ITVR20120249A1 - Dispositivo di raffreddamento, ad esempio un dispositivo condensatore - Google Patents

Description

DISPOSITIVO DI RAFFREDDAMENTO, AD ESEMPIO UN DISPOSITIVO CONDENSATORE.

La presente invenzione riguarda un dispositivo di raffreddamento, ad esempio un dispositivo di cosiddetto free-cooling o “raffreddamento gratuito” o un dispositivo condensatore, in particolare da utilizzare quale condensatore all’interno di un macchina o impianto per la realizzazione di un ciclo frigorifero.

A tal proposito, come è noto, un ciclo frigorifero è un ciclo termodinamico, durante il quale si trasferisce calore da un ambiente ad una temperatura ad un altro ambiente a temperatura superiore.

La macchina o impianto che è strutturata in modo tale da realizzare un ciclo frigorifero può funzionare come macchina frigorifera, al fine di sottrarre calore da un ambiente esterno, così da raffreddarlo, come avviene solitamente nei frigoriferi, oppure come pompa di calore, volta a produrre calore verso l'esterno, ad esempio come avviene nei condizionatori d'aria.

Come è noto, una macchina o impianto destinato a realizzare o compiere un ciclo frigorifero comprende solitamente:

- un evaporatore destinato ad aumentare il contenuto entalpico, a pressione sostanzialmente costante di una miscela liquido-vapore sottraendo calore ad un fluido, quale aria o acqua, così da aumentare nella miscela liquido-vapore, la percentuale di vapore fino ad ottenere prima vapore saturo e quindi vapore surriscaldato;

- un compressore destinato ad aspirare il gas surriscaldato ed ad incrementarne la pressione e la temperatura;

- un condensatore destinato a ricevere ingresso il gas surriscaldato e a diminuirne il contenuto entalpico a pressione costante, grazie allo scambio termico con un fluido, quale aria o acqua refrigerante, così da determinare la condensazione di tutto il gas e il sotto-raffreddamento del liquido così ottenuto; e - mezzi di espansione preposti a diminuire la pressione del liquido sottoraffreddato così da ottenere una miscela-liquido vapore da alimentare all’evaporatore.

Con particolare riferimento al condensatore, il gas ad esso alimentato dal compressore viene sottoposto alle seguenti fasi:

- abbassamento della temperatura fino al raggiungimento della temperatura di saturazione;

- condensazione con cambiamento di stato da vapore a liquido;

- sotto-raffreddamento del liquido così ottenuto.

Ad oggi sono stati proposti molti tipi di condensatori, tra cui alcuni condensatori del tipo cosiddetto a “V” o a “U”, i quali presentano una struttura comprendente due batterie o serie di condotti in cui è alimentato il gas surriscaldato da condensare, con ciascuna batteria essendo posta o allineata secondo un piano di giacitura sostanzialmente inclinato rispetto ad un piano verticale. Ciascuna batteria è inoltre posta da banda opposta all’altra batteria rispetto ad un piano di simmetria verticale, cosicché la zona delimitata tra le due batterie è a sezione sostanzialmente triangolare, trapezoidale o rettangolare. Si prevedono poi uno o più ventilatori, solitamente montati in sommità alle due batterie e destinati ad aspirare verso l’alto, aria tra i tubi o condotti, opportunamente separati mediante distanziatori o alette, così da determinare uno scambio termico tra l’aria e il fluido alimentato nei condotti.

I condotti possono essere previsti con assetto o con asse longitudinale orizzontale o verticale.

Ebbene, come suddetto, il gas alimentato entro i tubi, deve, nel percorrere i tubi per tutta la loro estensione, essere sottoposto e trasformato secondo le suddette tre fasi, con immissione quindi di un gas surriscaldato ed emissione di un liquido sottoraffreddato ed quindi:

- una prima parte o tratto di ciascun tubo sarà preposto allo svolgimento della prima fase, vale a dire l’abbassamento della temperatura fino alla temperatura di saturazione;

- una seconda parte o tratto di ciascun tubo sarà preposto allo svolgimento della seconda fase, vale a dire la condensazione con cambiamento di stato da vapore a liquido; e

- una terza parte o tratto di ciascun tubo sarà preposto allo svolgimento della terza fase, vale a dire il sotto-raffreddamento del liquido ottenuto.

