ES2897711T3 - Método de regenerar un recubrimiento hidrófobo de intercambiador de calor - Google Patents

Método de regenerar un recubrimiento hidrófobo de intercambiador de calor Download PDF

Info

Publication number
ES2897711T3
ES2897711T3 ES16195167T ES16195167T ES2897711T3 ES 2897711 T3 ES2897711 T3 ES 2897711T3 ES 16195167 T ES16195167 T ES 16195167T ES 16195167 T ES16195167 T ES 16195167T ES 2897711 T3 ES2897711 T3 ES 2897711T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
heat exchanger
heat transfer
hydrophobic coating
evaporator
transfer fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES16195167T
Other languages
English (en)
Inventor
Abdelrahman Elsherbini
Sonia Tulyani
Thomas D Radcliff
Abbas A Alahyari
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carrier Corp
Original Assignee
Carrier Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carrier Corp filed Critical Carrier Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2897711T3 publication Critical patent/ES2897711T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/04Preventing the formation of frost or condensate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02Defrosting cycles
    • F25B47/022Defrosting cycles hot gas defrosting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0403Refrigeration circuit bypassing means for the condenser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/025Compressor control by controlling speed
    • F25B2600/0253Compressor control by controlling speed with variable speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/11Fan speed control
    • F25B2600/112Fan speed control of evaporator fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2501Bypass valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2513Expansion valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128Fins with openings, e.g. louvered fins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2245/00Coatings; Surface treatments
    • F28F2245/04Coatings; Surface treatments hydrophobic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Defrosting Systems (AREA)

Abstract

Un método para regenerar un recubrimiento (62) hidrófobo en un intercambiador (34) de calor que comprende: exponer el recubrimiento (62) hidrófobo a una temperatura dentro de un rango de aproximadamente cincuenta a ciento cincuenta grados Celsius, en donde el intercambiador de calor es un evaporador (34) que incluye una pluralidad de tubos (50) para hacer fluir un primer fluido (52) de transferencia de calor; y en donde la temperatura se logra al menos en parte invirtiendo un flujo del primer fluido (52) de transferencia de calor a través de un tubo (50) del intercambiador (34) de calor, caracterizado porque la temperatura se logra al menos en parte controlando un caudal de un segundo fluido (56) de transferencia de calor que fluye a través de una pluralidad de aletas (54) del intercambiador de calor recubierto con el recubrimiento (62) hidrófobo.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de regenerar un recubrimiento hidrófobo de intercambiador de calor
La presente divulgación se refiere a un método para regenerar un recubrimiento hidrófobo en un intercambiador de calor.
La acumulación de escarcha se puede producir en las superficies de transferencia de calor de los intercambiadores de calor tales como, por ejemplo, los evaporadores utilizados en los sistemas de refrigeración. La deposición de escarcha en las superficies de transferencia de calor puede resultar en diversos efectos adversos tales como bloqueo de los conductos de flujo de fluido, degradación de la transferencia de calor, aumento de la caída de presión y potencia del ventilador, y una menor eficiencia energética general. Además, los intercambiadores de calor a menudo se diseñan con un mayor espaciado de aletas y características de mejora menos elaboradas con el fin de adaptarse a la escarcha, lo que da como resultado diseños subóptimos a partir del punto de vista de la transferencia de calor.
El documento US 2014/069620 divulga un intercambiador de calor que incluye una aleta de intercambio de calor en la cual en la medida de lo posible se impide la formación de escarcha. El documento EP 2765385 A1 divulga un intercambiador de calor con un recubrimiento hidrófobo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, un método para regenerar un recubrimiento hidrófobo en un intercambiador de calor incluye exponer el recubrimiento hidrófobo a una temperatura dentro de un rango de aproximadamente cincuenta a ciento cincuenta grados Celsius, en donde el intercambiador de calor es un evaporador que incluye una pluralidad de tubos para hacer fluir un primer fluido de transferencia de calor, y en donde la temperatura se logra al menos en parte invirtiendo un flujo del primer fluido de transferencia de calor a través de un tubo del intercambiador de calor y al menos en parte controlando el caudal de un segundo fluido de transferencia de calor que fluye a través de una pluralidad de aletas del intercambiador de calor revestidas con el recubrimiento hidrófobo.
El recubrimiento hidrófobo puede comprender un polímero.
La temperatura puede estar dentro de un intervalo de aproximadamente cincuenta a cien grados Celsius.
