MX2011004231A - Intercambiador termico para un horno de recocido para intercambiar calor entre dos fluidos. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un intercambiador térmico (1) para un horno de recocido para intercambiar calor entre dos fluidos, que tiene un perfil tubular, el cual comprende resaltes de intercambiador térmico en el casco exterior del mismo y el cual, en al menos una cara de extremo (3) está asociado con una brida de conexión (4) que tiene al menos una abertura de flujo (8) para uno de los dos fluidos, particularmente un gas caliente; a fin de crear condiciones de diseño convenientes, de acuerdo con la invención, el perfil es un perfil en tubo hecho de una lámina de metal doblada cuyos resaltes de intercambiador térmico (7) que están orientados en la dirección longitudinal del perfil en tubo están formados por el perfil ondulado, particularmente por los flancos de ondulación, de la lámina de metal doblada.

Description

INTERCAMBIADO!* TERMICO PARA UN HORNO DE RECOCIDO PARA INTERCAMBIAR CALOR ENTRE DOS FLUIDOS CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a un intercambiador térmico para un horno de recocido para intercambiar calor entre dos fluidos, que comprende un perfil tubular el cual comprende aletas de intercambiador térmico en su forro exterior y que está asociado, al menos en una cara lateral, con una brida de conexión con al menos una abertura de flujo para uno de los dos fluidos, especialmente un gas caliente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION En el tratamiento de calor de productos metálicos que van a ser recocidos, el tratamiento de calor y el enfriamientos posterior opcionalmente necesario ocurre bajo un gas protector, en su mayoría nitrógeno o hidrógeno, o una mezcla de estos gases. A fin de asegurar una atmósfera de gas protectora adecuada que esté libre de impurezas y cause oxidación, el suministro y descarga de calor por lo general ocurrió previamente a través de los intercambiadores térmicos resistentes a las altas temperaturas hechos de materiales fundidos o cerámica. Los gases calientes, especialmente gases de combustión o similares, fluyen a través de estos intercambiadores térmicos o recuperadores, con el gas caliente pasando calor al intercambiador térmico y este mismo pasa el calor a través de sus aletas de enfriamiento exteriores a una cámara de recocido o similar. En los intercambiadores térmicos conocidos que están hechos de tubos de acero esto ocurre en una manera en que estos tubos comprenden aletas de enfriamiento en su forro exterior a fin de agrandar el área de superficie. No obstante, resulta inconveniente en los intercambiadores térmicos conocidos que éstos estén hechos de un material resistente al calor masivo tal como materiales de vaciado o cerámica, lo cual no solamente incrementa el tiempo de calentamiento del intercambiador térmico como resultado de esta gran masa térmica, sino que también evita la aplicación de fluctuaciones de temperatura dinámicas especialmente fuertes como resultado de la gran capacidad de almacenamiento de calor y reduce la efectividad de la planta.

Con base en el estado de la técnica del tipo antes mencionado, la invención está basada en el objetivo de proporcionar un intercambiador térmico para un horno de recocido que sea conveniente para reproducir fluctuaciones de temperatura altamente dinámicas, como se puede requerir especialmente en el tratamiento de calor de materiales que van a ser recocidos.

SUMARIO DE LA INVENCION Este objetivo se logra a través de la invención en una manera en que el perfil es un perfil en tubo hecho de una lámina doblada cuyas aletas de intecambiador térmico alineadas en la dirección longitudinal del perfil se forman mediante los perfiles corrugados, especialmente los flancos corrugados, de la lámina doblada.

La invención proporciona una posibilidad especialmente simple y efectiva en costo para producir un intercambiador térmico que sea conveniente para un horno de recocido que, como resultado de su baja capacidad inherente para almacenar calor, pueda obtener fluctuaciones de temperatura especialmente dinámicas en el horno de recocido en combinación con una entrada de material especialmente baja y por lo tanto bajo peso. Debido a que el perfil es un perfil en tubo hecho de lámina doblada, no solamente la superficie de forro exterior del intercambiador térmico aumenta en el intercambiador térmico de acuerdo con la invención, tal como es el caso en la técnica, sino que también la superficie de forro interior del intercambiador térmico, de esta manera utilizando mejor la energía contenida en el gas caliente por una parte y permitiendo la obtención de flujos de energía térmica más elevados con los intercambiadores térmicos que son del mismo tamaño con respecto a la técnica por otra parte. Si las mismas cantidades de energía necesitan ser transportadas en relación a la técnica, la invención ofrece la ventaja de que ahora se pueden utilizar intercambiadores térmicos más pequeños y ligeros. Como resultado de un menor grosor de pared del intercambiador térmico de acuerdo con la invención, la conductividad térmica del material del intercambiador térmico virtualmente puede ser ignorada y la eficiencia del intercambiador térmico aumenta por un factor relevante .

A fin de permitir la mejor utilización de la energía contenida en el gas caliente y mejorar la transferencia de calor entre los fluidos y el intercambiador térmico, se podrían asociar tubuladores con las aletas del intercambiador térmico o el lado del forro interior del perfil en tubo y/o en el lado del forro exterior del perfil en tubo, dichos tubuladores conducen a una transferencia de calor mejorada mediante turbulencias aplicadas al flujo de fluido.

En el más simple de los casos, el perfil en tubo puede ser proporcionado en ambos lados laterales con una brida de conexión con al menos una abertura de flujo para uno de los dos perfiles y un fluido portador de calor que fluye en la dirección axial a través del intercambiador térmico durante la operación.

