MX2013000602A

MX2013000602A - Aparato de intercambio de calor por evaporacion con montaje de bobina de tubo eliptico con aletas.

Info

Publication number: MX2013000602A
Application number: MX2013000602A
Authority: MX
Inventors: Thomas William Bugler; Davey Joe Vadder
Original assignee: Evapco Inc
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-06-03
Also published as: EP2593741A2; US20120012292A1; EP2593741B1; WO2012009221A3; WO2012009221A2; RU2529765C1; BR112013000863A2; PL2593741T3; US20200300548A1; RU2013106852A; CA2805373A1; US20180003443A1; ES2525165T3; CA2805373C; CN103080687A; BR112013000863B1; CN103080687B; AU2011279513B2; AU2011279513A1

Abstract

Un montaje de tubo de bobina con aletas mejorado (24, 24A, 24B, 24C, 24D) mejora el desempeño del intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) e incluye los tubos (10), preferentemente tubos en serpentín, en el montaje de la bobina; los tubos tienen una sección transversal elíptica generalmente con aletas exteriores (20) formadas en una superficie exterior de los tubos; las aletas están espaciadas sustancialmente 1.5 a sustancialmente 3.5 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (13) de los tubos, extendiéndose sustancialmente 23.8% a sustancialmente el 36% del diámetro exterior del tubo nominal en altura de la superficie exterior de los tubos y que tienen un espesor de sustancialmente 0.007 pulgadas (0.018 cm) a sustancialmente 0.020 pulgadas (0.051 cm); los tubos con un espaciado de centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y normales al eje longitudinal de los tubos de sustancialmente el 109% a sustancialmente el 125% del diámetro exterior del tubo nominal y un espaciado de centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente el 100% a aproximadamente 131% del diámetro exterior del tubo nominal.

Description

APARATO DE INTERCAMBIO DE CALOR POR EVAPORACIÓN CON MONTAJE DE BOBINA DE TUBO ELÍPTICO CON ALETAS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a mejoras en los tubos en un montaje de bobina para su uso en un aparato de intercambio de calor por evaporación en donde el montaje de bobina se debe montar en un conducto o pleno del aparato en el que los fluidos de intercambio de calor externo, generalmente un líquido, generalmente agua y un gas, generalmente aire, flujo externamente a través del montaje de bobina para enfriar un fluido de transferencia de calor interno pasando internamente a través de los tubos del montaje de bobina. Las mejoras se refieren a la utilización de tubos o segmentos de los tubos con una sección transversal elíptica por lo general, en combinación con la orientación, disposición y espaciado del tubo y espaciamiento de las aletas, altura y grosor, que debe ser cuidadosamente equilibrado, para proporcionar coeficientes de transferencia de calor mayor con una inesperada caída de presión de aire relativamente baja que produce un alto volumen de aire que produce en conjunto la capacidad de intercambio de calor muy alto.

Preferiblemente, aunque no exclusivamente, el montaje de bobina de tubo con aletas de la presente invención mediante tubos que tienen segmentos con aletas con secciones transversales generalmente elípticas, es montado más efectivamente en un intercambiador de calor por evaporación a contracorriente para que el agua fluya hacia abajo y externamente a través del montaje de bobina mientras el aire viaja hacia arriba y externamente a través del montaje de bobina. El montaje de bobina de la presente invención puede utilizarse también en un intercambiador de calor por evaporación de flujo paralelo en el que el aire viaja en la misma dirección sobre el montaje de bobina como el agua, así como en un intércambiador de calor por evaporación de flujo cruzado, donde el aire viaja sobre la bobina en un sentido transversal al flujo del agua. La evaporación del agua enfría el montaje de bobina y el fluido de transferencia de calor interno dentro de los tubos que forman el montaje de bobina.

Los tubos se pueden usar en cualquier tipo de montaje de bobina de intercambio de calor por evaporación elaborado de un arreglo de varios y preferentemente, muchos tubos que pueden tener una variedad de arreglos. Los tubos están dispuestos preferentemente en filas horizontales generalmente que se extienden a través de la trayectoria del flujo del aire y el agua que fluyen desde el exterior a través del montaje de bobina, ya sea que el aire y el agua estén en rutas a contracorriente, de flujo paralelo o de flujo cruzado. Los extremos de los tubos pueden conectarse al colector o cabeceras para una distribución adecuada del fluido de transferencia de calor interno. El fluido de transferencia de calor interno puede ser un fluido de calefacción, un líquido de enfriamiento o un fluido de procesamiento utilizado en varios tipos de procedimientos industriales, donde la temperatura del fluido de transferencia de calor interno debe ser modificado, por lo general pero no exclusivamente por enfriamiento y a menudo, pero no exclusivamente por condensación, como resultado de la transferencia de calor a través de las paredes de los tubos por los fluidos de intercambio de calor externo.

Por lo general, el aparato de intercambio de calor por evaporación usan un número de tubos en serpentín para los montajes de bobina, y tales tubos en serpentín son a menudo el tipo preferido de tubos utilizados debido a la facilidad de fabricación del montaje de bobina eficaz de estos tubos. Aunque que otros tipos de tubos de la presente invención útiles para el aparato de intercambio de calor por evaporación de la presente invención, los tubos y los montajes de bobina de la presente invención principalmente se describirán, sin limitación, con respecto a los tubos en serpentín preferidos. La siguiente información de antecedentes se proporciona para comprender mejor la relación de los componentes del montaje de tubo y bobina utilizando tubos en serpentín. Cada tubo en serpentín comprende una pluralidad de dos diferentes tipos de raciones, "segmentos" y "curvaturas de retorno". Los segmentos son porciones de tubo generalmente rectas que están conectados por las curvaturas de retorno, que son las porciones curvadas, a veces se denomina como "caletas", para dar a cada tubo su estructura en serpentín. En una modalidad preferida del montaje de bobina de la presente invención, los tubos, que pueden ser generalmente rectos en la estructura (denominado en lo sucesivo "tubos rectos"), o los segmentos de cada uno de los tubos en serpentín, son generalmente elípticos en sección transversal y las curvas de retorno pueden tener cualquier forma deseada y suelen ser generalmente circulares, generalmente elípticos, generalmente en forma de riñon o alguna otra forma en sección transversal. La dimensión máxima generalmente horizontal de los segmentos generalmente elípticos es generalmente igual o menor que la dimensión transversal generalmente honzontal de las curvaturas de retorno, especialmente si las curvaturas de retorno tienen una sección transversal circular. Si se desea, las curvaturas de retorno pueden tener una sección transversal elíptica, o un sección transversal en forma de riñon, pero es generalmente más fácil hacer las curvaturas de retorno con una sección circular. Los segmentos de tubos en serpentín horizontalmente adyacentes están separados entre sí por la sección horizontal mayor de las curvaturas de retorno cuando las curvaturas de retorno están en contacto entre sí, o pueden estar separadas por espaciadores orientados verticalmente entre las curvaturas de retorno, dependiendo de las características de diseño de los aparatos de intercambio de calor por evaporación en que se utilizan los montajes de bobina.

