MX2010011538A - Intercambiador de calor con camaras de intercambiado de calor que utilizan elementos de direccion del medio respectivos. - Google Patents

Abstract

Se describe una cámara de intercambio de calor que incluye una entrada, una salida y una pluralidad de paredes que definen un interior de la cámara. La entrada recibe un medio de intercambio de calor que fluye en una primera dirección de flujo en una línea de flujo inicial. Dispuesto dentro del interior de la cámara se encuentra un elemento de dirección del medio, que tiene una superficie inclinada, que desvía el medio desde la dirección del flujo inicial, de tal manera que lo dispersa dentro del interior de la cámara. El medio sale de la cámara vía la salida, en la línea de flujo inicial. Las cámaras son interconectadas por tubos para formar ensambles. Varios ensambles de los ensambles de cámara y tubo son dispuestos entre los colectores para proveer un intercambiador de calor.

Description

RCAMBIADOR DE CALOR CON CAMARAS DE INTERCAMBIO D UTILIZAN ELEMENTOS DE DIRECCION DEL MEDIO RESPE CAMPO DE LA INVENCION La presente invención es concerniente en intercambiadores de calor y más específicamente to de tubo y cámara para transportar me cambio de calor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los intercambiadores de calor son usados co istemas en donde se desea que el calor sea remov cambiadores de calor básicos representati cados de tubos, que encausan medios de interc . Cabezales o colectores son anexados a cada ex tubos. Estos cabezales y colectores actú lidad de aletas que se extienden entre los tu s son anexadas a los tubos para inc ivamente el área superficial de los tubos, m nte esto la capacidad de transferencia de calor . Un número de tubos y aletas pueden ser apil a del otro, lo que deja una abertura peque tir el paso de aire entre los mismos. En otro d y aletas, el tubo puede ser de un diseño de se nando por consiguiente la necesidad de cabe tores, ya que el tubo es doblado alternativament de "S" para crear un ef *ecto similar. Apli sentativas de este tipo de intercambiador de s de condensadores, son evaporadores , enfriad e y núcleos de calentador. Este diseño de tubo d ambién utilizado en radiadores para automóvile campo automotriz, el diseño de tubo y a los tubos planos, pero en este tipo partic cambiador de calor, los tubos planos contienen nas infiltradas formadas por las estructu dura interna. Estas estructuras de nervadura n a incrementar el desempeño de intercambio de c cambiador de calor. Para mejorar adicionalm encia de transferencia de calor, el espesor de más delgado. Como resultado, las partes son de o, lo que a su vez hace al intercambiador l de peso más ligero. Sin embargo, la resisten on es reducida y los tubos más delgados nsos a daños. También, el proceso de mon icado debido a la naturaleza frágil de las s, las cámaras internas son propensas al tapo te el proceso de manufactura, particularmente s roceso de latonado. La complejidad del pro necesarios para obtener el desempeño de interc deseado debido a que los tubos más pequeños re del medio de intercambio de calor significati tubos adicionales incrementarán el costo global ma de intercambio de calor. Actualmente, este cambiador de calor es usado en aplicació eren altas capacidades de intercambio de calo condensadores de acondicionador de aire automotr Una variación del intercambiador de calor a involucra el apilado de placas nervadas planas apiladas una sobre otra, estas placas nervad as para transferir medios de intercambio de c ía, este tipo de intercambiador de calor lleva ncialmente la misma función como los intercambia tipo tubo y aletas, pero es fabricado diferen tipo de intercambiador de calor es impl cambio.de calor fluye de la cámara a otro tubo d s conectado a otro cabezal o múltiple.

En una modalidad de la presente invención, lujo y la cámara para un intercambiador de c stos, por ejemplo para un condensador, eva dor, etc. El intercambiador de calor puede tam úcleo de calentador, inter-enfriador o un enfr e para un aplicación automotriz (esto es, di misión, motor, etc.), también como para aplicac otrices. Una ventaja de la presente invención e de superficie de contacto del medio de interc para calor radiante es mayor en una distancia m aquella de un interc.ambiador de calor convenció guiente, la eficiencia del intercambiador de mentada. Otra ventaja de la presente invención e itud y ancho global del tubo mejorado para apli ción requiere menos componentes frágiles y meno manufactura. Toda la unidad puede ser ntamente o cualquier porción de la unidad p ada primero y luego componentes adicionales pu ados o soldados conjuntamente.

