ES2963216T3 - Intercambiador de calor de bobina entrelazada - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere al campo de los intercambiadores de calor, especialmente aquellos que tienen una pluralidad de canales de fluido tubulares formados como serpentines entrelazados, formando cada uno de los recorridos centrales de los serpentines una hélice, y a un reactor para oxidación de agua supercrítica que comprende dicho calor. intercambiador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Intercambiador de calor de bobina entrelazada

Campo de la Invención

La presente invención se refiere al campo de los intercambiadores de calor, especialmente aquellos que tienen una pluralidad de canales de fluido tubulares formados como bobinas entrelazadas, con cada una de las trayectorias centrales de las bobinas formando una hélice, y a un reactor de oxidación de agua supercrítico que comprende dicho intercambiador de calor.

Antecedentes de la Invención

La estructura mecánica de un intercambiador de calor es clave para facilitar la redistribución eficiente del calor, como para recuperar energía en un reactor de oxidación de agua supercrítico. El intercambiador de calor de tubo en espiral ofrece ventajas únicas: transferencia de calor simultánea entre más de dos corrientes, una gran área de transferencia de calor y promueve la turbulencia del flujo para mejorar la transferencia de calor. Por lo tanto, los intercambiadores de calor de tubo en espiral son uno de los tres intercambiadores de calor clásicos, es decir, carcasa y tubo, tubo doble y tubo en espiral, utilizados para sistemas de licuefacción a gran escala. Las bobinas helicoidales se utilizan para diversos procesos porque pueden acomodar un área de transferencia de calor grande en un espacio compacto, con alto coeficiente de transferencia de calor. Los intercambiadores de calor de bobina helicoidal son ampliamente utilizados debido a su estructura compacta, facilidad de producción y principalmente debido al aumento de la tasa de transferencia de calor en comparación con los intercambiadores de calor de tubería recta. La fuerza centrífuga inducida debido a la curvatura del tubo resulta en el flujo secundario conocido como vórtice de Dean superpuesto en el flujo primario que mejora la transferencia de calor. Algunos documentos de la técnica anterior han incorporado intercambiadores de calor de bobina helicoidal en reactores en un intento de lograr una estructura que logre el equilibrio correcto de redistribución del calor.

Por ejemplo, EP0074570 revela un mezclador o reactor para llevar a cabo reacciones químicas, en particular para medios altamente viscosos, que esencialmente consiste en bobinas de tubo helicoidalmente en espiral alternadas para zurdos y diestros enrolladas en un tubo central. Dado que las bobinas de tubo helicoidalmente en espiral se enrollan en un tubo central, las bobinas parecen compartir la misma trayectoria central o eje, que parece ser una trayectoria recta o eje que pasa a través del centro del tubo central. De acuerdo con una realización preferida, el diámetro de la bobina y el número de vueltas de las bobinas aumentan desde el interior hacia el exterior de tal manera que las bobinas llenan toda la sección transversal uniformemente, es decir, que la densidad de empaquetamiento de las bobinas es constante sobre la sección transversal. El intercambiador de calor requiere un número considerable de conexiones de entrada y salida para lograr el área y la densidad de superficie de intercambio de calor deseados. Además, la longitud de flujo, el paso y el diámetro de cada bobina no son los mismos, lo que no permite condiciones de transferencia de calor uniformes para cada bobina.

Se han llevado a cabo muchos estudios para investigar las características de transferencia de calor en tubos en espiral, y para explorar los méritos de los intercambiadores de calor en espiral en comparación con los intercambiadores de calor de tipo paralelo convencionales. La potencia calorífica convectiva de una bobina de agua puede expresarse en función de múltiples variables, como una diferencia de temperatura media, la superficie general de la tubería de la bobina y el coeficiente de transferencia de calor general. El coeficiente de transferencia de calor se puede expresar como una función de múltiples variables, tales como el coeficiente de transferencia de calor en la superficie interna del tubo de bobina, la resistencia térmica de la conducción del tubo de bobina dependiente del material y el espesor de la pared del tubo, el coeficiente de transferencia de calor equivalente de la superficie aleteada, el área del tubo entre las aletas y la superficie de aleta, la eficiencia de aleta y el número de aletas. FR2494830 revela un intercambiador de calor recuperativo con tubos en espiral de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Por lo tanto, es ampliamente aceptado que los intercambiadores de calor en espiral ofrecen ventajas por encima de los intercambiadores de calor de tipo paralelo. Sin embargo, hasta el momento, no se ha revelado una estructura específica para un intercambiador de calor en espiral múltiple que optimice la transferencia de calor y que sea adecuado para reactores de oxidación de agua supercríticos.

Por lo tanto, un intercambiador de calor mejorado adecuado para un reactor de oxidación de agua supercrítico sería ventajoso, y en particular una estructura de bobina helicoidal más eficiente, fácil de montar y confiable sería ventajosa.

Objeto de la invención

Es objetivo adicional de la presente invención proporcionar una alternativa a la técnica previa.

En particular, puede verse como un objeto de la presente invención proporcionar un intercambiador de calor de bobina múltiple adecuado para un reactor de oxidación de agua supercrítico, esto resuelve los problemas mencionados anteriormente de la técnica anterior con el mantenimiento de una redistribución óptima del calor, como por ejemplo para la extracción eficiente de la sal del fluido supercrítico. Se desea tener un intercambiador de calor de múltiples bobinas con conexiones de fluido mínimas mientras se logra un área de alta de transferencia de calor, donde las condiciones de flujo a lo largo de cada una de las bobinas múltiples son idénticas, donde el conjunto del intercambiador de calor es simple y minimiza el número de conexiones de fluido de entrada/salida dentro del intercambiador de calor.

Breve descripción de la invención

Por lo tanto, se pretende que el objeto descrito anteriormente y varios otros objetos sean obtenidos en un primer aspecto de la invención, mediante el suministro de un intercambiador de calor conforme a lo definido en la reivindicación 1.

A diferencia de la técnica anterior en la que no hay bobinas, o solo algunas bobinas, están entrelazadas, esta disposición estructural maximiza el entrelazamiento de bobinas al tener cada una de las bobinas entrelazada con cada una de las otras bobinas, de tal manera que la cantidad de superposición de representaciones planas de los devanados de las bobinas puede ser la misma a lo largo de la longitud de las bobinas.

Además, dado que cada una de las trayectorias centrales de las bobinas de la presente invención se representa como única y helicoidal, a diferencia de una trayectoria o eje central común y/o lineal como en la técnica anterior, esto permite que las trayectorias centrales de las bobinas puedan ser hélices entrelazadas, lo que generalmente resulta en un patrón de flujo que proporciona un coeficiente de transferencia más alto (h). Para expresar esto conceptualmente, las hélices se están produciendo en dos niveles acumulativos, siendo el primer nivel las bobinas helicoidales y el segundo nivel las trayectorias centrales helicoidales o ejes de las bobinas, lo que resulta en la amplificación del vórtice de Dean y un aumento en la turbulencia del fluido que pasa a través de las bobinas.