Como alternativa o adicionalmente, la temperatura se puede alcanzar al menos en parte controlando una segunda temperatura del fluido de transferencia de calor del segundo fluido de transferencia de calor que fluye a través de una pluralidad de aletas del intercambiador de calor recubierto con el recubrimiento hidrófobo.
Como alternativa o adicionalmente, el método puede incluir reorganizar una disposición molecular del recubrimiento hidrófobo mediante exposición a la temperatura durante un período de tiempo.
Como alternativa o adicionalmente, el recubrimiento hidrófobo puede comprender una especie orgánica.
Las características y elementos anteriores se pueden combinar en diversas combinaciones sin exclusividad, a menos que se indique expresamente lo contrario. Estas características y elementos, así como el funcionamiento de los mismos, resultarán más evidentes a la luz de la siguiente descripción y los dibujos adjuntos. Sin embargo, debe entenderse que la siguiente descripción y dibujos pretenden ser de naturaleza de ejemplo y no limitativa.
Diversas características resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones no limitantes divulgadas. Los dibujos que acompañan a la descripción detallada se pueden describir brevemente de la siguiente manera:
La Figura 1 es un esquema de un sistema de refrigeración que utiliza un primer intercambiador de calor;
La Figura 2 es una vista en perspectiva del intercambiador de calor;
La Figura 3 es una vista en perspectiva de un segundo intercambiador de calor;
La Figura 4 es una vista en perspectiva de un tercer intercambiador de calor;
La Figura 5 es una vista en perspectiva parcial de una aleta del intercambiador de calor de la Figura 4;
La Figura 6 es una vista en perspectiva de un cuarto intercambiador de calor;
La Figura 7 es una vista en perspectiva parcial de una aleta del intercambiador de calor de la Figura 6;
La Figura 8 es una sección transversal de una matriz de tubos del intercambiador de calor de la Figura 6;
La Figura 9 es una sección transversal de la aleta del intercambiador de calor de la Figura 6;
La Figura 10 es una sección transversal de una matriz de tubos equiláteros que se puede aplicar al primer, segundo y tercer intercambiadores de calor;
La Figura 11 es una sección transversal de una aleta del primer, segundo, tercer y cuarto intercambiadores de calor; La Figura 12 es una tabla que ilustra el diseño del intercambiador de calor con y sin aplicación de un recubrimiento hidrófobo;
La Figura 13 es un gráfico que ilustra un efecto de regeneración del recubrimiento hidrófobo; y
La Figura 14 es un esquema del sistema de refrigeración.
La presente divulgación se refiere al control y/o prevención de la formación de escarcha en las superficies de transferencia de calor de los intercambiadores de calor. Dichos intercambiadores de calor pueden ser del tipo de placa-aleta, pueden usarse en sistemas de acondicionamiento de la temperatura del aire y/o pueden ser además evaporadores usados en sistemas de refrigeración y/o aire acondicionado. Los ejemplos pueden incluir sistemas de refrigeración adecuados para su uso en el acondicionamiento de aire que se suministrará a una zona de confort controlada climatizada dentro de una residencia, edificio de oficinas, hospital, escuela, restaurante u otra instalación. Los sistemas de refrigeración también se pueden emplear en el suministro de aire de refrigeración a vitrinas, exhibidores, armarios congeladores, cámaras frigoríficas u otras áreas de almacenamiento de productos perecederos y congelados en establecimientos comerciales. Además, los sistemas de refrigeración pueden aplicarse y/o ser parte integral de los sistemas de contenedor de transporte y/o remolque de tractor.
Con referencia a la Figura 1, un sistema 20 de acondicionamiento de la temperatura del aire puede ser un sistema de refrigeración como un ejemplo no limitativo. El sistema 20 de refrigeración puede integrarse en general en un contenedor 22 que define una carga y/o un compartimento 24 que se puede ocupar que contiene una carga 26 que puede ser perecedera si no se refrigera. El contenedor 22 puede ser parte de un sistema de remolque de tractor, un contenedor de transporte, una estructura ocupada, un congelador para el almacenamiento en frío de alimentos, y diversos otros. La carga 26 se puede mantener a una temperatura deseada enfriando el compartimento 24 a través del sistema 20 de refrigeración que hace circular el flujo de fluido hacia y a través del compartimento 24. El sistema 20 de refrigeración puede incluir un compresor 28, un condensador 30, una válvula 32 de expansión, un evaporador 34, y un ventilador 36 del evaporador. El compresor 28 puede ser alimentado por un generador 38 eléctrico accionado por un sistema 40 de motor. Un motor 41, tal como un motor de velocidad variable, puede ser accionado por un accionamiento, tal como un accionamiento de frecuencia variable, que puede accionar el ventilador o los ventiladores 36 asociados con el evaporador 34. Se contempla y comprende además que el evaporador 34 puede ser de otros tipos de intercambiadores de calor que incluyen, por ejemplo, refrigeradores de aire. Se contempla además que el intercambiador de calor puede no ser un evaporador y puede ser cualquier intercambiador de calor que lleve un fluido subcongelante; por ejemplo, un intercambiador de calor en un circuito secundario.
