ES2927509T3 - Elementos de transferencia de calor para intercambiadores de calor rotativos - Google Patents

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Abstract

Un intercambiador de calor rotatorio para precalentar aire utilizando calor residual comprende una pluralidad de elementos de transferencia de calor móviles entre las primeras y segundas aberturas en una carcasa para intercambiar calor entre los gases de escape calentados y una corriente de aire fresco. Al menos un elemento de transferencia de calor comprende una primera placa que tiene una pluralidad de muescas alargadas formadas en ella a intervalos separados y orientadas en un primer ángulo con respecto a la dirección del flujo. La placa comprende además una pluralidad de ondulaciones alargadas formadas en ella a intervalos separados y orientadas en un segundo ángulo con respecto a la dirección del flujo, en el que el primer ángulo es diferente del segundo ángulo. Una primera altura de cada una de dicha pluralidad de muescas alargadas es mayor que una segunda altura de cada una de dicha pluralidad de ondulaciones alargadas. Los elementos de transferencia de calor se pueden apilar en un contenedor para su instalación en el intercambiador de calor giratorio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Elementos de transferencia de calor para intercambiadores de calor rotativos
Campo técnico
Las realizaciones de la presente invención están relacionadas con elementos de transferencia de calor para intercambiadores de calor rotativos.
Antecedentes
Las centrales eléctricas de carbón convencionales generan electricidad utilizando turbinas impulsadas por vapor. El carbón se quema para calentar agua en una caldera al objeto de generar vapor. A pesar de que el rendimiento de las centrales eléctricas de carbón ha mejorado a lo largo de los años, el proceso de quema de carbón da lugar a unas cantidades de partículas que pueden provocar incrustaciones y la corrosión del extremo posterior de componentes tales como las partes de extremo frío de elementos de transferencia de calor de los precalentadores de aire rotativos y de los calentadores de gas/gas rotativos, dando lugar de esta forma a un mantenimiento costoso. Hasta ahora, la investigación de tales intercambiadores de calor se ha concentrado principalmente en desarrollar perfiles de elementos de transferencia de calor compatibles con las calderas de carbón y en mitigar los problemas asociados con las incrustaciones del extremo frío en particular.
El gas natural es una alternativa atractiva al carbón en términos de rendimiento térmico y de emisiones reducidas, pero hasta hace poco era más caro y no estaba tan disponible como el carbón. Los desarrollos recientes relativos a la fracturación hidráulica han aumentado la disponibilidad y reducido el coste del gas natural. Como resultado, muchas calderas de carbón ahora están siendo convertidas a calderas de combustión de gas natural. Sin embargo, componentes como los intercambiadores de calor rotativos diseñados originalmente para calderas de carbón no aprovechan al máximo un flujo de gas más limpio y de menor emisión ni el mayor potencial térmico asociado con el gas natural o "de fracturación hidráulica". Por lo tanto, existe la necesidad de mejoras en los intercambiadores de calor rotativos y en los elementos de transferencia de calor utilizados en los mismos para aplicaciones de combustible limpio.
El documento de patente de EE.UU. n° US4930569A describe un conjunto de elementos de transferencia de calor compuesto por una pluralidad de placas de transferencia de calor perfiladas primera y segunda que incorporan una serie de muescas sobresalientes hacia afuera primera y segunda de un solo lóbulo que se extienden oblicuamente con respecto a la dirección general del flujo de fluido que circula a través de las placas ensambladas.
