ES2930008T3 - Insulating surface coating on heat exchangers to avoid thermal stress - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un intercambiador de calor de placas (10) que tiene un bloque de intercambiador de calor de placas (11), que tiene una pluralidad de particiones (4, 5) dispuestas paralelas entre sí en forma de placas de separación que forman una pluralidad de intercambiadores de calor. pasos (1a, 1b) para fluidos que se van a poner en relación de intercambio de calor indirecto entre sí. Los pasos de intercambio de calor están cerrados desde el exterior por tiras laterales (8), y cada paso de intercambio de calor (1a, 1b) tiene una entrada (9) para la entrada de un fluido y una salida (19) para la salida del fluido. Según la invención, uno o varios tabiques (4, 5) y/o uno o varios elementos conductores de calor (2, 3) presentan respectivamente un revestimiento (41) de un material termoaislante. La invención se refiere además a un método para producir un laminado polimérico ya un método para unir entre sí componentes poliméricos prefabricados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The invention relates to a plate heat exchanger (10) having a plate heat exchanger block (11), which has a plurality of partitions (4, 5) arranged parallel to each other in the form of separation plates that form a plurality of heat exchangers. steps (1a, 1b) for fluids that are to be put into an indirect heat exchange relationship with each other. The heat exchange passages are closed from the outside by lateral strips (8), and each heat exchange passage (1a, 1b) has an inlet (9) for the inlet of a fluid and an outlet (19) for the fluid outlet. According to the invention, one or more partitions (4, 5) and/or one or more heat-conducting elements (2, 3) respectively have a coating (41) of a heat-insulating material. The invention further relates to a method for producing a polymeric laminate and to a method for bonding together prefabricated polymeric components. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Recubrimiento de superficie aislante en intercambiadores de calor para evitar esfuerzos térmicosInsulating surface coating on heat exchangers to avoid thermal stress
La invención se refiere a un intercambiador de calor de placas, así como a un procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de placas de este tipo.The invention relates to a plate heat exchanger, as well as a process for manufacturing such a plate heat exchanger.
Por el estado de la técnica se conocen intercambiadores de calor de placas configurados para transferir el calor de un primer fluido a un segundo fluido distinto. A este respecto, los fluidos son guiados dentro del intercambiador de calor de placas en pasos de intercambio de calor independientes del bloque de intercambiador de calor de placas. Estos están delimitados cada uno por dos paredes separadoras paralelas del bloque de intercambiador de calor de placas, entre las cuales está dispuesto en cada caso un elemento de superficie calefactora, también denominado aleta o lámina.From the state of the art, plate heat exchangers configured to transfer heat from a first fluid to a different second fluid are known. In this regard, the fluids are guided into the plate heat exchanger in heat exchange passages independent of the plate heat exchanger block. These are each delimited by two parallel partition walls of the plate heat exchanger block, between which is arranged in each case a heating surface element, also called a fin or foil.
Tales intercambiadores de calor de placas se muestran y describen, por ejemplo, en “The Standards of the brazed aluminium plate-fin heat exchanger manufacturers association” ALPEMA, Third Edition, 2010, que constituye el preámbulo de la reivindicación 1.Such plate heat exchangers are shown and described, for example, in “The Standards of the brazed aluminum plate-fin heat exchanger manufacturers association” ALPEMA, Third Edition, 2010, which forms the preamble to claim 1.
Además, tales intercambiadores de calor de placas de aluminio se utilizan en particular en procesos criogénicos, por ejemplo, en instalaciones de separación de aire. Dichas paredes o chapas separadoras y aletas constituyen, en este caso, por un lado, la superficie calefactora y, por otro lado, tienen que absorber las fuerzas procedentes de la sobrepresión interna. A este respecto, hay disponibles diversas paredes separadoras y tipos de aletas, estando, sin embargo, las opciones de diseño restringidas por la función de resistencia a la presión. Por lo tanto, no es posible una reducción arbitraria de la superficie calefactora específica. Tampoco suele ser el objetivo, ya que normalmente se desea una alta densidad de superficie calefactora y, por lo tanto, un diseño lo más compacto posible.Furthermore, such aluminum plate heat exchangers are used in particular in cryogenic processes, for example in air separation plants. Said separating walls or plates and fins constitute, in this case, on the one hand, the heating surface and, on the other hand, have to absorb the forces originating from internal overpressure. In this regard, various dividing walls and types of fins are available, however, the design options being restricted by the pressure resistance function. Therefore, an arbitrary reduction of the specific heating surface is not possible. Nor is this usually the goal, as a high heating surface density is usually desired and therefore as compact a design as possible.
La puesta en marcha, en particular el reinicio, de intercambiadores de calor, en particular de intercambiadores de calor de placas de aluminio, tras una parada del sistema de corta o media duración, puede provocar esfuerzos térmicos muy elevados. Esto es así en particular cuando la variación de temperatura global en el aparato es grande, como sucede en el caso de los intercambiadores de calor principales en instalaciones de separación de aire. En consecuencia, existe el riesgo de que estos intercambiadores de calor resulten dañados ya con un número relativamente pequeño de reinicios debido a la fatiga de los materiales.The start-up, in particular the restart, of heat exchangers, in particular aluminum plate heat exchangers, after a short or medium-term shutdown of the system, can cause very high thermal stresses. This is so in particular when the overall temperature variation in the apparatus is large, as is the case with the main heat exchangers in air separation installations. Consequently, there is a risk that these heat exchangers will be damaged already with a relatively small number of restarts due to material fatigue.
A este respecto, sin embargo, se desean instalaciones que puedan hacerse funcionar de forma flexible, lo que incluye en particular las mencionadas interrupciones de funcionamiento.In this connection, however, installations are desired which can be operated flexibly, which includes in particular the mentioned interruptions of operation.
Los altos esfuerzos térmicos se deben a lo siguiente: En caso de parada del sistema, todos los flujos del proceso suelen detenerse. Partiendo de un perfil de temperatura con un extremo caliente y otro frío, las diferencias de temperatura de los materiales se igualan lentamente debido a la conducción del calor dentro del intercambiador de calor y el aparato adopta una temperatura (media) homogénea que se sitúa entre la temperatura máxima y mínima del estado inicial. Las pérdidas de aislamiento suelen ser pequeñas, por lo que este estado solo cambia lentamente. High thermal stresses are due to the following: In case of system stoppage, all process flows usually stop. Starting from a temperature profile with a hot and a cold end, the temperature differences of the materials slowly equalize due to heat conduction within the heat exchanger and the device assumes a homogeneous (average) temperature that lies between maximum and minimum temperature of the initial state. Insulation losses are usually small, so this state only changes slowly.
