ES2930471T3 - Intercambiador de calor - Google Patents

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Alvaro Zorzin
Leif Hallgren
Angelo Muzzolon
Marcello Pavan
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Abstract

Una placa de intercambiador de calor para usar en un conjunto de intercambiador de calor de tres circuitos, donde la placa comprende una primera área de distribución, un área de intercambio de calor y una segunda área de distribución, donde la placa comprende un patrón ondulado que tiene crestas y valles, y donde el centro El orificio del puerto en la primera área de distribución está colocado a una distancia vertical del extremo corto de la placa de modo que se pueda obtener un paso de fluido entre el orificio del puerto central y el extremo corto del plato cuando dos placas se apilan para formar un canal de fluido entre los platos. La invención se refiere además a un conjunto fabricado a partir de dichas placas intercambiadoras de calor ya un intercambiador de calor que comprende una pluralidad de dichos conjuntos. La ventaja de la invención es que se proporciona un intercambiador de calor mejorado, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Intercambiador de calor
Campo técnico
La presente invención se refiere a un intercambiador de calor de placas que tiene tres circuitos de fluido separados. Un intercambiador de calor de placas de este tipo tendrá dos circuitos de refrigerante independientes y un circuito de líquido.
Antecedentes de la técnica
Los intercambiadores de calor de placas con tres circuitos de fluido separados, un circuito para el líquido y dos circuitos para el refrigerante, muestran algunas ventajas con respecto a los intercambiadores de calor que tienen dos circuitos de fluido. Este intercambiador de calor permite un efecto de refrigeración bien equilibrado con menos riesgo de congelación cuando se utiliza como evaporador. También funcionará en condiciones de carga parcial de forma eficiente, lo que reducirá el consumo de energía. La instalación será más fácil y rápida, lo que reducirá el coste de la instalación. Además, permitirá un sistema de control más sencillo y, por tanto, menos costoso.
Un uso común de los intercambiadores de calor de tres circuitos es como evaporadores para la evaporación de los refrigerantes que fluyen en los sistemas de refrigeración. Este sistema de refrigeración incluye normalmente un compresor, un condensador, una válvula de expansión, y un evaporador. Un intercambiador de calor de placas utilizado como evaporador en un sistema de este tipo suele tener placas intercambiadoras de calor soldadas, pero también se pueden utilizar juntas de estanqueidad para sellar entre las placas de transferencia de calor.
El documento EP 0765461 B muestra un intercambiador de calor de placas con pasos de flujo para tres fluidos diferentes entre las placas. El suministro de los tres fluidos al núcleo de placas se realiza de tal forma que los pasos para el fluido número uno están presentes en ambos lados de cada paso para cada uno de los dos fluidos restantes. Los pasos se crean utilizando dos tipos diferentes de placas. La buena estanqueidad entre las placas adyacentes en las aberturas que crean los canales de entrada y salida de los tres fluidos se crea mediante el diseño de las áreas alrededor de los puertos, definiendo así un sistema con mesetas anulares planas.
El documento EP 1062472 B muestra otro ejemplo de un intercambiador de calor de tres circuitos de fluidos. Esta solicitud se refiere principalmente a la conexión de los orificios de puertos de forma hermética.
El documento EP 0965025 B describe un intercambiador de calor de placas para tres fluidos que intercambian calor. Los orificios de puertos del intercambiador de calor están orientados por parejas para que fluyan los fluidos de intercambio de calor respectivos y los orificios de puertos están situados simétricamente a ambos lados de una parte de transferencia de calor de tal forma que una línea recta trazada entre los centros de los orificios de puertos divide la parte de transferencia de calor en dos partes iguales.
El documento US3532161 desvela un intercambiador de calor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Estos intercambiadores de calor funcionarán perfectamente en algunas aplicaciones. Aun así, en los intercambiadores de calor actuales, hay margen de mejora.
Divulgación de la invención
Un objetivo de la invención es, por tanto, proporcionar un intercambiador de calor mejorado que tenga una distribución de flujo mejorada en cada circuito de flujo. Otro objetivo de la invención es proporcionar un intercambiador de calor que tenga un coeficiente de transferencia de calor mejorado.
La solución al problema, de acuerdo con la invención, se describe en la parte caracterizadora de la reivindicación 1. Con una placa de intercambio de calor para su uso en un conjunto de intercambiador de calor de tres circuitos, donde la placa comprende una primera área de distribución que tiene tres orificios de puertos, un área de intercambio de calor y una segunda área de distribución con tres orificios de puertos, donde la placa comprende un patrón ondulado con crestas y valles, el objeto de la invención se logra en que el orificio de puerto central de la primera área de distribución se sitúa a una distancia vertical del extremo corto de la placa de tal forma que se puede obtener un paso de fluido entre el orificio de puerto central y el extremo corto de la placa cuando dos placas se apilan para formar un canal de fluido entre las placas.
Mediante este conjunto de intercambiador, se obtiene una placa intercambiadora de calor que permite una mejor distribución de flujo en el primer paso de distribución de los circuitos de refrigerante. La ventaja de esto es que una mayor parte de la placa intercambiadora de calor, es decir, el área que rodea el puerto de entrada pasivo, puede utilizarse también como superficie de transferencia de calor eficaz. Otra ventaja es que se mejora la distribución de flujo del fluido en el primer paso de distribución o en el inferior, lo que a su vez mejora la distribución de flujo en el paso de transferencia de calor. Otra ventaja es que también se mejora el flujo en el circuito de líquido y en el puerto de salida de líquido. Por tanto, se mejora la eficacia del intercambiador de calor.
De acuerdo con el conjunto de intercambiador de calor de la invención, el orificio de puerto central de la segunda área de distribución se sitúa a una distancia vertical del extremo corto de la placa de tal forma que se puede obtener un paso de fluido entre el orificio de puerto central y el extremo corto de la placa cuando dos placas se apilan para formar un canal de fluido entre las placas. La ventaja de esto es que una mayor parte de la placa intercambiadora de calor, es decir, el área que rodea el puerto de salida pasivo, puede utilizarse también como superficie de transferencia de calor eficaz. Otra ventaja es que se mejora la distribución de flujo del líquido desde el puerto de entrada, lo que a su vez mejora la distribución de flujo de líquido en el paso de transferencia de calor. Por tanto, se mejora más la eficacia del intercambiador de calor.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de intercambiador de calor de la invención, al menos una esquina de la placa está provista de una sección de derivación plana, en forma de anillo adaptada para formar un paso de derivación de refrigerante alrededor de un puerto cuando dos placas se apilan para formar un canal de fluido refrigerante entre las placas. Esto mejorará la distribución de fluido en los canales de refrigerante del intercambiador de calor.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de intercambiador de calor de la invención, al menos una sección de derivación de agua se proporciona en una esquina de la placa, de tal forma que se puede obtener un paso de agua entre dos secciones de derivación adyacentes cuando se apilan dos placas para formar un canal de agua entre las placas. Esto mejorará la distribución de fluido en el canal de agua del intercambiador de calor.
De acuerdo con el conjunto de intercambiador de calor de la invención, entre la primera área de distribución y el área de intercambio de calor hay una ranura de distribución inferior, la ranura de distribución inferior comprende al menos una área de restricción, y entre el área de intercambio de calor y el área de distribución superior hay una ranura de distribución superior. Todos estos avances permitirán mejorar la distribución de fluido en un intercambiador de calor.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de intercambiador de calor de la invención, la primera área de distribución presenta una forma de cheurón con una primera disposición, la segunda área de distribución presenta una forma de cheurón con una segunda disposición y donde el área de intercambio de calor presenta una forma de cheurón con una tercera disposición, donde la forma de cheurón de la primera disposición está dirigida en una primera dirección angular y la forma de cheurón de la segunda disposición está dirigida en la dirección angular opuesta. Esto permitirá mejorar la transferencia de calor del intercambiador de calor.
Con un conjunto de intercambiador de calor, compuesto por cuatro placas intercambiadoras de calor, el objeto de la invención se consigue porque la primera placa, la segunda placa, la tercera placa y la cuarta placa son diferentes. En un desarrollo ventajoso del conjunto de la invención, donde se proporciona un primer canal de refrigerante entre la primera placa y la segunda placa, un canal de agua se proporciona entre la segunda placa y la tercera placa y un segundo canal de refrigerante se proporciona entre la tercera placa y la cuarta placa, y donde cada canal de fluido comprende un primer paso de distribución proporcionado entre dos primeras áreas de distribución adyacentes, un paso de intercambio de calor proporcionado entre dos áreas de intercambio de calor adyacentes y un segundo paso de distribución proporcionado entre dos segundas áreas de distribución adyacentes, en el primer paso de distribución se proporciona un paso horizontal entre el puerto de agua central y el extremo corto del conjunto. Esto es ventajoso porque el paso horizontal mejorará la distribución de flujo en el primer paso de distribución, lo que a su vez mejorará la distribución de flujo en el paso de transferencia de calor. Esto permitirá que una mayor parte de la placa intercambiadora de calor, es decir, el área que rodea el puerto de entrada pasivo, funcione como una superficie efectiva de transferencia de calor. Otra ventaja es que se mejora el flujo de fluido en el circuito de líquido, puesto que todo el puerto de salida de líquido está abierto. Por tanto, se mejora la eficacia del intercambiador de calor.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de la invención, en los segundos pasos de distribución se proporciona un paso horizontal entre el puerto de agua central y el extremo corto vecino del conjunto. La ventaja de esto es que una mayor parte de la placa intercambiadora de calor, es decir, el área que rodea el puerto de salida pasivo, puede utilizarse también como superficie de transferencia de calor eficaz. Otra ventaja es que se mejora la distribución de flujo del líquido desde el puerto de entrada, lo que a su vez mejora la distribución de flujo de líquido en el paso de transferencia de calor. Por tanto, se mejora más la eficacia del intercambiador de calor.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de la invención, un paso de derivación de agua se proporciona en un paso de distribución de agua entre un puerto de refrigerante y una esquina del conjunto. Esto es ventajoso porque se obtiene una derivación de agua, que mejorará considerablemente la distribución de flujo de agua en el intercambiador de calor.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de la invención, un paso de derivación de refrigerante se proporciona alrededor de un puerto de refrigerante en un paso de distribución de refrigerante. Esto es ventajoso porque la distribución de flujo de refrigerante mejora considerablemente.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de la invención, los puertos de entrada de refrigerante activos están provistos de boquillas de entrada, donde el ángulo de las boquillas de entrada es entre 0 y 180 grados con respecto a un eje vertical y donde la boquilla de entrada apunta hacia el eje vertical central del conjunto. De esta forma, la boquilla de entrada apuntará hacia el centro del intercambiador de calor, lo que mejorará la distribución de fluido en el intercambiador de calor.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de la invención, una trayectoria de distribución inferior se proporciona entre un paso de distribución inferior y un paso de intercambio de calor. Esto es ventajoso porque la distribución de flujo en el paso de distribución inferior puede ser controlada de forma más refinada, de tal forma que el flujo en el paso de intercambio de calor pueda ser lo más uniforme posible.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de la invención, la trayectoria de distribución inferior comprende al menos un medio de restricción de tal forma que se obtiene una restricción de flujo en la trayectoria de distribución inferior. Esto es ventajoso porque la distribución de flujo en el paso de distribución inferior puede ser controlada de forma más refinada, de tal forma que el flujo en el paso de intercambio de calor puede ser lo más uniforme posible.