Compendio de la invención
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un elemento de transferencia de calor para un intercambiador de calor rotativo que tiene una dirección de flujo. El elemento de transferencia de calor comprende una placa que tiene una pluralidad de muescas alargadas conformadas en la misma a intervalos separados. Cada una de las muescas alargadas está orientada según un primer ángulo con respecto a la dirección de flujo y tiene una primera altura con respecto a la superficie de la placa. El primer ángulo está en el rango de 5° a 45° con respecto a la dirección de flujo. La placa tiene además una pluralidad de ondulaciones alargadas conformadas en la misma a intervalos separados. Cada una de las ondulaciones alargadas está orientada según un segundo ángulo con respecto a la dirección de flujo y tiene una segunda altura con respecto a la superficie de la placa. El segundo ángulo está en el rango de 0° a -90° con respecto a la dirección de flujo. La primera altura de cada una de la pluralidad de muescas alargadas es mayor que la segunda altura de cada una de la pluralidad de ondulaciones alargadas, y el primer ángulo es diferente del segundo ángulo.
Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un contenedor de elementos de transferencia de calor para un intercambiador de calor rotativo que tiene una carcasa con una primera abertura en comunicación de fluido con un primer flujo de gas y una segunda abertura en comunicación de fluido con un segundo flujo de gas, teniendo los flujos de gas primero y segundo una dirección de flujo. El contenedor de elementos de transferencia de calor comprende un par de miembros de soporte que definen un espacio entre ellos, y una pluralidad de elementos de transferencia de calor apilados en el espacio entre el par de miembros de soporte. La pluralidad de elementos de transferencia de calor incluye al menos una primera placa que comprende el elemento de transferencia de calor del primer aspecto de la invención.
La configuración de las muescas ayuda a mantener una separación deseada entre el elemento y los elementos adyacentes cuando están apilados en un contenedor de elementos de transferencia de calor, y la configuración de las ondulaciones ayuda a inducir turbulencia al objeto de aumentar el intercambio de calor entre el aire o gas y el elemento.
El contenedor y el elemento de transferencia de calor de la invención pueden hacer posible que las temperaturas de salida de los gases de combustión de un intercambiador de calor rotativo se reduzcan significativamente y pueden dar como resultado unos consumos de calor reducidos, cuyos beneficios pueden compensar cualquier ligero aumento de la potencia de ventilador necesario para hacer frente a la caída de presión debida a la mayor turbulencia. Cuando se utilizan en una central eléctrica que emite gases de combustión limpios, las incrustaciones deben ser mínimas, por lo que no debe haber tendencia a una deriva de caída de presión.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista esquemática de una central eléctrica con un intercambiador de calor rotativo que puede utilizar contenedores de elementos de transferencia de calor según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva parcialmente cortada de un intercambiador de calor rotativo de un tipo que puede utilizar contenedores de elementos de transferencia de calor según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La figura 3 es una vista en perspectiva de un contenedor de elementos de transferencia de calor para un intercambiador de calor rotativo según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La figura 4 es una vista plana de un elemento de transferencia de calor según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La figura 4A es una vista en sección transversal del elemento de transferencia de calor de la figura 4 tomada a través de la sección 4A-4A.
La figura 5 es una vista en perspectiva de elementos de transferencia de calor adyacentes según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva de elementos de transferencia de calor adyacentes según otro ejemplo que no forma parte de la presente invención.
La figura 7 es una vista plana de un elemento de transferencia de calor según otro ejemplo más que no forma parte de la presente invención.
La figura 7A es una vista en sección transversal del elemento de transferencia de calor de la figura 7 tomada a través de la sección 7A-7A.
La figura 8 es una vista plana de un elemento de transferencia de calor según otro ejemplo más que no forma parte de la presente invención.
La figura 8A es una vista en sección transversal del elemento de transferencia de calor de la figura 8 tomada a través de la sección 8A-8A.
La figura 9 es una vista en perspectiva de un elemento de transferencia de calor según otro ejemplo que no forma parte de la presente invención.
La figura 10 es una vista en perspectiva de un elemento de transferencia de calor según un ejemplo adicional que no forma parte de la presente invención.