De acuerdo con la realización preferida, el intercambiador de calor puede revelarse como el volumen interno de cada devanado de bobina que abarca la trayectoria central de cada uno de los otros devanados de bobina.

Además, y en realizaciones preferidas, el volumen interno de cada bobina puede superponerse a los volúmenes internos de todas las demás bobinas en el intercambiador de calor, de modo que el eje más central del intercambiador de calor también puede estar abarcado por el volumen interno de cada bobina. Esto proporciona un intercambiador de calor más compacto y denso que aquel de la técnica previa.

En una realización preferida de la presente invención, el entrelazado de las bobinas también ocurre en dos niveles acumulativos, el primer nivel es el entrelazado de las bobinas mismas, y el segundo nivel es el entrelazado de las trayectorias helicoidales de las bobinas. Esta combinación estructural única de hélices acumulativas y entrelazado acumulativo proporciona tanto (i) una superficie óptima como (ii) un patrón de flujo óptimo, lo que resulta en una redistribución eficiente de la energía, como para el mantenimiento de un “espejo salino" ventajosamente posicionado en un reactor de oxidación de agua supercrítico. Esto también puede garantizar las mismas condiciones de flujo en cada bobina, p. ej., mismo paso, curvatura y longitud.

La cantidad de redistribución del calor puede expresarse como una función del área de superficie de las bobinas en relación con el volumen dentro de las bobinas, y el patrón de flujo del intercambiador de calor. La invención es particularmente ventajosa, pero no exclusivamente, para obtener una redistribución eficiente del calor en un reactor de oxidación de agua supercrítico.

De acuerdo con una primera realización de la presente invención, un intercambiador de calor puede comprender una pluralidad de canales de fluido tubulares, y cada uno de estos canales de fluido tubulares puede tener un diámetro tubular externo o diámetro equivalente y dos aberturas en el interior del canal de fluido tubular, que se pueden colocar en posiciones de extremo distantes del canal de fluido. Cada uno de la pluralidad de canales tubulares de fluidos puede formarse como una bobina helicoidal, sobre al menos una parte de sus longitudes, y cada bobina puede proporcionarse como una pluralidad de devanados con un paso mayor que su diámetro tubular externo. Cada una de las bobinas puede evolucionar con una trayectoria central, y las bobinas de la pluralidad de canales tubulares de fluido pueden estar entrelazadas unas alrededor de otras, con la trayectoria central de cada bobina distante de la trayectoria central de las otras bobinas, y cada una de las trayectorias centrales puede formar una hélice. Cada una de las trayectorias centrales que de preferencia forman una hélice puede tener una curvatura esencialmente idéntica. De preferencia, las trayectorias centrales helicoidales de las bobinas también se entrelazan unas con otras. Las trayectorias centrales de las mismas bobinas pueden estar entrelazadas, tal como hélices entrelazadas.

Además, en una sección transversal del intercambiador de calor de acuerdo con las realizaciones preferidas de la invención, una representación plana de un devanado de una primera de dichas bobinas puede superponerse a una representación plana de un devanado de cada una de las otras de dichas bobinas de la pluralidad de canales tubulares de fluido. Esto también significa que para todas las representaciones planas de los devanados en una sección transversal del intercambiador de calor, todas las representaciones planas se superponen entre sí. Este puede ser el caso de todas las secciones transversales tomadas a lo largo del intercambiador de calor o al menos para una o más secciones del mismo.

Preferiblemente en todas y cada una de las secciones transversales del intercambiador de calor, el eje más central del intercambiador de calor puede estar englobado por una representación plana de un devanado de cada una, y preferiblemente cada una de dichas bobinas de la pluralidad de canales tubulares de fluidos.

En algunas realizaciones preferidas, todas las representaciones planas de las bobinas pueden tener una intersección común, por lo que el punto central de cada representación plana puede estar completamente dentro de la intersección común, y con el eje más central del intercambiador de calor preferiblemente dentro de la intersección común.

En algunas realizaciones preferidas, dicha representación plana del devanado de la primera de dichas bobinas puede abarcar la trayectoria central de cada una de las otras bobinas.

En algunas realizaciones preferidas, una cantidad, tal como evaluada por porcentaje de área, de superposición de dicha representación plana del devanado de la primera de dichas bobinas con cada dicha representación plana del devanado de cada una de las otras bobinas puede ser esencialmente igual.

En algunas realizaciones preferidas, dicha cantidad de superposición de dicha representación plana del devanado de la primera de dichas bobinas con cada representación plana del devanado de cada una de las otras bobinas puede ser de al menos 30 %, tal como al menos 50 %, preferiblemente al menos 70 % de un área total de la representación plana del devanado de la primera de dichas bobinas, y preferiblemente menos del 90 %.

En algunas realizaciones preferidas, la trayectoria central, como la trayectoria central helicoidal, de al menos una de dichas bobinas puede completar al menos una revolución completa, atravesando al menos 360 grados a medida que la trayectoria, tal como la trayectoria central helicoidal, procede longitudinalmente a través de los devanados de cada uno de al menos dicha bobina.

En algunas realizaciones preferidas, las trayectorias centrales de las mismas bobinas pueden estar entrelazadas, tal como hélices entrelazadas.

En algunas realizaciones preferidas, cada una de las bobinas puede proporcionarse como una pluralidad de devanados, y en donde el número de dicha pluralidad de devanados de cada bobina puede ser mayor que 10, como mayor que 30, preferiblemente mayor que 40 y preferiblemente menor que 200.

El término “distante”, tal como se utiliza a lo largo de la descripción y como se reclama, se entiende como único y no indica ninguna distancia en particular, y la declaración “la trayectoria central de cada bobina está distante de la trayectoria central de las otras bobinas” no excluye la posibilidad de que las trayectorias centrales se entrelacen en el espacio. De hecho, de acuerdo con una realización preferida, las trayectorias centrales helicoidales de las bobinas también pueden estar entrelazadas.

El término “entrelazado”, tal como se utiliza a lo largo de la descripción y como se reclama, puede entenderse que comprende tanto entrelazado completo como entrelazado parcial de elementos. Además, el término “entrelazado” no implica una cantidad de distancia, o falta de ella, entre los elementos a entrelazar.

Los términos “pared” y “cuerpo” cuando se refieren a la pared del reactor y el cuerpo del reactor, como se utilizan indistintamente a lo largo de la descripción y se reclaman.

El término “plano único” se entiende como un plano transversal aproximado perpendicular al eje longitudinal del intercambiador de calor que abarca todas las bobinas del intercambiador de calor, con el fin de comprender conceptualmente los patrones formados por los puntos centrales de las representaciones planas. Del mismo modo, el término “representación plana” se entiende como una aproximación plana de los devanados que no son realmente planos en una vista perfectamente plana.

El término “paso” como se emplea en la presente se utiliza de una manera que es común a una persona experta para hacer referencia a la distancia entre las mismas dos posiciones en un devanado, como por ejemplo se muestra en la fig.

9 indicado por “paso”.