En un desarrollo ventajoso del conjunto de la invención, una trayectoria de distribución superior se proporciona entre el paso de intercambio de calor y el paso de distribución superior. Esto es ventajoso porque la distribución de flujo en el paso de distribución superior puede ser más uniforme.
En un intercambiador de calor de tres circuitos, que comprende una pluralidad de conjuntos de intercambiadores de calor de la invención y que comprende además al menos una placa delantera y una placa trasera, se obtiene un intercambiador de calor mejorado.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones de la invención se describirán con más detalle a continuación, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que
la Figura 1 muestra un conjunto de placas de intercambiador de calor de acuerdo con la invención, la Figura 2 muestra una primera placa intercambiadora de calor para ser utilizada en un conjunto de placas intercambiadoras de calor de acuerdo con la invención,
la Figura 3 muestra una segunda placa intercambiadora de calor para ser utilizada en un conjunto de placas intercambiadoras de calor de acuerdo con la invención,
la Figura 4 muestra una tercera placa intercambiadora de calor para ser utilizada en un conjunto de placas intercambiadoras de calor de acuerdo con la invención, y
la Figura 5 muestra una cuarta placa intercambiadora de calor para ser utilizada en un conjunto de placas intercambiadoras de calor de acuerdo con la invención.
Modos para realizar la invención
Las realizaciones de la invención, con los desarrollos adicionales descritos a continuación, deben considerarse solo como ejemplos y de ninguna manera limitan el alcance de la protección como se define en las reivindicaciones.
En los siguientes ejemplos, el agua se utiliza como un ejemplo de un fluido que se va a enfriar o calentar. El fluido que se va a enfriar o calentar está adaptado para ser utilizado en una sola fase, en estado exclusivamente líquido. La disposición del intercambiador de calor se adapta por tanto a un líquido monofásico para el circuito de agua. Por supuesto, también es posible utilizar otros fluidos, tales como diferentes mezclas de aguas y otros fluidos, por ejemplo, para la protección anticongelante o anticorrosiva. Un refrigerante se utiliza como ejemplo de un fluido que debe ser evaporado o condensado. Este fluido se utilizará preferentemente en dos fases, un estado líquido y un estado de vapor, pero es posible utilizar el fluido solo en un estado, ya sea en un estado líquido, un estado de vapor o una mezcla. La disposición del intercambiador de calor se adapta por tanto a un fluido bifásico para los demás circuitos de fluidos.
La invención se refiere a un intercambiador de calor de placas que tiene tres tipos de canales separados que permiten tres circuitos de flujo de fluido diferentes. Uno de los canales está adaptado para transportar un líquido monofásico que se va a enfriar o calentar. En la presente solicitud, el agua se utilizará como ejemplo de un líquido de este tipo. Los otros dos canales están adaptados para transportar un refrigerante bifásico que está adaptado para evaporarse o condensarse en el intercambiador de calor. Los canales pueden estar conectados de tal forma que un refrigerante sea común a ambos circuitos o los canales pueden estar separados de manera que se pueda utilizar un refrigerante diferente en cada circuito. En la presente solicitud, un fluido bifásico saturado que se encuentra en un estado algo presurizado al entrar en el intercambiador de calor y que se evaporará en el intercambiador de calor se utiliza como un ejemplo de refrigerante.
Además, el intercambiador de calor de placas es, de acuerdo con la invención, del tipo unido permanentemente, es decir, las placas están soldadas por soldadura fuerte, pegadas, unidas, soldadas por estaño o electrodos para formar un intercambiador de calor completo. El intercambiador de calor de placas comprende una pluralidad de conjuntos de intercambiadores de calor, donde cada conjunto comprende cuatro placas intercambiadoras de calor diferentes. Sin embargo, también es posible utilizar diferentes tipos de estanqueidad, por ejemplo, juntas entre las placas, placas soldadas o unidad de placas semisoldadas con juntas entre cada dos placas.
Las placas intercambiadoras de calor se forman con dos herramientas de prensado diferentes, obteniendo así dos tipos de placas diferentes, un primer tipo de placa con un diseño de cheurón en una dirección y un segundo tipo de placa con un diseño de cheurón en la dirección opuesta. La disposición comprende un patrón de ondulación que consiste en crestas y valles que se extienden a través de las placas en una disposición de cheurón con puntos de cambio de dirección de ángulo a lo largo de las líneas longitudinales que dividen la anchura de la placa en partes iguales. El patrón de ondulación junto con la disposición de los chevrones está dispuesto de tal forma que proporciona muchos puntos de cruce del patrón cuando las placas se apilan, creando así un intercambiador de calor fuerte y rígido que tiene una transferencia de calor eficiente. Los patrones y diseños de corrugado de este tipo son bien conocidos por la persona experta. También es posible utilizar un patrón ondulado que tenga el mismo ángulo en toda la superficie, es decir, que no tenga ningún punto de cambio de dirección.
En una segunda operación, cada tipo de placa se somete a una o más operaciones de prensado/corte, creando así cuatro platos diferentes. En las operaciones posteriores, las regiones de los orificios de las placas se prensan y se cortan hasta alcanzar la forma final y se forma la muesca de boquilla.
Las placas resultantes, que comprenden una primera placa 101, una segunda placa 201, una tercera placa 301 y una cuarta placa 401, se apilan de tal forma que formen un conjunto de placas intercambiadoras de calor. Las placas se apilan de tal forma que cada una de las otras placas es del mismo tipo de placa si no se tiene en cuenta el tamaño y la disposición de la región de los orificios de puertos y la boquilla. Las regiones de los orificios de puertos serán diferentes entre las placas, como se describirá a continuación. También es posible otorgar al primer y al segundo tipo de placa diferentes ángulos de la disposición de cheurón. Por tanto, la disposición del primer tipo de placa puede tener un ángulo ligeramente menor y la disposición del segundo tipo de placa un ángulo ligeramente mayor, para que el valor medio de los ángulos corresponda al valor angular deseado de la disposición.
Cada placa intercambiadora de calor comprende una primera área de distribución, o inferior, con tres orificios de puertos, una área de intercambio de calor central y una segunda área de distribución, o superior, que comprende tres orificios de puertos. Cada placa tiene un eje longitudinal o vertical y un eje lateral u horizontal. Los orificios de puertos de la primera área de distribución están dispuestos simétricamente con respecto al eje longitudinal. Los orificios de puertos de la segunda área de distribución también están dispuestos simétricamente con respecto al eje longitudinal. Los orificios de puertos de la primera y segunda áreas de distribución pueden estar dispuestos simétricamente entre sí. En una realización ventajosa, sin embargo, los orificios de puertos de la primera y segunda áreas de distribución no están dispuestos de forma simétrica entre sí, puesto que los orificios de puertos adaptados para una fase evaporada de un refrigerante tienen un diámetro mayor que los orificios adaptados para una mezcla de vapores líquidos del refrigerante, y los orificios de puertos están situados aproximadamente a la misma distancia de las esquinas de las placas. En esta realización, los orificios de puertos de la segunda área de distribución están adaptados para el refrigerante en estado de vapor y los orificios de puertos de la primera área de distribución están adaptados para el refrigerante líquido.
En un ejemplo, el intercambiador de calor está destinado a utilizarse para la evaporación de película ascendente en el lado del canal de refrigerante y la refrigeración en el lado de agua en una disposición de flujo en contracorriente. En lo sucesivo, un intercambiador de calor utilizado para la evaporación de película ascendente se utilizará para ilustrar la invención. Por tanto, las referencias en la descripción se referirán a las geometrías para la posición de un intercambiador de calor vertical, erguido de este tipo. También es posible utilizar el intercambiador de calor en otras posiciones si se requiere, por ejemplo, en diferentes ángulos alrededor del eje horizontal. El fluido bifásico refrigerante puede ser una mezcla de líquido y vapor cuando entra en el intercambiador de calor y puede estar completamente evaporado, e incluso sobrecalentado, al salir del intercambiador de calor. El intercambiador de calor puede utilizarse también con el agua y el refrigerante fluyendo en las mismas direcciones, es decir, un flujo de corriente conjunta. El intercambiador de calor descrito está adaptado para un flujo diagonal del refrigerante, es decir, el refrigerante entrará en el intercambiador de calor a través de un puerto en una esquina inferior del intercambiador de calor y saldrá del intercambiador de calor a través de un puerto en la esquina superior opuesta. Por supuesto, también es posible adaptar el intercambiador de calor para un flujo paralelo, donde el refrigerante entra en el intercambiador de calor a través de un puerto en una esquina inferior del intercambiador de calor y sale del intercambiador de calor a través de un puerto en la esquina superior del mismo lado, adaptando los puertos de entrada o salida en consecuencia.