I condotti nonché gli altri componenti del condensatore, vengono quindi dimensionati anche in funzione di ciò.

È pertanto fondamentale che ciascuna parte o tratto dei condotti sia investito daN’aria di raffreddamento sostanzialmente come o con la stessa portata d’aria delle altre due parti.

Tuttavia, con una struttura di condensatore come sinora proposto e sopra descritto, come si comprenderà, l’aria tenderà ad attraversare le batterie di condotti nella porzione superiore delle stesse, per seguire il percorso più breve e con meno perdite di carico.

Ciò comporta:

- nel caso di tubi giacenti in un piano verticale, che si abbia una parte o porzione di tubi (quella in uso superiore) investita da una portata di aria maggiore, mentre la parte minore è investita o interessata da una portata di aria inferiore; mentre

- nel caso di tubi giacenti in un piano orizzontale, che alcuni tubi, quelli in posizione, in uso, superiore, siano investiti da una portata di aria di raffreddamento maggiore, mentre i tubi in posizione, in uso, inferiore, siano investiti o interessati da una portata di aria inferiore.

In entrambi i casi, come si avrà modo di costatare, si ottiene un funzionamento del condensatore non soddisfacente, dal momento che, nel caso di tubi giacenti in un piano verticale, alcune parti dei tubi non vengono opportunamente lambite da aria di raffreddamento, e quindi una o più fasi non vengono opportunamente condotte o realizzate, mentre nel caso di tubi giacenti in un piano orizzontale, alcuni tubi non vengono opportunamente investiti dairaria.

Scopo principale quindi della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di raffreddamento, ad esempio un dispositivo condensatore, che sia in grado di fornire un’alimentazione e distribuzione soddisfacente e uniforme deN’aria o fluido di raffreddamento.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di raffreddamento, ad esempio un dispositivo condensatore, in cui tutti i tratti dei condotti di alimentazione del fluido da far condensare, siano investiti a incirca da una medesima portata di fluido di raffreddamento.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di raffreddamento, ad esempio un dispositivo condensatore, in grado di far condensare e sotto-raffreddare in maniera efficace un primo fluido, quale un gas, ad esempio un gas surriscaldato.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di raffreddamento, ad esempio un dispositivo condensatore, che consenta di ottenere una maggiore superficie di scambio termico a parità di ingombro o volume occupato dal dispositivo.

Questi ed altri scopi ancora, che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un dispositivo condensatore o dispositivo di raffreddamento comprendente:

- un telaio,

- almeno due batterie o serie di tubi supportate dal telaio e in cui è alimentabile un primo fluido, ciascuna batteria presentando una pluralità di tubi sostanzialmente paralleli e mantenuti distanziati così da definire finestre o aperture di passaggio tra di essi, ciascuna batteria presentando una porzione principale con una prima estremità ed una seconda estremità, la porzione principale di una batteria essendo posta da banda opposta alla porzione principale dell’altra batteria rispetto al piano trasversale;

- mezzi di aspirazione o di mandata di un secondo fluido attraverso le finestre di passaggio, così da scambiare calore con il primo fluido entro i tubi;

almeno una delle batterie comprendendo almeno una porzione ausiliaria estendentesi a partire da una zona in corrispondenza della seconda estremità della porzione principale verso il piano trasversale, sia la porzione principale che la porzione ausiliaria comprendendo una pluralità di tubi sostanzialmente paralleli.

Vantaggiosamente, il telaio delimita unitamente alle batterie una camera o zona interna per il convogliamento del secondo fluido da o verso le almeno due batterie, della quale le porzioni principali delle almeno due batterie costituiscono rispettive pareti o tratti di parete, sia l’almeno una porzione ausiliaria che le porzioni principali intercettano il passaggio del secondo fluido.

Ancor più vantaggiosamente, la prima estremità corrisponde all’estremità inferiore, in uso, della rispettiva porzione principale, mentre la seconda estremità corrisponde all’estremità superiore, in uso, della rispettiva porzione principale, mentre la porzione ausiliaria si estende a partire da una zona in corrispondenza dell’estremità, in uso, superiore della rispettiva porzione principale.