Si los flujos de proceso vuelven ahora a ponerse en marcha, estos llegan al intercambiador de calor con una diferencia de temperatura muy grande. Como resultado, la temperatura de la pared cambia rápidamente en el tiempo, en particular en la zona de las entradas de flujo, y se desarrollan gradientes locales de temperatura de la pared muy pronunciados a lo largo de la dirección principal del flujo. Los gradientes temporales y locales de temperatura provocan los mencionados esfuerzos térmicos. En particular en grandes intercambiadores de calor fabricados con diseño modular, que presentan varios bloques de intercambiador de calor de placas interconectados, los esfuerzos térmicos pueden ser considerables.If the process flows now start up again, they arrive at the heat exchanger with a very large temperature difference. As a result, the wall temperature changes rapidly with time, particularly in the area of the flow inlets, and very steep local wall temperature gradients develop along the main flow direction. The temporary and local temperature gradients cause the aforementioned thermal stresses. In particular in large heat exchangers manufactured in a modular design, which have several interconnected plate heat exchanger blocks, the thermal stresses can be considerable.
Los documentos WO2014/044522A1 y WO2014/048073A1 divulgan intercambiadores de calor de placas con una separación térmica entre áreas del intercambiador de calor, con el fin de aumentar la potencia del intercambiador de calor. Documents WO2014/044522A1 and WO2014/048073A1 disclose plate heat exchangers with a thermal separation between areas of the heat exchanger, in order to increase the power of the heat exchanger.
Partiendo de ello, la presente invención se basa en el objetivo de crear un intercambiador de calor de placas mejorado en cuanto a la problemática anteriormente mencionada.Starting from this, the present invention is based on the objective of creating an improved plate heat exchanger in terms of the aforementioned problems.
Este objetivo se consigue mediante un intercambiador de calor de placas con las características de la reivindicación 1. This objective is achieved by means of a plate heat exchanger with the characteristics of claim 1.
Según esta, está previsto un intercambiador de calor de placas con un bloque de intercambiador de calor de placas que presenta varias paredes separadoras dispuestas en paralelo entre sí (por ejemplo, en forma de chapas separadoras), que forman una pluralidad de pasos de intercambio de calor para fluidos que han de ponerse en transferencia de calor indirecta entre sí, en donde los pasos de intercambio de calor están delimitados, en particular cerrados hacia el exterior, mediante listones laterales (por ejemplo, en forma de tiras de chapa), previstos en particular al ras en el borde de las paredes separadoras, también denominados barras laterales, y en donde entre, en particular cada dos, paredes separadoras adyacentes está dispuesto al menos un elemento termoconductor (también denominado aleta), y en donde los pasos de intercambio de calor, en particular cada paso de intercambio de calor, presenta una entrada para la entrada de un fluido, así como una salida para la salida del fluido. According to it, a plate heat exchanger is provided with a plate heat exchanger block which has a plurality of dividing walls arranged parallel to one another (for example in the form of dividing plates) which form a plurality of heat exchange passages. heat for fluids that are to be brought into indirect heat transfer with each other, whereby the heat exchange passages are delimited, in particular closed to the outside, by side slats (for example in the form of sheet metal strips), provided in in particular flush at the edge of the dividing walls, also called side bars, and where at least one heat-conducting element (also called fin) is arranged between, in particular every two, adjacent dividing walls, and where the heat exchange passages heat, in particular each heat exchange step, has an input for the input of a fluid, as well as an output for the output of the fluid.
Según la invención está previsto que varias paredes separadoras y/o varios elementos termoconductores presenten en cada caso un recubrimiento de un material termoaislante, y queAccording to the invention, it is provided that a plurality of partition walls and/or a plurality of heat-conducting elements each have a coating of a heat-insulating material, and that
(a) el respectivo elemento termoconductor forme, a este respecto, con las dos paredes separadoras adyacentes una pluralidad de canales de flujo del respectivo paso de intercambio de calor, en donde el recubrimiento está colocado sobre el respectivo elemento termoconductor y las dos paredes separadoras adyacentes de tal modo que el respectivo canal de flujo presenta una cara interna periférica recubierta con el recubrimiento termoaislante,(a) the respective heat-conducting element forms, in this case, with the two adjacent dividing walls a plurality of flow channels of the respective heat exchange passage, wherein the coating is laid over the respective heat-conducting element and the two adjacent dividing walls in such a way that the respective flow channel has an internal peripheral face covered with the heat-insulating coating,
y/oI
(b) la pared separadora que presenta el recubrimiento y/o que el elemento termoconductor que presenta el recubrimiento presente una primera sección dispuesta en la entrada y una segunda sección conectada con la primera sección, en donde la segunda sección está más alejada de la entrada que la primera sección, y en donde la primera sección presenta el recubrimiento, y en donde la segunda sección no presenta ningún recubrimiento termoaislante.(b) the dividing wall presenting the coating and/or the heat-conducting element presenting the coating presenting a first section arranged at the entrance and a second section connected to the first section, the second section being further away from the entrance than the first section, and where the first section presents the coating, and where the second section does not present any heat-insulating coating.
Preferiblemente, uno o varios listones laterales presentan en cada caso un recubrimiento de un material termoaislante, colocado sobre el respectivo listón lateral.Preferably, one or more side strips in each case have a coating of a heat-insulating material, placed on the respective side strip.
Las dos paredes separadoras más externas del bloque de intercambiador de calor de placas, que delimitan el bloque de intercambiador de calor de placas hacia el exterior, también se denominan paredes de cubierta y están formadas, en particular, por chapas de cubierta.The two outermost dividing walls of the plate heat exchanger block, which delimit the plate heat exchanger block to the outside, are also called cover walls and are formed, in particular, by cover plates.
El respectivo paso de intercambio de calor está delimitado, por tanto, mediante dos paredes separadoras adyacentes y presenta al menos un elemento termoconductor (aleta) entre estas paredes separadoras.The respective heat exchange passage is thus delimited by two adjacent dividing walls and has at least one heat-conducting element (fin) between these dividing walls.
Según la alternativa (a) según la invención, el respectivo elemento termoconductor forma, a este respecto, como se explicó anteriormente, con las dos paredes separadoras adyacentes una pluralidad de canales de flujo del respectivo paso de intercambio de calor, en donde el recubrimiento está colocado sobre el respectivo elemento termoconductor y las dos placas separadoras adyacentes de tal modo que el respectivo canal de flujo presenta una cara interna periférica recubierta con el recubrimiento termoaislante. Preferiblemente, el recubrimiento está colocado de tal manera que el respectivo canal de flujo presenta en una primera sección un recubrimiento sin huecos, es decir, un recubrimiento continuo, sobre su pared interna.According to alternative (a) according to the invention, the respective heat-conducting element forms, in this respect, as explained above, with the two adjacent dividing walls a plurality of flow channels of the respective heat exchange passage, the coating being placed on the respective heat-conducting element and the two adjacent separator plates in such a way that the respective flow channel has a peripheral internal face covered with the heat-insulating coating. Preferably, the lining is arranged in such a way that the respective flow channel has a gap-free lining, ie a continuous lining, on its inner wall in a first section.
Según otra forma de realización está previsto que el respectivo elemento termoconductor presente montañas (o secciones de cabeza) y valles (o secciones de pie) dispuestos de manera alterna y preferiblemente en paralelo entre sí, en donde las montañas y los valles están conectados entre sí en cada caso a través de almas que discurren en particular en vertical. Las montañas y los valles dispuestos de manera alterna forman junto con las almas una estructura ondulada del respectivo elemento termoconductor.According to another embodiment, provision is made for the respective heat-conducting element to have mountains (or head sections) and valleys (or foot sections) arranged alternately and preferably parallel to one another, the mountains and valleys being connected to one another. in each case through souls that run in particular vertically. Together with the webs, the alternately arranged mountains and valleys form an undulating structure of the respective heat-conducting element.