El intercambiador de calor puede utilizarse también para la condensación de refrigerante de película descendente mientras se calienta el lado del agua en una disposición de flujo a contracorriente o de corriente conjunta. El fluido refrigerante bifásico puede estar en un estado de vapor sobrecalentado o saturado cuando entra en el intercambiador de calor a través del paso de distribución superior y puede estar parcial o totalmente condensado e incluso subenfriado cuando sale del intercambiador de calor a través del puerto de refrigerante inferior. El intercambiador de calor puede utilizarse también como atemperador o enfriador de gas en una transferencia de calor de una sola fase, o como un economizador para la evaporación, y usos similares, en función de los requisitos de instalación. Las pequeñas modificaciones pueden, en función del uso, requerirse en la disposición de placas.
La primera placa intercambiadora de calor 101, que se muestra en la Figura 2, comprende una primera área de distribución o inferior 102, una área de intercambio de calor 103 y una segunda área de distribución superior 104. La placa tiene un eje longitudinal o vertical 105 y un eje lateral u horizontal 106. El área de distribución inferior 102 está provista de un primer orificio de puerto de entrada de refrigerante 107, un orificio de puerto de salida de agua 112 y un segundo orificio de puerto de entrada de refrigerante 109. El primer orificio de puerto de entrada 107 está provisto de una muesca de boquilla 114.
Debe entenderse que la superficie completa de una placa intercambiadora de calor, donde hay un paso de fluido en el otro lado de la placa, es un área de transferencia de calor. Por tanto, el área de intercambio de calor 103 se denomina área de intercambio de calor, puesto que su finalidad principal es la transferencia de calor, aunque también habrá alguna distribución de fluido en el área de intercambio de calor. Las áreas de distribución inferior y superior tienen la doble función de distribuir el fluido y transferir el calor.
La disposición de la primera área de distribución 102 presenta una forma de cheurón simple, es decir, en forma de V, donde el punto de cambio de dirección está en el centro de la placa, dividiendo la primera área de distribución en dos partes iguales. El ángulo de disposición de la disposición en V está preferentemente entre 50 y 70 grados con respecto al eje vertical del intercambiador de calor. El ángulo interior de la forma de V está, por tanto, entre 100 y 140 grados. Otros ángulos son plausibles, pero es ventajoso que el ángulo interior de la forma de V sea obtuso. Al dar a la disposición de chevrones un ángulo bastante pequeño en relación con el eje horizontal, el factor de fricción en la dirección horizontal del canal de distribución inferior será relativamente bajo, lo que facilitará la distribución del refrigerante en la anchura de la placa.
La área de intercambio de calor 103 está provista de un patrón ondulado que presenta una disposición en forma de cheurón, es decir, una forma de W, con tres puntos de cambio de dirección que dividen el área de intercambio de calor en cuatro partes iguales. El ángulo interior entre los chevrones es de gran importancia para el factor de fricción de un canal. Para el mismo ángulo interior, una de las ventajas de utilizar una forma en W en lugar de una forma en V es que el factor de fricción medio para el área de transferencia de calor será mayor que cuando se utiliza una forma en V. El coeficiente de transferencia de calor será, por lo tanto, mayor que el de una forma V convencional. El uso de la forma de W proporciona una disposición con tres cambios de dirección. También es posible utilizar un diseño de cheurón teniendo dos, cuatro o incluso más cambios de dirección. En la región de transición de los chevrones, es decir, en los puntos de cambio de dirección, la componente horizontal y también la vertical de la velocidad de flujo se reducen y pueden ser próximas a cero. En la primera placa mostrada, la disposición se asemeja a una W colocada al revés.
El ángulo de la forma ondulada en W está preferentemente entre 50 y 70 grados con respecto al eje vertical del intercambiador de calor. El ángulo interior de un cheurón es, por tanto, entre 100 y 140 grados. El ángulo interior de los chevrones del área de intercambio de calor puede ser el mismo que el de los chevrones de la primera área de distribución, o puede ser algo menor. Otros ángulos son plausibles, pero es importante que el ángulo interior de los chevrones sea obtuso. El factor de fricción del paso de intercambio de calor depende, por ejemplo, del ángulo interior de la forma de cheurón junto con el número de cambios de dirección.
La área de distribución superior 104 de la placa está provista de un primer orificio de puerto de salida de refrigerante 108, un orificio de puerto de entrada de agua 111 y un segundo orificio de puerto de salida de refrigerante 110. El patrón ondulado del área de distribución superior presenta una disposición en forma de cheurón que se asemeja a una sola V colocada al revés. El ángulo interior de la forma de V puede ser el mismo que el del área de distribución inferior.
El ángulo interior de los chevrones en el área de distribución inferior, el área de intercambio de calor y el área de distribución superior pueden ser iguales o diferentes. En una realización ventajosa, los chevrones del área de distribución inferior y del área de intercambio de calor están provistos del mismo ángulo interior. La forma de cheurón del área de distribución superior está en esta realización provista de un ángulo que es más pequeño con respecto al eje vertical. En una realización adicional particularmente ventajosa, los chevrones del área de distribución inferior están provistos de un primer ángulo, los chevrones del área de intercambio de calor están provistos de un segundo ángulo más pequeño y los chevrones del área de distribución superior están provistos de un ángulo aún más pequeño. Preferentemente, los ángulos están en el intervalo de entre 50 y 70 grados. La ventaja de tener diferentes ángulos interiores de las distintas áreas es que, cuando el refrigerante se está evaporando, el flujo de volumen será mayor en la parte superior del intercambiador de calor. Los diferentes ángulos interiores proporcionarán, por tanto, una menor resistencia al flujo cuando el flujo volumétrico aumente con la dirección del flujo en el canal. Lo mismo ocurre cuando el flujo es contrario y el intercambiador de calor se utiliza para condensar un vapor. Un menor ángulo del cheurón interior en relación con el eje vertical dará una menor resistencia al flujo en esta dirección de flujo.
La segunda placa intercambiadora de calor 201, que se muestra en la Figura 3, comprende una área de distribución inferior 202, una área de intercambio de calor 203 y una área de distribución superior 204. La placa tiene un eje vertical 205 y un eje horizontal 206. El área de distribución inferior 202 está provista de un primer orificio de puerto de entrada de refrigerante 207, un orificio de puerto de salida de agua 212 y un segundo orificio de puerto de entrada de refrigerante 209. El primer orificio de puerto de entrada 207 está provisto de una muesca de boquilla 214.
La disposición del área de distribución inferior 202 presenta una forma de cheurón único, es decir, en forma de V, donde la forma de la V se asemeja a una V colocada al revés. El punto de cambio de dirección está en el centro de la placa, dividiendo la primera área de distribución en dos partes iguales. Aparte de la dirección de la forma de cheurón, los ángulos de la disposición son los mismos que los de la primera placa.
La área de intercambio de calor 203 está provista de un patrón ondulado que presenta una disposición en forma de cheurón, es decir, una forma de W, con tres puntos de cambio de dirección que dividen el área de intercambio de calor en cuatro partes iguales. En la segunda placa mostrada, la disposición se asemeja a una W. Aparte de la dirección de la forma de cheurón, los ángulos de la disposición son los mismos que los de la primera placa.
La área de distribución superior 204 de la segunda placa está provista de un primer orificio de puerto de salida de refrigerante 208, un orificio de puerto de entrada de agua 211 y un segundo orificio de puerto de salida de refrigerante 210. El patrón transversal ondulado del área de distribución superior presenta una disposición de cheurón que se asemeja a una V simple. El ángulo interior de la forma de V puede ser el mismo que el del área de distribución inferior. Aparte de la dirección de la forma de cheurón, los ángulos de la disposición son los mismos que los de la primera placa.
La tercera placa intercambiadora de calor 301, que se muestra en la Figura 4, comprende una área de distribución inferior 302, una área de intercambio de calor 303 y una área de distribución superior 304. La placa tiene un eje vertical 305 y un eje horizontal 306. El área de distribución inferior 302 está provista de un primer orificio de puerto de entrada de refrigerante 307, un orificio de puerto de salida de agua 312 y un segundo orificio de puerto de entrada de refrigerante 309. La área de distribución superior 304 de la placa está provista de un primer orificio de puerto de salida de refrigerante 308, un orificio de puerto de entrada de agua 311 y un segundo orificio de puerto de salida de refrigerante 310. Aparte de los orificios de puerto y de la muesca de boquilla, la tercera placa intercambiadora de calor se asemeja a la primera placa intercambiadora de calor.
La cuarta placa intercambiadora de calor 401, que se muestra en la Figura 5, comprende una área de distribución inferior 402, una área de intercambio de calor 403 y una área de distribución superior 404. La placa tiene un eje vertical 405 y un eje horizontal 406. El área de distribución inferior 402 está provista de un primer orificio de puerto de entrada de refrigerante 407, un orificio de puerto de salida de agua 412 y un segundo orificio de puerto de entrada de refrigerante 409. La área de distribución superior 404 de la placa está provista de un primer orificio de puerto de salida de refrigerante 408, un orificio de puerto de entrada de agua 411 y un segundo orificio de puerto de salida de refrigerante 410. Aparte de los orificios de puerto y de la muesca de boquilla, la cuarta placa intercambiadora de calor se asemeja a la segunda placa intercambiadora de calor.