En otra modalidad de la presente invenc usar más de una cámara, lo que incr onalmente el área superficial del tubo mejor cambiador de calor. También una primera cámara p tada directamente a otra cámara.

En todavía otra modalidad de la presente i maño del tubo puede variar entre las cámaras y s de una cámara, el tamaño de cámara puede varia a a la siguiente.

En una modalidad adicional de la ción, cada cámara puede dispersar medio de int En otra modalidad de la presente invenc ficie interna del tubo puede comprender inden incrementar el área superficial. También, en modalidad de la presente invención, la su na de la cámara puede también comprender inden incrementar el área superficial. En una m onal de la presente invención, el elemento ción puede también comprender indentaciones .

En otras modalidades de la presente inven nación de tubo y cámara puede ser repetida y e aplicación particular, pueden haber varias hi bles de tubo y cámara. Varias de las unidades d a pueden ser anexadas a un cabezal o un múltiple una pluralidad de unidades de tubo y cámara di na hilera que son anexadas a un cabezal o múlti ar el desempeño global del intercambiador de cal a puede tener una capacidad de fluido mayor, circunf superficial. La proporción de una dimensión particul bo y la cámara puede ser de 1:1.1; 1:1.5 o cualqu rción apropiada.

En todavía una modalidad adicional de la ción, cada cámara puede incluir un elemento de dire Y un elemento de redirección del medio que d igen el medio de intercambio de calor en di culares a través de la cámara.

El tubo y la cámara pueden ser fabricados de a con revestimiento o sin revestimiento. El tubo n también ser fabricados de acero inoxidable, cobre íales ferrosos o materiales no ferrosos. El tubo y n también ser de un material de plástico u otros m estos. El tubo y cámara pueden ser manufacturados pado, forjado en frío o maquinado. El tubo y la cáma tores para proveer un intercambiador de calor de odalidades de la presente invención.

Las Figuras 2A a 2B ilustran dos modalidad nte invención; La Figura 2C es una vista en perspectiva de ará con un inserto que dirige el medio; La Figura 3 es una vista, de una cámara ción con elementos de re-dirección; Las Figuras 4A a 4E ilustran varias modalid Las Figuras 5A a 5D ilustran varias modali mara de re-dirección; Las Figuras 6A y 6B son vistas diferen cambiador de calor de la invención formado s apiladas; La Figura 7 es una vista en sección transv onal de la presente invención; La Figura 12 ilustra otra modalidad de la c rección y Las Figuras 13A y 13B ilustran una modali za elementos de re-dirección sin asegurar en l -dirección .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION Refiriéndose a las figuras y en partic a 1, se muestra una modalidad de un intercambia ntercambiador de calor 100 incluye un múlti ado de manera casante con los extremos libres 10 que son latonados para redirigir las cám se muestra en la FIGURA 1, las cámaras de redire n una capacidad de fluido mayor que los tubos de intercambio de calor 50 fluye desde la sa múltiple 200 a la entrada 11 del tubo 10. El tir solo un tubo 10 y una cámara de redirecció el transporte del medio de intercambio de cal s del intercambiador de calor 100, el calor del cambio de calor 50 es transferido al medio amb ior del intercambiador de calor 100. Aunque nde ser limitantes, medios de intercambio d es conocidos en el arte incluyen varios refri es, R-134A) , dióxido de carbono, butano, aceite ejemplo, aire) , agua y mezclas de agua igerantes .

En otra modalidad del intercambiador de ca ntereambiador de calor 100 puede ser usado en u so. En lugar de que el intercambiador de calor en un medio ambiente en donde el calor es tra edio de intercambio de calor 50 al medio ambient dedores del intercambiador de calor 1 incrementando mediante esto la temperatura del ío de esta modalidad, que no pretende ser li un calentador de agua.