Durante un ciclo de enfriamiento normal del sistema 20 de refrigeración, un flujo 42 de fluido de retorno (por ejemplo, flujo de aire o un segundo fluido de transferencia de calor) fluye hacia el sistema 20 de refrigeración a partir del compartimiento 24 a través de una entrada 44 de refrigeración, y a través del evaporador 34 a través del ventilador 36 del evaporador, enfriando así el flujo 42 de fluido de retorno. Una vez enfriado, el flujo 42 de fluido de retorno se convierte en el flujo 46 de fluido de suministro y se suministra al compartimento 24 a través de una salida 48 del sistema 20 de refrigeración. Los límites de la entrada 44 y la salida 48 pueden estar definidos por el contenedor 22, con la salida 48 ubicada encima de la entrada 44. Se contempla y comprende además que el flujo de fluido puede ser cualquier fluido en estado gaseoso y capaz de formar escarcha sobre un intercambiador de calor.
También durante un ciclo de enfriamiento normal, un primer fluido de transferencia de calor (por ejemplo, un refrigerante, véase la flecha 52) fluye a través de una línea 49 entre los diversos componentes. Antes de entrar en los tubos del evaporador 34, el primer fluido 52 de transferencia de calor puede atravesar la válvula 32 de expansión del evaporador, tal como, por ejemplo, una válvula de expansión electrónica o una válvula de expansión termostática, y expandirse a una presión y una temperatura más bajas antes de entrar al evaporador 34 como una mezcla de dos fases de gas/líquido. A medida que el primer fluido 52 de transferencia de calor atraviesa el evaporador 34, pasa en relación de intercambio de calor con un segundo fluido de transferencia de calor (por ejemplo, aire ambiente) por lo que la fase líquida del primer fluido 52 de transferencia de calor se vaporiza y puede sobrecalentarse a un grado deseado. El primer fluido 52 de transferencia de calor en fase de vapor de baja presión que sale del evaporador 34 pasa a través de la línea 49 hasta la entrada de succión del compresor 28. Se contempla y se entiende que el primer fluido 52 de transferencia de calor puede ser cualquier sustancia que pueda ser capaz de pasar por la fase pasa de un líquido a un gas y viceversa. Dichos fluidos de trabajo pueden incluir cualquier refrigerante, por ejemplo, que incluye fluorocarbonos, amoniaco, dióxido de azufre, hidrocarburos, dióxido de carbono y otros.
El segundo fluido de transferencia de calor o flujo 42 de fluido puede ser aspirado por el ventilador o los ventiladores 36 asociados a partir de un entorno de clima controlado, tal como una zona de almacenamiento de carga perecedera/congelada asociada con una unidad de refrigeración de transporte, o un área de exposición de alimentos o almacenamiento de un establecimiento comercial, o una zona de confort del edificio asociada con un sistema de aire acondicionado, para ser enfriada y, en general, también deshumidificada, y luego devuelta a un ambiente de clima controlado.
Con referencia a la Figura 2, el evaporador 34 puede ser un intercambiador de calor de enfriamiento por aire tal como, por ejemplo, un intercambiador de calor de aleta de placa de tubo redondo (RTPF) que puede tener tubos 50 que facilitan el flujo del primer fluido 52 de transferencia de calor y una multitud aletas 54 sustancialmente planas aseguradas al exterior de los tubos. En funcionamiento, un flujo de fluido (véase la flecha 56) se mueve a través de las aletas 54 y el calor se transfiere a partir del aire, a través de las aletas 54 y al primer fluido 52 de transferencia de calor que fluye. Con la absorción de calor, el primer fluido 52 de transferencia de calor puede evaporarse dentro de los tubos 50. El evaporador 34 incluye además un paso de aleta (es decir, densidad de aleta) que puede estar representado por el número de aletas por pulgada (véase la flecha 58). Además, se contempla y se entiende que otros ejemplos de intercambiadores 34 de calor pueden incluir un evaporador de bomba de calor (por ejemplo, intercambiador de calor de microcanal de bomba de calor) que puede estar ubicado al aire libre o un intercambiador de calor secundario para uso en un sistema de refrigeración con el refrigerante 52 como refrigerante secundario. Con referencia a las Figuras 3-10, otros tipos de evaporadores 34 se ilustran e identifican con la adición de un sufijo alfanumérico como un identificador. Como se muestra en la Figura 3, un intercambiador 34A de calor RTPF puede incluir aletas 54A que son en general onduladas.