Si las montañas están conectadas con una pared separadora de las dos paredes separadoras adyacentes y los valles están conectados con la otra pared separadora de las dos paredes separadoras adyacentes, se forman entonces una pluralidad de canales de flujo en un respectivo paso de intercambio de calor. Los respectivos canales de flujo están, por lo tanto, delimitados por las paredes separadoras, las montañas o los valles y las almas del respectivo elemento termoconductor.If the mountains are connected with one dividing wall of the two adjacent dividing walls and the valleys are connected with the other dividing wall of the two adjacent dividing walls, then a plurality of flow channels are formed in a respective heat exchange passage. The respective flow channels are thus delimited by the dividing walls, the mountains or valleys and the souls of the respective heat-conducting element.
Tales intercambiadores de calor de placas o los componentes no recubiertos del intercambiador de calor de placas están formados preferiblemente a partir de una aleación de aluminio, en donde los componentes están preferiblemente conectados entre sí mediante soldadura dura. Al fabricar un intercambiador de calor de placas se apilan elementos de superficie calefactora, chapas separadoras, chapas de cubierta y barras laterales, provistas en parte con material de soldadura, unas sobre otras preferiblemente en un bloque paralelepipédico y, a continuación, se sueldan en un horno de soldadura a vacío para formar un bloque de intercambiador de calor. Otros procedimientos de fabricación también son, sin embargo, concebibles.Such plate heat exchangers or the uncoated components of the plate heat exchanger are preferably formed from an aluminum alloy, whereby the components are preferably connected to each other by hard welding. When manufacturing a plate heat exchanger, heating surface elements, spacer plates, cover plates and side bars, partly provided with brazing material, are stacked one on top of the other preferably in a parallelepiped block and are then brazed into a vacuum brazing furnace to form a heat exchanger block. Other manufacturing processes are, however, also conceivable.
Los elementos termoconductores, que, dado el caso, están recubiertos tal como se describió anteriormente, pueden ser en particular también las denominadas aletas distribuidoras, que distribuyen el flujo de fluido por toda la anchura del respectivo paso de intercambio de calor, es decir, de una barra lateral a otra. Tales aletas distribuidoras también pueden estar configuradas de una sola pieza con un elemento termoconductor/aleta dispuesto aguas abajo.The heat-conducting elements, which are optionally coated as described above, can in particular also be so-called distributor vanes, which distribute the fluid flow over the entire width of the respective heat exchange passage, i.e. one sidebar to another. Such distributor vanes can also be designed in one piece with a downstream heat-conducting element/vane.
Según la alternativa (b) según la invención, de la invención está previsto, como se explicó anteriormente, que la respectiva pared separadora que presenta el recubrimiento y/o que el respectivo elemento termoconductor que presenta el recubrimiento presente en cada caso una primera sección dispuesta en la respectiva entrada (que, por ejemplo, limita con la entrada o está dispuesta adyacente a esta), así como una segunda sección conectada con la primera sección, que está más alejada de la entrada que la primera sección, en donde en cada caso solamente la primera sección presenta el recubrimiento, y en donde en cada caso la segunda sección no presenta el recubrimiento, es decir, en otras palabras, no presenta por tanto ningún recubrimiento termoaislante. En este caso, por tanto, la primera sección está dispuesta, en otras palabras, de tal modo que el fluido la atraviesa antes de que el fluido atraviese la segunda sección.According to alternative (b) according to the invention, provision of the invention is provided, as explained above, that the respective dividing wall that has the coating and/or that the respective heat-conducting element that has the coating has in each case a first section arranged at the respective entrance (which, for example, borders on or is arranged adjacent to the entrance), as well as a second section connected to the first section, which is further from the entrance than the first section, where in each case only the the first section presents the coating, and where in each case the second section does not present the coating, that is to say, in other words, it therefore does not present any heat-insulating coating. In this case, therefore, the first section is arranged, in other words, in such a way that the fluid passes through it before the fluid passes through the second section.
De manera correspondiente, los canales de flujo formados por las paredes separadoras y por los elementos termoconductores presentan, por tanto, una primera sección (más próxima a la entrada), así como una segunda sección (más próxima a la salida), en donde en cada caso solamente una cara interna o pared interna de la primera sección del respectivo canal de flujo presenta el recubrimiento termoaislante.Correspondingly, the flow channels formed by the dividing walls and by the heat-conducting elements therefore have a first section (closer to the inlet) as well as a second section (closer to the outlet), where in In each case, only one internal face or internal wall of the first section of the respective flow channel presents the heat-insulating coating.
Asimismo, según una forma de realización de la invención está previsto que el bloque de intercambiador de calor de placas presente al menos primeros pasos de intercambio de calor para alojar un primer fluido y segundos pasos de intercambio de calor para alojar un segundo fluido, en donde las superficies de las paredes separadoras y/o listones laterales asociadas a los primeros pasos de intercambio de calor y/o los elementos termoconductores asociados a los primeros pasos de intercambio de calor presentan al menos por secciones en cada caso un recubrimiento del material termoaislante, es decir, en particular solamente las primeras secciones de estas paredes separadoras y/o elementos termoconductores, y/o listones laterales, y en donde las superficies de las paredes separadoras y/o de los listones laterales asociadas a los segundos pasos de intercambio de calor y/o los elementos termoconductores asociados a los segundos pasos de intercambio de calor no presentan ningún recubrimiento del material termoaislante.Likewise, according to an embodiment of the invention, provision is made for the plate heat exchanger block to have at least first heat exchange passages for accommodating a first fluid and second heat exchange passages for accommodating a second fluid, wherein the surfaces of the dividing walls and/or side slats associated with the first heat exchange passages and/or the heat-conducting elements associated with the first heat exchange passages each have a coating of heat-insulating material at least in sections, i.e. that is, in particular only the first sections of these dividing walls and/or heat-conducting elements, and/or side slats, and where the surfaces of the dividing walls and/or lateral slats associated with the second heat exchange passages and /or the heat-conducting elements associated with the second heat exchange steps do not have any coating on the heat insulating material.
En este caso, por tanto, en particular solamente los canales de flujo de los primeros pasos de intercambio de calor presentan un recubrimiento termoaislante, es decir, en particular solo las caras internas o superficies internas de las primeras secciones de los canales de flujo, mientras que los canales de flujo de los segundos pasos de intercambio de calor no presentan en particular el recubrimiento termoaislante.In this case, therefore, in particular only the flow channels of the first heat exchange passages have a heat-insulating coating, that is to say, in particular only the internal faces or internal surfaces of the first sections of the flow channels, while that the flow channels of the second heat exchange passages do not in particular have the heat-insulating coating.