Los términos “espacio” e “intervalo” cuando se refieren al área entre el revestimiento suelto y la pared del reactor se utilizan indistintamente a lo largo de la descripción y como se reclama.

El término “eje más central” del intercambiador de calor puede entenderse como referencia a un eje en el intercambiador de calor dispuesto en el centro del intercambiador de calor.

El término diámetro equivalente, D, se puede entender como D = 4 * área de sección transversal/longitud del perímetro.

El término “punto central” puede entenderse como centro geométrico de una representación plana, por ejemplo, siendo la posición media aritmética de todos los puntos de la representación plana.

El término “volumen interior”, como se utiliza, por ejemplo, en el volumen interior de cada bobina, puede entenderse como referencia al volumen circunscrito por la bobina.

El término “trayectoria central” utilizado, por ejemplo, en la trayectoria central de una bobina, puede entenderse como referencia a la trayectoria descrita por los puntos centrales.

En cualquiera de estas realizaciones, una representación plana de un devanado de cada una de las bobinas de los canales tubulares de fluido puede ser circular. Los puntos centrales de tales representaciones planas de los devanados de las bobinas pueden crear una forma simétrica o una línea recta en un solo plano. Las representaciones planas de los devanados de las bobinas pueden superponerse debido a la superposición de devanados adyacentes, y la cantidad de superposición de las representaciones planas de los devanados puede ser la misma a lo largo de la longitud de las bobinas o puede seguir un patrón repetitivo a lo largo de la longitud de las bobinas. El punto central de la representación plana para todo el intercambiador de calor también puede estar ubicado dentro de la representación plana del devanado de cada bobina. La forma simétrica puede ser un triángulo equilátero o un polígono regular. En cualquiera de estas realizaciones descritas anteriormente, la pluralidad de los canales de fluido tubulares puede ser de dos, tres, cuatro, cinco o incluso seis. Los canales de fluido tubulares pueden formarse como bobinas por encima de al menos sesenta por ciento de sus longitudes.

Además, en cualquiera de estas realizaciones, el diámetro tubular externo de cada canal de fluido tubular puede estar entre 15,0 mm y 3 mm, como entre 10,0 mm y 5,0 mm. El diámetro que abarca cada bobina de la pluralidad de canales de fluido tubulares, siendo proporcionado como una pluralidad de devanados, puede ser entre 200,0 mm y 20,0 mm, tal como entre 100,0 mm y 50,0 mm.

En cualquiera de estas realizaciones, el número de dicha pluralidad de devanados de cada bobina puede ser mayor que 10, como mayor que 30, preferiblemente mayor que 40 y menor que 50. Cada bobina de los canales de fluido tubulares puede ser sustancialmente idénticas a las otras bobinas. Cada uno de la pluralidad de canales de fluido tubulares puede estar hecho de metal.

En una realización adicional de la presente invención, la distancia entre las trayectorias centrales de dichas bobinas puede seleccionarse para proporcionar un espacio central sustancialmente tubular que se extiende a través del interior de todas las bobinas; sin embargo, cada una de las bobinas se superpone preferiblemente con cada una de las otras bobinas. El intercambiador de calor puede comprender al menos una conexión de fluido tubular no enrollada dispuesta en un espacio central sustancialmente tubular, y las bobinas de la pluralidad de los canales de fluido pueden girar alrededor de la conexión de fluido tubular no enrollada y simultáneamente abarcar de preferencia la conexión de fluido tubular no enrollada dentro de los volúmenes internos de cada bobina. Al menos una conexión de fluido tubular no enrollada puede extenderse más allá de las bobinas de la pluralidad de canales de fluido tubulares entrelazados entre sí. Alternativamente, las bobinas de la pluralidad de canales de fluido tubulares entrelazados entre sí pueden extenderse más allá de dicha conexión de fluido tubular no enrollada.

En algunas realizaciones preferidas, cada bobina se puede proporcionar como una pluralidad de devanados con un paso mayor que su diámetro tubular externo.

En algunas realizaciones preferidas, el devanado adyacente de las bobinas puede sobreponerse al menos a lo largo de una parte de las bobinas.

En algunas realizaciones preferidas, cada bobina se puede proporcionar como una pluralidad de devanados con un paso que es preferiblemente menos del doble de su diámetro tubular externo.

En algunas realizaciones preferidas, el devanado adyacente de las bobinas puede no sobreponerse al menos a lo largo de una parte las bobinas.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se divulga un reactor para la oxidación de agua supercrítica. El reactor puede comprender:

• una pared del reactor que forma un recinto del reactor que puede ser configurado para soportar la presión y la temperatura en la región supercrítica del agua,

• un intercambiador de calor, de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores, encerrado en el interior del recinto del reactor.

El reactor puede comprender además al menos una conexión de fluido del reactor que se extiende dentro del recinto del reactor para introducir fluido o extraer fluido del recinto del reactor. Al menos una de estas conexiones de fluido de reactor puede estar fluidamente conectada a la pluralidad de canales de fluido tubulares.

De acuerdo con cualquiera de estas realizaciones, el reactor puede comprender además una pluralidad de elementos de calefacción y refrigeración en dicha pared del reactor para controlar el nivel del punto supercrítico de dicho fluido en referencia a la altura del intercambiador de calor.

El reactor puede comprender además un revestimiento suelto en el recinto del reactor. Un espacio entre el revestimiento suelto y dicha pared del reactor puede estar en conexión de fluido con al menos una de las conexiones de fluido del reactor. Un espacio entre el revestimiento suelto y la pared del reactor puede estar en conexión de fluido con al menos uno de los canales de fluido tubulares.

En algunas realizaciones preferidas, el revestimiento suelto puede encerrar completamente el recinto del reactor.

En algunas realizaciones preferidas, el reactor puede comprender preferiblemente al menos una conexión de salida de fluido del reactor (74, 75) que se extiende hacia el recinto del reactor para extraer fluido de dicho recinto del reactor. De acuerdo con una realización alternativa del reactor de oxidación de agua supercrítico de acuerdo con la presente invención, el reactor puede comprender una cámara de oxidación superior dentro del recinto del reactor. La cámara de oxidación superior puede estar en conexión fluida con la pluralidad de canales de fluido tubulares, y el intercambiador de calor puede estar ubicado debajo de la cámara de oxidación superior. La cámara de oxidación superior puede ocupar al menos setenta, tal como ochenta por ciento del volumen de dicho recinto del reactor por encima de dicho intercambiador de calor.

En algunas realizaciones preferidas, un reactor para la oxidación del agua supercrítica según el segundo aspecto, puede comprender dos o más de los intercambiadores de calor según el primer aspecto.

El primer y segundo aspectos de la presente invención pueden combinarse con cualquiera de los otros aspectos. Estos y otros aspectos de la invención serán aparentes y aclarados con referencia a las realizaciones descritas a continuación. Breve Descripción de la Figuras

El intercambiador de calor de bobina entrelazada según la invención se describirá ahora con más detalle con respecto a las figuras que lo acompañan. Las figuras muestran una forma de implementar la presente invención y no debe interpretarse como limitantes a otras posibles realizaciones que entran dentro del alcance del conjunto de reivindicaciones adjunto.