En los montajes de bobina, los tubos rectos o los segmentos de los tubos en serpentín son preferentemente dispuestos en filas horizontales generalmente que se extiende a través de la ruta del flujo del aire y el agua que fluyen desde el exterior a través del montaje de bobina, si el aire y el agua están en rutas a contracorriente, de flujo paralelo o de flujo cruzado.

Los intercambiadores de calor por evaporación con montajes de bobina mediante tubos en serpentín que tienen segmentos con secciones transversales generalmente elípticos también son conocidos, por ejemplo como se describe en la Patente de E.U.A. 4,755,331 y 7,296,620, cuyas descripciones se incorporan en el presente en su totalidad, que se asignan a Evapco, Inc., el cesionario de la presente invención. Estas patentes no describen o contemplan el uso de tubos con aletas en el montaje de bobina en el entorno de intercambio de calor por evaporación.

Tubos con aletas utilizados en los montajes de bobina de intercambiadores de calor secos (no evaporativos) se conocen y se utilizan en vista de la mayor superficie proporcionada por las aletas para disipar el calor por conducción cuando se expone al aire que fluye desde el exterior a través del montaje de bobina del intercambiador de calor seco. Generalmente, las aletas en estos intercambiadores de calor secos no afectan de manera adversa materialmente el flujo de aire a través del montaje de bobina del intercambiador de calor seco. Bobinas con aletas también se utilizan ampliamente en los montajes de bobina de productos como los refrigeradores caseros para disipar el calor al aire ambiental.

Ejemplos de montajes de bobina para intercambiadores de calor secos elaborados con aletas en forma de hojas o placas con agujeros, aunque pasan dichos segmentos con secciones transversales generalmente elípticas se describen en las Patente de E.U.A. de Evapco, Inc. 5,425,414, 5,799,725, 6,889,759 y 7,475,719. Sin embargo, dichos montajes de bobina no son útiles con intercambiadores de calor por evaporación, ya que las hojas o placas afectarían negativamente a la mezcla y la turbulencia del aire y el agua involucrada con el intercambio de calor por evaporación que debe pasar desde el exterior a través del montaje de bobina.

Evapco, Inc. y otros han utilizado los montajes de bobina de tubo con aletas en intercambiadores de calor por evaporación donde los segmentos de los tubos en los montajes de bobina tienen secciones transversales circulares que incluyen aletas que se extienden a lo largo de la longitud de los segmentos individuales de los tubos. Los segmentos con secciones transversales circulares son relativamente fáciles de proveer con aletas, tal como envolviendo en espiral los segmentos con tiras de metal que forman las aletas.

Estos tubos con aletas se han utilizado en intercambiadores de calor por evaporación, pero en circunstancias limitadas y con un éxito limitado. En primer lugar, las bobinas de tubo redondo con aletas se han empleado en intercambiadores de calor para mejorar la capacidad de enfriamiento seco en aplicaciones de clima frío cuando no se necesita mucha capacidad y cuando se usa agua como un liquido de intercambio de calor externo puede ocasionar problemas de congelación y otros. Dichos usos eran más bien raros y se prestaron para resolver un problema, en lugar de una forma de mejorar la función principal de enfriamiento evaporativo según la presente invención. En segundo lugar, aunque también se han empleado las bobinas de tubo redondo con aletas para mejorar el enfriamiento por evaporación, esto no ha tenido éxito. Aunque la presencia de las aletas aumenta el coeficiente de transferencia de calor, en intentos anteriores los aumentos fueron compensados porque las aletas también causan la disminución del flujo de aire sobre la bobina, lo que resulta en un desempeño inferior.

El montaje de bobina de tubo con aletas de la presente invención proporciona un número de ventajas significativas. La combinación de la forma de los tubos, el espaciado de los tubos, la altura de las aletas y el número de aletas por pulgada han resultado en un incremento excepcional e inesperado en el desempeño térmico por evaporación. La geometría de los tubos y su orientación y disposición con un montaje de bobina desempeñan un papel esencial en el mezclado turbulento del aire y agua. La forma generalmente elíptica de la sección transversal de los segmentos proporciona las ventajas de una gran cantidad de área superficial de los tubos en un montaje de bobina, el flujo efectivo y transferencia de calor del fluido de procedimiento dentro de los tubos y aire exterior mejorado y las características de flujo de agua. Con la presente invención, el sorprendente resultado de menos resistencia al aire y agua pasando externamente a través del montaje de bobina permite el uso de mayor volumen de aire que proporciona una capacidad térmica adicional en comparación con los sistemas de la técnica anterior sin añadir ninguna energía de ventilador. Los tubos con aletas proporcionan una mayor área superficial de intercambio de calor conductor con los tubos y ayudan en el mezclado turbulento del aire y agua que fluye desde el exterior a través del montaje de bobina, mejorando el intercambio de calor por convección entre el aire y el agua. Los tubos con aletas ocupan un espacio que puede impedir el flujo de agua y aire y con ello sé espera provocar una caída de presión del lado del aire muy significativa, con la necesidad de motores más fuertes para ventiladores para mover el aire a través del montaje de bobina en el intercambiador de calor. Sin embargo, los tubos con aletas con secciones transversales generalmente elípticas que tienen las características de la presente invención no sólo proporcionan un equilibrio cuidadoso de área superficial del montaje de bobina mejorada para el intercambio de calor por conducción con cualquier liquido que fluye en el interior de los tubos y mezclado y turbulencia del aire y el agua para el intercambio de calor por convección sino también proporciona una reducción sorprendente en la caída de presión del lado de aire a través del montaje de bobina, manteniendo al mismo tiempo un gran aumento en el coeficiente de transferencia de calor externo.