Como se muestra en las Figuras 4 a 5, un intercambiador 34B de calor RTPF puede incluir aletas 54B que están lazadas.
Como se muestra en las Figuras 6 a 9, un evaporador 34C puede ser un intercambiador de calor de microcanales (MCHX) que incluye tubos 50C y aletas 54C. Los tubos 50C pueden ser sustancialmente rectangulares en sección transversal y alineados uno al lado del otro formando una matriz 60 de tubos. Cada aleta 54C puede incluir una pluralidad de corrugaciones 62, teniendo cada corrugación una pluralidad de persianas 64. Una aleta 54C puede estar ubicada entre matrices de tubos adyacentes con cada corrugación 62 de la aleta 54C extendiéndose entre y en contacto con matrices 60 de tubos adyacentes. Como se muestra mejor en la Figura 9, el evaporador 34C (u otra configuración de evaporador de persiana) puede incluir un paso de aleta (véase la flecha 58C), un ángulo de persiana (véase la flecha 66 en la Figura 9) y un paso de persiana (véase la flecha 68). Preferiblemente, el ángulo 66 de persiana es de aproximadamente menos de treinta y cinco (35) grados (véase la también la Figura 12).
Con referencia a la Figura 10, cualquiera o todos los tubos 50, 50A, 50B de los respectivos evaporadores 34, 34A, 34B, pueden incluir tubos configurados en una matriz 70 de tubos equiláteros. La matriz 70 de tubos equiláteros puede incluir un paso de la fila de tubos (véase la flecha 72) y pasos de la cara de tubo sustancialmente iguales (véanse las flechas 74). El paso 72 de la fila de tubos puede ser aproximadamente igual a 0.866 veces el paso 74 de la cara del tubo.
Cuando el evaporador 34 (es decir, lo mismo se aplica a los evaporadores 34A, 34B, 34C) opera con temperaturas de la superficie de la aleta por debajo de aproximadamente treinta y dos (32) grados Fahrenheit (cero grados Celsius), y la temperatura del punto de rocío del flujo 56 de fluido está por encima de la temperatura de la superficie de la aleta, la humedad helada del aire puede acumularse en las aletas 54 y los tubos 50 (es decir, escarcha). La continua formación y/o acumulación de escarcha disminuirá la capacidad de enfriamiento y la eficiencia del evaporador 34. Esta disminución en la eficiencia puede ser causada por un aumento en la caída de presión del lado del aire que disminuye el flujo de aire a través del evaporador 34, y un aumento de la resistencia a la transferencia de calor entre el aire y el primer fluido de transferencia de calor debido a los efectos aislantes de la escarcha.
El paso 58 de las aletas, y otras características físicas de los evaporadores descritos anteriormente, pueden influir en la tasa de formación de escarcha en el evaporador 34. Un aumento en la acumulación de escarcha da como resultado un aumento de la caída de presión del lado del aire y una consecuente reducción en flujo 56 de fluido a través del evaporador 34. En circunstancias ideales y para optimizar el rendimiento del evaporador, puede ser deseable una disminución en el paso 58 de las aletas (es decir, un aumento en la densidad de las aletas) debido al aumento en el área de la superficie de transferencia de calor de las aletas 54. Sin embargo, dicha una reducción en el paso de las aletas 58 da como resultado una disminución del área de flujo de fluido disponible a medida que la escarcha se acumula en el evaporador 34. Con una disminución continua en el área de flujo de fluido, la capacidad operativa del evaporador 34 disminuirá hasta que se requiera un ciclo de descongelación del sistema 20 de refrigeración. Sin embargo, el ciclo de descongelación en sí mismo requiere energía, reduciendo así la eficiencia global del sistema 20 de refrigeración.