Refiriéndose a la Figura 2A, el interior hueco, lo que permite el flujo el medio de int alox 50. El tubo 10 es acoplado a la cámara ción 20. La cámara de re-dirección 20 aloja un irección del medio 30. El inserto de dirección d s colocado dentro del espacio de intersección 10 y la cámara de re-dirección 20. El m cambio de calor 50 fluye a través del tubo 10 h dio de intercambio de calor 50 fluye en contact to de dirección del medio 30. El inserto de d medio 30 dirige el medio de intercambio de cal ior de la cámara de re-dirección 20. De acuerd nte invención, el medio de intercambio de cal ntos de re -dirección 28 son asegurados a un s, otras modalidades pueden asegurar los eleme rección 28 perpendicularmente al interior de l -dirección 20, esto es, los elementos de re-dire a ángulos de 90° .

Refiriéndose a la Figura 2B, el interior s hueco, lo que permite el flujo de un m cambio de calor 50. El tubo 10 es acoplado a l e-dirección 20. La cámara de re-dirección 20 to de dirección del medio 30. El inserto de d edio 30 es fijo dentro del espacio de intersecci ubo 10 y la cámara de re-dirección 20. En el cambio de calor 50 fluye a través del tubo 10 h dio de intercambio de calor 50 fluye en contact to que dirige el medio 30. El inserto que d 30 dirige el medio de intercambio de calo rcambio de calor 50, la dirección de flujo es las flechas. El tubo 10 es acoplado a la cámar cción 20. La cámara de re-dirección 20 aloja un dirige el medio 30. El inserto que dirige el me dentro del espacio de intersección entre el tub ra de re-dirección 20. El medio de intercambio fluye a través del tubo 10 hasta que el rcambio de calor 50 fluye en contacto con el in ge el medio 30. El inserto que dirige el medio 3 edio de intercambio de calor 50 al interior de e-dirección 20. De acuerdo con la presente moda O de intercambio de calor 50 se dispersa en ra de re-dirección 20 y el calor es transferido ntercambio de calor 50 a la cámara de re-direcció Refiriéndose a la figura 4A, el tubo 10 lidad ilustrada es hueco y circular. En otra m aletas de tubo 16 que cubren la superficie ext 10.

Refiriéndose a la Figura 5A, la cámara ción 20, en la modalidad ilustrada, es hueca y c ra modalidad, como se muestra en la Figura 5B, l -dirección 20 es hueca y de forma no circular, h lustra una modalidad de la cámara de re-direcció taciones internas 22 e indentaciones internas a 5D ilustra una modalidad adicional de la cámar cción - 20 con aletas de cámara 26 que prot rficie externa de la cámara de re-dirección 20. A ropone ser limitantes, el diámetro de la entrada ra de re-dirección 20 será más pequeño que el al de la cámara de re-dirección 20. También, el a salida 29 de la cámara de re-dirección 20 eño que el diámetro global de la cámara de re-d ción 20 cerca del lado de entrada de la invenció ender material adicional. Otras modalidades de l aras no ilustrados pueden también ser combinad ción no está limitada a las modalidades descrita Refiriéndose a las Figuras 6A y 6B, se mues idad de un intercambiador de calor. Una pí ene por lo menos un agujero 610 que avanza a tr or de la placa 600. sobre un lado de la plac ada sobre el agujero 610, se crea una cavidad 62 iámetro más grande que el diámetro del agujero 6 600 sin avanzar completamente a través de la pí xtremo de un inserto de dirección del medi tado a un borde externo de la cavidad 620 y el to del inserto de dirección del medio 30 es cone interno de la cavidad 620. Cuando una placa da sobre otra placa 600b y los agujeros respect rodea una combinación de tubo y cámara rtimiento 700 tiene una entrada 701 y una salida rtimiento 700 dirige el flujo de aire 750 alre ombinación de tubo y cámara 710, en tanto que tercambio de calor 50 fluye a través de la com ubo y cámara 710. De acuerdo con esta modali ferencia de calor es facilitada adicionalmente iento del flujo de aire 750 a través de la com bo y cámara 710.