La capacidad total del montaje de bobina de la presente invención y los intercambiadores de calor por evaporación que lo contienen son mucho mejores en nominal, o en ciertas circunstancias incluso con un menor costo, en comparación con el aumento de capacidad. Por ejemplo, el costo por tonelada de enfriamiento puede reducirse, por ejemplo, al reemplazar un montaje de bobina con más tubos sin aletas con un montaje de bobina usando menos tubos con aletas de la presente invención. Además, un intercambiador de calor por evaporación de un tamaño determinado usando tubos sin aletas de la técnica previa podrían ser reemplazados con un pequeño ¡ntercambiador de calor por evaporación según la presente invención que logra el desempeño térmico igual o mejor. Además, usando un montaje de bobina con los tubos con aletas de la presente invención podría reducir significativamente la energía requerida por un ventilador y por lo tanto el consumo de potencia global, en comparación con un montaje de bobina sin aletas del mismo tamaño.

Se utilizan varios tipos de aparatos de intercambio de calor en una variedad de industrias, de construcción simple de aire acondicionado para procesamiento industrial, tales como la refinación de petróleo, enfriamiento de la planta de energía y otras industrias. Normalmente, en sistemas de intercambio de calor indirecto, un fluido de procedimiento utilizado en cualquiera de estas u otras aplicaciones es objeto de calentamiento o enfriamiento pasando internamente a través de un montaje de bobina elaborado de material conductor de calor, normalmente un metal, tales como aluminio, acero galvanizado, cobre o acero inoxidable. El calor se transfiere a través de las paredes del material conductor de calor del montaje de bobina a la atmósfera ambiental, o en un aparato de intercambio de calor a otro fluido de intercambio de calor, generalmente aire y/o agua que fluye desde el exterior sobre el montaje de bobina donde se transmite el calor, generalmente desde el fluido de procesamiento caliente dentro del montaje de bobina al fluido de intercambio de calor de enfriamiento desde el exterior del montaje de bobina, por el cual el fluido de procesamiento interno se enfria y se calienta el fluido de intercambio de calor externo.

En aparatos de intercambio de calor indirecto por evaporación en el que se utiliza el montaje de bobina de tubo con aletas de la presente invención, el calor se transfiere mediante intercambio por evaporación indirecto, donde hay tres fluidos: un gas, normalmente aire (por lo tanto, tal gas generalmente se referirá aquí, sin limitación, como "aire"), un fluido de procesamiento internamente a través de un montaje de bobina de tubos y un líquido de enfriamiento por evaporación, normalmente agua (por lo tanto, tal intercambio de calor externo o líquido refrigerante normalmente se referirán a aquí, sin limitación, como "agua"), que se distribuye en el exterior del montaje de bobina a través del cual el fluido de procedimiento está fluyendo y que también se pone en contacto y se mezcla con el aire u otro gas que fluye desde el exterior a través del montaje de bobina. Primero, el fluido de procedimiento intercambia calor sensible con el líquido de evaporación a través de transferencia de calor indirecta entre los tubos del montaje de bobina, ya que no hay contacto directamente con el líquido de evaporación, y entonces la corriente de aire y el líquido de evaporación intercambian calor y masa cuando hacen contacto entre sí, resultando en más enfriamiento por evaporación.

En otras modalidades, el intercambio de calor por evaporación directa puede utilizarse junto con el intercambio de calor por evaporación indirecta involucrando el montaje de bobina de tubo con aletas de la presente invención, como se explica más detalladamente en lo sucesivo, para proporcionar mayor capacidad. En aparatos de intercambio de calor por evaporación directa, aire u otro gas y agua u otro líquido refrigerante puede pasarse a través del medio de transferencia de calor directo, llamado relleno de cubierta húmeda, donde el agua u otro líquido de enfriamiento es luego distribuido como una película fina sobre la superficie de relleno extendido para máxima eficiencia de enfriamiento. El aire y el agua hacen contacto entre sí directamente a través de la superficie de relleno, con lo cual se evapora una pequeña porción del agua distribuida, resultando en el enfriamiento por evaporación directa del agua, que generalmente se recoge en un sumidero para recirculación en el relleno de cubierta mojada y cualquier montaje de bobina utilizado en el aparato para el intercambio de calor indirecto.

Los intercambiadores de calor por evaporación se utilizan comúnmente para rechazar el calor como enfriadores o condensadores. Así, el aparato de la presente invención puede ser utilizado como un refrigerante, donde el fluido de procedimiento es un fluido monofásico, generalmente líquido, y a menudo agua, aunque puede ser un gas no condensable en las temperaturas y presiones en las que el aparato está en funcionamiento. El aparato de la presente invención también puede utilizarse como un condensador, donde el fluido de procedimiento es un fluido de dos fases o un fluido de varias fases que incluye un gas condensable, como el amoníaco o refrigerante FREON® u otro refrigerante en un sistema de condensación en las temperaturas y presiones en donde el aparato está funcionando, por lo general como parte de un sistema de refrigeración donde el fluido de procedimiento es comprimido y, a continuación, evaporado para proporcionar la refrigeración deseada. Donde el aparato es utilizado como un condensador, el condensado se recoge en uno o más receptores de condensado o se transfiere directamente al equipo de refrigeración asociado con una válvula de expansión o evaporador donde comienza de nuevo el ciclo de refrigeración.

La presente invención utiliza un montaje de bobina de tubo con aletas donde la combinación reclamada de factores de la forma, orientación, disposición y el espaciado del tubo y el espaciamiento de la aleta, altura y espesor de la aleta, todo lo cual debe ser cuidadosamente equilibrado, para proporcionar coeficientes de transferencia de calor mayores con una inesperada caída de presión relativamente baja del aire que produce alto volumen de aire. La combinación de coeficientes de transferencia de calor mayores con alto volumen de aire produce la capacidad de intercambio de calor muy alto.

Definiciones En este documento, las formas singulares "un", "una" y "el/la" incluye referentes plurales y formas en plural incluyen el referente singular a menos que el contexto claramente indique lo contrario.

Cierta terminología es utilizada en la siguiente descripción para conveniencia únicamente y no es limitante. Las palabras que designan dirección tal como "inferior", "superior", "frente", "posterior", "izquierda", "derecha", "laterales", "arriba" y "abajo" designan direcciones en los dibujos a los que se hace referencia, pero no son limitantes con respecto a la orientación en que pueden utilizarse la invención y sus componentes y aparatos. La terminología incluye palabras específicamente mencionadas antes, sus derivados y palabras de importación similar.