Preferibilmente, l’almeno una porzione ausiliaria è connessa alla seconda estremità della rispettiva porzione principale mediante una zona di raccordo.

Ancor più preferibilmente, il pianto trasversale comprende un piano di simmetria, in uso, verticale.

Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata di specifici esempi di realizzazione di un dispositivo di raffreddamento, ad esempio un dispositivo condensatore, descrizione fatta con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

- la Figura 1 è una vista frontale di batterie di tubi di un condensatore secondo la tecnica nota;

- la Figura 2 illustra una vista prospettica leggermente dall’alto di un dispositivo di raffreddamento secondo la presente invenzione;

- la Figura 2a è una vista frontale di Fig. 2;

- la Figura 3 è una vista prospettica leggermente dall’alto di batterie di tubi con un ventilatore del dispositivo di Fig. 2;

- la Figura 4 è una vista frontale di Fig. 3; e

- le Figure da 5 a 7 sono viste simili alla Fig. 4 che illustrano batterie di tubi secondi esempi di realizzazione alternativi in accordo con la presente invenzione.

Negli uniti disegni, parti o componenti uguali o simili sono stati contraddistinti con gli stessi numeri di riferimento.

Con riferimento dapprima alla Figura 1, si sono illustrate due batterie o serie A di condotti o tubi, opportunamente distanziati in cui viene alimentato un fluido da refrigerare. Le due batterie A sono poste a V come suddetto, e in testa alle stesse è previsto un ventilatore B destinato ad aspirare aria refrigerante dal basso verso l’alto passando attraverso le batterie (più in particolare tra i condotti delle stesse), entrando così nella zona C delimitata tra le due batterie e quindi raggiungendo il ventilatore in sommità.

L’uso di un condensatore dotato di tali batterie A comporta gli svantaggi sopra menzionati con riferimento alla distribuzione disuniforme dell’aria a lambire i condotti della batterie, dal momento che l’aria di raffreddamento sarà convogliata preferibilmente verso la parte superiore delle batterie.

Per chiarezza espositiva, si è considerato che il gas surriscaldato di cui sopra venga alimentato nei condotti del condensatore dall’alto in D1 e il liquido sottoraffreddato venga espulso dal basso in D2 e si è suddivisa una batteria in tre parti:

- una prima parte superiore A1 preposta allo svolgimento della prima fase di abbassamento della temperatura di un gas surriscaldato fino alla temperatura di saturazione;

- una seconda parte intermedia A2 preposta allo svolgimento della seconda fase di condensazione; e

- una terza parte inferiore A3 preposta allo svolgimento della terza fase di sotto-raffreddamento del liquido ottenuto nella seconda fase.

Ebbene, in tal caso, dal momento che l'aria tenderà naturalmente a seguire il percorso più breve presentante minori perdite di carico per raggiungere il ventilatore di aspirazione, si avrà una velocità (e quindi una portata a parità di sezione di passaggio) maggiore de aria attraverso la prima parte A1, ad esempio 3,5 m/s, una velocità (e quindi una portata a parità di sezione di passaggio) intermedia de aria attraverso la seconda parte A2, ad esempio 3 m/s e una velocità (e quindi una portata a parità di sezione di passaggio) minore deN’aria attraverso la terza parte A3, ad esempio 2,5 m/s.

Ciò comporta, come suddetto, un funzionamento non ottimale e soprattutto non secondo i calcoli fluidodinamici di progettazione del condensatore, poiché alcune parti dei tubi o condotti non vengono lambite o vengono lambite meno da aria di raffreddamento rispetto ad altri tubi e quindi non vengono svolte opportunamente e in maniera bilanciata le tre fasi di abbassamento della temperatura fino alla temperatura di saturazione, di condensazione e di sottoraffreddamento.

Con riferimento ora alle Figure 2, 3 e 4 si è illustrato un dispositivo condensatore o dispositivo di raffreddamento 1 secondo la presente invenzione, ad esempio un dispositivo di free-cooling o “raffreddamento gratuito”, gratuito nel senso che non necessità di apporto di energia, a parte quella per azionamento di un mezzo aspirante, quale un ventilatore, e di un mezzo di alimentazione di un fluido entro il dispositivo, ad esempio un compressore o una pompa.