Las figuras 1A, 1B y 1C muestran las vistas isométrica, lateral y superior respectivamente, de un único canal de fluido tubular, aislado de un intercambiador de calor ejemplar según la presente invención, formado como una bobina helicoidal y con una trayectoria central helicoidal.

Las figuras 2A, 2B y 2C muestran las vistas isométrica, lateral y superior respectivamente, de dos canales de fluido tubulares helicoidales entrelazados de un intercambiador de calor ejemplar de la presente invención, con trayectorias centrales helicoidales entrelazadas.

Las FIGURAS 3A, 3B, 3C y 3D muestran las vistas isométrica, lateral, superior y de perspectiva, respectivamente, de una realización ejemplar alternativa de un intercambiador de calor de la presente invención, que tiene tres canales de fluido tubulares formando bobinas helicoidales entrelazadas y teniendo trayectorias centrales helicoidales entrelazadas.

La Figura 4 muestra una vista transversal (con el tramado ordinario a la izquierda para hacer la figura más clara) de una realización ejemplar alternativa del intercambiador de calor de la presente invención, que comprende además una conexión de fluido tubular no enrollada en un espacio central.

La Figura 5 muestra múltiples secciones transversales circulares ejemplares del intercambiador de calor de las Figuras 3A - 3D que tienen diferentes orientaciones en diferentes posiciones incrementadas a lo largo de la longitud de las bobinas helicoidales entrelazadas.

La Figura 6 muestra un reactor de oxidación de agua supercrítico ejemplar de acuerdo con la presente invención, que incluye una realización alternativa de un intercambiador de calor de la presente invención.

La Figura 7 muestra un reactor de oxidación de agua supercrítico alternativo ejemplar de acuerdo con la presente invención, que tiene una cámara de oxidación superior.

La Figura 8 muestra un reactor de oxidación de agua supercrítico ejemplar de acuerdo con la presente invención, incluyendo un revestimiento suelto.

La Figura 9 ilustra esquemáticamente un devanado de una bobina como se describe en la presente con la indicación del paso de distancia, y

La Figura 10 ilustra la intersección común de representaciones planas.

Descripción detallada de la realización

Se hace referencia a las figuras 1A, 1B y 1C que muestran las vistas vertical, horizontal y superior respectivamente, de un único canal de fluido tubular 10, aislado de un intercambiador de calor ejemplar de la presente invención, que comprende al menos dos canales de fluido tubulares. El canal de fluido tubular único 10 puede aislarse del intercambiador de calor ejemplar de acuerdo con las figuras 2A-2C o del intercambiador de calor ejemplar de acuerdo con las figuras 3A-3D, que se describirá más detalladamente de acuerdo con estos dibujos en la presente a continuación. Debido a la complejidad de la estructura del intercambiador de calor, puede ser preferible estudiar primero la estructura de un único canal de fluido tubular aislado. En este dibujo ejemplar, el canal de fluido tubular 10 se forma como una bobina helicoidal 11 sobre aproximadamente el ochenta por ciento de su longitud. En realizaciones alternativas, el canal de fluido tubular 10 se forma preferentemente como una bobina helicoidal o no helicoidal sobre al menos el sesenta por ciento de su longitud para optimizar el área de superficie de la bobina.

El canal de fluido tubular 10 tiene un diámetro tubular externo o diámetro equivalente 14, y dos aberturas 12 y 13 en el interior del canal de fluido tubular dispuestas en posiciones finales distantes del canal de fluido, que generalmente son una entrada de fluido y una salida de fluido respectivamente. El diámetro tubular externo o diámetro equivalente 14 puede estar entre 15,0 mm y 3 mm, como entre 10,0 mm y 5 mm. En este dibujo, el canal tubular tiene una sección transversal circular, de modo que el diámetro tubular externo 14 de la bobina es su circunferencia exterior dividida por Pi.

La bobina 11 se proporciona como una pluralidad de devanados 15 con un paso 19, representado como una distancia entre los devanados, siendo igual o mayor que el diámetro tubular externo 14. Estas dimensiones relativas permiten un espacio entre los devanados 15 para entrelazar al menos otra bobina de modo que forme un intercambiador de calor de múltiples bobinas entrelazadas con devanados superpuestos. La superposición puede reconocerse fácilmente en la fig.

3C, por ejemplo. El espacio requerido entre los devanados 15 aumenta según el número de bobinas del intercambiador de calor. Dado que la bobina 11 puede estar aislada del intercambiador de calor según las figuras 3A-3D, que tiene tres bobinas, hay espacio adecuado entre los devanados 15 de la bobina 11 para insertar, al menos parcialmente, otras dos bobinas en este espacio, permitiendo que tres bobinas se entrelacen y con devanados adyacentes superpuestos. Aunque el espacio en este dibujo es igual entre cada uno de los devanados, esto es meramente ejemplar. Por ejemplo, en una disposición alternativa de la presente invención, una o más de las bobinas pueden comprender un espacio más pequeño, como para acomodar otra bobina.

La bobina 11 evoluciona con una trayectoria central 16 formando una hélice. Tenga en cuenta que las trayectorias centrales en las figs. 1 y 2 se representan con fines ilustrativos únicamente como una línea que tiene segmentos rectos, aunque evoluciona formando una hélice. La bobina 11 en este dibujo tiene veinticuatro devanados 15, pero cada bobina, de acuerdo con realizaciones alternativas de la presente invención puede tener más de 30 devanados, preferiblemente más de 40 y menos de 50 devanados. El diámetro integral 17, que en este dibujo es un diámetro helicoidal, es el diámetro de toda la bobina o hélice. El diámetro integral 17 puede tener entre 200,0 mm y 20,0 mm, como entre 100,0 mm y 50 mm. En la Figura 1C, se puede ver que la bobina 11 desde la vista superior se representa como una representación plana circular 18 de un devanado de la bobina 11 siguiendo una trayectoria helicoidal a medida que avanza desde un extremo de la bobina al otro extremo. Alternativamente, la representación plana de un devanado puede ser elíptica. El canal de fluido tubular puede estar hecho de metal, que es preferible para facilitar el intercambio de calor, o de cualquier otro material resistente configurado para soportar el paso de fluido a través de él.

Se hace referencia a las figuras 2A, 2B y 2C, mostrando la vista isométrica, lateral y superior respectivamente, de dos bobinas entrelazadas 11, 21 de dos canales de fluido tubulares 10, 20 de un intercambiador de calor ejemplar 1 de la presente invención que tiene dos bobinas. El canal de fluido tubular 10 y su respectiva bobina helicoidal 11 han sido descritos previamente de acuerdo con la Figura 1, y el canal de fluido tubular 20 tiene muchas similitudes con el canal de fluido helicoidal 10, pero está posicionado y retorcido de manera diferente en el espacio. Por lo tanto, el canal de fluido tubular 20 sigue una trayectoria única, de tal manera que su trayectoria central 26 está distante de la trayectoria central 16 de la bobina 11. Cada una de las trayectorias centrales 16 y 26 que forman una hélice tiene una curvatura esencialmente idéntica a lo largo de sus longitudes. El eje longitudinal más central del intercambiador de calor de dos bobinas también se incluye dentro del volumen interno de cada una de las bobinas.