Asimismo, según una forma de realización de la invención está previsto que el material termoaislante sea uno de los siguientes materiales o presente uno de los siguientes materiales: un plástico, un polímero, una cerámica.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the heat-insulating material is one of the following materials or has one of the following materials: a plastic, a polymer, a ceramic.
Según otra forma de realización de la invención está previsto que las paredes separadoras y/o los elementos termoconductores y/o los listones laterales (salvo por el recubrimiento) estén fabricados a partir de los siguientes materiales o presenten uno de los siguientes materiales: aluminio, una aleación de aluminio. Como aleaciones pueden usarse, por ejemplo, SB-209 (ASME), SB-221(ASME) o EN-AW-3003 (EN).According to another embodiment of the invention, it is provided that the dividing walls and/or the heat-conducting elements and/or the side strips (except for the cover) are made of the following materials or have one of the following materials: aluminium, an aluminum alloy. As alloys, for example, SB-209 (ASME), SB-221 (ASME) or EN-AW-3003 (EN) can be used.
Asimismo, según una forma de realización de la invención está previsto que el material termoaislante presente una conductividad térmica o un coeficiente de conductividad térmica inferior a 5 W/mK, en particular inferior a 1 W/mK. Furthermore, according to one embodiment of the invention, provision is made for the heat-insulating material to have a thermal conductivity or a coefficient of thermal conductivity of less than 5 W/mK, in particular less than 1 W/mK.
En cambio, el material de base de la respectiva pared separadora o del respectivo elemento termoconductor o la respectiva pared separadora no recubierta o el respectivo elemento termoconductor no recubierto presente, según una forma de realización de la invención, normalmente un coeficiente de conductividad térmica (a, por ejemplo, 70K) en el intervalo de aprox. 130 W/mk (a 70K) a aprox. 150 W/mk (a 300K).On the other hand, the base material of the respective dividing wall or of the respective heat-conducting element or the respective uncoated dividing wall or the respective uncoated heat-conducting element is present, according to one embodiment of the invention, normally a coefficient of thermal conductivity (at eg 70K) in the range of approx. 130 W/mk (at 70K) at approx. 150 W/mk (at 300K).
Asimismo, según una forma de realización de la invención está previsto que el respectivo recubrimiento presente un espesor (en particular normal al plano de extensión o superficie de la respectiva pared separadora o del respectivo elemento termoconductor) inferior o igual a 0,2 mm.Likewise, according to one embodiment of the invention, provision is made for the respective coating to have a thickness (in particular normal to the plane of extension or surface of the respective separating wall or of the respective heat-conducting element) of less than or equal to 0.2 mm.
Además, según una forma de realización de la invención está previsto que la respectiva pared separadora no recubierta (en particular normal al plano de extensión de la superficie de la respectiva pared separadora) presente un espesor en el intervalo de 1 mm a 2 mm.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the respective uncoated dividing wall (in particular normal to the plane of extension of the surface of the respective dividing wall) has a thickness in the range from 1 mm to 2 mm.
Según una forma de realización de la invención está previsto, asimismo, que el respectivo elemento termoconductor no recubierto (en particular normal al plano de extensión de la superficie del respectivo cuerpo de base) presente un espesor en el intervalo de 0,2 mm a 0,6 mm.According to one embodiment of the invention, it is also provided that the respective uncoated heat-conducting element (in particular normal to the plane of extension of the surface of the respective base body) has a thickness in the range from 0.2 mm to 0. .6mm.
Para introducir fluidos, a través de la entrada del al menos un primer paso de intercambio de calor, así como a través de la entrada del al menos un segundo paso de intercambio de calor están colocados según una forma de realización de la invención en cada caso un colector con una tubuladura, en donde las tubuladuras sirven para conectar tuberías de alimentación.For introducing fluids, through the inlet of the at least one first heat exchange passage as well as through the inlet of the at least one second heat exchange passage are arranged according to one embodiment of the invention in each case. a manifold with a socket, where the sockets serve to connect feed pipes.
Tales colectores pueden estar configurados, por ejemplo, como semicilindros, cerrados por ambas caras frontales opuestas entre sí. Un colector de este tipo presenta, asimismo, preferiblemente un borde periférico, a través del cual se suelda el colector al bloque de intercambiador de calor de placas. Las paredes separadoras y aletas se extienden preferiblemente en perpendicular a un eje longitudinal del colector, cuando este está debidamente soldado al bloque de intercambiador de calor de placas. De esta manera, las entradas y salidas del respectivo paso de intercambio de calor, delimitadas en cada caso por dos paredes separadoras adyacentes, pueden desembocar en el respectivo colector. Además, preferiblemente, la tubuladura correspondiente al colector está configurada en forma de cilindro y se suelda por una cara frontal de la tubuladura con el colector, de modo que la tubuladura se encuentra en conexión de flujo con una abertura de paso del colector o con el colector.Such collectors can be designed, for example, as semi-cylinders, closed on both mutually opposite end faces. Such a header also preferably has a peripheral edge, through which the header is welded to the plate heat exchanger block. The separating walls and fins preferably extend perpendicular to a longitudinal axis of the collector, when the latter is properly welded to the plate heat exchanger block. In this way, the inlets and outlets of the respective heat exchange passage, delimited in each case by two adjacent dividing walls, can open into the respective collector. In addition, preferably, the socket corresponding to the manifold is configured in the form of a cylinder and The socket is welded to the manifold on one end face, so that the socket is in a flow connection with a through opening of the collector or with the collector.
El intercambiador de calor de placas presenta, según una forma de realización, por cada fluido que se introduce en el intercambiador de calor de placas, al menos dos colectores con tubuladuras, en donde el fluido puede introducirse a través de la primera tubuladura y el primer colector en los correspondientes pasos de intercambio de calor y volver a salir a través del otro segundo colector y la segunda tubuladura.The plate heat exchanger has, according to one embodiment, for each fluid that is introduced into the plate heat exchanger, at least two manifolds with nozzles, into which the fluid can be introduced through the first nozzle and the first collector in the corresponding heat exchange passages and out again through the other second collector and the second socket.
También por lo que respecta al colector/tubuladura puede estar previsto, según una forma de realización de la invención que el colector y/o la tubuladura de los primeros pasos de intercambio de calor presente en sus respectivas caras internas (o paredes internas o superficies internas) un recubrimiento del material termoaislante. En cambio, los colectores y/o tubuladuras de dichos segundos pasos de intercambio de calor según una forma de realización de la invención no presentan ningún recubrimiento del material termoaislante.As regards the manifold/spout, it can also be provided, according to one embodiment of the invention, that the collector and/or the spout of the first heat exchange passages is present on their respective internal faces (or internal walls or internal surfaces ) a coating of the heat-insulating material. On the other hand, the collectors and/or pipes of said second heat exchange passages according to an embodiment of the invention do not have any coating of heat-insulating material.