En la descripción, la expresión puerto de entrada activo significa que el puerto de entrada está abierto para dejar que el refrigerante fluya a través de ese puerto de entrada en ese canal de refrigerante. Un puerto de entrada pasivo significa que el puerto de entrada está sellado para que ningún refrigerante pueda fluir hacia el canal de refrigerante a través del puerto de entrada pasivo. Lo mismo ocurre con la expresión puerto de salida activo, lo que significa que el puerto de salida está en contacto con el canal de refrigerante para que el refrigerante fluya fuera del puerto de salida activo. Un puerto de salida pasivo está sellado para que ningún refrigerante pueda salir del canal de refrigerante a través del puerto de salida pasivo.
En la Figura 1, una realización del conjunto de placas intercambiadoras de calor 1 de la invención que comprende una primera placa 101, una segunda placa 201, una tercera placa 301 y una cuarta placa 401 se muestra. Las diferentes placas se muestran en las Figuras 2 - 5. Las placas se apilan unas sobre otras en el número necesario para un intercambiador de calor específico. De esta forma, se forma un intercambiador de calor que comprende una pluralidad de conjuntos. El número de conjuntos se puede seleccionar en función de las especificaciones requeridas de un intercambiador de calor. Un intercambiador de calor completo incluirá también una placa delantera y una placa trasera específicas (no mostradas) que tienen un espesor mayor que las placas individuales del intercambiador de calor. La placa delantera y la placa trasera comprenderán las conexiones, etc. En un intercambiador de calor completo, el canal de líquido más cercano a la placa delantera y trasera será un canal de agua. Una placa intercambiadora de calor separada que forma un canal de agua con la primera placa puede estar comprendida en la placa delantera, y una placa intercambiadora de calor separada que forma un canal de agua con la cuarta placa puede estar comprendida en la placa trasera. Las placas delanteras y traseras reforzarán el intercambiador de calor, haciéndolo más estable y rígido.
El intercambiador de calor es del tipo soldado mediante soldadura fuerte. Entre la primera y la segunda placas, se forma un primer canal de refrigerante 2. Entre la segunda y la tercera placas, se forma un canal de agua 3. Entre la tercera y la cuarta placas, se forma un segundo canal de refrigerante 4. Entre la cuarta placa y la primera placa de un conjunto adicional, se forma un canal de agua. De esta forma, el intercambiador de calor tendrá como alternativa un primer y un segundo canal de refrigerante, estando rodeado por un canal de agua a cada lado.
Tanto un canal de refrigerante como un canal de agua comprenderán un paso de distribución inferior, un paso de intercambio de calor y un paso de distribución superior. La longitud vertical del paso de distribución inferior es preferiblemente inferior a la mitad de la anchura del intercambiador de calor, mientras que la longitud vertical del paso de distribución superior es preferiblemente inferior a dos tercios de la anchura del intercambiador de calor.
Cuando la primera placa 101 y la segunda placa 201 se sitúan una al lado de la otra, se forma un primer canal de refrigerante 2. El refrigerante entrará en el primer canal de refrigerante a través de un primer puerto de entrada de refrigerante 21, que es un puerto de entrada activo, creado por los primeros orificios de puertos de entrada de refrigerante 107, 207. Los orificios de puertos de entrada 107, 207 están provistos de secciones de estanqueidad concéntricas 113, 213 que se apoyan entre sí. La entrada en el primer canal de refrigerante se realiza mediante una boquilla de entrada 25 en las secciones de estanqueidad. La boquilla de entrada se obtiene mediante muescas de boquilla 114, 214 en una o ambas secciones de estanqueidad, prensadas en la segunda operación de prensado. El tamaño de la boquilla de entrada, es decir, la longitud y la sección transversal, junto con la posición angular de la boquilla de entrada son importantes para la distribución de refrigerante en el paso de distribución inferior 10 creado entre las áreas de distribución inferior 102 y 202. El tamaño de la boquilla de entrada depende en parte de la presión de entrada del refrigerante y se selecciona para lograr una distribución uniforme del flujo en todos los canales de refrigerante en un intercambiador de calor completo. La posición angular de la boquilla de entrada se elige de tal forma que el refrigerante pueda distribuirse uniformemente a lo largo de la anchura total del intercambiador de calor en cada canal de refrigerante.
La boquilla de entrada puede dirigirse en cualquier ángulo elegido, dependiendo, por ejemplo, de la disposición del patrón ondulado en el paso de distribución inferior y la sección de derivación alrededor del puerto de entrada. Preferentemente, el ángulo de la boquilla de entrada es entre 0 y 180 grados con respecto a un eje vertical y apuntando hacia el eje vertical central de la placa, y más preferiblemente entre 90 y 150 grados.
En una realización, el puerto de entrada está abierto. Esto puede ser ventajoso cuando el intercambiador de calor se utiliza de tal forma que el puerto de entrada actúa como un puerto de salida de vapor, por ejemplo, en un refrigerador de gas. Para evitar que los vapores bloqueen la salida, la sección de estanqueidad y la boquilla se cortan en la fase de producción. En cambio, un puerto abierto, parecido al puerto de salida 22, se obtiene. Un puerto de este tipo permitirá que el vapor o una mezcla de vapor y líquido salga a través del puerto.
Para mejorar además la distribución de refrigerante, el puerto de entrada activo está provisto de un paso de derivación del puerto de entrada activo 18 alrededor del puerto de entrada, permitiendo que el refrigerante fluya alrededor de ambos lados del puerto de entrada. Cada placa comprende una sección de derivación 115, 215 que se extiende alrededor de todo el primer orificio de puerto de entrada. La sección de derivación tiene la misma profundidad de prensado que las ondulaciones de la placa. El paso de derivación resultante 18 tendrá por tanto una altura de dos veces la profundidad de prensado, lo que significa que la caída de presión por fricción en el paso de derivación será mucho menor que a través del patrón de ondulación. El paso de derivación 18 distribuirá por tanto parte del refrigerante desde la boquilla de entrada al área de distribución alrededor del puerto de entrada activo.
Parte del refrigerante procedente de la boquilla continuará también en la dirección de la boquilla hacia el patrón de ondulación y más allá hacia el segundo puerto de entrada de refrigerante 23, que es un puerto de entrada pasivo. Puesto que los orificios de puertos de salida de agua 112, 212 se sitúan a una distancia vertical del extremo corto inferior de la placa, en el canal de distribución inferior se forma un paso horizontal inferior 13 entre el puerto de salida de agua y el extremo corto inferior del intercambiador de calor. Por tanto, el refrigerante puede fluir por debajo del puerto de salida de agua y hacia la región que rodea el puerto de entrada pasivo. El flujo de refrigerante que sale de la boquilla de entrada tiene en este ejemplo aproximadamente el mismo ángulo que el patrón de ondulación de la primera placa, de forma que una parte del refrigerante pueda pasar principalmente en dirección horizontal por debajo del puerto de salida de agua con un factor de fricción relativamente pequeño y, por tanto, con un caudal relativamente alto. Cuando el refrigerante llega a la región alrededor del puerto de entrada pasivo, un paso de derivación del puerto de entrada pasivo 19 alrededor del puerto de entrada pasivo facilitará la distribución del refrigerante al área alrededor del puerto de entrada pasivo. El paso de derivación 19 alrededor del puerto de entrada pasivo 23 se crea de la misma forma que en el puerto de entrada activo, por cada placa que comprende una sección de derivación 117, 217 que se extiende alrededor de todo el segundo orificio de puerto de entrada. La sección de derivación tiene la misma profundidad de prensado que las ondulaciones de la placa. El paso de derivación resultante tendrá, por tanto, la altura de dos veces la profundidad de prensado, lo que significa que la fricción en el paso de derivación será mucho menor que a través del patrón de ondulación. El paso de derivación distribuirá por tanto parte del refrigerante al área de distribución alrededor del puerto de entrada pasivo. Los segundos orificios de puertos de entrada 109, 209 están provistos de secciones de estanqueidad concéntricas 116, 216 que se apoyarán entre sí y por tanto sellarán el puerto de entrada pasivo.
La sección plana, circular alrededor de los orificios de puertos de salida de agua 112, 212 se apoyan mutuamente para que el puerto de salida de agua esté sellado al canal de refrigerante. Los orificios de salida de agua están situados a una distancia vertical del extremo corto inferior de cada placa. Un orificio de puerto de salida de agua es de mayor diámetro que un orificio de puerto de entrada de refrigerante, y el centro de un orificio de puerto de salida de agua está situado más cerca del eje horizontal de una placa que el centro de los orificios de puertos de entrada de refrigerante. De esta forma, se crea un paso horizontal inferior 13 en el canal de refrigerante entre el puerto de salida de agua y el extremo corto inferior del intercambiador de calor. A través de este paso, el refrigerante puede pasar por debajo del puerto de salida de agua hacia la región alrededor del puerto de entrada pasivo. Esto mejora considerablemente la distribución de refrigerante en la anchura del canal y proporciona un flujo más uniforme en la anchura del canal y, por tanto, a través del paso de intercambio de calor. El paso por debajo del puerto de salida de agua aumentará también el área de transferencia de calor efectiva del intercambiador de calor con la región alrededor del puerto de entrada pasivo.