Como se muestra en la Figura 1, el canal de fluido tubular 10 se forma como una bobina helicoidal 11 en la mayor parte de su longitud. Asimismo, el canal tubular de fluido 20 se forma como una bobina helicoidal 21 en la mayor parte de su longitud. El canal de fluido tubular 20 tiene un diámetro tubular externo o diámetro equivalente 24 del mismo tamaño que el diámetro 14 del canal de fluido tubular 10. Como el canal de fluido tubular 10 tiene dos aberturas 12 y 13, el canal de fluido tubular 20 tiene dos aberturas 22 y 23 en el interior del canal de fluido tubular dispuestas en posiciones finales distantes del canal de fluido. La bobina 11 se proporciona como una pluralidad de devanados 15 con un paso 19 siendo mayor que el diámetro tubular externo 14, permitiendo un espacio entre los devanados para entrelazar la bobina 21. El paso puede ser igual al diámetro tubular externo 14. Asimismo, la bobina 21 tiene una pluralidad de devanados 25 que tienen un paso 29 mayor que el diámetro externo 24 para permitir espacio para el entrelazado de la bobina 11. La bobina 11 evoluciona con una trayectoria central 16 formando una hélice, y esta hélice se entrelaza con la trayectoria central 26 de la bobina 21. Así como la bobina 11 tiene un diámetro integral 17, la bobina 21 tiene un diámetro integral equivalente 27.

Se puede ver en la Figura 2C que las representaciones planas 18 y 28 de los devanados de las bobinas 11 y 21 son circulares y son del mismo tamaño, y se solapan debido a la superposición de bobinas adyacentes. Los puntos centrales 100a de la bobina 11 y 100b de la bobina 21 de las representaciones circulares planas de los devanados forman una línea recta, mostrada en el dibujo como un línea discontinua. Dado que las trayectorias centrales 16 y 26 son esencialmente las mismas, la cantidad de superposición de las representaciones planas es la misma a lo largo de la longitud de las bobinas, de modo que las trayectorias combinadas atravesadas por las dos bobinas crean una forma anular con un espacio circular central.

Se hace referencia a las Figuras 3A, 3B, 3C y 3D, que muestran una implementación ejemplar alternativa de un intercambiador de calor 2 de la presente invención que tiene tres canales de fluido tubulares formando bobinas helicoidales entrelazadas y teniendo trayectorias centrales helicoidales entrelazadas. La adición de una tercera bobina aumenta aún más el área de superficie para optimizar el intercambio de calor. Las bobinas 11 y 21 están entrelazadas como en la figura 2, y ahora una tercera bobina 31 de un tercer canal tubular 30 se entrelaza con las bobinas 11 y 21. Los puntos centrales 100a, 100b, y 100c de las representaciones planas circulares 18, 28, 38 de un devanado de cada una de las bobinas forman un triángulo equilátero como se muestra en las líneas discontinuas de la Figura 3C. Aunque estos dibujos muestran tres canales de fluido tubulares, las implementaciones alternativas pueden tener cualquier número de canales de fluido tubulares, como cuatro, cinco o incluso seis, con una representación plana de un devanado de cada bobina superpuesta con una representación plana de un devanado de cada una de las otras bobinas de los canales de fluido tubulares. Por lo tanto, la forma creada por los puntos centrales de las secciones transversales circulares puede variar según el número de bobinas, y puede ser cualquier forma simétrica, como un polígono regular. Se observa que las trayectorias centrales 16, 26 y 36 no se muestran en este dibujo para aumentar la legibilidad del dibujo. Las trayectorias centrales 16 y 26 son equivalentes a las mostradas en la Figura 2B, y la trayectoria central 36 de la bobina 31 tiene una trayectoria central helicoidal única que está distante de las trayectorias centrales 16 y 26 de las otras dos bobinas, y las trayectorias centrales 16, 26, 36, de las bobinas mismas son hélices entrelazadas. Sin embargo, cada una de las trayectorias centrales 16, 26 y 36 tiene una curvatura equivalente a la de las otras trayectorias centrales. Al igual que en las figuras 2A a 2C, el eje longitudinal más central del intercambiador de calor también se engloba dentro de los volúmenes internos de cada bobina.

La Figura 4 muestra una realización ejemplar alternativa del intercambiador de calor 2 de la presente invención, que comprende además una conexión de fluido tubular no enrollada 40 en un espacio central 41. Este dibujo muestra un intercambiador de calor que tiene tres canales de fluido tubulares, 10, 20, 30 como en las figuras 3A a 3D, pero las realizaciones alternativas de la presente invención pueden tener una conexión de fluido tubular no enrollada en combinación con cualquier número de canales de fluido tubulares en espiral. Se ha seleccionado la distancia entre las trayectorias centrales de las bobinas 11, 21, 31 para proporcionar un espacio central sustancialmente tubular 41 que se extiende por el interior de todas las bobinas. La conexión de fluido tubular no enrollada 40 es lineal y está dispuesta en el espacio central, y las bobinas 11, 21, 31 de los canales de fluido tubulares 10, 20, 30 giran alrededor de la conexión de fluido tubular no enrollada 40, con cada una de las bobinas superponiéndose con cada una de las otras bobinas. Sin embargo, aunque las bobinas giran “alrededor” de la conexión de fluido tubular no enrollada 40, es importante tener en cuenta que las trayectorias centrales de las bobinas 11, 21, 31 permanecen helicoidales y únicas. En este dibujo, la conexión de fluido tubular no enrollada 40 se extiende más allá de las bobinas de la pluralidad de canales de fluido tubulares entrelazados entre sí, pero en realizaciones alternativas de la presente invención, las bobinas de la pluralidad de canales de fluido tubulares entrelazados unos alrededor de otros se extienden más allá de la conexión de fluido tubular no enrollada 40. La conexión de fluido tubular no enrollada tiene un abertura en cada uno de sus extremos distales que puede funcionar como una entrada o salida de fluido.

Al igual que en las figuras 2A a 2C a 3A a 3D, el eje longitudinal más central del intercambiador de calor representado por la conexión de fluido tubular no enrollada también se engloba dentro de los volúmenes internos de cada bobina.

