ES2877092T3 - Intercambiador de calor de microcanal de doble trabajo - Google Patents

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Abstract

Un sistema de refrigeración para transporte que comprende: un motor primario (510) que tiene un circuito de refrigerante; y un conjunto de refrigeración de transporte (505) que incluye una primera etapa de compresor (515), una segunda etapa de compresor (555), un intercambiador de calor de rechazo de calor (520), un dispositivo de expansión (525) y un intercambiador de calor de absorción de calor (530) conectado para formar un circuito de refrigeración de circuito cerrado, donde el intercambiador de calor de rechazo de calor (520) comprende: un primer banco de tubos (100) que incluye al menos un primer (106) y un segundo segmento de tubo aplanado que se extiende longitudinalmente en una relación paralela y espaciada; un segundo banco de tubos (200) que incluye al menos un primer grupo (206a) de segmentos de tubo aplanados (206) y un segundo grupo (206b) de segmentos de tubo aplanados que se extienden longitudinalmente en una relación paralela y espaciada, el segundo banco de tubos (200) dispuesto detrás del primer banco de tubos (100) con un borde de ataque (208) del segundo banco de tubos (200) separado de un borde de salida (110) del primer banco de tubos (100), el primer grupo de segmentos de tubo aplanado (206 ) está acoplado de forma fluida al primer banco de tubos (100) y está configurado para recibir un refrigerante (RC) de la segunda etapa del compresor (555), y el segundo grupo (206b) de segmentos de tubo aplanado está configurado para recibir un refrigerante (C), el segundo grupo de segmentos de tubo aplanado (206b) está dispuesto en comunicación fluida con el circuito de refrigerante; donde el primer banco de tubos (100) o el segundo banco de tubos (200) comprende además otro grupo de segmentos de tubo aplanado, el otro grupo de segmentos de tubo aplanado está configurado para recibir refrigerante del intercooler (RI) de la primera etapa del compresor (515) antes de ser suministrado a la segunda etapa del compresor (555); y un ventilador (520) configurado para proporcionar un flujo de aire a través del primer banco de tubos (100) y el segundo banco de tubos (200) secuencialmente.

Description

DESCRIPCIÓN
Intercambiador de calor de microcanal de doble trabajo
ANTECEDENTES
Esta invención se refiere en general a un sistema de refrigeración para transporte.
Los sistemas de compresión de vapor refrigerante son muy conocidos en la técnica. Los acondicionadores de aire y las bombas de calor que emplean ciclos de compresión de vapor refrigerante se usan comúnmente para enfriar o enfriar/calentar el aire suministrado a una zona de confort con clima controlado dentro de una residencia, edificio de oficinas, hospital, escuela, restaurante u otra instalación. Los sistemas de compresión de vapor refrigerante también se usan comúnmente para enfriar aire u otro fluido secundario para proporcionar un ambiente refrigerado para alimentos y bebidas dentro de, por ejemplo, vitrinas en supermercados, tiendas de conveniencia, abarrotes, cafeterías, restaurantes y otros establecimientos de servicio de alimentos. En el caso de camiones refrigerados, se monta un sistema de refrigeración para transporte detrás o en el techo del camión y está configurado para mantener un ambiente de temperatura controlada dentro de la caja de carga del camión. En el caso de los remolques refrigerados, que normalmente se arrastran detrás de la cabina de un tractor, un sistema de refrigeración para transporte se monta generalmente en la pared frontal del remolque y está configurado para mantener un ambiente de temperatura controlada dentro de la caja de carga del remolque.
Comúnmente, estos sistemas de compresión de vapor refrigerante incluyen un dispositivo de compresión, un intercambiador de calor de rechazo de calor de refrigerante, un dispositivo de expansión y un intercambiador de calor de absorción de calor de refrigerante conectados en comunicación de flujo de refrigerante en serie en un ciclo de compresión de vapor de refrigerante. En un ciclo de compresión de vapor de refrigerante subcrítico, el intercambiador de calor de rechazo de calor de refrigerante funciona como un condensador. En un ciclo de compresión de vapor de refrigerante transcrítico, sin embargo, el intercambiador de calor de rechazo de calor de refrigerante funciona como un enfriador de gas. En un ciclo de compresión de vapor de refrigerante subcrítico o transcrítico, el intercambiador de calor de absorción de calor del refrigerante funciona como un evaporador. Además, los sistemas convencionales de compresión de vapor de refrigerante a veces incluyen uno o más intercambiadores de calor de refrigerante a refrigerante, por ejemplo, un intercambiador de calor economizador o un intercambiador de calor de línea de succión a línea de líquido, o un intercambiador de calor de aire a refrigerante, como un intercambiador de calor de recalentamiento, enfriador de frecuencia variable o un intercooler. Además, si el sistema refrigerante es accionado por un motor, se pueden incluir otros intercambiadores de calor tales como un radiador o un enfriador de turbocompresor/supercargador.