Il dispositivo 1 comprende un telaio o intelaiatura 2 e due o più batterie o serie 3a, 3b di condotti o tubi 4 supportate dal telaio 2 e nelle quali è alimentabile un primo fluido, quale un gas, ad esempio un gas surriscaldato. Il telaio 2 delimita unitamente alle batterie 3a, 3b una camera o zona interna IZ per il convogliamento del secondo fluido da o verso le batterie 3a, 3b, le porzioni principali 7 delle batterie 3a, 3b costituendo rispettive pareti o tratti di parete della zona interna IZ. A tal proposito, il telaio 2 può comprendere una struttura di base 2a, a partire dalla quale si ergono una coppia di piastre laterali 2b connesse in sommità a ponte mediante una piastra di sommità 2c nella quale sono ricavate una o più aperture, che possono essere intercettate da rispettivi mezzi aspiranti o di mandata 6, come si dirà anche in seguito.

La zona o camera interna IZ è delimitata, secondo lo specifico esempio non limitativo illustrato in Figure, tra serie di batterie 3a, 3b, struttura di base 2a, piastre laterali 2b e piastra di sommità 2c.

Ciascuna batteria 3a, 3b presenta una pluralità di tubi o condotti 4, di preferenza sostanzialmente paralleli e mantenuti distanziati, mediante distanziatori o similari così da definire finestre o aperture di passaggio 5 tra i tubi 4. Volendo, tra tubi 4 adiacenti possono essere previste, come è noto nel settore alette destinate ad aumentare la superficie di contatto tra il primo fluido alimentato entro i tubi ed un secondo fluido, ad esempio aria, volendo aria atmosferica, alimentata attraverso le finestre di passaggio 5 mediante mezzi di aspirazione o mandata, quale uno o più ventilatori 6, ad esempio montati in sommità al telaio e in una zona tra le due batterie 3a, 3b oppure in basso, volendo esternamente alla zona IZ delimitata tra le batterie 3a, 3b e rispettivi componenti del telaio. È possibile pertanto ottenere nel dispositivo 1 lo scambio di calore tra il primo fluido convogliato entro i tubi 4 e il secondo fluido aspirato o convogliato entro le finestre 5, così da raffreddare o eventuale condensare il primo fluido.

Ciascuna batteria 3a, 3b presenta una porzione principale 7 che è dotata di una prima estremità 7a, di preferenza prossimale ad un piano trasversale y-y, di preferenza ad una piano di simmetria, in uso, verticale y-y, nonché una seconda estremità 7b, di preferenza distale dal piano trasversale y-y. Di preferenza, la porzione principale 7 della prima 3a e/o della seconda batteria 3b è sostanzialmente piano.

La porzione principale 7 di una batteria 3a è posta da banda opposta alla porzione principale 7 dell’altra batteria 3b rispetto al piano trasversale y-y. Di preferenza, la porzione principale 7 di una batteria 3a e la porzione principale 7 dell’altra batteria 3b sono reciprocamente inclinate una rispetto all’altra secondo una configurazione sostanzialmente a V o a U, con vertice di preferenza rivolto verso il basso, così da delimitare tra di esse una zona interna IZ con sezione trasversale sostanzialmente rastremata dall’alto verso il basso, ad esempio triangolare oppure con sezione costante dall’alto verso il basso, sebbene, come si comprenderà le porzioni principali potrebbero essere inclinate una rispetto all’altra così da delimitare una zona interna con differente configurazione, ad esempio trapezoidale o similare.

Almeno una delle batterie 3a, 3b e preferibilmente entrambe comprendono una porzione ausiliaria 8 che si estende a partire da una zona in corrispondenza della seconda estremità 7b della porzione principale 7 verso il piano trasversale y-y, di preferenza verso l’altra batteria 3b, 3a. La/e porzione/i ausiliaria/e si estende/estendono, di preferenza, entro la zona interna IZ. Sia la/e porzione/i ausiliaria/e 8 che le porzioni principali 7 intercettano il passaggio del secondo fluido.

Preferibilmente, la/e porzione/i ausiliaria/e 8 è/sono connessa/e alla seconda estremità 7b della rispettiva porzione principale 7; secondo l’esempio di realizzazione illustrato in Figure, la/e porzione/i ausiliaria/e 8 si estende/estendono dalla sommità della rispettiva porzione ausiliaria 7, volendo con interposizione di una zona di raccordo 9, ad esempio curva.