Ahora se hace referencia a la Figura 5, mostrando múltiples representaciones planas ejemplares, 18, 28, 38 de devanados del intercambiador de calor de las Figuras 3A a 3D, en diferentes posiciones incrementadas a lo largo de la longitud de las bobinas helicoidales entrelazadas 11, 21, 31. También en estas figuras, la superposición de los devanados se ve claramente. La orientación de las representaciones planas 18, 28, 38 de los devanados de las bobinas puede seguir un patrón repetitivo a lo largo de la longitud de las bobinas. Aquí se muestra una representación plana que se gira incrementalmente en el sentido de las agujas del reloj desde la posición a lo largo de la longitud de las bobinas L1 hasta la posición L4, lo que representa una torsión de las bobinas helicoidales. A medida que la representación plana se gira mientras avanza hacia abajo en la longitud de las bobinas, las trayectorias centrales 16, 26 y 36 (no se muestran) siguen una curva única mientras avanzan hacia abajo a través de la profundidad L1, L2, L3 y L4. En este dibujo, la superposición de las representaciones planas 18, 28, 38 de los devanados en un solo plano es simétrica de tal manera que los puntos centrales de las representaciones planas forman un triángulo equilátero, y se muestra que la superposición es igual en cada uno de los niveles L1 a L4, de modo que la sección central 50 es del mismo tamaño en cada profundidad. En realizaciones alternativas de la presente invención, la cantidad de superposición de las representaciones planas 18, 28, 38 de los devanados pueden seguir simultáneamente un patrón repetitivo a lo largo de las bobinas, mientras que la orientación de las representaciones planas se tuerce y/o sigue un patrón repetitivo a lo largo de las bobinas. La sección central 50 de las representaciones planas de las bobinas, que está rodeada por las tres bobinas, puede entonces ser más pequeña en las secciones donde las bobinas se entrelazan más, y más grande a medida que el entrelazado se afloja. Tenga en cuenta que la representación plana de cada bobina se superpone entre sí y también con el eje más central del intercambiador de calor. Además, tenga en cuenta que los puntos centrales 100 de cada devanado caen dentro de la representación plana de cada devanado. Esto se muestra en la fig. 10 que ilustra los puntos centrales 100, el eje más central 95 del intercambiador de calor 1 y la intersección común 97 para la realización mostrada en la fig. 5 (L3). Como se ilustra, todas las representaciones planas se superponen entre sí definiendo una intersección común. Además, el intercambiador de calor está diseñado para que el eje 95 más central se encuentre en el interior, preferiblemente en el centro, de la intersección común 97. La intersección común 97 se define como la superposición en común para toda la representación plana.

La Figura 6 muestra un reactor de oxidación de agua supercrítico ejemplar 70 de acuerdo con la presente invención que encierra un intercambiador de calor 90 de acuerdo con una implementación ejemplar adicional de la presente invención. El reactor de oxidación de agua supercrítico (SCWO) 70 comprende una pared del reactor 71 formada por un espesor y material configurados para soportar la presión y la temperatura en la región supercrítica del agua, y un intercambiador de calor 90 encerrado en el interior del recinto del reactor 78. El intercambiador de calor 90 puede funcionar como una conexión de salida de destilado y tiene una estructura de bobina helicoidal entrelazada equivalente a la descrita de acuerdo con las figuras 2A a 2C. Las aberturas 83, 84 funcionan como entradas (o salidas) para el fluido que entra al (sale del) intercambiador de calor 90. Cada canal tubular tiene una abertura en la posición final distante de las aberturas 83, 84, desde donde el fluido puede proceder a una sola sección recta que se extiende hacia el exterior del reactor SCWO y que forma la salida 75. Por ejemplo, las aberturas 81, 83, 84 pueden funcionar como entradas de destilado para eliminar el fluido supercrítico del reactor 70. Esto puede lograrse colocando una o más aberturas 81, 83, 84 a una altura en el reactor correspondiente a una región supercrítica de fluido. Aunque no se muestra en este dibujo, el reactor 70 puede comprender además una salida de residuos en el punto crítico o en la región subcrítica del fluido que está configurada para extraer residuos, como la sal, del reactor. La conexión de salida de residuos 74 puede estar dispuesta dentro del intercambiador de calor 90 y la entrada 81 de la conexión de salida de residuos 74 está dispuesta a una altura vertical h<1>que puede estar por debajo de la posición del punto crítico durante el funcionamiento normal. Para realizaciones del reactor que carecen de una salida de residuos, los residuos o contaminantes pueden acumularse dentro del reactor y luego enjuagarse fuera del reactor periódicamente. El pretratamiento de fluidos, como las corrientes de residuos, también puede facilitar la reducción de la acumulación de residuos o contaminantes dentro del reactor. De acuerdo con las realizaciones alternativas de la presente invención, cualquiera de los intercambiadores de calor descritos en la presente puede incorporarse a un reactor de oxidación de agua supercrítico, incluidos aquellos que tienen dos, tres o más canales de fluido tubulares.

El reactor comprende además una o más conexiones de fluido del reactor 73 (se ilustra una) que se extienden en el recinto del reactor para introducir fluido, o extraer fluido, del recinto del reactor 78. Las realizaciones alternativas de los reactores de la presente invención pueden tener otros números de conexiones de fluido de reactor, pero tienen al menos una.

La posición del punto crítico (posición del espejo salino) por encima del cual el fluido es supercrítico y por debajo del cual el fluido es subcrítico no se ilustra en la fig. 6. El reactor puede comprender una pluralidad de elementos de calefacción y refrigeración 300 en la pared del reactor para controlar el nivel del punto supercrítico del fluido en referencia a la altura del intercambiador de calor. El reactor también puede comprender una serie de elementos térmicos 301 configurados para detectar la temperatura en su ubicación, que pueden utilizarse como una estimación de la temperatura del fluido dentro del reactor 70 en la posición del elemento térmico 301.

El intercambiador de calor 90, que puede funcionar como conexión de salida de destilado, también está dispuesto dentro del revestimiento interior 77 con sus aberturas 83 y 84 dispuestas a la altura vertical tu. El intercambiador de calor está provisto de un espacio central sustancialmente tubular que se extiende a través del interior de las bobinas formadas por los canales 91, 92. La conexión de salida de residuos como una conexión tubular puede estar dispuesta en este espacio y puede estar enrollada o no enrollada. El intercambiador de calor consta de una sección de dos bobinas helicoidales entrelazadas. En la parte inferior del reactor SCWO 70, la sección en espiral del intercambiador de calor 90 procede en dos salidas que pueden conducir el fluido hacia una sección recta que se extiende hacia el exterior del reactor SCWO y forma la salida de destilado 75 del intercambiador de calor 90.

Durante el funcionamiento normal, el líquido acuoso se alimenta en el reactor 70 a través de la conexión de entrada de fluido acuoso 73 y entra así en la cavidad interna 78. El fluido acuoso es calentado (o enfriado) por los elementos térmicos 301 y/o por el fluido que fluye hacia abajo dentro del intercambiador de calor 90 y por el fluido que fluye hacia abajo dentro de la conexión de salida de residuos 74. Como se describe en la presente, el fluido acuoso puede calentarse de modo que el fluido se vuelva crítico en una posición vertical por encima de h<1>y por debajo de h<2>, produciendo así un residuo que fluya hacia la conexión de salida de residuos 74. El destilado (producido por el fluido se vuelve supercrítico) se mueve hacia arriba en la región supercrítica. El destilado tiene dos trayectorias de flujo de salida del reactor SCWO 70, es decir, a través del intercambiador de calor 90 y a través de la conexión de salida de residuos 74. Se observa que la trayectoria del flujo a través del intercambiador de calor 90 se discute como una trayectoria de flujo, aunque tiene como se muestra en la fig. 7 dos canales de flujo tubulares, para permitir que la trayectoria de flujo se discuta como una trayectoria de flujo también en realizaciones donde el intercambiador de calor comprende más de dos canales de flujo tubulares, tal como tres o más.