Históricamente, el intercambiador de calor de rechazo de calor de refrigerante y el intercambiador de calor de absorción de calor de refrigerante utilizado en tales sistemas de compresión de vapor de refrigerante han sido intercambiadores de calor de aletas de placas y tubos redondos que constituyen una pluralidad de tubos redondos, dispuestos en una disposición de circuito deseada, cada circuito define una trayectoria de flujo de refrigerante que se extiende entre un par de cabezales o colectores. Así, un intercambiador de calor de aletas de placas y tubos redondos con tubos redondos convencionales tendrá un número relativamente pequeño de trayectorias de flujo de refrigerante de área de flujo grande que se extienden entre los colectores.
Más recientemente, tubos multicanal planos, rectangulares, de pista de carreras u ovalados se están utilizando en intercambiadores de calor para sistemas de compresión de vapor de refrigerante. A veces, estas construcciones de intercambiadores de calor multicanal también se denominan intercambiadores de calor de microcanales o minicanales. Cada tubo multicanal tiene una pluralidad de canales de flujo que se extienden longitudinalmente en relación paralela a la longitud del tubo, cada canal define una pequeña trayectoria de refrigerante de área de flujo en sección transversal. Por tanto, un intercambiador de calor con tubos multicanal que se extienden en relación paralela entre un par de colectores o cabezales del intercambiador de calor definirá un número relativamente grande de pequeñas trayectorias de refrigerante de área de flujo de sección transversal pequeña que se extienden entre los dos colectores. Para proporcionar una disposición de flujo de múltiples pasadas dentro de un núcleo de intercambiador de calor multicanal, los colectores, que en algunas realizaciones pueden ser colectores intermedios, pueden dividirse en varias cámaras, que dependen de una cantidad deseada de pasadas de refrigerante.
Las aplicaciones de refrigeración convencionales, como por ejemplo un sistema de refrigeración para transporte, incluyen una pluralidad de intercambiadores de calor separados. Cada uno de estos intercambiadores de calor incluye diferentes requisitos de diseño y se fabrica por separado antes de instalarse en el conjunto del intercambiador de calor. Estos intercambiadores de calor pueden construirse como intercambiadores de calor de microcanal de solera única. El documento EE. UU. 2012/0080173describe un conjunto de intercambiador de calor con dos bancos. Como resultado, la mayor complejidad del diseño, los componentes adicionales y el tiempo de instalación necesarios para ensamblar e integrar los intercambiadores de calor en el sistema aumentan significativamente el costo del ensamblaje. Por lo tanto, se requiere un intercambiador de calor de trabajo múltiple más simplificado, rentable y térmicamente avanzado.
Este problema se resuelve con las características de la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la invención están sujetas a las reivindicaciones dependientes.
La invención se describe en las reivindicaciones al final de la memoria descriptiva. Lo anterior y otras características y ventajas de la invención son evidentes a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un banco de múltiples tubos, intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado que no forma parte de la invención;
La Fig. 2 es una vista lateral, parcialmente en sección, que ilustra una aleta y un conjunto de conjuntos de segmento de tubo aplanado integral del intercambiador de calor de la Fig. 1; y
La Fig. 3 es una vista lateral de un primer banco de tubos del intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado del banco de múltiples tubos que no forma parte de la invención.
la Fig. 4 es una vista lateral de un segundo banco de tubos del intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado del banco de múltiples tubos que no forma parte de la invención;
La Fig. 5 es un diagrama esquemático de un sistema de refrigeración para transporte que no forma parte de la invención;
La Fig. 6 es un diagrama esquemático de un conjunto de refrigeración para transporte que incluye un intercooler según la invención;
La Fig. 7 es una vista frontal despiezada de un intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado del banco de múltiples tubos configurado para su uso con el conjunto de refrigeración de transporte de la Fig. 6; y la Fig. 8 es una vista frontal despiezada de otro intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado del banco de múltiples tubos configurado para su uso con el conjunto de refrigeración de transporte de la Fig. 6.
La descripción detallada explica realizaciones junto con ventajas y características, a título de ejemplo con referencia a los dibujos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Refiriéndonos ahora a las FIGS. 1-4 se muestra un ejemplo de un intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado de bancos múltiples configurado para recibir al menos dos fluidos. En la realización ilustrada, no limitativa, el intercambiador de calor 20 incluye un primer banco de tubos 100 y un segundo banco de tubos 200. El segundo banco de tubos 200 está dispuesto detrás del primer banco de tubos 100 y está aguas abajo con respecto a un flujo de aire, A, a través del intercambiador de calor 20. El primer banco de tubos 100 también puede denominarse en esta invención solera intercambiadora de calor frontal 100 y el segundo banco de tubos 200 también puede denominarse en esta invención solera intercambiadora de calor posterior 200. Aunque el intercambiador de calor de múltiples bancos 20 ilustrado y descrito en esta invención incluye un primer y segundo banco de tubos 100, 200, un intercambiador de calor 20 que tiene cualquier número de bancos de tubos está dentro del alcance de la invención.