Debido a los problemas con la acumulación de escarcha, los evaporadores de refrigeración se limitan tradicionalmente a una densidad de aletas de aproximadamente dos (2) a seis (6) aletas por pulgada (por aproximadamente 25 mm), y evaporadores 34A ondulados, evaporadores 34B de lanza y en general, se impiden los evaporadores 34C con persiana (es decir, corrugados). La presente divulgación; sin embargo, utiliza un recubrimiento62 hidrófobo (véase la Figura 11) que puede cubrir las superficies exteriores de las aletas 54 y los tubos (no se muestran). Las gotitas de condensación que se forman en el recubrimiento62 hidrófobo, en oposición a las superficies hidrófilas o aletas sin revestimiento, son más pequeñas y permanecen en el estado líquido más tiempo. Por lo tanto, el recubrimiento62 hidrófobo retrasa la acumulación de escarcha y reduce la tasa de acumulación de escarcha. Además, la escarcha que se forma sobre el recubrimiento62 hidrófobo está en general suelta y débilmente adherida a la superficie del recubrimiento hidrófobo en comparación con la escarcha formada sobre superficies hidrófilas y/o no revestidas. Un ejemplo, no limitativo, de un recubrimiento62 hidrófobo puede ser un recubrimientoorgánico y puede incluir un polímero.
Con referencia a la Figura 12, se ilustra una tabla que ejemplifica la capacidad de optimizar el diseño del intercambiador de calor cuando se utiliza el recubrimiento62 hidrófobo. Por ejemplo, los evaporadores utilizados en la refrigeración del transporte que pueden ser de tipo RTPF con una geometría de superficie ondulada y un paso de fila de tubos equilátero tienen un densidad máxima de aletas de ocho (8) aletas por pulgada (por aproximadamente 25 mm) debido a las preocupaciones de la acumulación de escarcha. Sin embargo, cuando se usa el recubrimiento62 hidrófobo, el mismo tipo y geometría de evaporador puede utilizar una densidad de aletas dentro de un rango de aproximadamente ocho (8) a veinticinco (25) aletas por pulgada (por aproximadamente 25 mm), y preferiblemente mayor que diez (10) aletas por pulgada (por aproximadamente 25 mm). A partir de la Figura 12, es evidente que con el uso del recubrimiento62 hidrófobo los diseños de evaporadores pueden optimizarse de formas que no se habían intentado anteriormente. Por ejemplo, el coste y el tamaño y peso totales del evaporador pueden reducirse a la vez que se mejora la capacidad y la eficiencia del evaporador. El sistema de aire acondicionado y/o refrigeración puede mostrar un aumento en el coeficiente de rendimiento (COP), un consumo de energía reducido, y puede proporcionar una carga más constante con menos ciclos. Además, con el recubrimiento62 hidrófobo, el sistema 20 de refrigeración puede no requerir un ciclo de descongelación o solo puede requerir requisitos mínimos de descongelación.
Con referencia a la Figura 13, el rendimiento del recubrimiento62 hidrófobo puede degradarse con el tiempo y esto puede conducir a la degradación del rendimiento del intercambiador de calor y/o la necesidad de volver a aplicar el revestimiento. Por ejemplo, y con el sistema 20 de refrigeración usado en una aplicación de transporte, el recubrimiento62 hidrófobo puede degradarse después de aproximadamente doscientos (200) a trescientos (300) ciclos. La presente divulgación enseña un proceso de regeneración del recubrimiento62 mediante exposición a altas temperaturas. Como se muestra mejor en la Figura 13, las condiciones iniciales, degradadas, y regeneradas se expresan en términos de ángulo de contacto que pueden incluir ángulos de contacto (CA) tanto de avance como de retroceso. Aunque no se ilustra, el ángulo de contacto es el ángulo medido a través de una gota de líquido donde una interfaz líquido/vapor se encuentra con una superficie exterior transportada por, por ejemplo, la aleta 54. El ángulo de contacto denota la humectabilidad de la superficie exterior por un líquido a través de la Ecuación de Young. Cuanto mayor sea el ángulo de contacto, mejor será la característica hidrófoba del revestimiento.