Refiriéndose a las Figuras 8A y 8B, se mué idad de la invención. Una cámara 20 es c tamente a otra cámara 20, cada una de las cuale emento de redirección 28. En cada cámara 20, el edirección 28 redirige el medio de intercambio través de la cámara 20. Las flechas ilustran de intercambio de calor 50 puede ser redir as ilustran como el medio de intercambio de c ser redirigido de acuerdo con la modalidad ra. Refiriéndose a la Figura 9B, se mues idad de un elemento de redirección 28. El elen ección 28 contiene aberturas 90 que permiten el de intercambio de calor 50.

Refiriéndose a la Figura 10A, se mues on transversal de todavía otra modalidad ción. Una cámara 20 es conectada a un tubo 10 tado a otra cámara 20. Cada cámara 20 en la m nte puede alojar un elemento de redirección 28, modalidad se anexa en ciertas porciones a la su na de la cámara 20, que deja aberturas 91 a lo uperficie interna de la cámara 20. El elem ección 28 permite el paso del medio de interc 50 a través de estas aberturas 91 en el ele ción. El tubo 10 es acoplado a la cámara de red a cámara de redirección 20 aloja un inserto de d edio 30. El inserto de dirección del medio 30 o del espacio de intersección entre el tubo a de redirección 20. La cámara 20 es conectada a ue es conectado a otra cámara 20. Cada cámara 2 idad presente tiene indentaciones 92 en las pa mara . Las flechas ilustran como el medio de int lor 50 pueden ser dirigidos de acuerdo con la m se muestra. Refiriéndose a la Figura 11B, se mué idad de una pared de la cámara 20. La pared de l ontiene indentaciones 92 que redirigen y mezclan medio de intercambio de calor 50 a medida que s de la cámara 20.

Refiriéndose a la Figura 12, la cá ección 20, en combinación con cualquiera ra. A manera de ejemplo, los elementos de redire an ser un rodamiento de bola o combinación d ientos de bolas que participan en un proceso de ción dentro de la cámara 20, como se muestra por a Figura 13, que ayuda en el proceso de interc . La invención no está limitada a usar rodami en la cámara, ya que otros elementos de red uros pueden ser usados solos o en combinación obtener mayor eficiencia de intercambio de calor a que un elemento de redirección que es movid ión particular por contacto del medio de calor.

La cámara tiene en general por lo me sión mayor que el tubo. Por ejemplo, la cáma una mayor capacidad de fluido, circunferencia ficial. La proporción de una dimensión partícul ubo y la cámara puede ser de 1:1.1, 1:1.5 o c también ser fabricado de acero inoxidable, materiales ferrosos o no ferrosos : El elem ección puede también ser de un material de pl materiales compuestos. También, una modalida nte invención permite que el tubo sea fabricad ial diferente que el material usado para la cáma ntos de redirección pueden ser fabricados de un ente que el material usado para la cámara y el sa más de un elemento de redirección en una moda nvención, un elemento de redirección puede ser f n material diferente que otro elemento de redi elementos de redirección pueden también ser d entes entre sí. También, en modalidades que usa lemento de redirección, uno o más de los elem rección pueden ser asegurados a la pared inter ra y los otros elementos de redirección pued gulo o velocidad. Se comprenderá que la terminól do usada se propone estar en la naturaleza de scripción en lugar de limitación.

Muchas modificaciones y variaciones de la ción son posibles a la luz de las enseñanzas ant onsiguiente, dentro del alcance de las reivindi tas, la presente invención se puede llevar a la ra manera que como se describe específicamente.