En este documento, el término "aproximadamente" con respecto a cualquier valor numérico, significa que el valor numérico tiene un margen razonable y no es crítico para la función u operación del componente que se describe o el sistema o subsistema con el que el componente se utiliza, e incluirá valores dentro de más o menos el 5% del valor declarado.

Como se usa en este documento, el término "generalmente" o sus derivados, con respecto a cualquier elemento o parámetro significa que el elemento tiene la forma básica, o el parámetro tiene la misma dirección básica, orientación o lo similar en la medida en que la función del elemento o parámetro podría no ser materialmente afectada de manera adversa por algo de un cambio en el parámetro o elemento. A modo de ejemplo y no de limitación, los segmentos que tienen una "forma generalmente de sección transversal elíptica" se refiere no sólo a una sección transversal de una elipse matemática verdadera, sino también a secciones transversales ovales o secciones transversales de esquina algo cuadrada, o lo similar, pero no una sección transversal circular o una sección rectangular.

Del mismo modo, un elemento que puede ser descrito como "generalmente normal" o "generalmente paralelo a" otro elemento puede ser orientado a unos pocos grados más o menos exactamente a 90° con respecto a "generalmente normal" y unos pocos grados más o menos que exactamente perfectamente paralelo o 0o con respecto a "generalmente paralelo", donde dichas variaciones no afectan materialmente de manera adversa la función del aparato.

En este documento, el término "sustancialmente" con respecto a cualquier valor numérico o una descripción de cualquier elemento o parámetro significa precisamente el valor o la descripción del elemento o parámetro pero dentro de las tolerancias de fabricación industrial razonable que no afecta de manera adversa la función del elemento o parámetro o aparatos que los contienen, pero dichas variaciones debido a estas tolerancias de fabricación industrial razonable son menos que las variaciones descritas como "aproximadamente" o "generalmente". A modo de ejemplo y no de limitación, "aletas con una altura que se extiende desde la superficie exterior de los segmentos una distancia de sustancialmente el 23.8% a sustancialmente el 36% del diámetro exterior del tubo nominal" no permitiría variaciones que afecten negativamente el desempeño, tal que las aletas serían demasiado cortas o demasiado altas para permitir que el intercambiador de calor por evaporación tenga el desempeño mejorado deseado.

Como se utiliza en el presente, el término "grosor" en relación con el grueso de las aletas, se refiere al grosor de las aletas antes del tratamiento después que las aletas se aplican a los tubos para hacer los tubos con aletas, tal como la galvanización de los tubos o el montaje de bobina utilizando los tubos con aletas, como tal tratamiento probablemente afectaría el grosor nominal de las aletas, la altura de la aleta nominal y el espaciado nominal de las aletas. Así, todas las dimensiones expuestas en este documento son los tubos con aletas antes de cualquier tratamiento posterior de los tubos con aletas, por sí mismos o de cualquier montaje de bobina que las contengan.

En este documento, cuando se presentan dimensiones específicas en pulgadas y entre paréntesis en centímetros (cm), las dimensiones en pulgadas de controles, como las dimensiones de centímetro se calculan basándose en las dimensiones de pulgadas multiplicando las dimensiones de pulgadas por 2.54 cm por pulgada y redondeando las dimensiones de centímetro a no más de tres cifras decimales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una mejora de un intercambiador de calor por evaporación que comprende un pleno con un eje longitudinal generalmente vertical, un distribuidor para la distribución de un líquido de intercambio de calor externo en el pleno, un desplazador de aire para causar que el aire fluya en una dirección a través del pleno en una dirección generalmente a contracorriente, generalmente paralela, o generalmente a través del eje longitudinal del pleno y un montaje de bobina con un plano principal y siendo montado en el pleno tal que el plano principal es generalmente normal al eje longitudinal del pleno y tal que el liquido de intercambio de calor externo fluya externamente a través del montaje de bobina en una dirección de flujo generalmente vertical, en donde el montaje de bobina consta de colectores de entrada y salida y una pluralidad de tubos de conexión de los colectores, los tubos extendiéndose generalmente en una dirección horizontalmente y con un eje longitudinal y una forma transversal generalmente elíptica con un eje principal y un eje menor donde el promedio de la longitud del eje principal y la longitud del eje menor es un diámetro exterior de tubo nominal, los tubos estando dispuestos en el montaje de bobina tal que tubos adyacentes están separados verticalmente generalmente unos de otros en planos generalmente paralelos al plano principal, los tubos adyacentes en los planos generalmente paralelos al plano principal siendo escalonados y separados entre sí por lo general verticalmente para formar una pluralidad de niveles generalmente escalonados horizontales en el que cada otro tubo está alineado en el mismo nivel generalmente horizontal generalmente paralelo al plano principal, y en donde los tubos están separados unos de otros por lo general horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal del tubo.

La mejora comprende los tubos con aletas externas formadas en una superficie exterior de los tubos, en donde las aletas tienen un espacio de sustancialmente 1.5 a sustancialmente 3.5 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal de los tubos, las aletas con una altura que se extiende de la superficie exterior de los tubos una distancia de sustancialmente el 23.8% a sustancialmente el 36% del diámetro exterior del tubo nominal , las aletas con un grosor de sustancialmente 0.007 pulgadas (0.018 cm) a sustancialmente 0.020 pulgadas (0.051 cm), los tubos con un espaciado centro a centro generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los tubos de sustancialmente 100% a sustancialmente 131% del diámetro exterior del tubo nominal y los tubos horizontalmente adyacentes con una separación centro a centro, generalmente vertical de sustancialmente el 1 10% a sustancialmente el 300% del diámetro exterior del tubo nominal.

Preferiblemente, los tubos son tubos en serpentín que tienen una pluralidad de segmentos y una pluralidad de curvaturas de retorno, las curvaturas de retorno están orientadas en planos generalmente verticales, los segmentos de cada tubo de conexión de las curvaturas de retorno de cada tubo y que se extiende entre las curvaturas de retorno en una dirección generalmente horizontal, los segmentos que tienen un eje longitudinal y una forma transversal generalmente elíptica con un eje mayor y un eje menor donde el promedio de la longitud del eje principal y la longitud del eje menor es un diámetro exterior de tubo nominal, los segmentos estando dispuestos en el montaje de bobina tal que los segmentos de tubos adyacentes están generalmente verticalmente separados unos de otros en planos generalmente en paralelo al plano principal, los segmentos de tubos adyacentes en los planos generalmente paralelos al plano principal siendo escalonados y separados con respecto unos de otros por lo general verticalmente para formar una pluralidad de niveles generalmente horizontales escalonados en donde se alinean todos los otros segmentos en el mismo nivel generalmente horizontal generalmente paralelo al plano principal, y en donde los segmentos están separados unos de otros por lo general horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal del segmento conectado a la curvatura de retorno.