Asimismo, según una forma de realización de la invención está previsto que el respectivo elemento termoconductor presente una estructura ondulada con secciones de pie y secciones de cabeza alternas, en donde la respectiva sección de pie está conectada a través de un alma con una sección de cabeza adyacente, de modo que se obtiene dicha estructura ondulada. La estructura ondulada puede estar configurada redondeada en la transición de las secciones de pie o secciones de cabeza a las respectivas almas. Sin embargo, también puede presentar una forma rectangular o escalonada. Mediante la estructura ondulada se forman -junto con las paredes separadoras a ambos lados- canales de flujo para guiar el fluido en cuestión por el respectivo paso de intercambio de calor.Furthermore, according to one embodiment of the invention, provision is made for the respective heat-conducting element to have a corrugated structure with alternating foot sections and head sections, the respective foot section being connected via a web to a head section. adjacent, so that said corrugated structure is obtained. The corrugated structure can be rounded at the transition from the foot sections or head sections to the respective webs. However, it can also have a rectangular or stepped shape. Through the corrugated structure, together with the dividing walls on both sides, flow channels are formed to guide the fluid in question through the respective heat exchange passage.
Según una forma de realización de la invención está previsto que el respectivo elemento termoconductor no esté recubierto con el recubrimiento termoaislante en las superficies de contacto, a través de las cuales el respectivo elemento termoconductor está conectado con una pared separadora contigua (en particular soldado).According to one embodiment of the invention, it is provided that the respective heat-conducting element is not covered with the heat-insulating coating on the contact surfaces, via which the respective heat-conducting element is connected to an adjacent (in particular welded) partition wall.
Según otra forma de realización está previsto que las almas del respectivo elemento termoconductor (en particular en la primera sección del respectivo elemento termoconductor) presenten el recubrimiento termoaislante o estén recubiertas con el recubrimiento termoaislante.According to another embodiment, it is provided that the webs of the respective heat-conducting element (in particular in the first section of the respective heat-conducting element) have the heat-insulating coating or are covered with the heat-insulating coating.
Asimismo, según una forma de realización de la invención está previsto que el respectivo elemento termoconductor solamente presente el recubrimiento termoaislante o esté recubierto con el recubrimiento termoaislante en la zona de las almas.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the respective heat-conducting element only has the heat-insulating coating or is covered with the heat-insulating coating in the area of the cores.
Según otra forma de realización está previsto que el respectivo elemento termoconductor (en particular en la primera sección) solamente presente el recubrimiento termoaislante o esté recubierto con el recubrimiento termoaislante en la zona de la superficie orientada hacia el respectivo canal de flujo.According to another embodiment, it is provided that the respective heat-conducting element (particularly in the first section) only has the heat-insulating coating or is covered with the heat-insulating coating in the area of the surface facing the respective flow channel.
Debido a la estructura preferiblemente ondulada de los elementos termoconductores resulta muy eficaz un recubrimiento de las almas debido a las superficies globales relativamente grandes de las almas (en comparación con la superficie de la respectiva pared separadora).Due to the preferably corrugated structure of the heat-conducting elements, a covering of the cores is very effective due to the relatively large overall surfaces of the cores (compared to the area of the respective dividing wall).
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar un intercambiador de calor de placas según la invención, en donde un material con capacidad de fluencia, que en el estado endurecido constituye un material termoaislante, se introduce en pasos de intercambio de calor del bloque de intercambiador de calor de placas, cuyas paredes separadoras y/o elementos termoconductores y/o listones laterales han de recibir dicho recubrimiento, en donde el material se endurece formando dichos recubrimientos. El material con capacidad de fluencia se introduce, a este respecto, en particular, en dichos canales de flujo de los pasos de intercambio de calor, que se forman por el respectivo elemento termoconductor, las dos paredes separadoras adyacentes y, dado el caso, los listones laterales.Another aspect of the present invention relates to a process for manufacturing a plate heat exchanger according to the invention, wherein a flowable material, which in the hardened state constitutes a heat-insulating material, is introduced into heat exchange passages. of the plate heat exchanger block, whose separating walls and/or heat-conducting elements and/or side strips are to receive said coating, wherein the material hardens to form said coatings. The flowable material is introduced, in particular, into said flow channels of the heat exchange passages, which are formed by the respective heat-conducting element, the two adjacent partition walls and, if necessary, the side slats.
Según una forma de realización del procedimiento según la invención está previsto que el bloque de intercambiador de calor de placas se sumerja al menos por secciones, en particular con una primera sección, en el material con capacidad de fluencia, para introducir el material con capacidad de fluencia en los correspondientes pasos de intercambio de calor o canales de flujo. Con tal procedimiento de inmersión puede controlarse ventajosamente de manera precisa el tamaño de la zona que se va a recubrir.According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that the plate heat exchanger block is immersed at least in sections, in particular with a first section, into the flowable material, in order to introduce the flowable material. creep in the corresponding heat exchange passages or flow channels. With such an immersion method, the size of the area to be coated can advantageously be precisely controlled.
A este respecto, según una forma de realización del procedimiento está previsto que pasos de intercambio de calor o canales de flujo que no han de recubrirse previamente se aíslen apropiadamente, de modo que el material no pueda penetrar allí.In this connection, according to one embodiment of the method, it is provided that heat exchange passages or flow channels that are not to be pre-coated are appropriately insulated so that material cannot penetrate there.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar un intercambiador de calor de placas según la invención, en donde se introducen al menos un primer y un segundo fluido cada uno en al menos un paso de intercambio de calor del intercambiador de calor de placas, de modo que dichos fluidos puedan intercambiar calor indirectamente. Another aspect of the present invention relates to a method for operating a plate heat exchanger according to the invention, wherein at least a first and a second fluid are each introduced into at least one heat exchange passage of the plate heat exchanger. plate heat, so that said fluids can exchange heat indirectly.
En el marco de la presente invención, dichos (al menos dos) fluidos o flujos de fluido puede ser de la misma naturaleza o diferir en su composición material.Within the framework of the present invention, said (at least two) fluids or fluid flows can be of the same nature or differ in their material composition.
Asimismo, según una forma de realización del procedimiento según la invención -a l igual que en el caso del intercambiador de calor de placas según la invención- todos los pasos de intercambio de calor (o sus canales de flujo) pueden presentar un recubrimiento del material termoaislante (en particular un recubrimiento de las paredes separadoras y/o elementos termoconductores, y/o de los listones laterales del respectivo paso de intercambio de calor). Likewise, according to an embodiment of the method according to the invention - as in the case of the plate heat exchanger according to the invention - all heat exchange passages (or their flow channels) can be covered with heat-insulating material (in particular a covering of the dividing walls and/or heat-conducting elements, and/or of the side strips of the respective heat exchange passage).
Según otra forma de realización del procedimiento / intercambiador de calor de placas según la invención solamente los pasos de intercambio de calor o canales de flujo asociados a un determinado fluido (por ejemplo, al primer fluido) pueden presentar un recubrimiento del material termoaislante (en particular un recubrimiento de las paredes separadoras y/o elementos termoconductores y/o de los listones laterales del respectivo paso de intercambio de calor), mientras que otros pasos de intercambio de calor (en particular sus paredes separadoras y/o elementos termoconductores) o canales de flujo no presentan ningún recubrimiento del material termoaislante. Los recubrimientos individuales pueden estar configurados o dispuestos, a este respecto, de una de las maneras ya descritas anteriormente.According to another embodiment of the process / plate heat exchanger according to the invention, only the heat exchange passages or flow channels associated with a certain fluid (for example, the first fluid) can have a coating of the heat-insulating material (in particular a covering of the dividing walls and/or heat conducting elements and/or of the side strips of the respective heat exchange passage), while other heat exchange passages (in particular their dividing walls and/or heat conducting elements) or channels of flux do not have any coating of the heat-insulating material. The individual covers can be configured or arranged in one of the ways already described above.