Se hace constar que, con relación a esta f método conocido por la solicitante para llev ica la citada invención es el que resulta cla nte descripción de la invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como ante ma como propiedad lo contenido en las si ndicaciones : 1. Una cámara de intercambio de calor carac e comprende : una entrada para recibir un medio de interc que fluye en una primera dirección en una inicial; una pluralidad dé paredes que definen un ior que está en comunicación fluida con la entra un elemento de dirección del medio, que t ficie inclinada de frente a la entrada, dispuest parcialmente dentro del interior de la cámara ntrada para desviar el medio de la línea d ción de flujo que es sustancialmente perpendicu ra dirección de flujo. 3. La cámara de intercambio de calor de con la reivindicación 2, caracterizada porqu gurada para provocar que el medio, subsecuente en la segunda dirección de flujo, fluya al int mara en una trayectoria de flujo en general semi iaja por lo menos parcialmente alrededor de un ínea que se extiende desde la entrada en la ción de flujo y caen en un plano perpendicul ra dirección de flujo. 4. La cámara de intercambio de calor de con la reivindicación 3, caracterizada porqu gurada para provocar que el medio, subsecuente en la segunda dirección de flujo, fluya de ior de la cámara en primeras y segundas trayect mara tiene una forma en general cilindrica. • 6. La cámara de intercambio de calor de con la reivindicación 5, caracterizada porque por orción de por lo menos una de las paredes de l xtienden más allá del interior de la cámara ción radial. 7. La cámara de intercambio de calor de con la reivindicación 2, caracterizada porque incluy o menos un elemento de redirección, dispuesto de ior de la cámara, para ayudar en la expresión d o del interior de la cámara. 8. La cámara de intercambio de calor de con la reivindicación 7, caracterizada porque el eler ección es realizado por una indentación en por e las paredes de la cámara. 9. La cámara de intercambio de calor de con nentes de dirección de viaje en la primera dire . 11. La cámara de intercambio de ca rmidad con la reivindicación 10, caracterizada p que fluye en la pluralidad de segundas direcc pasa a través de por lo menos una abertura nto de dirección del medio y por lo menos una es de la cámara. 12. El elemento de intercambio de c rmidad con la reivindicación 11, caracterizad lo menos una porción del elemento de dirección d una forma cónica . 13. La cámara de intercambio de c rmidad con la reivindicación 11, caracterizad lo menos una porción del elemento de dirección d e una forma semiesférica . una entrada para recibir el medio que fluy ra dirección en la línea de flujo inicial d ro de los segmentos semejantes a tubo en ente; una pluralidad de paredes que definen el cámara que está en comunicación fluida con la e un elemento de dirección del medio , que t ficie inclinada de frente a la entrada, dispuest parcialmente dentro del interior de la cámara ntrada para desviar el medio desde la línea al, de tal manera que el medio se dispersa de ior de la cámara y una salida en comunicación fluida con el a cámara para emitir el medio en la primera dire en la línea de flujo inicial al segundo ntos semejantes a tubo en el par adyacente. cuentemente a fluir en la segunda dirección d dentro del interior de la cámara en primera y ctorias de flujo en general semicirculares, cad cuales viaja por lo menos parcialmente alrededo nto de línea que se extiende desde la entrad ra dirección de flujo y que cae en u ndicular a la primera dirección de flujo, las pr das trayectorias de flujo se originan de un n dentro del interior de la cámara y fluyen en al semicirculares opuestas por lo menos pare edor del segmento de línea. 17. El ensamble de intercambio de c rmidad con la reivindicación 16, caracterizad lo menos una porción de por lo menos una de las a cámara se extienden más allá del interior de l a dirección radial. una pluralidad de conjuntos de segmentos se bo para transportar un medio de intercambio el primer múltiple al segundo múltiple, cada s segmentos semejantes a tubo es dispuesto entr alidas del primer múltiple y la entrada corresp l segundo múltiple para transportar el medio ra dirección de flujo en respectivas líneas ales; y una pluralidad de elementos .de intercar , una cámara de intercambio de calor que es pares adyacentes de los segmentos semejantes a línea de flujo inicial respectiva, cada una as de intercambio de calor incluye: una entrada de cámara para recibir el m en la primera dirección de flujo en la línea al respectiva desde un primero de los s spersa dentro del interior de la cámara y una salida de la cámara en comunicación fl terior de la cámara para dirigir el medio en la ción de flujo en la respectiva línea de flujo in do de los segmentos semejantes a tubo - en ente . 19. El intercambiador de calor de conform eivindicación 18, caracterizado porque el ele ción del medio desvía el flujo del medio a una cción de flujo que es sustancialmente perpendicu era dirección de flujo. 20. El intercambiador de calor de conform eivindicación 19 , caracterizado porque el interi ra tiene una forma en general cilindrica y la cám igurada para provocar que el medio, subsecuent r en la segunda dirección de flujo, fluya de