Cuando los tubos son tubos en serpentín, la mejora comprende los segmentos que tienen aletas externas formadas en una superficie exterior de los segmentos, en donde las aletas con un espaciado de sustancialmente 1 .5 a sustancialmente 3.5 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal de los segmentos, las aletas con una altura que se extiende de la superficie exterior de los segmentos una distancia de sustancialmente el 23.8% a sustancialmente el 36% del diámetro exterior del tubo nominal, las aletas con un grosor de sustancialmente 0.007 pulgadas (0.018 cm) a sustancialmente 0.020 pulgadas (0.051 cm) %, los segmentos con un espaciado centro a centro generalmente horizontal y generalmente normal al eje longitudinal de los segmentos de sustancialmente 100% a sustancialmente el 131 % del diámetro exterior del tubo nominal y los segmentos horizontalmente adyacentes con un espaciado de centro a centro generalmente vertical de sustancialmente el 1 10% a sustancialmente el 300% del diámetro exterior del tubo nominal.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS El resumen anterior, así como la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas de la invención, será mejor entendida cuando se lee conjuntamente con los dibujos adjuntos. Con el fin de ilustrar la invención, se muestran en las modalidades de dibujos que son actualmente preferidas. Sin embargo, se debe entender que la invención no está limitada a las disposiciones y mediaciones precisas mostradas.

La figura 1 es una vista isométrica de una modalidad de un tubo en serpentín con aletas según la presente invención con otros dichos tubos con aletas en un montaje de bobina de un aparato de intercambio de calor por evaporación.

La figura 2 es una vista ampliada de una porción del tubo en serpentín de la figura 1 , que muestra el área en la figura 1 , dentro del círculo designado "figura 2." La figura 3 es una vista de sección transversal vertical tomada a lo largo de las líneas 3-3 de la modalidad de la figura 2.

La figura 4 es una vista en elevación final a lo largo del extremo izquierdo de la figura 1 , que muestra un tubo en serpentín con un plano generalmente vertical que se extiende 90° en el plano de la hoja de dibujo.

La figura 5A es una primera vista de una modalidad, en parte en la elevación final y en parte en la sección transversal vertical, de una parte de cuatro tubos de una pluralidad de tubos en serpentín de un montaje de bobina, tomado a lo largo de las líneas 5-5 de la modalidad de la figura 1 , mostrando los segmentos generalmente elípticos con sus ejes principales generalmente verticalmente alineados y generalmente paralelos al plano de las curvaturas de retorno cuando los tubos son generalmente orientados verticalmente como se muestra con respecto al tubo en la figura 4.

La figura 5B es una segunda vista de modalidad, parcialmente en elevación final y en parte en sección transversal vertical, de una porción de cuatro tubos de una pluralidad de tubos en serpentín de un montaje de bobina, tomada a lo largo de las líneas 5-5 de la modalidad de la figura 1 , mostrando segmentos generalmente elípticos con sus ejes principales de los tubos adyacentes en diferentes niveles en ángulo en direcciones opuestas respecto uno al otro y al plano de las curvaturas de retorno como se muestra en la figura 4.

La figura 6 es una vista isométrica de una modalidad de un montaje ejemplar de bobina con los tubos con aletas de la presente invención.

La figura 6A es un dibujo en elevación lateral esquemático de la modalidad del montaje de bobina ejemplar de la figura 6 con tubos con aletas en serpentín de la presente invención La figura 6B es un dibujo en elevación lateral esquemático de una modalidad alternativa de un montaje ejemplares de bobina elaborado con los tubos con aletas de la presente invención.

La figura 6C es un dibujo en elevación lateral esquemático de otra modalidad alternativa de un montaje ejemplares de bobina elaborado con los tubos con aletas de la presente invención.

La figura 7 es una vista esquemática, vertical en sección transversal de una primera modalidad de un intercambiador de calor por evaporación, de succión inducida, de contracorriente incluyendo una disposición de dos montajes de bobina de tubo con aletas de la presente invención en el intercambiador de calor por evaporación.

La figura 8 es una vista de sección transversal, esquemática, vertical, de una modalidad de un intercambiador de calor, de succión forzada, a contracorriente, por evaporación incluyendo una disposición de dos montajes de bobina de tubo con aletas de la presente invención en el intercambiador de calor por evaporación, con algunos componentes típicos retirados por razones de claridad.

La figura 9 es una vista de sección transversal esquemática, vertical de una modalidad de un intercambiador de calor por evaporación de succión inducida, incluyendo una disposición de un montaje de bobina de tubo con aletas de la presente invención ubicado directamente debajo de una sección de medios de transferencia de calor de contacto directo incluyendo un relleno de cubierta húmeda en el intercambiador de calor por evaporación, con algunos componentes típicos retirados por razones de claridad.

La figura 10 es una vista de sección transversal esquemática, vertical, de otra modalidad de un intercambiador de calor por evaporación de succión inducida, incluyendo una disposición de un montaje de bobina de tubo con aletas de la presente invención situado directamente encima de una sección de medios de transferencia de calor de contacto directo incluyendo un relleno de cubierta húmeda en el intercambiador de calor por evaporación, con algunos componentes típicos retirados por razones de claridad.

La figura 1 1 es una vista de sección transversal esquemática, vertical, de una modalidad de un intercambiador de calor por evaporación a contracorriente, de succión inducida, incluyendo una disposición de un montaje de bobina de tubo con aletas de la presente invención ubicado en una configuración espaciada por debajo del relleno en el intercambiador de calor por evaporación, con algunos componentes típicos retirados por razones de claridad.

La figura 12 es un gráfico de los resultados de las pruebas de diversas modalidades de un intercambiador de calor por evaporación con ensambles de bobina de la presente invención en comparación con otros tipos de montajes de bobina en condiciones equivalentes usando procedimientos de prueba como se explica en lo sucesivo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención se describirá con referencia a los dibujos, donde números similares indican elementos similares a lo largo de varias vistas e inicialmente con referencia a las figuras 1 -4, 5A y 5B que muestra modalidades de un tubo con aletas, junto con las figuras 6, 6A, 6B y 6C, mostrando diferentes modalidades de un montaje de bobina hecho usando un número de tubos con aletas, asi como la figura 7, mostrando una modalidad de un aparato de intercambio de calor por evaporación ejemplar que contiene del montaje de bobina de los tubos con aletas de la presente invención.