Descripción de realizaciones a modo de ejemplo
El presente concepto inventivo se describe mejor a través de ciertas realizaciones del mismo, que se describen en detalle en la presente memoria haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que los números de referencia iguales se refieren a características iguales en todos ellos. Se ha de entender que el término invención, cuando se usa en la presente memoria, pretende hacer referencia además al concepto inventivo que subyace a las realizaciones descritas a continuación y no simplemente a las realizaciones en sí mismas. Se ha de entender además que el concepto inventivo general está limitado por el objeto de la reivindicación independiente 1 y no queda limitado a las realizaciones ilustrativas descritas a continuación, y las siguientes descripciones deben leerse teniendo en cuenta esto.
En la figura 1 se ilustra una central eléctrica a modo de ejemplo 10 de un tipo que puede incorporar un intercambiador de calor rotativo 12 con elementos de transferencia de calor según la presente invención. La central eléctrica 10 incluye un generador 14 acoplado a una turbina de vapor 16 para producir electricidad. La turbina 16 es impulsada por el vapor de una caldera 18, la cual recibe aire para la combustión a través de una entrada de aire 20 y expulsa los gases de combustión a través de una salida de escape 22. Los ventiladores 24a y 24b pueden usarse para suministrar aire a la entrada de la caldera 20 y para aspirar los gases de combustión de la salida de escape 22 a través de un sistema de extracción de polvo 26 antes de que sean liberados a la atmósfera. Un intercambiador de calor rotativo regenerador 12 puede estar dispuesto en posición adyacente a la entrada de aire 20 y a la salida de escape 22 para precalentar el aire que entra a la caldera 18 utilizando el calor de los gases de combustión expulsados de la caldera. Los intercambiadores de calor rotativos regeneradores también se pueden usar en calentadores gas-gas para controlar las emisiones de la planta.
Haciendo referencia ahora a la figura 2, en ella se muestra una vista en perspectiva parcialmente cortada de un intercambiador de calor rotativo 12 que utiliza unos elementos de transferencia de calor y contenedores según una realización a modo de ejemplo de la presente invención. El intercambiador de calor rotativo 12 incluye una carcasa 28 con un primer conducto o abertura 30 y un segundo conducto o abertura 32. La primera abertura 30 comunica con la entrada de aire de la caldera 20 y la segunda abertura 32 comunica con la salida de escape de la caldera 22. Un rotor 34 que contiene una pluralidad de contenedores de elementos de transferencia de calor 36 está montado de forma giratoria en la carcasa 28 de tal manera que los contenedores de elementos de transferencia de calor 36 del rotor circulan pasando por las aberturas 30 y 32, haciendo de esta forma que los elementos de transferencia de calor de los contenedores sean calentados por los gases de escape cuando quedan alineados con la segunda abertura y que precalienten el aire de entrada cuando quedan alineados con la primera abertura.
La figura 3 es una vista en perspectiva de un contenedor o paquete de elementos de transferencia de calor 36 de un intercambiador de calor rotativo según una realización a modo de ejemplo de la presente invención. El contenedor de elementos de transferencia de calor 36 incluye una pluralidad de elementos de transferencia de calor 38 en forma de láminas o placas dispuestas en una pila entre un par de miembros de soporte 40. En una realización a modo de ejemplo, los miembros de soporte pueden ser placas de extremo. En el ejemplo que se muestra, las láminas son láminas rectangulares orientadas verticalmente entre placas de extremo separadas horizontalmente. Las láminas son de la misma altura y de anchura creciente en dirección horizontal para proporcionar una sección transversal trapezoidal cuando se ven desde arriba. La forma trapezoidal del recipiente 36 en este ejemplo permite que múltiples contenedores de este tipo queden dispuestos según un patrón circular o anillo dentro de un rotor de un intercambiador de calor rotativo. El contenedor de elementos de transferencia de calor 36 a modo de ejemplo también puede incluir una o más barras de soporte 42 que se extienden por encima y por debajo de los elementos de transferencia de calor 38 entre los miembros de soporte 40 para ayudar a proporcionar soporte estructural al conjunto y/o una o más barras de refuerzo 44 que se extienden transversalmente a través de la una o más barras de soporte 42 para proporcionar un soporte adicional. Una o más bandas de acero 46 se pueden disponer de forma que rodeen el conjunto para ayudar a mantener los elementos 38 en posición durante el transporte. Cualquiera de los elementos de transferencia de calor descritos en la presente memoria puede usarse en un contenedor de este tipo.