La alta temperatura capaz de regenerar el recubrimiento62 hidrófobo puede estar dentro de un rango de aproximadamente 50 grados Celsius a 150 grados Celsius y preferiblemente entre 50 grados Celsius a 100 grados Celsius, durante un período de tiempo (por ejemplo, aproximadamente de treinta a noventa minutos). En la aplicación del sistema 20 de refrigeración descrito anteriormente, el sistema en sí puede aprovecharse para proporcionar el calor necesario para regenerar el recubrimiento62 hidrófobo. Por ejemplo, la regeneración se puede lograr permitiendo que el primer fluido de transferencia de calor pase por alto el condensador 30 (véase la Figura 1) y controlando el flujo del ventilador 36. La regeneración se logra al menos en parte invirtiendo el primer flujo de fluido de transferencia de calor (es decir, un ciclo inverso) y se puede lograr controlando la velocidad del ventilador 36. Más específicamente, el compresor se puede invertir o se puede agregar una válvula de cuatro vías (no se muestra) al sistema similar a los sistemas de bomba de calor. Se pueden aplicar técnicas de regeneración similares a los intercambiadores de calor utilizados en aplicaciones de bombas de calor.
Alternativamente, el segundo fluido 42 de transferencia de calor que fluye a través de la pluralidad de aletas del intercambiador de calor se puede calentar a las temperaturas elevadas necesarias para regenerar el recubrimiento62 hidrófobo mediante un calentador o intercambiador de calor auxiliar (no se muestra).
Con referencia a la Figura 14, el sistema 20 de refrigeración puede incluir además un controlador 76, un dispositivo 78 anticongelante que puede ser mecánico, un dispositivo 80 de derivación del compresor, y una multitud de vías 82 de comunicación. El término “controlador” como se usa en el presente documento se refiere a cualquier método o sistema de control y debe entenderse que incluye microprocesadores, microcontroladores, procesadores de señales digitales programados, circuitos integrados, hardware de ordenador, software de ordenador, circuitos eléctricos, circuitos integrados de aplicación específica, dispositivos lógicos programables, arreglos de puertas programables, lógica de arreglos programables, ordenadores personales, chips y cualquier otra combinación de componentes discretos analógicos, digitales o programables, u otros dispositivos capaces de proporcionar funciones de procesamiento.
El controlador 76 puede estar asociado operativamente con el compresor 28, la válvula 32, el dispositivo 78 anticongelante, el ventilador 36, el dispositivo 80 de derivación, diversos sensores (no se muestran), diversas válvulas de control de flujo (no se muestran) en las primeras líneas 49 de fluido de transferencia de calor, y otros componentes. El controlador 76 puede configurarse para controlar el funcionamiento del sistema 20 de refrigeración en diversos modos de funcionamiento, que incluyen diversos modos de capacidad y al menos un modo de descongelación y/o anticongelante. Los modos de capacidad pueden incluir un modo cargado en donde se impone una carga de refrigeración en el sistema que requiere que el compresor 28 funcione en una condición de carga para satisfacer la demanda de refrigeración. En un modo sin carga de los modos de capacidad, la demanda de enfriamiento impuesta sobre el sistema 20 de refrigeración es tan baja que puede generarse suficiente capacidad de enfriamiento para satisfacer la demanda de enfriamiento con el compresor 28 funcionando en una condición sin carga. El controlador 76 también puede configurarse para controlar el accionamiento 38 de velocidad variable para variar la frecuencia de la corriente eléctrica suministrada al motor 40 de accionamiento del compresor para variar la velocidad del compresor 28 en respuesta a la demanda de capacidad. De manera similar, el controlador 76 puede controlar la velocidad del ventilador 36 a través del motor 41 de velocidad variable.
Como se describió anteriormente, el sistema 20 de refrigeración también puede incluir al menos un modo o ciclo de descongelación que puede ser controlado por el controlador 76. Como un ejemplo, no limitativo, el controlador 76 puede inicializar el dispositivo 78 anticongelante que se puede construir para eliminar el condensado líquido del evaporador 34 antes de congelarlo. Alternativamente, el dispositivo 78 anticongelante puede aprovechar las características de baja densidad y/o unidas sueltas de la escarcha acumulada construida sobre el recubrimiento62 hidrófobo. El dispositivo 78 anticongelante puede ser un vibrador construido para hacer vibrar el evaporador 34 sacudiendo así cualquier escarcha condensada y/o acumulada, de baja densidad. El vibrador 78 puede lograr vibraciones a través de una masa giratoria, resonadores lineales, o un aparato piezoeléctrico. Alternativamente, el dispositivo 78 anticongelante puede ser un dispositivo acústico configurado para emitir ondas acústicas directamente sobre el condensado y/o la escarcha. Además, se contempla y se entiende que la masa giratoria puede ser un ventilador, y el ventilador puede ser un ventilador 36.