El primer banco de tubos 100, ilustrado en las Figs. 3 y 3a, incluye un primer colector 102, un segundo colector 104 separado del primer colector 102, y una pluralidad de segmentos de tubo de intercambio de calor 106, que incluyen al menos un primer y un segundo segmento de tubo, que se extienden longitudinalmente en una relación paralela espaciada entre y conectando al primer colector 102 y el segundo colector 104 en comunicación fluida. Como se muestra en la Fig. 3, el primer banco de tubos 100 puede configurarse en una disposición de una sola pasada de modo que el fluido fluya desde el segundo colector 104 al primer colector 102 y una salida 122 a través de la pluralidad de segmentos de tubo de intercambio de calor 106, en la dirección de flujo de fluido indicada por la flecha 402. En otra realización, mostrada en la Fig. 3a, el primer banco de tubos 100 puede configurarse en una disposición de flujo de múltiples pasadas. Por ejemplo, con la adición de un deflector o tabique 105 en el segundo colector 104, el primer banco de tubos 100 generalmente incluye una configuración de dos pasadas. El fluido está configurado para fluir desde el segundo colector 104 al primer colector 102 en la dirección indicada por la flecha 402 a través de una primera porción inferior 106a de los segmentos de tubo del intercambiador de calor 106 y de regreso al segundo colector 104 y la salida 122a a través de una segunda, porción superior 106b de los segmentos de tubo del intercambiador de calor 106, en la dirección indicada por la flecha 403.
Como se ilustra en la Fig. 4, el segundo banco de tubos 200 incluye un primer colector 202 (figura 1) separado de un segundo colector 204 (figura 1), y una pluralidad de segmentos de tubo de intercambio de calor 206, que incluyen al menos un primer y un segundo segmento de tubo. En una realización, el primer colector 202 incluye al menos un deflector 105 de manera que el primer colector 202 está dividido en una pluralidad de cámaras, como una cámara 203 y una cámara 205, por ejemplo. De manera similar, el segundo colector 204 incluye al menos un deflector 105 de modo que el segundo colector 204 también incluye una pluralidad de cámaras, como las cámaras 207 y 209, por ejemplo. Una primera porción 206a de la pluralidad de segmentos de tubo 206 se extiende longitudinalmente en una relación paralela espaciada entre la cámara de conexión fluida 203 del primer colector 202 con la cámara 207 del segundo colector 204 y se extiende una segunda porción 206b de la pluralidad de segmentos de tubo 206 longitudinalmente en una relación paralela espaciada entre y acoplando fluidamente la cámara 205 del primer colector 202 con la cámara 209 del segundo colector 204. Aunque el intercambiador de calor de bancos múltiples 20 ilustrado y descrito en esta invención incluye una primera porción 206a y una segunda porción 206b de segmentos de tubo de intercambiador de calor, un intercambiador de calor 20 que tiene cualquier número de porciones de segmentos de tubo de intercambiador de calor 206 y un par de cámaras acopladas de manera fluida a cada parte está dentro del alcance de la invención.
Cada conjunto de colectores 102, 202, 104, 204 dispuestos a cara lado del intercambiador de calor 20 puede comprender colectores emparejados separados, puede comprender cámaras separadas dentro de un conjunto de colector plegado de una pieza integral o puede comprender cámaras separadas dentro de un conjunto de colector fabricado integralmente (por ejemplo, extruido, estirado, laminado y soldado). Cada banco de tubos 100, 200 puede incluir además un protector o tubos «falsos» (no mostrados) que se extienden entre su primer y segundo colector en la parte superior del banco de tubos y en la parte inferior del banco de tubos. Estos tubos «falsos» no transmiten flujo de refrigerante, pero agregan soporte estructural al banco de tubos y protegen las aletas superior e inferior.
Con referencia ahora a la Fig. 2, cada uno de los segmentos de tubo de intercambio de calor 106, 206 comprende un tubo de intercambio de calor aplanado que tiene un borde de ataque 108, 208, un borde de salida 110, 210, una superficie superior 112, 212 y una superficie inferior 114, 214. El borde de ataque 108, 208 de cada segmento de tubo de intercambio de calor 106, 206 está aguas arriba de su respectivo borde de salida 110, 210 con respecto al flujo de aire a través del intercambiador de calor 20. En la realización representada en la Fig. 2, las partes delantera y trasera respectivas de los segmentos de tubo aplanado 106, 206 están redondeadas, proporcionando así bordes de ataque romos 108, 208 y bordes de salida 110, 210. Sin embargo, debe entenderse que las respectivas porciones de ataque y salida de los segmentos de tubo aplanado 106, 206 pueden formarse en otras configuraciones.