Para mejorar además la distribución del refrigerante, el primer canal de refrigerante está provisto de trayectorias de distribución inferiores 15, 16 situadas por encima de los puertos de entrada activo y pasivo, entre el paso de distribución inferior 10 y el paso de intercambio de calor 11. Las trayectorias de distribución inferiores se crean mediante ranuras de distribución principalmente planas 118, 119, 218, 219 prensadas en las placas entre la forma de V del área de distribución y la forma de W del área de intercambio de calor, que se extienden desde el lado largo de una placa hasta el orificio de puerto de salida de agua. Las trayectorias de distribución inferiores facilitarán, por un lado, la distribución del refrigerante uniformemente en el paso de intercambio de calor 11 y, por otro lado, actuarán como una región de transición para la disposición en forma de V del área de distribución y la disposición en forma de W del área de intercambio de calor. La altura de las trayectorias de distribución inferiores y también la forma pueden seleccionarse para optimizar la distribución de flujo. La altura de una ranura prensada puede ser, en un ejemplo, aproximadamente la mitad de la profundidad de prensado de una placa. Para mejorar la resistencia mecánica del intercambiador de calor, una trayectoria de distribución inferior puede comprender también uno o más puntos de contacto. Puesto que se crearán las correspondientes trayectorias de distribución en el canal de agua, la altura de una trayectoria de distribución inferior en el canal de refrigerante no es, preferentemente, superior a una profundidad total de prensado. Las trayectorias de distribución inferiores tendrán una baja resistencia al flujo en la dirección horizontal del canal, en comparación con la resistencia al flujo a través de un tubo de flujo con la misma longitud y anchura en el patrón ondulado del paso de intercambio de calor.
Si se requiere, las trayectorias de distribución inferiores 15, 16 pueden comprender una o más áreas de restricción para controlar la distribución de flujo a lo largo de la anchura del canal en el paso de distribución inferior. El tamaño y la posición de las áreas de restricción se eligen de tal forma que el flujo a través de una trayectoria de distribución 15 o 16 se distribuya lo más uniformemente posible. Las restricciones pueden conseguirse alterando la profundidad de prensado de la posición del área de restricción en las placas, es decir, modificando la altura del área de restricción, y/o modificando la anchura del área de restricción a lo largo de la trayectoria de distribución inferior. De esta forma, diferentes restricciones pueden colocarse en diferentes posiciones en las trayectorias de distribución inferiores 15, 16. Las restricciones darán una resistencia al flujo localmente aumentada lo que proporcionará una distribución de flujo en la anchura de las trayectorias de distribución inferiores. En un ejemplo, las restricciones cubren la mayor parte de las trayectorias de distribución, creando así una o varias pequeñas aberturas entre el paso de distribución y el paso de intercambio de calor. El tamaño y las posiciones de las restricciones pueden decidirse mediante experimentos o cálculos. La distribución del refrigerante que fluye hacia el paso de intercambio de calor se mejorará por tanto.
Después de entrar en el puerto de entrada activo 21 y ser distribuido en el paso de distribución inferior 10, el refrigerante entrará y pasará por el paso de intercambio de calor 11 creado entre las áreas de intercambio de calor 103, 203. El paso de intercambio de calor, con todos los puntos de contacto entre los patrones ondulados de las dos placas, proporciona una gran área de intercambio de calor y una resistencia al flujo por fricción relativamente alta, lo que garantiza una transferencia de calor eficaz entre el refrigerante y los canales de agua. La forma W aumenta un poco la caída de presión por fricción en el paso de intercambio de calor en comparación con la forma V simple, lo que mejora la transferencia de calor total del intercambiador de calor.
Entre el área de intercambio de calor y el área de distribución superior de cada placa se prensa una ranura de distribución plana horizontal 120, 220 en cada placa, creando una trayectoria de distribución superior 17 en el primer canal de refrigerante. La trayectoria de distribución superior permitirá distribuir el flujo de refrigerante y, al mismo tiempo, igualar las diferencias de presión, que pueden surgir en el paso de intercambio de calor debido a las variaciones de la evaporación del refrigerante, antes de entrar en el paso de distribución superior creado entre las áreas de distribución superior 104, 204 de las placas. La trayectoria de distribución superior tendrá una baja resistencia al flujo en la dirección horizontal del intercambiador de calor, lo que facilitará la distribución del refrigerante antes de entrar en el paso de distribución superior 12. Principalmente en el paso de distribución superior, la evaporación del refrigerante finalizará y también puede producirse un recalentamiento del vapor de refrigerante. La altura de cada ranura de distribución es aproximadamente la mitad de la profundidad de prensado de una placa, puesto que se creará la correspondiente trayectoria de distribución horizontal en el canal de agua. Esto dará a la trayectoria de distribución superior una altura total de una profundidad de prensado.
El refrigerante, que está en gran medida en estado de evaporación, entra en el paso de distribución superior creado por las áreas de distribución superior 104, 204 de las placas. El primer puerto de salida de refrigerante 22, que es un puerto activo, se crea entre las placas en los primeros orificios de salida de refrigerante 108, 208. Parte del refrigerante entrará en el paso de distribución superior en el lado derecho del eje vertical 105, y parte del refrigerante entrará en el paso de distribución superior en el lado izquierdo del eje vertical 105. Parte del refrigerante llegará a un paso de derivación 20 creado por las secciones de derivación 121, 221 que se extienden alrededor de todo el segundo puerto de salida 24. Los segundos orificios de puertos de salida de refrigerante 110, 210 están provistos de secciones de estanqueidad concéntricas 122, 222 que se apoyan entre sí y sellan el segundo puerto de salida 24, que es un puerto de salida pasivo. Una sección de derivación tiene la misma profundidad de prensado que las ondulaciones de la placa. El paso de derivación resultante 20 tendrá por tanto una altura de dos veces la profundidad de prensado, lo que significa que la resistencia al flujo en el paso de derivación será mucho menor que a través del patrón de ondulación. El paso de derivación permitirá por tanto que una parte considerable del refrigerante, que puede estar sobrecalentado, pase principalmente de forma horizontal al puerto de salida activo a través del paso horizontal por encima del puerto de entrada de agua.
La sección plana, circular alrededor de los orificios de puertos de entrada de agua 111, 211 se apoyan mutuamente para que la entrada de agua esté sellada del canal de refrigerante. Los orificios de puertos de entrada de agua están situados a una distancia vertical por debajo del extremo corto superior de cada placa. El centro de un orificio de puerto de entrada de agua se sitúa más cerca del eje horizontal de una placa que el centro de los orificios de puertos de salida de refrigerante. De esta forma, un paso horizontal superior 14 se proporciona en el canal de refrigerante entre el puerto de entrada de agua y el extremo corto superior del intercambiador de calor. A través de este paso horizontal, el refrigerante puede fluir por encima del puerto de entrada de agua desde el paso de derivación 20 en el puerto de salida pasivo 24 hasta el puerto de salida activo 22 formado entre los primeros orificios de puertos de salida de refrigerante 108, 208. Esto disminuye la resistencia al flujo del vapor, que puede estar sobrecalentado, y mejora considerablemente la distribución de flujo en el paso de distribución superior. Además, este paso horizontal evita que el vapor se acumule alrededor del puerto de salida pasivo, lo que daría lugar a una área aislante con vapores inmóviles en el área que rodea al puerto de salida pasivo. El paso ampliará también el área de transferencia de calor efectiva total del intercambiador de calor por la región alrededor del puerto de salida pasivo.
Cuando la segunda placa 201 y la tercera placa 301 se colocan una al lado de la otra, se crea un canal de agua 3. El agua entrará en el canal de agua a través del puerto de entrada de agua 42 creado por los orificios de entrada de agua 211, 311. El agua saldrá del canal de agua a través del puerto de salida de agua 43 creado por los orificios de puertos de salida de agua 212, 312. Todos los puertos del refrigerante estarán sellados para que el agua y el refrigerante no se mezclen. Cuando se apilan la segunda y la tercera placas, las secciones de derivación 215, 315 se apoyarán entre sí y sellarán así el primer puerto de entrada de refrigerante. Lo mismo se aplica a las secciones de derivación 217, 317 y a las secciones de derivación 221, 321, que también se apoyarán unas en otras para que el segundo puerto de entrada de refrigerante y el segundo puerto de salida de refrigerante queden sellados. El primer puerto de salida de refrigerante está sellado por las secciones planas 223, 323 alrededor de los primeros orificios de puertos de salida de refrigerante 208, 308 que se apoyan entre sí.
Los orificios de puertos de entrada de agua 211,311 están colocados a una distancia vertical del extremo corto superior de cada borde de placa de cada placa. El centro de un orificio de puerto de entrada de agua se sitúa más cerca del eje horizontal de una placa que el centro de los orificios de puertos de salida de refrigerante. De esta forma, se crea un paso horizontal superior 34 en el canal de agua entre el puerto de entrada de agua y el extremo corto superior del intercambiador de calor. Esto amplía el área de flujo transversal de entrada de agua útil, lo que a su vez mejora la distribución de agua en el paso de distribución superior y disminuye la caída de presión del canal de agua.
Para mejorar además la distribución de agua y también para disminuir la caída de presión de agua, el canal de agua está provisto de pasos de derivación de agua superiores 40, 41 entre el primer y segundo puertos pasivos de salida de refrigerante y las esquinas superiores del intercambiador de calor. Los pasos de derivación de agua superiores 40, 41 son creados por las secciones de derivación de agua 226, 227, 326, 327 fuera de cada uno del primer y segundo orificios de puertos de salida de refrigerante. Estas secciones de derivación se apoyan unas en otras cuando las placas se colocan para crear un canal de refrigerante, lo que significa que los pasos de derivación de agua tendrán una altura de dos veces la profundidad de prensado. Estos pasos de derivación de agua tendrán por tanto una baja caída de presión por fricción y facilitarán considerablemente la distribución del lado del agua en todo el paso de distribución superior.