El dispositivo 78 anticongelante puede incluir además un sensor 84 que puede ser un sensor óptico configurado para formar una imagen del evaporador 34 para detectar condensado y/o escarcha. El sensor 84 puede enviar una señal de detección (véase la flecha 86) a lo largo de una vía 82, que puede ser por cable o inalámbrica, al controlador 76. Tras una detección de condensado y/o escarcha suficiente, el controlador 76 puede enviar una señal de inicio (véase la flecha 88) al dispositivo 78 anticongelante sobre una vía 82. Se contempla y comprende además que el sensor 84 puede ser un sensor de diferencia de presión u otros sensores capaces de detectar la acumulación de escarcha en un intercambiador de calor.
Alternativamente, además de, y/o como parte del dispositivo 78 anticongelante, el controlador 76 puede aprovechar otros componentes del sistema 20 de refrigeración tradicionalmente destinados a contribuir únicamente a los modos de capacidad. Por ejemplo, el modo de descongelación puede incluir la pulsación del flujo 52 de fluido, un aumento repentino en la velocidad del flujo 52 de fluido, y/o resonancia acústica o aerodinámica (es decir, vibración inducida por el flujo). Más específicamente, el sensor 84 óptico puede detectar condensado y/o escarcha como se describió anteriormente. El controlador 76 puede entonces enviar una señal de control (véase la flecha 90) al motor 41 de velocidad variable que en general hace funcionar el ventilador 36 para aumentar la velocidad del flujo de fluido y/o pulsar, como un ejemplo, descrito previamente. Se entiende y/o contempla además que porciones del evaporador 34 pueden bloquearse para aumentar el flujo 52 de fluido en otras áreas. Dicho bloqueo puede conseguirse mediante otra realización del dispositivo 78 anticongelante que puede moverse mecánicamente sobre segmentos del evaporador para bloquear el flujo de fluido aumentando así la velocidad del flujo de fluido en otras áreas.
Aunque la presente divulgación se describe con referencia a realizaciones de ejemplo, los expertos en la técnica entenderán que pueden realizarse diversos cambios y pueden sustituirse equivalentes sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones. Los términos “un” y “una” y “el” en el presente documento no denotan una limitación de cantidad, y se debe interpretar que cubren tanto el singular como el plural, a menos que se indique lo contrario en el presente documento o que el contexto lo contradiga claramente. Además, se pueden aplicar diversas modificaciones para adaptar las enseñanzas de la presente divulgación a situaciones, aplicaciones y/o materiales particulares, sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por tanto, la presente divulgación no se limita a los ejemplos particulares divulgados en el presente documento, sino que incluye todas las realizaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un método para regenerar un recubrimiento (62) hidrófobo en un intercambiador (34) de calor que comprende: exponer el recubrimiento (62) hidrófobo a una temperatura dentro de un rango de aproximadamente cincuenta a ciento cincuenta grados Celsius,
en donde el intercambiador de calor es un evaporador (34) que incluye una pluralidad de tubos (50) para hacer fluir un primer fluido (52) de transferencia de calor; y
en donde la temperatura se logra al menos en parte invirtiendo un flujo del primer fluido (52) de transferencia de calor a través de un tubo (50) del intercambiador (34) de calor, caracterizado porque la temperatura se logra al menos en parte controlando un caudal de un segundo fluido (56) de transferencia de calor que fluye a través de una pluralidad de aletas (54) del intercambiador de calor recubierto con el recubrimiento (62) hidrófobo.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el recubrimiento (62) hidrófobo comprende un polímero.
3. El método establecido en cualquier reivindicación anterior, en donde la temperatura está dentro de un intervalo de aproximadamente cincuenta a cien grados Celsius.
4. El método establecido en cualquier reivindicación anterior, en donde la temperatura se logra al menos en parte controlando una segunda temperatura del fluido de transferencia de calor del segundo fluido (56) de transferencia de calor que fluye a través de una pluralidad de aletas (54) del intercambiador (34) de calor recubierto con el recubrimiento (62) hidrófobo.
5. El método establecido en cualquier reivindicación anterior, comprendiendo además:
reorganizar una disposición molecular del recubrimiento (62) hidrófobo mediante exposición a la temperatura durante un período de tiempo.
6. El método establecido en cualquier reivindicación anterior, en donde el recubrimiento (62) hidrófobo comprende una especie orgánica.