El pasaje de flujo interior de cada uno de los segmentos de tubo de intercambio de calor 106, 206 del primer y segundo banco de tubos 100, 200, respectivamente, puede estar dividido por paredes interiores en una pluralidad de canales de flujo discretos 120, 220 que se extienden longitudinalmente a lo largo de la longitud del segmento de tubo 106, 206 desde un extremo de entrada a un extremo de salida y establecer una comunicación fluida entre los respectivos colectores 102, 104, 202, 204 del primer y segundo banco de tubos 100, 200. Los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 del segundo banco de tubos 200 pueden tener un ancho sustancialmente igual o diferente al ancho de los segmentos de tubo 106 del primer banco de tubos 100. Aunque los segmentos de tubo 206 del segundo banco de tubos 200, ilustrados en la Fig. 2, son más anchos que los segmentos de tubo del primer banco de tubos 100, otras configuraciones en las que los segmentos de tubo 106 del primer banco de tubos 100 son más anchos que los segmentos de tubo 206 del segundo banco de tubos 200 están dentro del alcance de la invención. Además, los pasajes de flujo interior de los segmentos de tubo de intercambio de calor más anchos 206 se pueden dividir en un número mayor de canales de flujo discretos 220 que el número de canales de flujo discretos 120 en los que se dividen los pasajes de flujo interior de los segmentos del tubo de intercambio de calor 106. Los canales de flujo 120, 220 pueden tener una sección transversal circular, una sección transversal rectangular, una sección transversal trapezoidal, una sección transversal triangular, u otra sección transversal no circular. Los segmentos de tubo de intercambio de calor 106, 206 que incluyen los canales de flujo discretos 120, 220 pueden formarse usando técnicas y materiales conocidos, que incluyen, pero no se limitan a, extrudidos o plegados.
El segundo banco de tubos 200, es decir, la solera del intercambiador de calor trasero, está dispuesto detrás del primer banco de tubos 100, es decir, la solera del intercambiador de calor delantero, con respecto a la dirección del flujo de aire, con cada segmento de tubo de intercambio de calor 106 directamente alineado con un respectivo segmento de tubo de intercambio 206 y con los bordes de ataque 208 de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 del segundo banco de tubos 200 separados de los bordes posteriores 110 de los segmentos de tubo de intercambio de calor del primer banco de tubos 100 por un espacio deseado, G. En realizaciones donde los segmentos de tubo 106 y 206 se fabrican por separado y no tienen la banda de conexión 40 (la banda 40 normalmente tendría las ranuras y muescas de los extremos, no mostradas), se puede proporcionar un espaciador o una pluralidad de espaciadores dispuestos a intervalos espaciados longitudinalmente entre los bordes de salida 110 de los segmentos de tubo de intercambio de calor 106 y los bordes de ataque 208 de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 para mantener la separación deseada, G, durante el montaje y soldadura fuerte del premontaje intercambiador de calor fundido 20 en un horno de soldadura fuerte.
En la realización representada en la Fig. 2, una banda alargada 40 o una pluralidad de miembros de banda espaciados 40 abarcan el espacio de separación deseado, G, a lo largo de al menos una parte de la longitud de cada conjunto alineado de segmentos de tubo de intercambio de calor 106, 206. Para una descripción más detallada de un intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado y banco doble donde los tubos de intercambio de calor 106 del primer banco de tubos 100 y los tubos de intercambio de calor 206 del segundo banco de tubos 200 están conectados por una red alargada o una pluralidad de elementos de red, se hace referencia al número de serie de la solicitud de patente de EE. UU. US2013/023533.
Refiriéndose todavía a las Figs. 1-4, el intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado 20 descrito en esta invención incluye además una pluralidad de aletas plegadas 320. Cada aleta plegada 320 se forma a partir de una pluralidad de tiras conectadas o una sola tira continua de material de aleta bien plegada en un serpentín en forma de lazo, proporcionando así una pluralidad de aletas muy separadas 322 que se extienden generalmente ortogonales a los tubos de intercambio de calor aplanados 106, 206. Normalmente, la densidad de aleta de las aletas estrechamente espaciadas 322 de cada aleta plegada continua 320 puede ser de aproximadamente 16 a 25 aletas por pulgada, pero también se pueden usar densidades de aleta más altas o más bajas. El intercambio de calor entre uno o más fluidos dentro de los tubos del intercambiador de calor 106, 206 y el flujo de aire, A, se produce a través de las superficies exteriores 112, 114 y 212, 214, respectivamente, de los segmentos del tubo de intercambio de calor 106, 206, formando colectivamente la superficie de intercambio de calor primaria, y también a través de la superficie de intercambio de calor de las aletas 322 de la aleta plegada 320, que forma la superficie de intercambio de calor secundaria.