Además, aunque la fig. 6 revela las entradas 83, 84 del intercambiador de calor 90 y la entrada 81 de la conexión de salida de residuos 74 como ubicadas a la misma altura, la invención no se limita a dicha configuración. Dentro del alcance de la presente invención también se encuentran realizaciones en las que las diversas entradas del intercambiador de calor se encuentran en la misma o diferentes posiciones verticales y la entrada 81 de la conexión de salida de residuos puede estar situada en otra posición vertical que las entradas del intercambiador de calor 90.

El reactor también puede comprender uno o más filtros de sal y/o uno o más catalizadores, que pueden estar dispuestos delante y/o debajo de las entradas 83 y 84 del intercambiador de calor 90 y/o delante de la entrada 81 de la conexión de salida de residuos 74. “Delante de” se refiere a una posición en la que el fluido fluye a través del filtro de sal y/o entra en contacto con los catalizadores antes de fluir hacia el elemento en cuestión. El filtro de sal puede, por ejemplo, tener la forma de una criba, un ciclón, un filtro de lecho móvil, un filtro lámina o combinaciones de los mismos. Los catalizadores, si se implementan, pueden seleccionarse preferentemente del grupo de catalizadores que mejoran los procesos de oxidación en el reactor

En cualquiera de las realizaciones de la presente invención, un catalizador puede disponerse delante y/o debajo de las entradas 83 y 84 del intercambiador de calor 90 de manera que el fluido que sale del reactor a través de las entradas 83 y 84 entre en contacto con el catalizador. El catalizador es típicamente un catalizador heterogéneo, por ejemplo, en forma de pellets o una estructura porosa que proporciona una trayectoria de flujo más allá del catalizador hacia las entradas 83 y 84. Alternativamente, o en combinación con esto, el catalizador puede aplicarse a las superficies de una estructura de flujo, por ejemplo, un filtro. El catalizador que se selecciona de los catalizadores del grupo mejora los procesos de oxidación en el reactor.

Además, la realización que se muestra en la fig. 6 el 6 también puede incluir una conexión de entrada de fluido de oxidación (no ilustrada). También se puede disponer un sensor de concentración de sal para medir la concentración de sal en el residuo y/o destilado (como se divulga en la presente).

En las realizaciones que tienen la conexión de salida de destilado formada como una pluralidad de bobinas helicoidales entrelazadas, puede haber múltiples conexiones de salida de residuos paralelas. Alternativamente, en las realizaciones que tienen la conexión de salida de residuos formada como una pluralidad de bobinas helicoidales entrelazadas, puede haber múltiples conexiones de salida de destilado paralelas.

La Figura 7 muestra un reactor de oxidación de agua supercrítico 70 alternativo de acuerdo con la presente invención, con una cámara de oxidación superior 93 dentro del recinto del reactor 78. Dado que la cámara superior de oxidación 70 ocupa la mayor parte del volumen del recinto del reactor 78 por encima del intercambiador de calor 1, la cámara superior de oxidación 93 fuerza la mayoría de las reacciones de oxidación del fluido a tener lugar dentro de esta cámara, dado que la mayor parte del tiempo de residencia durante la oxidación ocurrirá dentro de esta cámara 93. Por lo tanto, cualquier compuesto corrosivo liberado durante el proceso de oxidación ocurrirá muy probablemente dentro de la cámara de oxidación superior 93, en lugar de ocurrir dentro del recinto del reactor 78 fuera de esta cámara, minimizando la corrosión a la superficie interior de la pared del reactor. En las realizaciones que tienen un revestimiento 79 como se muestra en la Figura 8, la corrosión se minimiza en el revestimiento también. En este dibujo, la cámara de oxidación superior ocupa al menos el 80 por ciento del volumen del recinto del reactor 78 por encima del intercambiador de calor 1, pero en las realizaciones alternativas de la presente invención, la cámara de oxidación superior puede ocupar al menos, 60, 70, 80 o 90 por ciento del volumen del recinto del reactor 78 por encima del intercambiador de calor 90.

El intercambiador de calor de bobina helicoidal entrelazada 90 de acuerdo con las figuras 2A a 2C se encuentra debajo de la cámara de oxidación superior 93, y la cámara de oxidación superior está en conexión fluida con los dos canales de fluido tubulares del intercambiador de calor y sus respectivas bobinas 11 y 21. Además de tener las dos bobinas helicoidales 11 y 21, el intercambiador de calor tiene una conexión de fluido tubular central no enrollada 40 en un espacio central 41 como se describe de acuerdo con la Figura 4, formando la salida 75. Esta salida 75 puede utilizarse alternativamente como entrada invirtiendo la dirección del flujo.

La conexión de entrada de fluido acuoso 73 permite que el fluido entre en el reactor, mientras que las conexiones de fluido del reactor 74 y 75 funcionan como salidas dedicadas, ya sea para destilado o residuo. Se observa que la dirección del flujo puede invertirse. El fluido entra en el reactor 70 a través de la conexión de entrada de fluido acuoso 73 y procede hacia arriba a través de un pequeño espacio 94 entre la cámara de oxidación superior 93 y el recinto del reactor 78. El fluido entra entonces a través de una o más aberturas 96 en la parte superior de la cámara de oxidación superior 93 y viaja hacia abajo a través de la cámara de oxidación superior y hacia las aberturas 83 y 84 en los extremos distales de las bobinas 11 y 12 del intercambiador de calor 90. El destilado y/o residuo salen entonces del reactor a través de las salidas 74, 75 y 76. Aunque el intercambiador de calor 90 que se muestra en este dibujo tiene dos canales de fluido tubulares helicoidales, los reactores alternativos de la presente invención pueden comprender cualquiera de los intercambiadores de calor descritos en la presente, como los que tienen más de dos canales tubulares de fluido y los que tienen más de dos bobinas helicoidales entrelazadas. El reactor 70 puede comprender además elementos de calefacción y refrigeración 300, así como elementos térmicos como los descritos de acuerdo con la Figura 6.

También en la realización que se muestra en la figura 7, se pueden implementar filtros de sal y/o catalizadores tal como se indica, por ejemplo, en relación con la figura 7. Por ejemplo, un filtro de sal y/o catalizador pueden estar dispuestos delante de una o más aberturas 96 en la parte superior de la cámara de oxidación superior 93 y/o delante de las aberturas 83 y/u 84, así como delante del abertura que conduce a la conexión de fluido tubular central 40. En una realización adicional, la cavidad que forma la cámara de oxidación superior 93 puede estar ocupada por un filtro de sal y/o catalizador.