Va notato che sia la porzione principale 7 che la porzione ausiliaria 8 comprendono la pluralità di tubi 5 sostanzialmente paralleli. Qualora sia prevista una zona di raccordo 9, quest’ultima è preferibilmente parimenti dotata di tubi sostanzialmente paralleli.

A tal proposito, i tubi possono essere posti con assetto sostanzialmente verticale o comunque giacenti in un piano verticale, cosicché ciascun tubo presenta un tratto facente parte della porzione principale 7 e un tratto nella porzione ausiliaria 8 e, volendo, qualora prevista, di un tratto intermedio facente parte della zona di raccordo 9. In tal caso, i condotti presentano apertura di ingresso 5a del primo fluido in corrispondenza dell’estremità libera della porzione ausiliaria 8 ed estremità di uscita o scarico 5b del primo fluido in corrispondenza dell’estremità inferiore 7a della porzione principale o viceversa.

Nel caso in cui invece i tubi 4 siano posti con assetto sostanzialmente orizzontale o giacenti in un piano orizzontale, ciascun tubo 5 apparterrà invece alla porzione principale 7 o alla porzione ausiliaria 8. In tal caso si prevedranno aperture di ingresso su un lato della rispettiva batteria 3a, 3b e apertura di uscita o scarico del primo fluido sullo stesso lato o sull’altro lato della rispettiva batteria 3a, 3b.

Quanto ora detto con riferimento a tubi ad assetto verticale od orizzontale, vale nel caso in cui si prevedano tubi sostanzialmente dritti, mentre nel caso in cui siano utilizzati tubi curvi, ad esempio ad U, allora è possibile che l’apertura e lo scarico siano entrambi in corrispondenza di una medesima estremità o lato della rispettiva batteria.

In ogni caso si comprenderà che i tubi possano essere posti anche con differente assetto, ad esempio giacenti in un piano inclinato rispetto ad un piano verticale oppure gli stessi possono presentare forma ondulata o similare.

Secondo l’esempio specifico illustrato in Figure, la prima estremità 7a corrisponde all’estremità inferiore, in uso, della porzione principale 7, la seconda estremità 7b corrisponde all’estremità superiore, in uso, della rispettiva porzione principale 7, mentre la porzione ausiliaria 8 si estende a partire da una zona in corrispondenza dell’estremità, in uso, superiore della rispettiva porzione principale 7.

Un dispositivo secondo la presente invenzione, può poi comprendere, di preferenza, due o più collettori, un collettore inferiore 10a o superiore 10b in comunicazione di fluido con le aperture di ingresso dei tubi 4 e l’altro tra un collettore superiore 10b o inferiore 10a in comunicazione di fluido con l’estremità di scarico dei tubi 4.

L’apertura di ingresso dei tubi 4 di un dispositivo 1 può poi essere in comunicazione di fluido, mediante appositi condotti o tubazioni con un compressore (non illustrato nei disegni) destinato ad alimentare entro di esso il primo fluido, ad esempio un gas surriscaldato.

Con riferimento in particolare all’esempio illustrato in Figura 4, la porzione ausiliaria 8 è sostanzialmente parallela alla porzione principale 7, al quale è connessa mediante una porzione curva di raccordo 9 sostanzialmente ad U.

Vantaggiosamente, la porzione ausiliaria 8 in un dispositivo secondo la presente invenzione ha una lunghezza inferiore o si sviluppa per un’estensione inferiore relativamente alla rispettiva porzione principale 7 e, ad esempio per un’estensione maggiore di 1/5 della porzione principale 7, preferibilmente tra 1/5 e 4/5 della porzione principale 7.

Con riferimento ora alle Figure 5 e 6, si sono illustrate due batterie o serie 3a, 3b di tubi 4 per un dispositivo di raffreddamento secondo la presente invenzione, le quali sono simili a quelle sopra illustrate, ma con porzione ausiliaria 8 sostanzialmente inclinata, ad esempio di un angolo a acuto rispetto alla porzione principale 7, ad esempio di un angolo tra 0 e 90°, preferibilmente tra 15° e 60°.