En la realización representada, la profundidad de cada una de las aletas plegadas en forma de cinta 320 se extiende al menos desde el borde de ataque 108 del primer banco de tubos 100 hasta el borde de salida de 210 del segundo banco 200, y puede sobresalir del borde de ataque 108 del primer banco de tubos 100 o/y el borde de salida 208 del segundo banco de tubos 200 si se desea. Por lo tanto, cuando se instala una aleta plegada 320 entre un conjunto de conjuntos de tubos de intercambio de calor aplanados de múltiples tubos adyacentes, una primera sección 324 de cada aleta 322 está dispuesta dentro del primer banco de tubos 100, una segunda sección 326 de cada aleta 322 se extiende por la separación, G, entre el borde de salida 110 del primer banco de tubos 100 y el borde de ataque 208 del segundo banco de tubos 200, y una tercera sección 328 de cada aleta 322 está dispuesta dentro del segundo banco de tubos 200. En una realización, cada aleta 322 de la aleta plegada 320 puede estar provista de persianas 330, 332 formadas en la primera y tercera secciones, respectivamente, de cada aleta 322.
Refiriéndose ahora a la Fig. 2, un medio de enfriamiento, más comúnmente aire ambiente movido por un ventilador, está configurado para fluir sobre los segmentos de tubo y las aletas 320 del intercambiador de calor de tubo aplanado de múltiples bancos 20 descrito en esta invención. El aire está configurado para fluir a través del lado del aire del intercambiador de calor 20 en la dirección indicada por la flecha «A» y pasa sobre las superficies exteriores de los segmentos de tubo de intercambio de calor 106, 206 y las superficies de las tiras de aletas plegadas 320. El flujo de aire pasa primero transversalmente a través de las superficies horizontales superior e inferior 112, 114 de los segmentos de tubo de intercambio de calor 106 del primer banco de tubos 100, y a continuación pasa transversalmente a través de las superficies horizontales superior e inferior 212, 214 de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 del segundo banco de tubos 200.
Refiriéndose ahora a la Fig. 4, la primera parte 206a de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 está configurada para recibir un primer fluido y la segunda parte 206b de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 está configurada para recibir un segundo fluido. En realizaciones que incluyen pares adicionales de colectores y partes de segmentos de tubo de intercambio de calor 206, cada parte de los segmentos de tubo de intercambiador de calor puede configurarse para recibir un fluido adicional o recibir el fluido de otra parte directamente o después de circular a través de un componente del sistema.
El primer fluido está configurado para pasar a través del intercambiador de calor 20 en una disposición de contraflujo cruzado con respecto al flujo de aire, en el sentido de que el primer fluido proporcionado a la cámara 203 del colector 202 a través de una entrada 221 pasa a través de la primera porción 206a de segmentos de tubo 206 del segundo banco de tubos 200 a la cámara 207 del segundo colector 204. La cámara 207 de los segundos colectores 204 del segundo banco de tubos 200 está acoplada de manera fluida al segundo colector 104 del primer banco de tubos 100 de modo que el primer fluido fluye desde el segundo banco de tubos 200 al primer banco de tubos 100 y luego a través de al menos una parte de los segmentos de tubo 106 del primer banco de tubos 100. El primer fluido puede configurarse para fluir a través del primer banco de tubos 100 en una configuración de una sola pasada indicada por la flecha 402 (figura 3) o puede configurarse para fluir en una configuración de dos pasadas indicada por las flechas 402 y 403 (figura 3a). La cámara 207 del segundo colector 204 y una parte de los segundos colectores 104 pueden formarse integralmente o pueden ser colectores separados conectados por un conducto (no mostrado). El intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado y banco de múltiples tubos 20 que tiene una disposición de circuito de contraflujo cruzado produce un rendimiento de intercambio de calor superior, en comparación con los arreglos de circuito de flujo cruzado o paralelo de flujo cruzado, así como también permite flexibilidad para gestionar la caída de presión del lado del refrigerante mediante la implementación de tubos de varios anchos dentro del primer banco de tubos 100 y el segundo banco de tubos 200. El primer fluido R puede ser un refrigerante que fluye a través de un condensador, por ejemplo.
El segundo fluido está configurado para pasar a través del segundo banco de tubos 100 en una disposición de flujo cruzado con respecto al flujo de aire, indicado por la flecha 405. El segundo fluido pasa a la cámara 205 del colector 202 del segundo banco de tubos 200 a través de al menos una entrada 223. Desde el colector 202, el segundo fluido fluye a través de la segunda porción 206b de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206, hasta la cámara 209 del segundo colector 204 y la salida 222. A medida que los fluidos pasan simultáneamente a través del segundo banco de tubos 200, el primer fluido y el segundo fluido están aproximadamente a la misma temperatura para minimizar el efecto de conducción cruzada y, por lo tanto, mejorar el rendimiento del intercambiador de calor 20. Aunque el primer banco de tubos 100 y el segundo banco de tubos 200 se representan con una cierta configuración de flujo con respecto al flujo de aire A, otras configuraciones están dentro del alcance de la realización.
El intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado de bancos múltiples 20 puede integrarse en un sistema de refrigeración para mejorar la eficiencia general del sistema. Refiriéndonos ahora a la Fig. 5, se proporciona un ejemplo de un sistema de refrigeración para transporte 500 configurado para controlar las condiciones (es decir, temperatura o humedad) asociadas con una caja de carga refrigerada móvil, como el espacio de carga de un camión, remolque o contenedor. El sistema de refrigeración para transporte 500 incluye un conjunto de refrigeración de transporte (TRU) 505 y un motor primario 510, tal como un motor de combustión interna alimentado por combustible, por ejemplo. En una realización, el motor primario 510 comprende un motor diésel equipado con un aparato de presurización de aire de combustión (no mostrado), tal como un turbocompresor o un supercargador, por ejemplo. El turbocompresor y el supercargador están configurados para aumentar la presión del aire atmosférico para suministrar aire de combustión presurizado para quemar combustible en el motor.
La TRU 505 funciona de manera convencional para establecer y regular una temperatura de almacenamiento de producto deseada dentro del espacio de carga refrigerada donde los productos perecederos, como alimentos, productos farmacéuticos y otras cargas sensibles a la temperatura, por ejemplo, se estiban para su transporte. La TRU 505 incluye un dispositivo de compresión de refrigeración 515, un intercambiador de calor de rechazo de calor 520, un dispositivo de expansión 525 y un intercambiador de calor de absorción de calor 530 conectados para formar un circuito de refrigeración de circuito cerrado. La TRU 505 también incluye uno o más ventiladores 540, 545 asociados con el intercambiador de calor de rechazo de calor 520 y el intercambiador de calor de absorción de calor 530, respectivamente. En la realización ilustrada, no limitativa, el intercambiador de calor de rechazo de calor 520 es un intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado de bancos múltiples 20.
El intercambiador de calor de rechazo de calor 520 también está acoplado de forma fluida a un segundo circuito de fluido, tal como un circuito de refrigerante del motor primario 510, por ejemplo. El intercambiador de calor de rechazo de calor 520 puede configurarse para funcionar de una manera similar a un radiador para rechazar el calor absorbido por el refrigerante del motor primario 510. Una bomba 550 hace circular refrigerante entre el motor primario 510 y el intercambiador de calor de rechazo de calor 520. Aunque en esta invención se ilustra y describe una configuración particular de un sistema de refrigeración para transporte 500, otros circuitos de fluido, como un turbocompresor, un variador de frecuencia u otro conjunto auxiliar, por ejemplo, pueden acoplarse de manera fluida y térmica en un intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado de bancos múltiples 20.
Refiriéndose nuevamente al intercambiador de calor en la Fig. 4, el refrigerante R se puede proporcionar a través de la entrada 221 a la cámara 203 del primer colector 202. El refrigerante está configurado para pasar a través de la primera parte 206a de los segmentos del tubo de intercambio de calor 206 hacia la cámara 207 del segundo colector 204. Desde el segundo colector 204, el refrigerante R se suministra al segundo colector 104 del primer banco de tubos 100. El refrigerante R puede a continuación pasar a través de los segmentos de tubo del intercambiador de calor 106 del primer banco de tubos 100 en una configuración de primer paso hacia el colector 102 y la salida 122 (figura 3). Alternativamente, el refrigerante R puede pasar a través de la parte inferior 106a de los segmentos de tubo 106 hasta el primer colector 102, y de regreso al segundo colector 104 y la salida 122a, en una configuración de dos pasos (figura 3a). Desde la salida 122 o la salida 122a, el refrigerante se devuelve al sistema de refrigeración.
El refrigerante del circuito de refrigerante se puede proporcionar a través de la entrada 223 a la cámara 205 del primer colector 202 del segundo banco de tubos 200. El refrigerante C pasa a través de la segunda porción 206b de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 a la cámara 209 del segundo colector 204, desde donde el refrigerante C se devuelve al circuito de refrigerante a través de al menos una salida 222. El refrigerante C en la segunda porción 206b de los segmentos de tubo del intercambiador de calor 206 puede configurarse para fluir en una disposición de flujo de un solo paso o de múltiples pasos.
En la realización descrita, la primera porción 206a de los segmentos de tubo 206 del segundo banco de tubos 200 está configurada para recalentar e iniciar la condensación del refrigerante R y la segunda porción 206b de los segmentos de tubo 206 del segundo banco de tubos 200 es configurado para enfriar el refrigerante C en lugar de un radiador separado. El primer banco de tubos 100 del intercambiador de calor 20 está dedicado a la condensación y subenfriamiento del refrigerante R. Tal disposición impide la conducción cruzada desde la segunda solera 200 a la primera solera 100, dado que el refrigerante de atemperación caliente R y el refrigerante de motor caliente C están contenidos dentro de la segunda placa 200 y tienen una conexión de conducción cruzada limitada al refrigerante de condensación y subenfriamiento relativamente frío dentro de la primera solera 100. Otras configuraciones en las que el flujo de refrigerante R y refrigerante C a través de un intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado de bancos múltiples 20 se invierte y todavía se consideran dentro del alcance de la realización.