La Figura 8 ilustra el reactor como se ilustra en la fig. 6 incluyendo además un revestimiento suelto 77 dispuesto dentro del recinto del reactor 78 y una entrada/salida adicional 76. El revestimiento suelto 77 es una cavidad abierta con el extremo abierto orientado hacia el extremo superior del reactor. El revestimiento suelto 77 de denomina “suelto” ya que forma un elemento que no está unido a la pared lateral interior del reactor. Además, en algunas realizaciones, el revestimiento suelto 77 es un elemento reemplazable, como una pieza de repuesto.

Como se ilustra en la fig. 8, un espacio Ai, A<2>entre el revestimiento suelto 77 y la pared del reactor 71 está en conexión directa de fluido con la conexión de fluido del reactor 76.

Dependiendo del uso del reactor, el fluido puede fluir hacia arriba o hacia abajo en el espacio definido entre la pared del reactor 71 y el revestimiento suelto 77.

Se observa además que, aunque la fig. 8 ilustra el revestimiento 79, esta parte (como en realizaciones de las figs. 6 y 7) es opcional. Además, el revestimiento suelto 77 también puede aplicarse a otras realizaciones como la que se describe en la fig. 7.

En otras realizaciones, el espacio Ai, A<2>entre el revestimiento suelto 77 y la pared del reactor 71 está en conexión fluida con al menos uno de los canales tubulares de fluido del intercambiador de calor 90; en la realización mostrada en la fig.

8, los canales de fluido tubulares del intercambiador de calor se extienden fuera del reactor.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un intercambiador de calor (1) que comprende:

- una pluralidad de canales de fluidos tubulares (10, 20, 30) cada uno con:

- un diámetro tubular externo (14, 24) o diámetro equivalente;

- dos aberturas (12, 13, 22, 23) en el interior del canal de fluido tubular, dichas aberturas están dispuestas en posiciones finales distantes del canal de fluido; donde

- cada uno de la pluralidad de canales de fluido tubulares (10, 20, 30) se forma como una bobina (11, 21, 31), como una bobina helicoidal (11, 21, 31), sobre al menos una parte de sus longitudes, cada bobina (11, 21, 31) se proporciona como una pluralidad de bobinados (15, 25) cada una de dichas bobinas (11, 21, 31) evolucionando con una trayectoria central (16, 26, 36);

- las bobinas (11, 21, 31) de la pluralidad de canales de fluido tubulares (10, 20, 30) están entrelazadas unas alrededor de otras con la trayectoria central (16, 26, 36) de cada bobina distante de la trayectoria central (16, 26, 36) de las otras bobinas (11, 21, 31), y cada una de las trayectorias centrales (16, 26, 36) forma una hélice, yse caracterizado porque- en una sección transversal del intercambiador de calor (1), una representación plana (18, 28, 38) de un devanado de una primera de dichas bobinas (11, 21, 31) se superpone a una representación plana (18, 28, 38) de un devanado de cada una de dichas bobinas (11, 21, 31) de dicha pluralidad de canales de fluido tubulares (10, 20, 30).

2. El intercambiador de calor (1) de acuerdo con la reivindicación 1, donde una representación plana (18, 28, 38) de un devanado de cada una de dichas bobinas (11, 21, 31) de los canales de fluido tubulares (10, 20, 30) es circular.

3. El intercambiador de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde todas las representaciones planas de las bobinas tienen una intersección común, por lo que el punto central (16) de cada representación plana está completamente dentro de la intersección común, y con el eje más central (95) del intercambiador de calor dentro de la intersección común.

4. El intercambiador de calor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha representación plana (18, 28, 38) del devanado de la primera de dichas bobinas abarca la trayectoria central (16, 26, 36) de cada una de las otras bobinas.

5. El intercambiador de calor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde una cantidad, tal como se evalúa por porcentaje de área, de superposición de dicha representación plana (18, 28, 38) del devanado de la primera de dichas bobinas (11,21, 31) con cada dicha representación plana (18, 28, 38) del devanado de cada una de las otras bobinas (11, 21, 31) es esencialmente igual.

6. El intercambiador de calor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2 a 5, donde los puntos centrales (100a, 100b, 100c) de las secciones transversales circulares (18, 28, 38) de dichas bobinas (11, 21, 31) crean una forma simétrica o una línea recta.

7. El intercambiador de calor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2 a 6, donde cada una de dichas trayectorias centrales (16, 26, 36) que forman una hélice tiene esencialmente curvatura idéntica.

8. El intercambiador de calor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la pluralidad de canales de fluido tubulares (10, 20, 30) es dos, tres, cuatro, cinco o incluso seis.

9. El intercambiador de calor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada bobina (11,21, 31) de dichos canales de fluido tubulares (10, 20, 30) es sustancialmente idéntico a las otras bobinas (11, 21, 31).

10. El intercambiador de calor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la distancia entre las trayectorias centrales (16, 26, 36) de dichas bobinas (11, 21, 31) se selecciona para proporcionar un espacio central sustancialmente tubular (41) que se extiende a través del interior de todas las bobinas (11, 21, 31).

11. El intercambiador de calor (1) de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende además al menos una conexión de fluido tubular no enrollada (40) dispuesta en dicho espacio central sustancialmente tubular (41), y en donde dichas bobinas (11, 21, 31) de la pluralidad de los canales de fluido (10, 20, 30) giran alrededor de dicha conexión de fluido tubular no enrollada (40).

12. El intercambiador de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el bobinado adyacente de las bobinas se superponen al menos a lo largo de una parte de las bobinas.

13. Un reactor (70) para la oxidación de agua supercrítica, dicho reactor comprende:

- una pared del reactor (71) que forma un recinto del reactor (78), dicha pared del reactor (71) configurada para soportar la presión y la temperatura en la región del agua supercrítica,

- un intercambiador de calor (1), de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, encerrado en el interior de dicho recinto del reactor (78).

14. El reactor (70) de acuerdo con la reivindicación 13, donde dicho reactor (70) comprende además al menos una conexión de fluido de reactor (73, 74, 75, 76) que se extiende dentro del recinto del reactor (78) para introducir fluido en, o extraer fluido de dicho recinto del reactor (78), donde al menos una de dichas conexiones de fluido del reactor (73, 74, 75, 76) está fluidamente conectada a dicha pluralidad de canales de fluido tubulares (10, 20, 30).

15. El reactor (70) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-14, donde además comprende un revestimiento suelto (77) en dicho recinto del reactor (78).

16. Un reactor (70) de acuerdo con la reivindicación 15, donde un espacio (intervalo) (A<1>, A<2>) entre dicho revestimiento suelto (77) y dicha pared del reactor (71) está en conexión fluida con al menos una de dichas conexiones de fluido del reactor (73, 74, 75, 76) y donde un espacio (intervalo) (A<1>, A<2>) entre dicho revestimiento suelto (77) y dicha pared del reactor (71) está en conexión fluida con al menos uno de dichos canales tubulares de fluido (10, 20, 30, 40).

17. El reactor (70) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 a 16, donde el revestimiento suelto (77) encierra completamente el recinto del reactor (78).