La figura 4 es una vista plana de un elemento de transferencia de calor 38 según una realización a modo de ejemplo de la presente invención. El elemento de transferencia de calor 38 comprende una lámina o placa rectangular hecha de un material térmicamente conductor, tal como de aceros, que puede resistir ser calentado repetidamente hasta altas temperaturas cuando queda expuesto a los gases de escape y ser enfriado cuando queda expuesto al aire de entrada a temperatura ambiente. Una pluralidad de nervaduras o muescas 48 están conformadas en la lámina según un primer ángulo 01 con respecto a la dirección del aire o gas que circula a través del contenedor de elementos de transferencia de calor (por ejemplo, haciendo pasar las láminas a través de un par de rodillos con perfiles con muescas). Las muescas 48 pueden ser paralelas, como se muestra, con una primera longitud de paso P1 entre muescas. A pesar de que se muestran dos muescas 48 a modo de ejemplo, se apreciará que el elemento de transferencia de calor se puede conformar con más de dos muescas. Como se ve mejor en la vista en sección transversal del elemento de transferencia de calor 38 que se muestra en la figura 4A, cada muesca 48 tiene un pico con una primera altura H1 y un punto mínimo con una primera profundidad D1, que se seleccionan para establecer una separación deseada entre elementos apilados. La separación entre los elementos apilados se elige para definir un canal a través del cual puedan circular el aire y/o los gases de escape.
También se conforma una pluralidad de ondulaciones 50 en la lámina entre las muescas 48 (por ejemplo, haciendo pasar las láminas a través de un par de rodillos con perfiles ondulados antes, o simultáneamente, a la conformación de las muescas). Las ondulaciones 50 están configuradas para inducir una turbulencia en el aire y/o en el gas que circula a través del canal definido entre los elementos de transferencia de calor 38 adyacentes. Las ondulaciones 50 están orientadas según un segundo ángulo 0 2 con respecto a la dirección del flujo del aire o gas que circula a través del contenedor de elementos de transferencia de calor. En el elemento de transferencia de calor a modo de ejemplo que se muestra en la figura 4, el segundo ángulo 02 se selecciona para estar en dirección opuesta al primer ángulo 01 con respecto a la dirección de flujo (por ejemplo, en el sentido de las agujas del reloj frente al sentido contrario a las agujas del reloj) de forma que las ondulaciones 50 se cruzan con las muescas 48. Por ejemplo, si el primer ángulo se mide en el sentido contrario a las agujas del reloj con respecto a la dirección del flujo de aire/gas, el segundo ángulo se puede medir en el sentido de las agujas del reloj con respecto a la dirección del flujo de aire/gas. Las ondulaciones 50 pueden ser paralelas entre sí como se muestra, con una segunda longitud de paso P2 que es más pequeña que la primera longitud de paso P1. Como se ve mejor en la vista en sección transversal del elemento de transferencia de calor 38 que se muestra en la figura 4A, las ondulaciones 50 pueden tener, cada una, una segunda altura H2 que es menor que la primera altura H1 y una segunda profundidad D2 que es menor que la primera profundidad D1.
En una realización a modo de ejemplo, el primer ángulo 01 puede estar en el rango de 5° a 45°, y el segundo ángulo 02 puede estar en el rango de 0° a -90°. En otro ejemplo, el primer ángulo 01 puede ser 20° y el segundo ángulo 02 puede ser -30°. En una realización a modo de ejemplo, la altura H1 y profundidad D1 primeras pueden ser, cada una, de 5 - 9 mm, la altura y profundidad H2 y D2 segundas pueden ser, cada una, de 3 mm, la primera longitud de paso P1 puede ser de 35 mm y la segunda longitud de paso P2 puede ser de 15 mm.