En la invención, ilustrada en la Fig. 6, la TRU 505 del sistema de refrigeración para transporte 500 incluye un segundo compresor de refrigerante 555 que tiene una segunda etapa de compresión dispuesta entre el primer compresor 515, que tiene una primera etapa de compresión, y el intercambiador de calor de rechazo de calor 520. Alternativamente, el sistema de refrigeración 500 puede incluir un solo compresor que tiene una primera etapa de compresión indicada por 515 y una segunda etapa de compresión indicada por 555. El flujo de refrigerante Ri del primer compresor 515 está configurado para fluir a través de una parte del intercambiador de calor de rechazo de calor 520 antes de ser suministrado al segundo compresor 555. Como resultado, el intercambiador de calor de rechazo de calor 520 funciona como un intercooler para el refrigerante Ri. El intercambiador de calor de rechazo de calor 520 está acoplado de manera fluida al circuito de refrigerante de manera que el refrigerante del primer compresor Ri, el refrigerante del segundo compresor Rc y el refrigerante están todos configurados para fluir a través del intercambiador de calor de rechazo de calor 520 simultáneamente.
Una configuración del intercambiador de calor de rechazo de calor 520 del sistema de refrigeración para transporte 500 de la Fig. 6 se ilustra con más detalle en la Fig. 7. El intercambiador de calor de rechazo de calor 520 es un intercambiador de calor con aletas de tubo aplanado de múltiples bancos 20 y el segundo banco de tubos 200 incluye tres porciones 206a, 206b, 206c de segmentos de tubo del intercambiador de calor 206, cada porción se extiende entre un par de cámaras opuestas 203, 205, 211, 207, 209, 213 dispuestos dentro del primer y segundo colector 202, 204 respectivamente. El refrigerante Rc del segundo compresor 555 se proporciona a través de al menos una entrada 221 a la cámara 203 del primer colector 202 y pasa a través de la primera porción 206a de los segmentos 206 de tubo del intercambiador de calor a la cámara 207 del segundo colector 204. Desde el segundo colector 204, el refrigerante Rc se suministra al primer banco de tubos 100 donde fluye en una configuración de paso único o de paso múltiple (mostrado) y regresa al sistema de refrigerante a través de la salida 122 o 122a respectivamente. El refrigerante Ri del intercooler se puede proporcionar a través de al menos una entrada 223 a la cámara 205 del primer colector 202 del segundo banco de tubos 200. El refrigerante Ri del intercooler pasa a través de la segunda porción 206b de los segmentos del tubo de intercambio de calor 206 a la cámara 209 del segundo colector 204, desde donde el refrigerante Ri del intercooler se suministra al segundo compresor 555 a través de la salida 222. El refrigerante C se puede proporcionar a través de la entrada 225 a la cámara 211 del primer colector 202. El refrigerante C pasa a través de la tercera porción 206c de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 a la cámara 213 del segundo colector 204 desde donde el refrigerante C se devuelve al circuito de refrigerante a través de al menos una salida 227.
Otra configuración del intercambiador de calor de rechazo de calor 520 del sistema de refrigeración para transporte 500 de la Fig. 6 se ilustra con más detalle en la Fig. 8. El refrigerante Rc del segundo compresor 555 puede suministrarse a través de una entrada 221 a la cámara 203 del primer colector 202 y pasar a través de la primera porción 206a de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 a la cámara 207 del segundo colector 204. Desde el segundo colector 204, el refrigerante Rc se suministra a una cámara 126 del segundo colector 104 del primer banco de tubos 100. El refrigerante Rc pasa a través de una primera parte inferior 106a de los segmentos de tubo de intercambio de calor 106 a la cámara 130 del primer colector 102 y se devuelve al sistema de refrigeración 500 a través de una salida 122. El refrigerante C se puede proporcionar a través de una entrada 223 a la cámara 205 del primer colector 202 del segundo banco de tubos 200. El refrigerante C pasa a través de la segunda porción 206b de los segmentos de tubo de intercambio de calor 206 a la cámara 209 del segundo colector 204, desde donde el refrigerante C se devuelve al circuito de refrigerante a través de al menos una salida 222.