Como una alternativa a esto, el perfil en tubo puede ser proporcionado en uno de los dos lados de cara con una brida de conexión con al menos una abertura de flujo para uno de los dos fluidos, y con el otro de los dos lados de cara sellado. Condiciones de construcción especialmente convenientes se obtienen cuando se proporciona un tubo de fluido, el cual es coaxial al eje de perfil y penetra en la brida de conexión y sobresale en la dirección del lado de cara sellado. El fluido portador de calor puede ser introducido en o removido del intercambiador térmico a través de dicho tubo de fluido, dicho fluido puede ser removido del intercambiador térmico o introducido en el mismo a través de una abertura coaxial en la brida de conexión. De esta forma, se pueden obtener hornos de recocido con intercambiadores térmicos que requieren poco espacio.

La abertura de flujo de un intercambiador térmico, de acuerdo con la invención, de preferencia está asociada con un tubo de humo de un quemador que opcionalmente es operado con una porción del aire de escape del intercambiador térmico precalentado, que es una porción de los gases calientes que salen del intercambiador térmico, el cual virtualmente es para posterior combustión.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención se muestra esquemáticamente en las figuras por referencia a una modalidad, en donde: La figura 1 muestra un intercambiador térmico de acuerdo con la invención en una vista en sección longitudinal ; La figura 2 muestra el intercambiador térmico de la figura 1 en una vista en secciones a lo largo de la línea lili de la figura 1; La figura 3 muestra una variante de construcción del intercambiador térmico de la figura 1 en una vista parcialmente en secciones longitudinal; La figura 4 muestra el intercambiador térmico de la figura 1 en una vista oblicua agrandada.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Un intercambiador térmico 1 para un horno de recocido para el intercambio de calor entre dos fluidos, un gas caliente 2 que fluye a través del interior del intercambiador térmico y un interior de un horno de recocido que va a ser calentado por el intercambiador térmico comprende en al menos una cara lateral 3 una brida de conexión 4 con al menos una abertura de flujo 8 para uno de los dos fluidos. Un tubo de humo de un quemador opcionalmente puede ser insertado en dicha abertura de flujo 8. El intercambiador térmico 1 es formado por un perfil que, de acuerdo con la invención, es un perfil en tubo 5 hecho de lámina doblada cuyas aletas del intercambiador térmico 7, que están alineadas en la dirección longitudinal del perfil en tubo, paralelas al eje del perfil en tubo 6, se forman a través del perfil corrugado, especialmente los flancos corrugados, de la lámina doblada.

De acuerdo con la modalidad de conformidad con las figuras 1 y 2, el perfil en tubo 5 está asociado en ambas caras laterales con una brida de conexión 4 con al menos una abertura de flujo 8, cada una para uno de los dos fluidos que fluyen a través del perfil en tubo 5 en la dirección del eje del perfil en tubo 9 en operación.

De acuerdo con la modalidad de la figura 3, el perfil en tubo 5 está asociado en una de las caras laterales con una brida de conexión 4 con una abertura de flujo 8 para uno de los dos fluidos y la otra de las dos caras laterales está sellada con una placa de sellado 10. Además, se proporciona un tubo de fluido 11 que es coaxial al eje de perfil en tubo 9, que penetra la brida de conexión 4 y sobresale en la dirección de la cara lateral sellada, hacia la placa de sellado 10. El gas caliente es introducido en el intercambiador térmico 1 a través del tubo de fluido 11 y sale del mismo a través de un espacio anular coaxial entre el tubo de fluido 11 y la brida de conexión 4 a través de la abertura de flujo 8.

El intercambiador térmico 1 es producido doblando láminas con piezas de extremo soldadas, donde el doblez ocurre sin alguna extensión en los lados longitudinales de las superficies de perfil.

Claims (5)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. - Un intercambiador térmico para un horno de recocido para intercambiar calor (1) entre dos fluidos, que comprende un perfil tubular que incluye aletas de intercambiador térmico en su forro exterior y que está asociado, al menos en una cara lateral (3) , con una brida de conexión (4) con al menos una abertura de flujo (8) para uno de los dos fluidos, especialmente un gas caliente, caracterizado porque el perfil es un perfil en tubo (5) hecho de una lámina doblada cuyas aletas de intercambiador térmico (7) alineadas en la dirección longitudinal del perfil se forman mediante el perfil corrugado de la lámina doblada.

2. - El intercambiador térmico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque turbuladores están asociados con las aletas de intercambiador térmico (7) en el interior del forro del perfil en tubo y/o el exterior del forro del perfil en tubo.

3. - El intercambiador térmico de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque una brida de conexión (4) con al menos una abertura de flujo (8) para uno de los dos fluidos está asociada con el perfil en tubo (5) en ambas caras laterales.

4. - El intercambiador térmico de conformidad con la reivindicación l o 2, caracterizado porque una brida de conexión (4) con al menos una abertura de flujo (8) para uno de los dos fluidos está asociada con el perfil en tubo (5) en una de las dos caras laterales y la otra de las dos caras laterales está sellada.

5. - El intercambiador térmico de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque se proporciona un tubo de fluido (11) que es coaxial al eje del perfil en tubo (9) y que penetra la brida de conexión (4) y sobresale en la dirección de la cara lateral sellada.