Asimismo, según una forma de realización del procedimiento según la invención está previsto que el primer fluido se introduzca en el al menos un primer paso de intercambio de calor y el segundo fluido, en el al menos un segundo paso de intercambio de calor.Furthermore, according to one embodiment of the method according to the invention, provision is made for the first fluid to be introduced into the at least one first heat exchange passage and the second fluid into the at least one second heat exchange passage.
En este sentido, según una forma de realización del procedimiento según la invención está previsto, asimismo, que, al poner en marcha el intercambiador de calor de placas, el primer fluido se introduzca en el al menos un primer paso de intercambio de calor antes de introducir el segundo fluido en el al menos un segundo paso de intercambio de calor.In this regard, according to one embodiment of the method according to the invention, it is also provided that, when starting up the plate heat exchanger, the first fluid is introduced into the at least one first heat exchange passage before introducing the second fluid into the at least one second heat exchange step.
La puesta en marcha se refiere en particular a una operación en la que, por ejemplo, tras detener todos los fluidos, que previamente eran conducidos por el intercambiador de calor de placas o por pasos de intercambio de calor del intercambiador de calor de placas o tras una primera provisión del intercambiador de calor previamente todavía no usado para la transferencia de calor, los fluidos que participan en el intercambio de calor vuelven a introducirse en el intercambiador de calor de placas, introduciéndose en este caso el primer fluido antes que el segundo fluido en el intercambiador de calor de placas. En particular, el primer fluido se introduce el primero en el intercambiador de calor de placas (es decir, antes que todos los demás fluidos o al menos simultáneamente a, dado el caso, otros fluidos). Alternativamente, el primero fluido se encuentra al menos entre los fluidos que se introducen antes que el segundo fluido en el intercambiador de calor de placas.Start-up refers in particular to an operation in which, for example, after stopping all fluids, which were previously conducted through the plate heat exchanger or through heat exchange passages of the plate heat exchanger or after a first provision of the heat exchanger previously not yet used for heat transfer, the fluids participating in the heat exchange are again introduced into the plate heat exchanger, the first fluid being introduced in this case before the second fluid in the plate heat exchanger. In particular, the first fluid is first introduced into the plate heat exchanger (ie before all other fluids or at least simultaneously with other fluids if necessary). Alternatively, the first fluid is at least among the fluids that are introduced before the second fluid into the plate heat exchanger.
Asimismo, según una forma de realización del procedimiento según la invención está previsto que el primer fluido se introduzca en el al menos un primer paso de intercambio de calor a través de la tubuladura y el colector, dispuesto a través de la entrada del al menos un primer paso de intercambio de calor.Furthermore, according to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that the first fluid is introduced into the at least one first heat exchange passage via the connection piece and the manifold, arranged through the inlet of the at least one heat exchanger. first heat exchange step.
Asimismo, por ejemplo, el al menos un primer fluido, que se introduce en particular antes que todos los demás fluidos durante la puesta en marcha, puede presentar en el intercambiador de calor de placas una temperatura de entrada en el intervalo de 3K a 360K, en donde el intercambiador de calor de placas puede presentar antes de la puesta en marcha una temperatura, en particular una temperatura homogénea, en este intervalo de 3K a 360K. Likewise, for example, the at least one first fluid, which in particular is introduced before all other fluids during start-up, can have an inlet temperature in the plate heat exchanger in the range from 3K to 360K, wherein the plate heat exchanger can have a temperature, in particular a homogeneous temperature, in the range from 3K to 360K before start-up.
Asimismo, el primer fluido puede presentar durante la puesta en marcha una temperatura que difiere de una temperatura del intercambiador de calor de placas antes de la puesta en marcha, en una temperatura diferencial, que se sitúa, por ejemplo, en el intervalo de 10 K a 100K, en particular de 20K a 50K.In addition, the first fluid can have a temperature during start-up that differs from a temperature of the plate heat exchanger before start-up by a differential temperature that is, for example, in the range of 10 K to 100K, in particular from 20K to 50K.
La enseñanza técnica según la invención permite reducir ventajosamente gradientes de temperatura temporales y locales mediante una disminución dado el caso parcial de la transferencia de calor. De este modo se reducen los esfuerzos térmicos en particular en las operaciones de puesta en marcha anteriormente mencionadas, en particular operaciones de rearranque. El aparato puede soportar correspondientemente un mayor número de tales operaciones, por lo que se prolonga la vida útil.The technical teaching according to the invention makes it possible to advantageously reduce temporary and local temperature gradients by possibly partially reducing the heat transfer. In this way the thermal stresses are reduced in particular in the above-mentioned start-up operations, in particular restart operations. The apparatus can correspondingly withstand a greater number of such operations, whereby the service life is extended.
Otras características y ventajas de la presente invención se describirán en las descripciones de figuras que siguen de ejemplos de realización de la invención con ayuda de las figuras. Muestran:Other features and advantages of the present invention will be described in the following figure descriptions of embodiments of the invention with the aid of the figures. Show:
la Figura 1 una representación en perspectiva de un intercambiador de calor de placas según la invención FIG. 1 a perspective representation of a plate heat exchanger according to the invention
la Figura 2 un detalle de una sección transversal a través del intercambiador de calor de placas de la Figura 1 a lo largo del plano de corte S-S mostrado en la Figura 1Figure 2 a detail of a cross section through the plate heat exchanger of Figure 1 along the S-S section plane shown in Figure 1
La Figura 1 muestra un intercambiador de calor de placas 10 según la invención, que presenta varias paredes separadoras dispuestas en paralelo entre sí en forma de chapas separadoras 4, que forman una pluralidad de pasos de intercambio de calor, por ejemplo 1a, 1b, para los fluidos A, B, C, D, E que han de ponerse en transferencia de calor indirecta entre sí. El intercambio de calor entre los fluidos que participan en el intercambio de calor tiene lugar, a este respecto, entre pasos 1a, 1b de intercambio de calor adyacentes, en donde los pasos 1a, 1b de intercambio de calor y, por tanto, los fluidos están separados unos de otros por las chapas separadoras 4.FIG. 1 shows a plate heat exchanger 10 according to the invention, which has several partition walls arranged parallel to one another in the form of partition plates 4, which form a plurality of heat exchange passages, for example 1a, 1b, for fluids A, B, C, D, E to be put into heat transfer indirect heat to each other. The heat exchange between the fluids participating in the heat exchange takes place between adjacent heat exchange passages 1a, 1b, wherein the heat exchange passages 1a, 1b and thus the fluids they are separated from each other by spacer plates 4.