La figura 5 es una vista en perspectiva de un par de elementos de transferencia de calor 38 y 38' apilados según una realización a modo de ejemplo de la presente invención. El primer elemento de transferencia de calor 38 se muestra en corte parcial para que se puedan ver los detalles del segundo elemento de transferencia de calor 38'. Ambos elementos de transferencia de calor 38 y 38' tienen una configuración como la mostrada en la figura 4. Sin embargo, sus orientaciones respectivas con respecto a la dirección del flujo de aire son inversas entre sí. Es decir, el primer elemento de transferencia de calor 38 tiene una primera orientación y el segundo elemento de transferencia de calor 38' tiene una segunda orientación que está girada 180° con respecto a la primera orientación de forma que las muescas separadas en diagonal de un elemento de transferencia de calor se cruzan con las muescas separadas en diagonal de los elementos de transferencia de calor adyacentes y así sucesivamente a lo largo de la pila.
Las muescas separadas en diagonal que se cruzan 48 y 48' realizan la función de mantener un hueco o espaciamiento deseado entre elementos de transferencia de calor adyacentes. El número de muescas, su ángulo y su longitud de paso contribuyen a tener suficientes puntos de contacto para conseguir un paquete rígido y de buen ajuste cuando es comprimido. El cruce diagonal de las muescas 48 y 48' también ayuda a evitar un flujo distorsionado, manteniendo un flujo uniforme en toda el área de flujo de sección transversal del paquete de elementos.
Las ondulaciones en ángulo 50 y 50' entre las muescas de los respectivos elementos de transferencia de calor 38 y 38' actúan como generadores de turbulencia para inducir turbulencia. Las ondulaciones en ángulo inductoras de turbulencia 50 y 50' se incorporan para mejorar la transferencia de calor, particularmente a velocidades de gas y números de Reynolds más bajos. Los elementos de transferencia de calor de alta eficiencia del tipo descrito en la presente memoria son de esta forma adecuados para la combustión de gas de fracturación hidráulica, en la que las temperaturas de salida de los gases de combustión pueden reducirse significativamente en comparación con las calderas de carbón convencionales. La mayor caída de presión resultante de la mayor turbulencia es mínima y los beneficios en términos de consumo de calor superan con creces cualquier ligero aumento de potencia de ventilador que pueda ser necesario. El gas de combustión limpio tampoco causará incrustaciones, por lo que no hay tendencia a una deriva de caída de presión. A pesar de que se muestran dos elementos de transferencia de calor con fines ilustrativos, se apreciará que una pila puede comprender más de dos elementos de transferencia de calor de orientación alterna, como se muestra. Los elementos de transferencia de calor que se muestran en la figura 5 se pueden apilar de forma alterna entre sí o con cualquiera de los otros elementos de transferencia de calor descritos en la presente memoria.
