende, además, transportar vapor y agua del fluido que se ha calentado desde la disposición de tubo (3) a un tambor de vapor (21),
transportar vapor desde el tambor de vapor (21) a un consumidor de vapor (23),
transportar agua desde el consumidor de vapor (23) a un pozo caliente (24),
transportar el primer fluido desde el tambor de vapor (21) a la entrada de colector (33), y
transportar el segundo fluido desde el pozo caliente (24) hasta la tubería de inyector (49).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108692591A (zh) * 2018-06-05 2018-10-23 常州中能环境工程有限公司 蒸汽加热器组件
JPWO2020100897A1 (ja) * 2018-11-12 2021-06-10 三菱電機株式会社 熱交換器及び熱交換器の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4072182A (en) * 1977-01-05 1978-02-07 International Power Technology, Inc. Pressure staged heat exchanger
US4351277A (en) 1981-01-23 1982-09-28 Tranter, Inc. Sootblower for economizer
DE8714685U1 (es) * 1987-11-04 1988-03-03 Faerber, Wilfried, 7602 Oberkirch, De
DE9102102U1 (es) * 1991-02-22 1991-05-16 Platte, Friedrich Hermann
US5910167A (en) * 1997-10-20 1999-06-08 Modine Manufacturing Co. Inlet for an evaporator
KR20070091201A (ko) * 2005-02-02 2007-09-07 캐리어 코포레이션 헤더 내에서의 유체 팽창에 의한 열교환기
GB201001486D0 (en) * 2010-01-29 2010-03-17 Tanjung Citech Uk Ltd A steam generation unit
US10274192B2 (en) * 2012-01-17 2019-04-30 General Electric Technology Gmbh Tube arrangement in a once-through horizontal evaporator
AT514842B1 (de) * 2013-09-19 2015-09-15 Tech Universität Wien Vorrichtung und Verfahren zum Zwischenspeichern thermischer Energie

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