ES16195167T 2015-10-23 2016-10-21 Método de regenerar un recubrimiento hidrófobo de intercambiador de calor Active ES2897711T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562245477P 2015-10-23 2015-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2897711T3 true ES2897711T3 (es) 2022-03-02

Family

ID=57184383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES16195167T Active ES2897711T3 (es) 2015-10-23 2016-10-21 Método de regenerar un recubrimiento hidrófobo de intercambiador de calor

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3159634B1 (es)
CN (1) CN107036337B (es)
ES (1) ES2897711T3 (es)
PL (1) PL3159634T3 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2723899A1 (es) * 2018-02-27 2019-09-03 Bsh Electrodomesticos Espana Sa Evaporador con recubrimiento

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177631A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Denso Corp 触媒反応式加熱装置
US7269967B2 (en) * 2005-08-22 2007-09-18 Gas Technology Institute Method and apparatus for removing moisture from evaporator coils
CN101495822A (zh) * 2006-07-10 2009-07-29 埃地沃兹真空系统有限公司 控制温度的方法
DE102008056621B4 (de) * 2008-11-10 2012-01-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Dampfkondensators, sowie Dampfkondensator für eine Dampfturbinenanlage und Vorrichtung zum Beschichten eines Kondensatorrohres
JP5757515B2 (ja) * 2010-10-15 2015-07-29 学校法人立命館 撥水層を有する液滴保持ツールの製造方法
JP5712777B2 (ja) * 2011-05-10 2015-05-07 日本軽金属株式会社 アルミニウム又はアルミニウム合金からなる熱交換器
DE202011109995U1 (de) * 2011-05-10 2012-08-13 Bundy Refrigeration Gmbh Microchannel Verdampfersystem mit neuartiger Luftführung für No-Frost Gefriergeräte
US9958194B2 (en) * 2011-10-03 2018-05-01 Mitsubishi Electric Corporation Refrigeration cycle apparatus with a heating unit for melting frost occurring in a heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
PL3159634T3 (pl) 2022-01-17
CN107036337A (zh) 2017-08-11
CN107036337B (zh) 2021-03-02
EP3159634A1 (en) 2017-04-26
EP3159634B1 (en) 2021-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180306533A1 (en) Hydrophobic heat exchangers
US10436495B2 (en) Integrated thermal energy module within an air-cooled evaporator design
ES2762238T3 (es) Desescarchado a demanda con saturación de refrigerante del evaporador
US5411078A (en) Air and evaporatively cooled heat exchanger and refrigerating system therefor
US20180306486A1 (en) Air-temperature conditioning system having a frost resistant heat exchanger
ES2251231T3 (es) Sistema y metodo de intercambio termico para subenfriar y/o preenfriar refrigerante.
ES2275774T3 (es) Circuito de calefaccion/refrigeracion para una instalacion de climatizacion de un vehiculo automovil, instalacion de climatizacion y procedimiento para su control.
BR112015017789B1 (pt) Sistema de descongelamento para aparelho de refrigeração e unidade de resfriamento
ES2788134T3 (es) Ciclo de refrigeración de un refrigerador
WO2003004947A1 (fr) Pompe de chaleur
WO2013084432A1 (ja) 空気調和機及び冷凍サイクル装置
ES2272417T3 (es) Expositor refrigerado.
WO2021241619A1 (ja) 熱交換器および冷蔵庫
ES2897711T3 (es) Método de regenerar un recubrimiento hidrófobo de intercambiador de calor
JP2000018849A (ja) 冷蔵庫用のコイル形コンデンサ
ES2894502T3 (es) Un procedimiento para finalizar la descongelación de un evaporador
ES2877360T3 (es) Sistema de enfriamiento y procedimiento de funcionamiento correspondiente
JP3826998B2 (ja) スターリング冷凍システム及びスターリング冷蔵庫
JP7283016B2 (ja) 蒸気圧縮装置
JP2008051369A (ja) 冷凍システムおよびこれを備えた保冷庫
TWI646293B (zh) Heat exchanger and freezer for refrigeration unit
JPH05248751A (ja) ほぼ長円形のらせん形状を有するとげ状フィンの冷蔵庫用蒸発器を備えた冷蔵庫
JP2008070014A (ja) 冷蔵庫
JP4624240B2 (ja) 冷凍装置及び冷凍装置を備えた冷却貯蔵庫
US9243650B2 (en) Fin array for use in a centrifugal fan