El intercambio de calor tiene lugar por medio de transferencia de calor a través de las chapas separadoras 4, así como a través de los elementos termoconductores 2, 3, también denominados aletas 2, 3, dispuestos entre las chapas separadoras 4. Las aletas 2 mostradas en la Figura 1 sirven también para la distribución uniforme de los fluidos por el respectivo paso 1a, 1b de intercambio de calor.The heat exchange takes place by means of heat transfer through the spacer plates 4, as well as through the heat-conducting elements 2, 3, also called fins 2, 3, arranged between the spacer plates 4. The fins 2 shown in Figure 1 they also serve for the uniform distribution of the fluids through the respective heat exchange passage 1a, 1b.
Los pasos 1a, 1b de intercambio de calor están delimitados por listones laterales 8 en forma de tiras de chapa 8, también denominados en lo sucesivo barras laterales 8, dispuestos en particular a ras en el borde de las chapas separadoras 4. En particular, los pasos 1a, 1b de intercambio de calor están cerrados hacia el exterior, es decir con respecto al entorno del intercambiador de calor 10, por las barras laterales 8.The heat exchange passages 1a, 1b are delimited by side strips 8 in the form of sheet metal strips 8, also referred to hereinafter as side bars 8, arranged in particular flush to the edge of the spacer plates 4. In particular, the heat exchange passages 1a, 1b are closed to the outside, that is to say with respect to the environment of the heat exchanger 10, by the side bars 8.
En el interior de los pasos 1a, 1b de intercambio de calor, es decir, entre cada dos paredes separadoras 4, están dispuestas las aletas 2, 3 preferiblemente onduladas, mostrándose una sección transversal de una aleta 3 en un detalle en la Figura 2.Inside the heat exchange passages 1a, 1b, i.e. between each two dividing walls 4, preferably corrugated fins 2, 3 are arranged, a cross section of one fin 3 being shown in detail in Figure 2.
Después, las aletas 3 presentan en cada caso una estructura ondulada con secciones de pie 12, en lo sucesivo también denominadas valles 12, y secciones de cabeza 14, en lo sucesivo también denominadas montañas 14, alternas, en donde los valles 12 y las montañas 14 están dispuestos en paralelo a entre sí. Un valle 12 está conectado con una montaña 14 adyacente a través de un alma 13, que discurre en particular en vertical, de la aleta 3 en cuestión, de modo que se obtiene dicha estructura ondulada. La estructura ondulada puede estar configurada redondeada en la transición de los valles 12 o montañas 14 a las respectivas almas 13. Sin embargo, también puede presentar una forma rectangular o escalonada. Mediante la estructura ondulada se forman -junto con las paredes separadoras 4 a ambos lados- canales de flujo 40 para guiar el fluido en cuestión por el respectivo paso 1a, 1b de intercambio de calor.Then, the fins 3 each have a corrugated structure with alternating foot sections 12, hereinafter also called valleys 12, and head sections 14, hereinafter also called mountains 14, whereby the valleys 12 and the mountains 14 are arranged parallel to each other. A valley 12 is connected to an adjacent mountain 14 through a web 13, which runs in particular vertically, of the fin 3 in question, so that said undulating structure is obtained. The undulating structure can be rounded at the transition from the valleys 12 or mountains 14 to the respective webs 13. However, it can also have a rectangular or stepped shape. Through the corrugated structure, together with the dividing walls 4 on both sides, flow channels 40 are formed for guiding the fluid in question through the respective heat exchange passage 1a, 1b.
Las montañas 14 y los valles 12 de la respectiva aleta 3 están conectados por unión de materiales con las chapas separadoras 4 en cada caso adyacentes, preferiblemente mediante uniones soldadas. Los fluidos que participan en el intercambio de calor están, por tanto, en contacto térmico directo con las estructuras onduladas 3, de modo que la transferencia de calor está garantizada por el contacto térmico entre las montañas 14 o valles 12 y las chapas separadoras 4, y por tanto, por conducción térmica. Para la optimización de la transferencia de calor, la orientación de la estructura ondulada 3 en el interior de los pasos 1a, 1b de intercambio de calor se elige en función del caso de aplicación, de tal modo que sea posible un flujo directo, cruzado, contrario o contrario-cruzado entre pasos 1a, 1b adyacentes.The mountains 14 and the valleys 12 of the respective fin 3 are connected by material bonding to the in each case adjacent spacer plates 4, preferably by welded joints. The fluids that participate in the heat exchange are therefore in direct thermal contact with the corrugated structures 3, so that the heat transfer is guaranteed by the thermal contact between the mountains 14 or valleys 12 and the separating plates 4, and therefore, by thermal conduction. In order to optimize the heat transfer, the orientation of the corrugated structure 3 inside the heat exchange passages 1a, 1b is chosen depending on the application case, in such a way that direct, crossed, opposite or opposite-crossed between adjacent steps 1a, 1b.
El intercambiador de calor de placas 10 presenta, además, entradas 9 a los pasos 1a, 1b de intercambio de calor (mostrándose en la Figura 1, por motivos de claridad, únicamente una entrada 9 a un segundo paso 1b de intercambio de calor), que en este caso están provistas a modo de ejemplo en los extremos del intercambiador de calor de placas 10 (también son posibles entradas en una sección intermedia), pudiendo introducirse a través de las entradas 9 los fluidos A, B, C, D, E en los pasos 1a, 1b de intercambio de calor o extraerse de los mismos. En la zona de estas entradas 9, los pasos 1a, 1b de intercambio de calor individuales pueden presentar aletas en forma de aletas distribuidoras 2, que distribuyen el respectivo fluido entre los canales de una aleta 3 del paso 1a, 1b de intercambio de calor en cuestión. Sin embargo, las aletas distribuidoras 2 no son absolutamente necesarias. Un fluido A, B, C, D, E puede introducirse, por tanto, a través de una entrada 9 del bloque 11 de intercambiador de calor de placas en el paso 1a, 1b de intercambio de calor correspondiente y volver a extraerse por otra abertura 19, una salida 19, del paso 1a, 1b de intercambio de calor en cuestión.The plate heat exchanger 10 additionally has inlets 9 to heat exchange passages 1a, 1b (only one inlet 9 to a second heat exchange passage 1b being shown in Figure 1 for reasons of clarity), which in this case are provided by way of example at the ends of the plate heat exchanger 10 (inlets are also possible in an intermediate section), the fluids A, B, C, D, E being able to be introduced through the inlets 9 in or removed from heat exchange steps 1a, 1b. In the region of these inlets 9, the individual heat exchange passages 1a, 1b can have fins in the form of distributor fins 2, which distribute the respective fluid between the one-flange channels 3 of the heat exchange passage 1a, 1b in question. However, the distributor vanes 2 are not absolutely necessary. A fluid A, B, C, D, E can therefore be introduced through an inlet 9 of the plate heat exchanger block 11 into the corresponding heat exchange passage 1a, 1b and be withdrawn again through another opening. 19, an outlet 19, from heat exchange step 1a, 1b in question.