Aunque modalidades preferidas de la invención utilizan tubos con aletas de la presente invención para todos los tubos en un montaje de bobina de un aparato de intercambio de calor por evaporación para proporcionar las mayores ventajas y beneficios de la invención, y son las modalidades descritas en detalle en lo sucesivo, otras modalidades de la invención incluyen el uso de al menos un tubo con aletas de la presente invención en un montaje de bobina junto con otros, tubos sin aletas en un montaje de bobina de este tipo. Preferiblemente una pluralidad de tubos con aletas, tal que al menos algunos, más preferentemente la mayoría y más preferentemente como se mencionó anteriormente, todos los tubos en un montaje de bobina para un aparato de intercambio de calor por evaporación son los tubos con aletas de la presente invención. Cuando se utilizan tubos con aletas en dicho montaje de bobina junto con tubos sin aletas, los tubos con aletas se utilizan en cualquier disposición deseada de tubos con aletas y sin aletas, pero preferentemente y sin limitación, los tubos con aletas pueden disponerse normalmente para estar en la parte superior de un montaje de bobina y los tubos sin aletas pueden estar en la parte inferior del montaje de bobina.

El componente básico de la presente invención es un tubo con aletas 10, preferentemente pero no exclusivamente en la forma de un tubo en serpentín mejor visto en las figuras 1 -4, formado para proporcionar las ventajas de la invención cuando se combina con otros dichos tubos con aletas en un montaje de bobina 24 (ver figuras 6 y 6A). El montaje de bobina 24 tiene un plano principal 25, que a su vez se utiliza en un aparato de intercambio de calor por evaporación, tal como el intercambiador de calor por evaporación 26, por ejemplo (ver figura 7). Cuando el tubo con aletas 10 está en la forma preferida de un tubo en serpentín, tiene una pluralidad de segmentos generalmente rectos 12 que tienen un eje longitudinal 13 y que están conectados entre sí por curvaturas de retorno 16. Los tubos 10 pueden hacerse de cualquier metal conductor de calor, tales como el acero galvanizado, acero inoxidable, cobre, aluminio o lo similar. Acero inoxidable y acero galvanizado, donde el zinc se aplica al acero para formar acero galvanizado después que los tubos están montados en un montaje de bobina 24, son los materiales actualmente preferidos para los tubos 10 para la mayoría de las aplicaciones de intercambio de calor por evaporación.

Las curvaturas de retorno 16 pueden formarse integralmente y unitariamente con los segmentos 12 para formar los tubos 10. Alternativamente, las aletas se pueden incluir en los segmentos 12 y las curvaturas de retorno 14, con porciones de extremo de conector 16 pueden conectar a porciones de extremo de conector 18 del segmento 12 después que las aletas 20 se forman en la superficie extema de los segmentos 12. Las porciones de conexión de extremo 16 de la curvatura de retorno 14 coinciden con la forma y son generalmente un poco más grandes en el área de sección transversal que las partes de conexión de extremo 18 de los segmentos 12, tal que las porciones de conexión de extremo 18 de los segmentos ajustan dentro de las porciones de conexión de extremo 16 de la curvatura de retorno 14 y pueden ser convenientemente sellados sustancialmente de una manera hermética y preferiblemente sustancialmente de una forma sellada a la salida de gases, como por soldadura de las porciones de conexión de extremo 16 y 1 8 en conjunto. Alternativamente, las porciones de conexión de extremo 16 de las curvaturas de retorno 14 coinciden con la forma y ligeramente más pequeñas en el área de sección transversal que las porciones de conexión de extremo 18 de los segmentos 12, tal que las porciones de conexión de extremo 18 de los segmentos ajustan sobre las porciones de conexión de extremo 16 de la curvatura de retorno 14 y pueden ser convenientemente sellados sustancialmente de una manera hermética y preferiblemente sustancialmente de una forma sellada a la salida de gases, como por soldadura de las porciones de conexión de extremo 16 y 18 en conjunto. Las porciones de conexión final 16 y 18 pueden tener una forma generalmente elíptica u otra forma de corte transversal. Preferentemente, para facilidad de fabricación y manipulación, las porciones de conexión de extremo 16 y 18 tienen una forma transversal generalmente circular, que es más fácil de orientar y conectar en conjunto las porciones de conexión de extremo 16 y 18, y de modo que se puedan utilizar curvaturas de retorno uniforme 14 que preferiblemente tienen una forma transversal generalmente circular en toda su longitud curvado de una porción de conexión de extremo 16 a la porción opuesta de conexión de extremo 16. Sin embargo, si se desea, como para crear un montaje de bobina empacado herméticamente de una pluralidad de tubos dispuestos generalmente horizontalmente 10, las curvaturas de retorno pueden tener una forma transversal generalmente elíptica, donde los principales ejes de las elipses del cuerpo de las curvas de retorno 14 entre las porciones de extremo de conexión 16 se orientan en una dirección generalmente vertical, para la mayoría de las aplicaciones dentro de un intercambiador de calor por evaporación. Alternativamente, las curvaturas de retorno 14 pueden tener una sección transversalmente en forma de riñon en toda su longitud, con o sin porciones de extremo de conexión en forma de riñon 16 si las porciones de extremo de conexión 18 de los segmentos 12 tienen secciones transversales en forma de riñon coincidentes. Es preferible conectar las curvaturas de retorno 14 a los segmentos 12 después de las aletas 20 se han aplicado a los segmentos, para una fácil fabricación.

Los tubos 10 están montados en un montaje de bobina 24, que mejor se ve en las figuras 6 y 6A, donde los tubos 10 son tubos en serpentín. Normalmente, un montaje de bobina 24 tiene una forma generalmente rectangular retenida en un marco 28 y está hecho de tubos múltiples en serpentín 10, donde los segmentos 12 son generalmente horizontales y estrechamente espaciados y dispuestos en niveles en planos generalmente paralelos al plano principal 25 del montaje de bobina 24. El montaje de bobina 24 tiene una entrada 30 conectada a un colector de entrada o cabezal 32, que conecta fluidamente con los extremos de entrada de los tubos en serpentín 10 del montaje de bobina, y una salida 34 conectada a un colector de salida o cabezal 36, que conecta fluidamente con los extremos de salida de los tubos en serpentín 10 del montaje de bobina. Aunque la entrada 30 se muestra en la parte superior y la salida 34 se muestra en la parte inferior del montaje de bobina 24, la orientación de la entrada y salida podría revertirse, tal que la entrada está en la parte inferior y la salida está en la parte superior, si se desea. El montaje de bobina montado 24 puede ser trasladado y transportado como una estructura unitaria que se puede sumergir, si se desea, si sus componentes son de acero, en un baño de zinc para galvanizar el montaje de bobina completo.