Cuando el agua se distribuye en el paso de distribución superior 32, el agua pasa por las ranuras planas horizontales de distribución 220, 320 prensadas en cada placa, creando una trayectoria de distribución horizontal superior 37 en el canal de agua. Esta trayectoria de distribución permite una distribución adicional del agua de forma que la presión del agua a lo largo de toda la trayectoria de distribución superior sea sustancialmente igual. La trayectoria de distribución superior actúa también como región de transición entre la forma de V del paso de distribución superior y la forma de W del paso de intercambio de calor. La altura de cada ranura de distribución es aproximadamente la mitad de la profundidad de prensado de una placa. Esto dará a la trayectoria de distribución superior una altura de una profundidad de prensado total.
Después de pasar por la trayectoria de distribución superior 37, el agua entrará y pasará por el paso de intercambio de calor 31 creado entre las áreas de intercambio de calor 203, 303. El paso de intercambio de calor, con todos los puntos de contacto entre los patrones ondulados de las dos placas, proporciona una gran área de intercambio de calor y un factor de fricción relativamente alto, lo que garantiza una transferencia de calor eficaz entre el agua y los canales de refrigeración. La disposición en forma de W aumenta un poco el factor de fricción en el paso de intercambio de calor en relación con una disposición en V simple, lo que mejorará la transferencia de calor.
Cuando el agua ha pasado el paso de intercambio de calor 31, entra en el paso de distribución inferior 30 a través de dos trayectorias de distribución inferiores 35, 36 situadas entre el paso de intercambio de calor y el paso de distribución inferior. Estas trayectorias de distribución inferiores se crean mediante ranuras de distribución principalmente planas 218, 219, 318, 319 prensadas en las placas entre la forma de V del área de distribución y la forma de W del área de intercambio de calor, que se extienden desde el lado largo de una placa hasta el orificio de puerto de salida de agua. Estas trayectorias de distribución facilitarán la distribución uniforme del agua en el paso de distribución inferior y actuarán como región de transición para la disposición en forma de W del paso de intercambio de calor y la disposición en forma de V del paso de distribución inferior. La altura de las trayectorias de distribución inferiores y también la forma pueden seleccionarse para optimizar la distribución de flujo. La altura de una ranura prensada puede ser, en un ejemplo, aproximadamente la mitad de la profundidad de prensado de una placa. Para mejorar la resistencia mecánica del intercambiador de calor, una trayectoria de distribución inferior puede comprender también uno o más puntos de contacto. Las trayectorias de distribución tendrán una baja resistencia al flujo en la dirección horizontal del intercambiador de calor, en comparación con la resistencia al flujo a través del patrón corrugado en el paso de distribución inferior. Esto facilitará una distribución uniforme del flujo del agua en el paso de distribución inferior.
Algo del agua, especialmente el agua del centro del paso de intercambio de calor 31, entrará en el puerto de salida de agua 43 creado por los orificios de salida de agua 212, 312 directamente desde el paso de intercambio de calor anterior. Puesto que el patrón ondulado alrededor del puerto de salida de agua permite un flujo de agua desde todas las direcciones hacia el puerto de salida de agua, el puerto de salida de agua está completamente abierto. Esto permitirá que parte del agua distribuida al área de distribución inferior entre en la abertura de salida de agua a través del patrón entre el puerto de salida de agua y los puertos de entrada de refrigerante y también desde el patrón por debajo del puerto de salida de agua.
Para mejorar además la distribución de agua, el paso de distribución inferior 30 está provisto de pasos inferiores de derivación de agua 38, 39 entre el primer y segundo puertos pasivos de entrada de refrigerante y las esquinas inferiores del intercambiador de calor. Los pasos inferiores de derivación de agua son creados por las secciones de derivación de agua 224, 225, 324, 325 en cada uno del primer y segundo orificios de puertos de entrada de refrigerante. Estas secciones de derivación se apoyan unas en otras cuando las placas se colocan para crear un paso de refrigerante, lo que significa que el paso de derivación de agua inferior tendrá una altura de dos veces la profundidad de prensado. Estos pasos inferiores de derivación de agua tendrán, por tanto, una baja caída de presión por fricción y contribuirán considerablemente a guiar el flujo de agua hacia el puerto de salida de agua.
Para mejorar la distribución de agua y ampliar la superficie efectiva de transferencia de calor del intercambiador, los orificios de puertos de salida de agua están situados a una distancia vertical del extremo corto inferior de cada placa. De esta forma, se crea un paso horizontal inferior 33 en el canal de agua entre el puerto de salida de agua y el extremo corto inferior del intercambiador de calor. A través de este paso horizontal, el agua puede fluir en el puerto de salida de agua también desde abajo del puerto, mejorando la eficiencia del intercambiador de calor. Los pasos de derivación inferiores, junto con el desplazamiento hacia arriba del puerto de salida de agua, mejoran considerablemente la distribución de flujo de salida de agua y disminuyen la caída de presión de salida alrededor de la periferia del puerto al ampliar el área de flujo transversal de agua útil.
El segundo canal de refrigerante 4 se crea entre la tercera placa 301 y la cuarta placa 401 cuando se colocan una al lado de la otra y se asemeja al primer canal de refrigerante. La diferencia entre el primer canal de refrigerante y el segundo canal de refrigerante son solo los puertos de entrada y salida y la boquilla de entrada.
El refrigerante entrará en el segundo canal de refrigerante a través de un segundo puerto de entrada de refrigerante 63, que es un puerto de entrada activo, creado por los orificios de puertos de entrada de refrigerante 309, 409. Los orificios de puertos de entrada 309, 409 están provistos de secciones de estanqueidad concéntricas 316, 416 que se apoyan entre sí. La entrada en el segundo canal de refrigerante se realiza mediante una boquilla de entrada 65 a través de las secciones de estanqueidad. La boquilla de entrada se obtiene mediante una muesca de boquilla 314, 414 en una o ambas secciones de estanqueidad. El tamaño de la boquilla de entrada, es decir, la longitud y la sección transversal, junto con la posición angular de la boquilla de entrada son importantes para la distribución de refrigerante en el paso de distribución inferior 50 creado entre las áreas de distribución inferior 302 y 402. El tamaño de la boquilla de entrada se selecciona en parte en función de la caída de presión del circuito de refrigerante y se selecciona para obtener una distribución uniforme del flujo en todos los canales de refrigerante del circuito de refrigerante en un intercambiador de calor completo. La posición angular de la boquilla de entrada se elige de tal forma que el refrigerante pueda distribuirse uniformemente a lo largo de la anchura total del intercambiador de calor en cada canal de refrigerante.
La boquilla de entrada puede dirigirse en cualquier ángulo elegido, dependiendo, por ejemplo, de la disposición del patrón ondulado en el paso de distribución inferior y la sección de derivación alrededor del puerto de entrada. Preferentemente, el ángulo de la boquilla de entrada es entre 0 y 180 grados con respecto a un eje vertical y apuntando hacia el eje vertical central de la placa, y más preferiblemente entre 90 y 150 grados.
Para mejorar además la distribución de refrigerante, el puerto de entrada activo está provisto de un paso de derivación de entrada activo 59 alrededor del puerto de entrada, permitiendo que el refrigerante fluya alrededor de ambos lados del puerto de entrada. Cada placa comprende una sección de derivación 317, 417 que se extiende alrededor de todo el orificio de puerto de entrada. La sección de derivación tiene la misma profundidad de prensado que las ondulaciones de la placa. El paso de derivación de entrada activo resultante tendrá, por tanto, la altura de dos veces la profundidad de prensado, lo que significa que la fricción en el paso de derivación será mucho menor que a través del patrón de ondulación. El paso de derivación distribuirá por tanto parte del refrigerante desde la boquilla de entrada al área de distribución alrededor del puerto de entrada activo.
Parte del refrigerante procedente de la boquilla continuará también en la dirección de la boquilla en el patrón de ondulación en la dirección hacia el primer puerto de entrada de refrigerante 61, que es un puerto de entrada pasivo. Puesto que los orificios de puertos de salida de agua 312, 412 se sitúan a una distancia vertical del extremo corto inferior de cada placa, en el canal de distribución inferior se forma un paso horizontal inferior 53 entre el puerto de salida de agua y el extremo corto inferior del intercambiador de calor. Por tanto, el refrigerante puede fluir por debajo del puerto de salida de agua hacia la región que rodea el puerto de entrada pasivo. El flujo de refrigerante que sale de la boquilla de entrada tiene en este ejemplo aproximadamente el mismo ángulo que el patrón de ondulación de la tercera placa, de forma que una parte del refrigerante pueda pasar principalmente en dirección horizontal por debajo del puerto de salida de agua con un factor de fricción relativamente pequeño y, por tanto, un caudal relativamente alto. Cuando el refrigerante llega a la región alrededor del puerto de entrada pasivo 61, un paso de derivación 58 alrededor del puerto de entrada pasivo ayudará a distribuir el refrigerante en el área alrededor del puerto de entrada pasivo. El paso de derivación 58 se crea de la misma forma que en el puerto de entrada activo, por cada placa que comprende una sección de derivación 315, 415 que se extiende alrededor de todo el primer orificio de puerto de entrada de refrigerante. Una sección de derivación tiene la misma profundidad de prensado que las ondulaciones de la placa. El paso de derivación resultante tendrá, por tanto, la altura de dos veces la profundidad de prensado, lo que significa que la fricción en el paso de derivación será mucho menor que a través del patrón de ondulación. El paso de derivación distribuirá por tanto parte del refrigerante al área de distribución alrededor del puerto de entrada pasivo. Los primeros orificios de puertos de entrada 307, 407 están provistos de secciones de estanqueidad concéntricas 313, 413 que se apoyarán entre sí y por tanto sellarán el puerto de entrada pasivo.