Las chapas separadoras 4, aletas 3 y barras laterales 8, así como, dado el caso, otros componentes (por ejemplo, las aletas distribuidoras 2 mostradas) se conectan entre sí, por ejemplo, mediante soldadura dura. Para ello, los componentes dotados en parte de material de soldadura, tales como elementos de superficie calefactora (aletas) 3, chapas separadoras 4, aletas distribuidoras 2, chapas de cubierta 5 y barras laterales 8, se apilan unos sobre otros en un bloque y, a continuación, se unen por soldadura dura en un horno para formar el bloque 11 de intercambiador de calor.The spacer plates 4, flaps 3 and side bars 8 as well as, if necessary, other components (for example the distributor flaps 2 shown) are connected to one another, for example by hard welding. For this, the components partly provided with soldering material, such as heating surface elements (fins) 3, spacer plates 4, distributor fins 2, cover plates 5 and side bars 8, are stacked one on top of the other in a block and are then brazed together in a furnace to form the heat exchanger block 11.
Para alimentar o evacuar los fluidos A, B, C, D, E de intercambio de calor se sueldan colectores 7 (header) preferiblemente semicilíndricos a través de las entradas 9 o salidas 19. Asimismo, a cada colector 7 está soldada preferiblemente una tubuladura 6 cilíndrica. Las tubuladuras 6 sirven para conectar una tubería de alimentación o evacuación al respectivo colector 7.In order to feed or evacuate the heat exchange fluids A, B, C, D, E, preferably semi-cylindrical collectors 7 (headers) are welded through inlets 9 or outlets 19. Likewise, a nozzle 6 is preferably welded to each collector 7 cylindrical. The sockets 6 serve to connect a supply or evacuation pipe to the respective manifold 7.
Como ya se expuso anteriormente, en los intercambiadores de calor de placas del tipo mostrado en la Figura 1 existe básicamente el problema de que, durante la puesta en marcha o el rearranque, los flujos que se introducen en el intercambiador de calor de placas presentan una diferencia de temperatura notable con respecto a la temperatura del bloque 11 condicionada por la parada. Las dilataciones causadas por este motivo y los esfuerzos así inducidos pueden dañar el intercambiador de calor de placas. Una temperatura condicionada por una parada del bloque 11 se produce cuando las temperaturas del extremo caliente y frío del bloque 11 se aproximan entre sí por transferencia de calor debido a la parada de los flujos de proceso o fluidos y se obtiene, por consiguiente, una temperatura homogénea de los fluidos y componentes en el intercambiador de calor de placas.As already stated above, in plate heat exchangers of the type shown in Figure 1 there is basically the problem that, during start-up or restart, the flows entering the plate heat exchanger present a noticeable temperature difference with respect to the temperature of block 11 conditioned by the stop. The expansions caused by this and the stresses thus induced can damage the plate heat exchanger. A block 11 shutdown conditioned temperature occurs when the hot and cold end temperatures of block 11 approach each other by transfer of heat due to the stoppage of the process flows or fluids and therefore a homogeneous temperature of the fluids and components in the plate heat exchanger is obtained.
Según la invención está previsto, por tanto, que una o varias paredes separadoras 4, 5 y/o uno o varios elementos termoconductores 2, 3 y/o uno o varios listones laterales 8 presenten en cada caso un recubrimiento 41 de un material termoaislante, que está aplicado sobre la respectiva pared separadora 4, 5 o el respectivo elemento termoconductor 2, 3. According to the invention, therefore, it is provided that one or more partition walls 4, 5 and/or one or more heat-conducting elements 2, 3 and/or one or more side strips 8 each have a coating 41 of a heat-insulating material, which is applied to the respective partition wall 4, 5 or the respective heat-conducting element 2, 3.
Ejemplos de materiales termoaislantes apropiados se divulgan en el presente documento. El material de base es, en particular, una aleación de aluminio (por ejemplo, de tipo 3003). Otras aleaciones de aluminio/materiales apropiados son igualmente concebibles.Examples of suitable heat insulating materials are disclosed herein. The base material is, in particular, an aluminum alloy (for example, type 3003). Other suitable aluminum alloys/materials are equally conceivable.
El recubrimiento termoaislante 41 está aplicado, a este respecto, preferiblemente sobre las paredes separadoras 4 y elementos termoconductores (aletas) 2, 3 y, dado el caso, las barras laterales 8, de tal manera que los canales de flujo 40 están recubiertos sin huecos con el recubrimiento termoaislante 41 preferiblemente en al menos una primera sección A1 de los pasos 1a de intercambio de calor (cf. detalle de la Figura 1).In this case, the heat-insulating coating 41 is preferably applied to the dividing walls 4 and heat-conducting elements (fins) 2, 3 and, if necessary, the side bars 8, so that the flow channels 40 are covered without gaps. with the heat-insulating coating 41 preferably in at least a first section A1 of the heat exchange passages 1a (cf. detail of Figure 1).
En particular, según una forma de realización puede estar previsto que solamente una cierta zona o una primera sección A1 de las paredes separadoras 4, 5 y de los elementos termoconductores 2, 3 y/o listones laterales 8 o de los canales de flujo 40 o de los pasos 1a, 1b de intercambio de calor presente un recubrimiento termoaislante 41. Esta primera sección A1 puede convertirse, además, por ejemplo, a lo largo del plano de transición U, indicado en la Figura 1 mediante una línea discontinua, en una segunda sección A2 de las paredes separadoras 4, 5 o elementos termoconductores 2, 3 o listones laterales 8, la cual no está dotada, por ejemplo, de un recubrimiento 41 según la invención. En esta segunda sección A2, las caras internas de los canales de flujo 40 pueden no presentar, por tanto, ningún recubrimiento termoaislante.In particular, according to one embodiment, it can be provided that only a certain area or a first section A1 of the dividing walls 4, 5 and of the heat-conducting elements 2, 3 and/or side strips 8 or of the flow channels 40 or A heat-insulating coating 41 is present in the heat exchange passages 1a, 1b. This first section A1 can also be converted, for example, along the transition plane U, indicated in FIG. 1 by a dashed line, into a second section A2 of partition walls 4, 5 or heat-conducting elements 2, 3 or side strips 8, which is not provided, for example, with a covering 41 according to the invention. In this second section A2, the internal faces of the flow channels 40 may therefore not present any heat-insulating coating.
En este sentido, la primera sección A1 colinda preferiblemente con las entradas 9 para los primeros pasos 1a de intercambio de calor, a través de las cuales se introduce en el bloque 11 un primer fluido B durante una puesta en marcha, en particular un rearranque, antes que otros fluidos (por ejemplo, antes que el segundo fluido A). Además, un recubrimiento 41 de este tipo también puede estar previsto en el colector 7 y/o tubuladura 6, a través de la cual se introduce el primer fluido B en las entradas 9.In this sense, the first section A1 preferably adjoins the inlets 9 for the first heat exchange passages 1a, through which a first fluid B is introduced into the block 11 during a start-up, in particular a restart, before other fluids (for example, before the second fluid A). In addition, such a cover 41 can also be provided on the manifold 7 and/or socket 6, through which the first fluid B is introduced into the inlets 9.
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