Con particolare riferimento poi alla Figura 7, si sono illustrate due batterie o serie 3a, 3b di tubi 4 di un dispositivo 1 secondo la presente invenzione, nel quale le porzioni principali 7 sono sostanzialmente parallele tra di esse e al piano trasversale y-y, così da delimitare una zona interna ZI sostanzialmente ad U.

Come si comprenderà, la zona interna IZ di un dispositivo secondo la presente invenzione risulta quindi in comunicazione di fluido con l’esterno tramite le finestre 5 delimitate tra i condotti o tubi 4 delle batterie 3a, 3b, nonché in corrispondenza di aperture in sommità alla zona interna IZ, mentre le altre pareti del telaio che delimitano la zona interna IZ sono, di preferenza, a tenuta di fluido, nel senso che impediscono la fuoriuscita del secondo fluido, che quindi può entrare/uscire dalla zona interna IZ solamente passando attraverso le finestre 5 nonché attraverso le aperture in sommità al telaio.

Le aperture di sommità sono poi di preferenza intercettate dai mezzi di aspirazione 6, destinati, in tal caso, ad aspirare il secondo fluido, ad esempio aria, dall’esterno delle batterie 3a, 3b verso la zona interna IZ passando attraverso le batterie stesse, per essere poi scaricato, riscaldato dopo scambio termico con il primo fluido convogliato entro i tubi 4, verso l’alto previo passaggio attraverso i ventilatori 6.

In alternativa, i ventilatori sono posti esternamente e lateralmente al dispositivo, così da aspirare il secondo fluido, aria di raffreddamento, dalla sommità del dispositivo, facendolo passare attraverso le aperture di sommità (in questo caso prive di ventilatori), quindi forzandone prima l’ingresso nella zona interna IZ, poi attraverso le finestre 5, per essere poi scaricato all’esterno, debitamente riscaldato.

I ventilatori possono essere utilizzati anche come mezzi di mandata e non di aspirazione, nel quale caso il flusso del secondo fluido entro un dispositivo secondo la presente invenzione sarebbe inverso a quello ora descritto.

Con un dispositivo secondo la presente invenzione, il primo fluido, ad esempio un gas da raffreddare oppure da condensare e, volendo sottoraffreddare, viene convogliato entro i tubi 4, e contemporaneamente o leggermente prima si azionano inoltre i mezzi di aspirazione o mandata 6 così da convogliare il secondo fluido, ad esempio aria, volendo aria atmosferica, attraverso le finestre 5 delle serie di tubi o condotti 4 così da determinare lo scambio termico tra primo e secondo fluido.

Come si è avuto modo di commentare sopra, nel caso di un dispositivo tradizionale, privo di porzione o porzioni ausiliaria/e, il secondo fluido, tenderebbe naturalmente ad attraversare le serie di tubi e quindi la zona interna seguendo il percorso più breve che comporta perdite di carico minori, che indipendentemente dalla posizione dei mezzi aspiranti o di mandata comporta un maggiore attraversamento del secondo fluido dei tubi in corrispondenza della loro seconda estremità o, nel caso specifico illustrato, della estremità superiore, cosicché si avrebbe una velocità e quindi una portata di fluido refrigerante maggiore nella parte delle batterie in corrispondenza della seconda estremità.

L’adozione di batterie o serie di tubi 4 comprendenti anche una porzione ausiliaria 8, nella posizione specifica sopra indicata (vale a dire estendentesi da una zona in corrispondenza della seconda estremità, più in particolare estendentesi dalla seconda estremità verso il piano trasversale o, di preferenza, verso l’altra batteria e comunque entro la zona interna) comporta l’aumento delle perdite di carico nel percorso di attraversamento della parte di ciascuna batteria in corrispondenza della seconda estremità, nel caso illustrato nel percorso di attraversamento della parte di ciascuna batteria in corrispondenza dell’estremità superiore.

Ciò, come si comprenderà, determina un bilanciamento della velocità del secondo fluido (volendo aria di raffreddamento) attraverso la porzione principale 7 e in generale attraverso la batteria 3a, 3b dotata di porzione ausiliaria 7, dal momento che aumentando le perdite di carico in corrispondenza della parte in corrispondenza della seconda estremità o estremità superiore 7a, non si avrà più un percorso preferenziale per il secondo fluido, che quindi tenderà ad attraversare le batterie e i condotti della stessa allo stesso modo o con distribuzione soddisfacente per tutta la loro estensione.