En la realización ilustrada, no limitativa, el refrigerante del intercooler Ri del primer compresor 515 se proporciona a través de una entrada 136 a una cámara 128 del segundo colector 104 del primer banco de tubos 100. El refrigerante del intercooler Ri está configurado para fluir a través de la segunda parte superior 106b de los segmentos de tubo de intercambio de calor 106 a la cámara 132 del primer colector 102. Desde el primer colector 102, el refrigerante del intercooler se devuelve al sistema de refrigerante a través de la salida 138.
Al integrar tres o más circuitos de fluido en un intercambiador de calor 20 de aletas planas de banco múltiple, la complejidad logística y de fabricación de los circuitos de fluido se reduce en gran medida. Además, la integración de dos intercambiadores de calor previamente separados en un solo intercambiador de calor de aletas planas de múltiples bancos 20 da como resultado una durabilidad mejorada de la corrosión y una reducción significativa de costos.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de refrigeración para transporte que comprende:
un motor primario (510) que tiene un circuito de refrigerante; y
un conjunto de refrigeración de transporte (505) que incluye una primera etapa de compresor (515), una segunda etapa de compresor (555), un intercambiador de calor de rechazo de calor (520), un dispositivo de expansión (525) y un intercambiador de calor de absorción de calor (530) conectado para formar un circuito de refrigeración de circuito cerrado,
donde el intercambiador de calor de rechazo de calor (520) comprende:
un primer banco de tubos (100) que incluye al menos un primer (106) y un segundo segmento de tubo aplanado que se extiende longitudinalmente en una relación paralela y espaciada;
un segundo banco de tubos (200) que incluye al menos un primer grupo (206a) de segmentos de tubo aplanados (206) y un segundo grupo (206b) de segmentos de tubo aplanados que se extienden longitudinalmente en una relación paralela y espaciada, el segundo banco de tubos (200) dispuesto detrás del primer banco de tubos (100) con un borde de ataque (208) del segundo banco de tubos (200) separado de un borde de salida (110) del primer banco de tubos (100), el primer grupo de segmentos de tubo aplanado (206 ) está acoplado de forma fluida al primer banco de tubos (100) y está configurado para recibir un refrigerante (Rc) de la segunda etapa del compresor (555), y el segundo grupo (206b) de segmentos de tubo aplanado está configurado para recibir un refrigerante (C), el segundo grupo de segmentos de tubo aplanado (206b) está dispuesto en comunicación fluida con el circuito de refrigerante;
donde el primer banco de tubos (100) o el segundo banco de tubos (200) comprende además otro grupo de segmentos de tubo aplanado, el otro grupo de segmentos de tubo aplanado está configurado para recibir refrigerante del intercooler (Ri) de la primera etapa del compresor (515) antes de ser suministrado a la segunda etapa del compresor (555); y
un ventilador (520) configurado para proporcionar un flujo de aire a través del primer banco de tubos (100) y el segundo banco de tubos (200) secuencialmente.
2. El sistema de refrigeración para transporte según la reivindicación 1, donde el refrigerante (Rc) de la segunda etapa del compresor (555) está configurado para fluir a través del primer grupo de segmentos de tubo aplanado (206) del segundo banco (200) y en al menos una parte de los segmentos de tubo aplanado (106) del primer banco de tubos (100) en una dirección de contraflujo cruzado con respecto al flujo de aire (A) y el refrigerante (C) está configurado para fluir a través del segundo grupo de segmentos de tubo aplanado del segundo banco de tubos (200) en una dirección de flujo transversal con respecto al flujo de aire (A).
3. El sistema de refrigeración para transporte según la reivindicación 1, donde el refrigerante (Rc) de la segunda etapa del compresor (555) está configurado para realizar al menos dos pasadas, se proporciona al menos una pasada en el primer grupo de tubo aplanado (206) del segundo banco de tubos (200) y se proporciona al menos una pasada en el primer banco de tubos (100).
4. El sistema de refrigeración para transporte según la reivindicación 3, donde el refrigerante (Rc) de la segunda etapa del compresor (555) está configurado para realizar más de una pasada en el primer banco de tubos (100).
5. El sistema de refrigeración para transporte según la reivindicación 1, donde el refrigerante (C) está configurado para hacer una sola pasada a través del segundo grupo de tubo aplanado del segundo banco de tubos (200).
6. El sistema de refrigeración para transporte según la reivindicación 1, donde el refrigerante (C) está configurado para hacer múltiples pasadas a través del segundo grupo de tubo aplanado del segundo banco de tubos (200).
7. El sistema de refrigeración para transporte según la reivindicación 1, donde los segmentos de tubo aplanado del segundo banco de tubos (200) tienen una anchura diferente a la de los segmentos de tubo aplanado del primer banco de tubos.
8. El sistema de refrigeración para transporte según la reivindicación 1, donde el refrigerante (C) es uno de agua, etilenglicol y propilenglicol.
9. El sistema de refrigeración para transporte según la reivindicación 1, donde el intercambiador de calor está configurado para funcionar como un intercooler para el refrigerante proporcionado desde la primera etapa del compresor (515).
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