La sección plana, circular alrededor de los orificios de puertos de salida de agua 312, 412 se apoyan mutuamente para que el puerto de salida de agua esté sellado al canal de refrigerante. Los orificios de puertos de salida de agua están situados a una distancia vertical del extremo corto inferior de cada placa. Un orificio de puerto de salida de agua es de mayor diámetro que un orificio de puerto de entrada de refrigerante, y el centro de un orificio de puerto de salida de agua está situado más cerca del eje horizontal de una placa que el centro de los orificios de puertos de entrada de refrigerante. De esta forma, se crea un paso horizontal inferior 53 en el canal de refrigerante entre el puerto de salida de agua y el extremo corto inferior del intercambiador de calor. A través de este paso horizontal, el refrigerante puede pasar por debajo del puerto de salida de agua hacia la región alrededor del puerto de entrada pasivo. Esto mejora la distribución de refrigerante considerablemente a lo largo de la anchura de placa, lo que proporciona un flujo más uniforme a través del paso de intercambio de calor y amplía también el área total de transferencia de calor efectiva del intercambiador de calor con la región alrededor del puerto de entrada pasivo.
Para potenciar aún más la distribución de refrigerante, el segundo canal de refrigerante está provisto de trayectorias de distribución inferiores 55, 56 situadas por encima de los puertos de entrada pasivo y activo, entre el paso de distribución inferior 50 y el paso de intercambio de calor 51. Las trayectorias de distribución inferiores se crean mediante ranuras de distribución principalmente planas 318, 319, 418, 419 en las placas entre la forma de V del área de distribución y la forma de W del área de intercambio de calor, que se extienden desde el lado largo de una placa hasta el orificio de puerto de salida de agua. Las trayectorias de distribución inferiores facilitarán, por un lado, la distribución uniforme del refrigerante en el paso de intercambio de calor 51 y, por otro lado, actuarán como una región de transición para la disposición en forma de V del área de distribución y la disposición en forma de W del área de intercambio de calor. La altura de las trayectorias de distribución inferiores y también la forma pueden seleccionarse para optimizar la distribución de flujo. La altura de una ranura puede ser, en un ejemplo, aproximadamente la mitad de la profundidad de prensado de una placa. Para mejorar la resistencia mecánica del intercambiador de calor, la trayectoria de distribución inferior puede comprender también uno o más puntos de contacto. Puesto que se crearán las correspondientes trayectorias de distribución en el canal de agua, la altura de una trayectoria de distribución inferior en el canal de refrigerante no es, preferentemente, superior a una profundidad total de prensado. Las trayectorias de distribución inferiores tendrán una baja resistencia al flujo en la dirección horizontal del intercambiador de calor, en comparación con la resistencia al flujo a través de un tubo de flujo con la misma longitud y anchura en el patrón ondulado del paso de intercambio de calor. Las trayectorias de distribución inferiores 55, 56 pueden comprender también una o más áreas de restricción para controlar la distribución de flujo a lo largo de la anchura del canal en el paso de distribución inferior. Las restricciones pueden ser bastante pequeñas, asemejándose a uno o más puntos de contacto, o pueden ser relativamente grandes, de tal forma que solo se creen uno o unos pocos pasos pequeños entre el paso de distribución y el paso de intercambio de calor.
Después de entrar en el puerto de entrada activo 63 y ser distribuido en el paso de distribución inferior 50, el refrigerante entrará y pasará por el paso de intercambio de calor 51 de la misma forma que la descrita para el primer canal de refrigerante.
Entre el área de intercambio de calor y el área de distribución superior de cada placa hay una ranura de distribución plana horizontal 320, 420 prensada en cada placa, creando una trayectoria de distribución superior 57 en el segundo canal de refrigerante. La trayectoria de distribución superior permitirá que las diferencias de presión que puedan surgir en el paso de intercambio de calor debido a las variaciones de la evaporación del refrigerante se igualen antes de que el refrigerante entre en el paso de distribución superior 52 creado entre las áreas de distribución superior 304, 404 de las placas. En esta fase, el refrigerante puede estar parcial o totalmente evaporado, e incluso sobrecalentado. La trayectoria de distribución superior tendrá una baja resistencia al flujo en la dirección horizontal del intercambiador de calor, lo que facilitará la distribución del refrigerante antes de entrar en el paso de distribución superior. La altura de cada trayectoria de distribución es aproximadamente la mitad de la profundidad de prensado de una placa, puesto que se creará la correspondiente trayectoria de distribución horizontal en el canal de agua. De este modo, la trayectoria de distribución tendrá una altura total de una profundidad de prensado.
El refrigerante, que está en esta sección transversal en gran medida en forma de vapor, entra en el paso de distribución superior 52 creado por las áreas de distribución superior 304, 404 de las placas. El segundo puerto de salida de refrigerante 64, que es un puerto activo, se crea entre las placas en los segundos orificios de salida de refrigerante 310, 410. Parte del refrigerante entrará en el paso de distribución superior en el lado izquierdo del eje vertical 305, y parte del refrigerante entrará en el paso de distribución superior en el lado derecho del eje vertical 305. Parte del refrigerante llegará a un paso de derivación del puerto de salida pasivo 60 creado por las secciones de derivación 323, 423 que se extienden alrededor de todo el primer puerto de salida de refrigerante 62, que es un puerto de salida pasivo. Los primeros orificios de puertos de salida de refrigerante 308, 408 están provistos de secciones de estanqueidad concéntricas 328, 428 que se apoyan entre sí y sellan el primer puerto de salida. Una sección de derivación tiene la misma profundidad de prensado que las ondulaciones de la placa. El paso de derivación resultante tendrá, por tanto, la altura de dos veces la profundidad de prensado, lo que significa que la fricción en el paso de derivación será mucho menor que a través del patrón de ondulación. El paso de derivación permitirá por tanto que una parte considerable del refrigerante, que puede estar sobrecalentado, para pasar al puerto de salida activo a través del paso con patrón de ondulación transversal sobre el puerto de entrada de agua.
La sección plana, circular alrededor de los orificios de puertos de entrada de agua 311, 411 se apoyan mutuamente para que la entrada de agua esté sellada del canal de refrigerante. Los orificios de puertos de entrada de agua están situados a una distancia vertical desde el extremo corto superior de cada placa. El centro de un orificio de puerto de entrada de agua se sitúa más cerca del eje horizontal de una placa que el centro de los orificios de puertos de salida de refrigerante. De esta forma, un paso horizontal superior 54 se proporciona en el canal de refrigerante entre el puerto de entrada de agua y el extremo corto superior del intercambiador de calor. A través de este paso horizontal, el refrigerante puede fluir por encima del puerto de entrada de agua desde el paso de derivación 60 en el puerto de salida pasivo 62 hasta el puerto de salida activo 64 formado entre los segundos orificios de puertos de salida de refrigerante 310, 410. Esto mejora considerablemente la distribución de flujo de refrigerante en el paso de distribución superior y evita la congestión de calor alrededor del puerto de salida pasivo. Además, el área total de transferencia de calor efectiva del intercambiador de calor se amplía con la región alrededor del puerto de salida pasivo.
Gracias a la invención, se puede obtener un intercambiador de placas de tres circuitos mejorado, lo que muestra una mejora considerable del rendimiento térmico global del intercambiador de calor. Esto se debe a la mejor distribución de flujo en el intercambiador de calor. La invención no debe considerarse limitada a las realizaciones descritas anteriormente, siendo posible una serie de variantes y modificaciones adicionales dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Signos de referencia
1: Conjunto de placas
2: Primer canal de refrigerante
3: Canal de agua
4: Segundo canal de refrigerante
10: Paso de distribución inferior
11: Paso de intercambio de calor
12: Paso de distribución superior
13: Paso horizontal inferior
14: Paso horizontal superior
15: Trayectoria de distribución inferior
16: Trayectoria de distribución inferior
17: Trayectoria de distribución superior
18: Primer paso de derivación del puerto de entrada de refrigerante
19: Segundo paso de derivación del puerto de entrada de refrigerante
20: Segundo paso de derivación del puerto de salida de refrigerante
21: Puerto de entrada activo
22: Puerto de salida activo
23: Puerto de entrada pasivo
24: Puerto de salida pasivo
: Boquilla de entrada
: Paso de distribución inferior
: Paso de intercambio de calor
: Paso de distribución superior
: Paso horizontal inferior
: Paso horizontal superior
: Trayectoria de distribución inferior
: Trayectoria de distribución inferior
: Trayectoria de distribución superior
: Paso de derivación de agua
: Paso de derivación de agua
: Paso de derivación de agua
: Paso de derivación de agua
: Puerto de entrada de agua
: Puerto de salida de agua
: Paso de distribución inferior
: Paso de intercambio de calor
: Paso de distribución superior
: Paso horizontal inferior
: Paso horizontal superior
: Trayectoria de distribución inferior
: Trayectoria de distribución inferior
: Trayectoria de distribución superior
: Primer paso de derivación del puerto de entrada de refrigerante : Segundo paso de derivación del puerto de entrada de refrigerante : Primer paso de derivación del puerto de salida de refrigerante : Puerto de entrada pasivo
: Puerto de salida pasivo
: Puerto de entrada activo
: Puerto de salida activo
: Boquilla de entrada
1 Primera placa intercambiadora de calor
2 Área de distribución inferior
3 Área de intercambio de calor
4 Área de distribución superior
5 Eje vertical
6 Eje horizontal
7 Primer orificio de puerto de entrada de refrigerante
8 Primer orificio de puerto de salida de refrigerante
9 Segundo orificio de puerto de entrada de refrigerante
0 Segundo orificio de puerto de salida de refrigerante
1 Orificio de puerto de entrada de agua
2 Orificio de puerto de salida de agua
3 Sección de estanqueidad
4 Muesca boquilla
5 Sección de derivación
6 Sección de estanqueidad
7 Sección de derivación
8 Ranura de distribución inferior
9 Ranura de distribución inferior
0 Ranura de distribución superior
1 Sección de derivación
2 Sección de estanqueidad
3 Sección plana