Per meglio comprendere, con particolare riferimento al caso di un dispositivo 1 destinato a raffreddare un gas surriscaldato, condensarlo e sottoraffreddarlo, nel caso ad esempio in cui il primo fluido (gas surriscaldato) venga alimentato nei tubi 4 dall’alto (entro l’estremità libera della porzione ausiliaria 8) e il liquido sottoraffreddato venga espulso dal basso (dall’estremità inferiore della porzione principale 7), ciò comporterebbe un utilizzo di una parte di ciascun tubo 4 per compiere una delle suddette operazioni.

Ebbene, in tal caso, si veda in particolare Figura 3, ciascuna batteria 3a, 3b comprenderebbe tre parti:

- una prima parte superiore 11a preposta allo svolgimento della prima fase di abbassamento della temperatura del gas surriscaldato fino alla temperatura di saturazione;

- una seconda parte intermedia 11 b preposta allo svolgimento della seconda fase di condensazione; e

- una terza parte inferiore 11c preposta allo svolgimento della terza fase di sotto-raffreddamento del liquido ottenuto nella seconda fase.

Come si comprenderà, in tal caso si avrebbe un bilanciamento delle velocità in tutti e tre i tratti o parti 11 a, 11 b, 11 c di ciascuna batteria, laddove lavorando nelle stesse condizioni operative ma con un dispositivo tradizionale, sprovvisto di porzione/i ausiliaria/e si avrebbe, come suddetto una velocità maggiore dell’aria attraverso la prima parte, ad esempio 3,5 m/s, una velocità intermedia dell’aria attraverso la seconda parte, ad esempio 3 m/s e una velocità minore dell’aria attraverso la terza parte, ad esempio 2,5 m/s.

Grazie a ciò, in un dispositivo secondo la presente invenzione è possibile ottenere un’alimentazione uniforme del secondo fluido, quale aria di raffreddamento a tutti i tratti delle batterie e dei tubi stessi di convogliamento del primo fluido da raffreddare, il che garantisce che l’intera procedura di raffreddamento oppure le fasi di raffreddamento, condensazione e sottoraffreddamento vengono svolte in maniera corretta e completa entro la rispettiva porzione di batteria di tubi, come stabilito in fase di progettazione.

Peraltro, con un dispositivo di raffreddamento o dispositivo condensatore secondo la presente invenzione, si ottiene una superficie di scambio termico tra primo e secondo fluido maggiore a parità di ingombro o volume occupato dal dispositivo e in particolare a parità di ingombro della zona interna ZI e delle pareti di delimitazione della stessa, e ciò viene ottenuto sempre grazie alla presenza della porzione ausiliaria 8, che, rimanendo in una zona interna ZI di dimensioni sostanzialmente corrispondenti a quelle di un dispositivo di raffreddamento tradizionale, fornisce una superficie di scambio termico ausiliaria tra primo e secondo fluido.