La figura 6 es una vista en perspectiva de un par de elementos de transferencia de calor 52 y 52' apilados según otro ejemplo que no forma parte de la presente invención. Los elementos de transferencia de calor 52 y 52' están configurados de la misma forma pero tienen una orientación inversa. Cada uno de los elementos de transferencia de calor 52 y 52' incluye una pluralidad de muescas en ángulo 48 o 48', respectivamente, separadas por una pluralidad de depresiones 54 o 54', respectivamente. Las muescas en ángulo 48 y 48' son las mismas que las descritas anteriormente. Sin embargo, se conforman las depresiones 54 y 54' entre las muescas 48 y 48' (por ejemplo, haciendo pasar las láminas a través de un par de rodillos con depresiones antes, o simultáneamente, a la conformación de las muescas), en lugar de ondulaciones. En un ejemplo, las depresiones 54 y 54' pueden ser semiesféricas y cóncavas o convexas. En una realización a modo de ejemplo, se conforman dos o tres filas de depresiones entre cada par de muescas en ángulo. Las filas pueden ser paralelas a las muescas, como se muestra, o estar orientadas según un ángulo con respecto a las muescas. Las depresiones de filas adyacentes pueden estar alineadas entre sí o estar desplazadas. En una realización a modo de ejemplo, la profundidad de las depresiones es menor que la altura/profundidad de las muescas, y la separación entre depresiones adyacentes es menor que la separación entre las muescas. Al igual que las ondulaciones, las depresiones entre las muescas se comportan como generadores de turbulencia para inducir turbulencia. Las depresiones inductoras de turbulencia mejoran la transferencia de calor para facilitar su uso en la combustión de gas de fracturación hidráulica y en otras aplicaciones. De nuevo, a pesar de que se muestran dos elementos de transferencia de calor con fines ilustrativos, se apreciará que una pila puede comprender más de dos elementos de transferencia de calor de orientación alterna, como se muestra. Los elementos de transferencia de calor de la figura 6 se pueden apilar de forma alterna con cualquiera de los otros elementos de transferencia de calor descritos en la presente memoria.
La figura 7 es una vista plana de un elemento de transferencia de calor 56 según otro ejemplo más que no forma parte de la presente invención. La figura 7A es una vista en sección transversal del elemento de transferencia de calor 56 de la figura 7 tomada a través de la sección 7A-7A. El elemento de transferencia de calor 56 incluye un par de muescas 48 orientadas en paralelo a la dirección del flujo de aire y una pluralidad de depresiones 54 conformadas entre las muescas. Las depresiones 54 están dispuestas en dos columnas de filas en ángulo, comprendiendo cada fila tres depresiones y estando orientada según un ángulo con respecto a la dirección del flujo de aire y/o gas. En una realización a modo de ejemplo, las filas de depresiones 54 están dispuestas, cada una, según un ángulo de aproximadamente 45° con respecto a la dirección del flujo de aire y/o gas. Al igual que en el elemento de transferencia de calor de la figura 6, las depresiones del elemento de transferencia de calor de la figura 7 pueden tener una forma semiesférica y pueden tener una profundidad menor que la altura/profundidad de las muescas, y una separación entre depresiones adyacentes que es menor que la separación entre las muescas. Las depresiones entre las muescas se comportan como generadores de turbulencia para inducir turbulencia. Las depresiones inductoras de turbulencia mejoran la transferencia de calor para facilitar su uso en la combustión de gas de fracturación hidráulica y en otras aplicaciones. El elemento de transferencia de calor de la figura 7 se puede apilar de forma alterna con el elemento de transferencia de calor de la figura 6 o con cualquiera de los otros elementos de transferencia de calor descritos en la presente memoria.
La figura 8 es una vista plana de un elemento de transferencia de calor 58 según otro ejemplo más que no forma parte de la presente invención. La figura 8A es una vista en sección transversal del elemento de transferencia de calor 58 de la figura 8 tomada a través de la sección 8A-8A. En esta realización, se conforma una pluralidad de depresiones 54 en el elemento de transferencia de calor 58 en una pluralidad de columnas y filas. En una realización a modo de ejemplo, se muestran al menos tres columnas de filas que comprenden tres depresiones cada una. No obstante, las filas pueden contener más o menos depresiones que las que se muestran. Las filas de depresiones están orientadas según un ángulo con respecto a la dirección del flujo de aire. En una realización a modo de ejemplo, las filas de depresiones están dispuestas según un ángulo de aproximadamente 45° con respecto a la dirección del flujo de aire. Las depresiones se comportan como generadores de turbulencia para inducir turbulencia. Las depresiones inductoras de turbulencia mejoran la transferencia de calor para facilitar su uso en la combustión de gas de fracturación hidráulica y en otras aplicaciones. El elemento de transferencia de calor de la figura 8 se puede apilar de forma alterna con el elemento de transferencia de calor de la figura 7 o con cualquiera de los otros elementos de transferencia de calor descritos en la presente memoria.