La figura 6B es un dibujo en elevación lateral esquemática de otra modalidad alternativa de un montaje ejemplar de bobina 24 utilizando los tubos con aletas 10 de la presente invención, donde los tubos con aletas 10 son generalmente tubos rectos que se extienden por el plano principal 25 (no se muestra). En esta modalidad, una entrada 30 para el fluido de procedimiento o transferencia de calor interna está conectada a un colector de entrada o cabezal 32. El fluido interno fluye desde el colector de entrada o cabezal 32 en una pluralidad de tubos con aletas 10 que están conectados fluidamente en un extremo del colectdr de entrada o cabezal 32 en un nivel superior y en un segundo colector superior o cabezal 33A al que los extremos opuestos de los tubos con aletas 10 de nivel superior están conectados fluidamente. El líquido interno fluye entonces desde el segundo colector superior o cabezal 33A a través de un nivel inferior de los tubos con aletas 10 conectados fluidamente en un extremo del segundo colector superior o cabezal 33A en un tercer colector intermedio o cabezal 33B al que están conectados fluidamente los extremos opuestos de los tubos con aletas 10. Del tercer colector intermedio o cabezal 33B, el fluido interno fluye en un nivel aún más bajo de tubos con aletas 10 que están conectados fluidamente en un extremo al tercer colector intermedio o cabezal 33B a una cuarto colector inferior o cabezal 33C al que están conectados fluidamente los extremos opuestos de los tubos con aletas 10. Entonces el fluido interno fluye desde el cuarto colector inferior o cabezal 33C al que un extremo del nivel más bajo de los tubos con aletas 10 están fluidamente conectados a un colector de salida o cabezal 36 al que están conectados fluidamente los extremos opuestos de los tubos con aletas 10. Una salida 34 para el fluido de procedimiento o transferencia de calor interna está conectada al colector de salida o cabezal 36. Como se describió anteriormente con respecto a la modalidad de las figuras 6 y 6A, si se desea para usos particulares, se puede invertir el flujo del fluido interno, tal que la entrada descrita 30 seria una salida y la salida descrita 34 sería la entrada.

La figura 6C es un dibujo en elevación lateral esquemático de una modalidad alternativa de un montaje ejemplar de bobina 24 utilizando los tubos con aletas 10 de la presente invención, donde los tubos con aletas 10 son generalmente tubos rectos que se extienden por el plano principal 25 (no se muestra) y conectan fluidamente directamente en extremos opuestos respectivos a un colector de entrada o cabezal 32 y a un colector de salida o cabezal 36 Una entrada 30 para el fluido de procedimiento o transferencia de calor interna está conectada al colector de entrada o cabezal 32. Una salida 34 para el fluido de procedimiento o transferencia de calor interna está conectada al colector de salida o cabezal 36. Como se describió anteriormente con respecto a la modalidad de las figuras 6, 6A y 6B, si se desea para usos particulares, se puede invertir el flujo del fluido interno, tal que la entrada descrita 30 sería una salida y la salida descrita 34 seria la entrada.

Los segmentos 12 de los tubos con aletas 10 que se muestra en las figuras 6 y 6A y los tubos con aletas generalmente rectos 10 como se muestra en las figuras 6B y 6C tienen aletas exteriores 20, que son preferentemente aletas en espiral, que contactan la superficie exterior de los segmentos 12. Las aletas pueden ser aserradas, pueden tener ondulaciones o corrugados o pueden ser de cualquier otra estructura conocida deseada. Si se desea, los collares 22 puede ser formado integralmente y unitariamente con las aletas 20, donde los collares 22 proporcionan contacto directo y seguro con la superficie de los tubos de 10 o segmentos 12 sobre una superficie mayor que si sólo los bordes de las aletas 20 estuvieran en contacto con la superficie exterior de los tubos 10 o segmentos 12. Las aletas 20 y los collares 22 pueden formarse simultáneamente en los tubos 10 o segmentos 1 2 con equipo comercialmente disponible de una manera conocida por aquellos involucrados con los tubos con aletas y especialmente tubos con aletas en espiral. Alternativamente, las aletas 20, con o sin collares 20 pueden ser aplicadas individualmente en la superficie exterior de los tubos 10 o segmentos 12, y luego aseguradas, tal como por soldadura, en su lugar, pero esto es costoso y de mano de obra intensiva para aplicar las aletas 20 a los tubos de 10 o segmentos 12.

Preferiblemente, las aletas 20 se aplicaron en espiral de una manera continua a los tubos 10 o segmentos 12 mediante equipo convencional. Las aletas 20 están formadas por una banda de metal del mismo tipo como se usa para los tubos 10, y la banda se alimenta de una fuente de la banda a un ritmo y de una manera que se envuelva en espiral alrededor del tubo 10 o segmento 12 como el tubo 10 o segmento 12 es avanzado longitudinalmente a lo largo y girado alrededor de su eje longitudinal 1 3 a través del equipo formador de la aleta espiral. Como las aletas 20 se envuelven alrededor del tubo 10 o segmento 12, el radio interior de las aletas 20 se pandea mientras que el radio exterior no, que crea corrugados menores o muescas en las propias aletas. Esta deformación se produce en un procedimiento regular, de repetición en un patrón de izquierda a derecha, para formar ondulaciones dentro y fuera del plano del material utilizado para formar las aletas, que no se muestra en las figuras 2 y 3.

Si desean collares 22, la banda de metal del mismo tipo como se usa para los tubos 10, se alimenta de una fuente de la banda a una velocidad y en una manera para doblarse longitudinalmente para proporcionar una porción plana que se convierte en los collares 22 y una parte vertical que llega a ser las aletas 20. La banda de metal doblada se envuelve en espiral alrededor de los segmentos 12 conforme los segmentos 12 avanzan longitudinalmente a lo largo y girado alrededor de su eje longitudinal 13 a través del equipo de formación de aleta espiral. Cuando la tira de metal en espiral se aplica a los segmentos para formar las aletas 20 con collares 22, las aletas 20 suelen tener ondulaciones dentro y fuera de su plano, en lugar de ser recto como se muestra en las figuras 2 y 3 para una fácil ilustración, mientras que los collares 22 son planos contra la superficie de los segmentos 12, resultante de la deformación metálica durante la aplicación de la tira de metal a los segmentos de avance y rotación.