Il dispositivo condensatore o dispositivo di raffreddamento sopra descritto è suscettibile di numerose modifiche e varianti entro l’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Così ad esempio, si potrebbero prevedere più batterie in comunicazione di fluido con una medesima zona interna.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo condensatore o dispositivo di raffreddamento comprendente: - un telaio (2), - almeno due batterie o serie (3a, 3b) di tubi (4) supportate da detto telaio (2) e in cui è alimentabile un primo fluido, ciascuna batteria (3a, 3b) presentando una pluralità di tubi (4) sostanzialmente paralleli e mantenuti distanziati così da definire finestre o aperture di passaggio (5) tra di essi, ciascuna batteria (3a, 3b) presentando una porzione principale (7) con una prima estremità (7a) ed una seconda estremità (7b), la porzione principale (7) di una batteria (3a) essendo posta da banda opposta alla porzione principale (7) dell’altra batteria (3b) rispetto ad un piano trasversale (y-y); - mezzi di aspirazione o di mandata (6) di un secondo fluido attraverso dette finestre di passaggio (5), così da scambiare calore con detto primo fluido entro detti tubi (4); caratterizzato dal fatto che almeno una di dette batterie (3a, 3b) comprende almeno una porzione ausiliaria (8) estendentesi a partire da una zona in corrispondenza di detta seconda estremità (7b) di detta porzione principale (7) verso detto piano trasversale (y-y), sia detta porzione principale (7) che detta porzione ausiliaria (8) comprendendo una pluralità di tubi sostanzialmente paralleli.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto telaio (2) delimita unitamente a dette batterie (3a, 3b) una camera o zona interna (IZ) per il convogliamento di detto secondo fluido da o verso dette almeno due batterie (3a, 3b), dette porzioni principali (7) di dette almeno due batterie (3a, 3b) costituendo rispettive pareti o tratti di parete di detta zona interna (IZ), mentre detta almeno una porzione ausiliaria (8) e dette porzioni principali (7) intercettano il passaggio di detto secondo fluido.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta prima estremità (7a) di dette porzioni principali (7) è prossimale a detto piano trasversale (y-y), mentre detta seconda estremità (7b) è distale da detto piano trasversale (y-y).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detta prima estremità (7a) corrisponde all’estremità inferiore, in uso, della rispettiva porzione principale (7), detta seconda estremità (7b) corrisponde all’estremità superiore, in uso, della rispettiva porzione principale (7), mentre detta porzione ausiliaria (8) si estende a partire da una zona in corrispondenza dell’estremità, in uso, superiore della rispettiva porzione principale (7).
5. 5. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta almeno una porzione ausiliaria (8) è connessa alla seconda estremità (7b) della rispettiva porzione principale (7) mediante una zona di raccordo (9).
6. 6. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti tubi (4) di detta almeno una batteria (3a, 3b) dotata di porzione ausiliaria (8) presentano apertura di ingresso (5a) di detto primo fluido in corrispondenza dell’estremità libera di detta porzione ausiliaria (8), nonché estremità di uscita o scarico (5b) di detto primo fluido in corrispondenza dell’estremità inferiore (7a) di detta porzione principale (7) o viceversa.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti tubi (4) giacciono in un piano verticale, cosicché ciascun tubo (4) di detta almeno una batteria (3a, 3b) dotata di porzione ausiliaria (8) presenta un tratto facente parte di detta porzione principale (7) e un tratto in detta porzione ausiliaria (8).
8. 8. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che almeno una di dette batterie (3a, 3b) presenta un collettore inferiore (10a) o superiore (1 Ob) in comunicazione di fluido con le aperture di ingresso di detto primo fluido in detti tubi (4) e l’altro tra un collettore superiore (1 Ob) o inferiore (10a) in comunicazione di fluido con l’estremità di scarico di detto primo fluido da detti tubi (4).
9. 9. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di aspirazione o mandata comprendono un ventilatore montato sopra dette batterie (3a, 3b).
10. 10. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta porzione ausiliaria (8) è sostanzialmente parallela alla rispettiva porzione principale (7).
11. 11. Dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che detta almeno una porzione ausiliaria (8) è sostanzialmente inclinata rispetto alla rispettiva porzione principale (7).
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta almeno una porzione ausiliaria (8) è inclinata rispetto alla rispettiva porzione principale di un angolo tra 0° e 90°.
13. 13. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta porzione ausiliaria (8) si sviluppa per un’estensione maggiore di 1/5 della rispettiva porzione principale (7).
14. 14. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere un compressore in comunicazione di fluido con l’apertura di ingresso di detto primo fluido in detti tubi (4).
15. 15. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta porzione principale (7) di una batteria (3a) e detta porzione principale (7) dell’altra batteria (3b) sono reciprocamente inclinate una rispetto all’altra, così da delimitare tra esse una zona interna (IZ) di sezione trasversale rastremata dall’alto verso il basso.
16. 16. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto piano trasversale (y-y) comprende un piano di simmetria verticale di detto dispositivo (1).
17. 17. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni quando dipendente dalla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta zona interna (IZ) di un dispositivo secondo la presente invenzione risulta in comunicazione di fluido con l’esterno tramite dette finestre (5), nonché in corrispondenza di aperture in sommità alla zona interna (IZ), mentre le altre pareti di detto telaio (2) che delimitano detta zona interna (IZ) sono a tenuta di fluido.