La figura 9 es una vista en perspectiva de un elemento de transferencia de calor 60 según otro ejemplo que no forma parte de la presente invención. El elemento de transferencia de calor 60 de la figura 9 incluye un patrón repetitivo de protuberancias o crestas 62 con forma de diamante que se comportan como generadores de turbulencia para inducir turbulencia. El patrón de diamante 62 inductor de turbulencia aumenta el número de puntos de contacto y mejora la transferencia de calor para facilitar su uso en la combustión de gas de fracturación hidráulica y en otras aplicaciones. Las protuberancias o crestas 62 con forma de diamante pueden conformarse mediante doble laminación de una lámina con el ángulo de las ondulaciones del primer rodillo opuesto al ángulo de las ondulaciones del segundo rodillo. Por ejemplo, el primer rodillo puede configurarse para generar unas ondulaciones orientadas según un ángulo de 30° con respecto a la dirección del flujo de aire/gas y el segundo rodillo puede configurarse para generar unas ondulaciones orientadas según un ángulo de -30° con respecto a la dirección del flujo de aire/gas. Este proceso da como resultado un perfil de diamante y los ángulos de las ondulaciones se pueden variar para alterar la forma del diamante. El elemento de transferencia de calor de la figura 9 se puede apilar de forma alterna con el elemento de transferencia de calor de la figura 7, con un elemento de transferencia de calor que tenga un perfil ondulado o corrugado paralelo a la dirección del flujo de aire/gas, o con cualquiera de los otros elementos de transferencia de calor descritos en la presente memoria.
La figura 10 es una vista en perspectiva de un elemento de transferencia de calor 64 según un ejemplo adicional que no forma parte de la presente invención. El elemento de transferencia de calor 64 de la figura 10 incluye un patrón complejo de protuberancias o crestas 66 que se comportan como generadores de turbulencia para inducir turbulencia. El patrón inductor de turbulencia de la figura 10 aumenta el número de puntos de contacto y mejora la transferencia de calor para facilitar su uso en la combustión de gas de fracturación hidráulica y en otras aplicaciones. El patrón mostrado en la figura 10 se puede conformar haciendo pasar una lámina a través de un rodillo ondulado para generar unas ondulaciones orientadas según un ángulo con respecto a la dirección del flujo de aire/gas, seguido de un rodillo corrugado que genera unas ondulaciones orientadas en paralelo a la dirección del flujo de aire/gas. Este proceso crea unas protuberancias 66 en los lados de los corrugados para inducir turbulencia y mejorar la transferencia de calor. El elemento de transferencia de calor de la figura 10 se puede apilar de forma alterna con un elemento de transferencia de calor que tenga ondulaciones en ángulo (por ejemplo, con una orientación según un ángulo opuesto a las ondulaciones del elemento de transferencia de calor de la figura 10), con el elemento de transferencia de calor de la figura 9, o con cualquiera de los otros elementos de transferencia de calor descritos en la presente memoria.