4 Sección de derivación de agua inferior
5 Sección de derivación de agua inferior
6 Sección de derivación de agua superior
7 Sección de derivación de agua superior
1 Segunda placa intercambiadora de calor
2 Área de distribución inferior
3 Área de intercambio de calor
4 Área de distribución superior
Eje vertical
Eje horizontal
Primer orificio de puerto de entrada de refrigerante
Primer orificio de puerto de salida de refrigerante
Segundo orificio de puerto de entrada de refrigerante
Segundo orificio de puerto de salida de refrigerante
Orificio de puerto de entrada de agua
Orificio de puerto de salida de agua
Sección de estanqueidad
Muesca boquilla
Sección de derivación
Sección de estanqueidad
Sección de derivación
Ranura de distribución inferior
Ranura de distribución inferior
Ranura de distribución superior
Sección de derivación
Sección de estanqueidad
Sección plana
Sección de derivación de agua inferior
Sección de derivación de agua inferior
Sección de derivación de agua superior
Sección de derivación de agua superior
Tercera placa intercambiadora de calor
Área de distribución inferior
Área de intercambio de calor
Área de distribución superior
Eje vertical
Eje horizontal
Primer orificio de puerto de entrada de refrigerante
Primer orificio de puerto de salida de refrigerante
Segundo orificio de puerto de entrada de refrigerante
Segundo orificio de puerto de salida de refrigerante
Orificio de puerto de entrada de agua
Orificio de puerto de salida de agua
Sección de estanqueidad
Muesca boquilla
Sección de derivación
Sección de estanqueidad
Sección de derivación
Ranura de distribución inferior
Ranura de distribución inferior
Ranura de distribución superior
Sección plana
Sección de derivación
Sección de derivación de agua inferior
Sección de derivación de agua inferior
Sección de derivación de agua superior
Sección de derivación de agua superior
Sección de estanqueidad
Cuarta placa intercambiadora de calor
Área de distribución inferior
Área de intercambio de calor
Área de distribución superior
Eje vertical
Eje horizontal
Primer orificio de puerto de entrada de refrigerante
Primer orificio de puerto de salida de refrigerante
Segundo orificio de puerto de entrada de refrigerante
Segundo orificio de puerto de salida de refrigerante
Orificio de puerto de entrada de agua
Orificio de puerto de salida de agua
Sección de estanqueidad
Muesca boquilla
Sección de derivación
Sección de estanqueidad
Sección de derivación
Ranura de distribución inferior
Ranura de distribución inferior
Ranura de distribución superior
Sección plana
Sección de derivación
Sección de derivación de agua inferior
Sección de derivación de agua inferior
Sección de derivación de agua superior
Sección de derivación de agua superior
Sección de estanqueidad

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido que comprende placas intercambiadoras de calor (101; 201; 301; 401) para su uso en un conjunto intercambiador de calor de tres circuitos (1) para al menos un refrigerante, donde las placas comprenden una primera área de distribución (102; 202; 302; 402) que tiene tres orificios de puertos (107, 109, 112; 207, 209, 212; 307, 309, 312; 407, 409, 412), una área de intercambio de calor (103; 203; 303; 403) y una segunda área de distribución (104; 204; 304; 404) que tiene tres orificios de puertos (108, 110, 111; 208, 210, 211; 308, 310, 311; 408, 410, 411), donde las placas comprenden un patrón ondulado con crestas y valles, y se proporciona una ranura de distribución inferior (118, 119; 218, 219; 318, 319; 418, 419) entre la primera área de distribución y el área de intercambio de calor, de tal forma que se puede obtener una trayectoria de distribución inferior entre dos ranuras de distribución inferiores adyacentes cuando se apilan dos placas para formar un canal de fluido entre las placas, caracterizado por que un orificio de puerto central (112; 212, 312; 412) de la primera área de distribución está situado a una distancia vertical del extremo corto de las placas, de forma que el centro del orificio de puerto central (112; 212, 312; 412) está situado más cerca del eje horizontal de una placa que el centro de un orificio de puerto de refrigerante (107, 109, 207, 209, 307, 309, 407, 409), de tal forma que se puede obtener un paso de fluido entre el orificio de puerto central y el extremo corto de las placas cuando se apilan dos placas para formar un canal de fluido entre las mismas, y por que un orificio de puerto central (111; 211; 311; 411) de la segunda área de distribución está situado a una distancia vertical del extremo corto de las placas, de tal forma que se puede obtener un paso de fluido entre el orificio de puerto central y el extremo corto de las placas cuando se apilan dos placas para formar un canal de fluido entre las mismas, en donde las placas intercambiadoras de calor (101; 201; 301; 401) se unen mediante soldadura por estaño, soldadura fuerte o soldadura por electrodo.
2. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque un orificio de puerto de entrada (107, 109, 110; 207, 209, 210; 307, 308, 309; 407, 408, 409) en una esquina de las placas está provisto de una sección de derivación plana, en forma de anillo (115, 117, 121; 215, 217, 221; 315, 317, 323; 415, 417, 423) adaptada para formar un paso de derivación de refrigerante alrededor de un puerto cuando dos placas se apilan para formar un canal de fluido refrigerante entre las placas.
3. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque se proporciona una sección de derivación de agua (124, 125, 126, 127; 224, 225, 226, 227; 324, 325, 326, 327; 424, 425, 426, 427) en una esquina de la placa, de tal forma que se puede obtener un paso de agua entre dos secciones de derivación adyacentes cuando se apilan dos placas para formar un canal de agua entre las placas.
4. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la primera área de distribución (102; 202; 302; 402) presenta una forma de cheurón con una primera disposición, la segunda área de distribución (104; 204; 304; 404) presenta una forma de cheurón con una segunda disposición y donde el área de intercambio de calor (103; 203; 303; 403) presenta una forma de cheurón con una tercera disposición, donde la forma de cheurón de la primera disposición está dirigida en una primera dirección angular y la forma de cheurón de la segunda disposición está dirigida en la dirección angular opuesta.
5. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que la forma de cheurón de la tercera disposición está dirigida en la misma dirección angular que la forma de cheurón de la primera disposición.
6. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque la forma de cheurón de la tercera disposición tiene más cambios de dirección que la primera y la segunda disposiciones.
7. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la primera y la segunda formas de cheurón se asemejan a una V y la tercera forma de cheurón se asemeja a una W.
8. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la ranura de distribución inferior (118, 119; 218, 219; 318, 319; 418, 419) comprende al menos una área de restricción, de tal forma que se obtiene una restricción de flujo en la trayectoria de distribución inferior.
9. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se proporciona una ranura de distribución superior (120; 220; 320; 420) entre el área de intercambio de calor y la segunda área de distribución, de tal forma que se puede obtener una trayectoria de distribución superior entre dos ranuras de distribución superiores adyacentes cuando se apilan dos placas para formar un canal de fluido entre las placas.
10. Un conjunto de intercambiador de calor unido permanentemente, que comprende cuatro placas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la primera placa (101), la segunda placa (201), la tercera placa (301) y la cuarta placa (401) son diferentes entre sí.
11. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con la reivindicación 10, donde se proporciona un primer canal de refrigerante (2) entre las primeras placas (101) y las segundas (201), se proporciona un canal de agua (3) entre las segundas placas (201) y las terceras placas (301) y se proporciona un segundo canal de refrigerante (4) entre las terceras placas (301) y las cuartas placas (401), y donde cada canal de fluido (2, 3, 4) comprende un primer paso de distribución (10; 30; 50) proporcionado entre dos primeras áreas de distribución adyacentes (102, 202, 302, 402), un paso de intercambio de calor (11; 31; 51) proporcionado entre dos áreas adyacentes de intercambio de calor (103, 203, 303, 403) y un segundo paso de distribución (12; 32; 52) proporcionado entre dos segundas áreas de distribución adyacentes (104, 204, 304, 404), caracterizado por que se proporciona un paso horizontal (13; 33; 53) en el primer paso de distribución entre el puerto de agua central (43) y el extremo corto vecino del conjunto.
12. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que se proporciona un paso horizontal (14; 34; 54) en los segundos pasos de distribución (12; 32; 52) entre el puerto de agua central (42) y el extremo corto vecino del conjunto.
13. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que se proporciona un paso de derivación de agua (38, 39, 40, 41) en un paso de distribución de agua (30, 32) entre un puerto de refrigerante (21, 22, 23, 24; 61,62, 63, 64) y una esquina del conjunto.
14. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que se proporciona un paso de derivación de refrigerante (18, 19, 20; 58, 59, 60) alrededor de un puerto de refrigerante (21,23, 24; 61, 62, 63) en un paso de distribución de refrigerante (10, 12; 50, 52).
15. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado por que el puerto de entrada activo (21) está provisto de una boquilla de entrada (25) y el puerto de entrada activo (63) está provisto de una boquilla de entrada (65), donde el ángulo de las boquillas de entrada es entre 0 y 180 grados con respecto a un eje vertical y donde la boquilla de entrada está orientada hacia el eje vertical central del conjunto.
16. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que el ángulo de las boquillas de entrada es de entre 90 y 150 grados.
17. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizado por que se proporciona una trayectoria de distribución inferior (15, 16; 35, 36; 55, 56) entre un paso de distribución inferior (10, 30, 50) y un paso de intercambio de calor (11, 31, 51).
18. Un conjunto de intercambiador de calor permanentemente unido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizado por que entre un paso de intercambio de calor (11, 31, 51) y un paso de distribución superior (12, 32, 52) se proporciona una trayectoria de distribución superior (17, 37, 57).
19. Un intercambiador de calor de tres circuitos permanentemente unido, que comprende una pluralidad de conjuntos de intercambiadores de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18, y que comprende además una placa delantera y una placa trasera.
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