Se apreciará que las realizaciones descritas anteriormente e ilustradas en los dibujos representan sólo algunas de las muchas formas de implementar las realizaciones de la presente invención. Por ejemplo, en la realización que se muestra en la figura 4, el ángulo de las ondulaciones en relación a los ángulos de la muesca y la altura de las ondulaciones en relación a la altura de la muesca se pueden variar para optimizar el rendimiento de transferencia de calor/caída de presión dependiendo de la aplicación particular o de la especificación del cliente. Además, a pesar de que las depresiones se han descrito como semiesféricas, se apreciará que pueden comprender un segmento esférico más pequeño (por ejemplo, la altura o profundidad de las depresiones puede ser menor que el radio) o que pueden tener otras configuraciones, tal como una forma piramidal. Además, aunque se ha mostrado un contenedor de elementos de transferencia de calor que tiene una sección transversal trapezoidal, se apreciará que el contenedor puede configurarse para tener una sección transversal rectangular, una sección transversal curva o cualquier otra forma adecuada para su instalación en un intercambiador de calor rotativo.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un elemento de transferencia de calor (38) para un intercambiador de calor rotativo (12) que tiene una dirección de flujo, comprendiendo dicho elemento de transferencia de calor (38):
una placa que tiene una pluralidad de muescas alargadas (48) conformadas en la misma a intervalos separados, estando cada una de dichas muescas alargadas (48) orientada según un primer ángulo (01) con respecto a la dirección de flujo y teniendo una primera altura (H1) con respecto a una superficie de dicha placa, en la que dicho primer ángulo (01) está en el rango de 5° a 45° con respecto a la dirección de flujo;
teniendo dicha placa además una pluralidad de ondulaciones alargadas (50) conformadas en la misma a intervalos separados, estando cada una de dichas ondulaciones alargadas (50) orientada según un segundo ángulo (02) con respecto a la dirección de flujo y teniendo una segunda altura (H2) con respecto a dicha superficie de dicha placa;
en el que dicha primera altura (H1) de cada una de dicha pluralidad de muescas alargadas (48) es mayor que dicha segunda altura (H2) de cada una de dicha pluralidad de ondulaciones alargadas (50); y
en el que dicho primer ángulo (01) es diferente de dicho segundo ángulo (02),
caracterizado por que
dicho segundo ángulo (02) está en el rango de 0° a -90° con respecto a la dirección de flujo.
2. Un elemento de transferencia de calor (38) según la reivindicación 1, en el que dicho primer ángulo (01) es de 20° con respecto a la dirección de flujo.
3. Un elemento de transferencia de calor (38) según la reivindicación 1, en el que dicho segundo ángulo (02) es de -30° con respecto a la dirección de flujo.
4. Un elemento de transferencia de calor (38) según la reivindicación 1, en el que dicha segunda altura (H2) es del 20% al 70% de dicha primera altura (H1).
5. Un elemento de transferencia de calor (38) según la reivindicación 1, en el que cada una de dicha pluralidad de muescas alargadas (48) tiene una primera profundidad (D1) con respecto a dicha superficie de dicha placa y cada una de dicha pluralidad de ondulaciones (50) tiene una segunda profundidad (D2) con respecto a dicha superficie de dicha placa, y en el que dicha segunda profundidad (D2) es menor que dicha primera profundidad (D1).
6. Un contenedor de elementos de transferencia de calor (36) para un intercambiador de calor rotativo (12) que tiene una carcasa (28) con una primera abertura (30) en comunicación de fluido con un primer flujo de gas y una segunda abertura (32) en comunicación de fluido con un segundo flujo de gas, teniendo los flujos de gas primero y segundo una dirección de flujo, y comprendiendo el contenedor de elementos de transferencia de calor:
un par de miembros de soporte (40) que definen un espacio entre ellos;
una pluralidad de elementos de transferencia de calor apilados en el espacio entre el par de miembros de soporte (40), en el que la pluralidad de elementos de transferencia de calor incluye al menos una primera placa que comprende el elemento de transferencia de calor (38, 52) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
7. Un contenedor de elementos de transferencia de calor (36) según la reivindicación 6, en el que al menos un segundo elemento de dicha pluralidad de elementos de transferencia de calor comprende:
una segunda placa paralela y adyacente a dicha primera placa y que tiene una pluralidad de muescas alargadas (48') conformadas en la misma a intervalos separados y una pluralidad de ondulaciones alargadas (50') conformadas en la misma entre dicha pluralidad de muescas alargadas (48');
en el que dicha pluralidad de muescas alargadas (48') de dicha segunda placa están orientadas transversalmente con respecto a dicha pluralidad de muescas alargadas (48) de dicha primera placa, y en el que dicha pluralidad de ondulaciones (50') de dicha segunda placa están orientadas transversalmente con respecto a dicha pluralidad de ondulaciones (50) de dicha primera placa.
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