Las figuras 5A y 5B muestran modalidades respectivas primera y segunda, en parte en la elevación final y en parte en la sección transversal vertical, de una parte de cuatro tubos en serpentín 1 OA o 10B, para las figuras. 5A y 5B, respectivamente, de una pluralidad de tubos 10 de un montaje de bobina 24, tomadas a lo largo de las líneas 5-5 de la modalidad de la figura 1. Como se muestra, iniciando desde el lado izquierdo de cada una de las figuras 5A y 5B, el segundo y cuarto tubos se muestran en una orientación preferida siendo escalonado en altura, o verticalmente (como se muestra, abajo), con respecto a sus próximos tubos generalmente horizontalmente adyacentes primero y tercero. Las figuras 5A y 5B también ilustran modalidades alternativas de orientaciones de los ejes principales de los segmentos generalmente elípticos 12A de tubos en serpentín 10A en la figura 5A y los segmentos generalmente elípticos 12B de tubos en serpentín 10B en la figura 5B. De lo contrario, las modalidades de las figuras 5A y 5B son similares entre si. En las figuras 5A y 5B, la sección transversal de la figura 1 fue seleccionada tal que las aletas no son ilustradas o descritas por razones de claridad, pero deben entenderse que las orientaciones de los ejes principales y menores de los segmentos generalmente elípticos con relación a toda la longitud de los segmentos con aletas 12 hasta que conecten con o se formen de forma unitaria con las curvaturas de retorno 14A y 14B. Aunque cada una de las curvas de retorno 14A y 14B se muestra como una forma de corte transversal circular, como se explicó anteriormente, las curvaturas de retorno 14A y 14B alternativamente pueden tener una forma transversal generalmente elíptica, una sección transversal de forma generalmente de riñon u otra forma de sección transversal. Para facilitar la explicación, la orientación de los ejes principales de los segmentos con aletas generalmente elípticos 12A y 12B se describirán en la modalidad preferida de los tubos en serpentín 10 como se muestra en la modalidad ilustrada en las figuras 6 y 6A, pero en principio, la misma orientación puede ser y, preferiblemente, proporcionada para los tubos con aletas generalmente rectos y generalmente elípticos 10 utilizados en un montaje de bobina tal que el montaje de bobina se muestra en las figuras 6B y 6C.

En ambas figuras 5A y 5B, los segmentos 12A o 12B de tubos adyacentes son generalmente verticalmente separados unos de otros en planos generalmente paralelos al plano principal 25 del montaje de bobina 24 en los respectivos niveles generalmente horizontales superiores L1A y L1 B y respectivos niveles generalmente horizontales inferiores L2A y L2B. Así, los segmentos 12A o 12B de tubos adyacentes 10A o 10B están en planos generalmente paralelos al plano principal 25 y están escalonados y espaciados entre sí generalmente verticalmente para formar una pluralidad de niveles generalmente horizontales escalonadas en que todos los demás segmentos se alinean en el mismo nivel horizontal generalmente generalmente paralelo al plano principal 25.

En la primera modalidad de la figura 5A, los segmentos generalmente elípticos 12A tienen sus ejes principales generalmente verticalmente alineados y generalmente paralelos al plano de las curvaturas de retorno 14A cuando los tubos 10A son generalmente verticalmente orientados como se muestra con respecto al tubo 10 en la figura 4. Esta alineación u orientación es independiente de si los segmentos están en un nivel superior generalmente horizontal vertical L1A o un nivel horizontal inferior, tal como el siguiente nivel generalmente horizontal adyacente L2A.

En la segunda modalidad de la figura 5B, los segmentos generalmente elípticos 12B tienen sus ejes principales de los tubos 10B en los diferentes, a continuación niveles adyacentes generalmente horizontales L1 B y L2B, en ángulo en direcciones opuestas con respecto al plano de las curvaturas de retorno 14B cuando los tubos 10B son generalmente verticalmente orientados como se muestra con respecto al tubo 10 en la figura 4. Como se muestra en la figura 5B, en una modalidad preferida donde los ejes principales de los segmentos 12 están orientados en direcciones opuestas en niveles horizontales adyacentes, el ángulo de todos los ejes principales en un primer nivel generalmente horizontal L1 B es aproximadamente de 20° desde el plano de las curvaturas de retorno y el ángulo de todos los ejes principales en el siguiente nivel generalmente horizontal adyacente L2B es alrededor de 340° desde el plano de curvaturas de retorno. En esta configuración, cada nivel horizontal L1 B, los ejes principales de todos los segmentos 12B se orientan en la misma dirección en ángulo y en el siguiente nivel adyacente inferior L2B, los ejes principales de todos los segmentos están orientados en la misma dirección en ángulo, pero en una orientación opuesta en ángulo de la orientación angular de los ejes principales en el nivel L1 B. Donde los ejes principales están en ángulo en direcciones opuestas en niveles horizontales adyacentes, se conocen a veces como una disposición u orientación "ric-rac", y este término se utiliza en la tabla siguiente para designar este tipo de disposición u orientación. Si se desea, sin embargo, en cada nivel L1 B o L2B, los ejes principales de los segmentos en el mismo nivel generalmente horizontal pueden inclinarse en direcciones opuestas.

Así, como se representa en las figuras 5A y 5B, los ejes principales de los segmentos con aletas 12A o 12B en un primer nivel generalmente horizontal L1A o L1 B, respectivamente, puede ser 0o a aproximadamente 25° grados desde el plano de las curvaturas de retorno y el ángulo de los ejes principales de los segmentos con aletas 12B o 12A, respectivamente, en el siguiente nivel generalmente horizontal adyacente L2B o L2A, respectivamente, pueden ser aproximadamente 335° a 360° desde el plano de las curvaturas de retorno. La figura 4 muestra los ejes principales en ángulo opuesto de los segmentos con aletas 12 como se describe con respecto a la figura 5B para un tubo en serpentín completo 10.

Las curvaturas de retorno 14, 14A y 14B se muestran siendo generalmente circulares en sección transversal. El diámetro exterior de la sección transversal circular de las curvaturas de retorno sustancialmente igual al diámetro exterior del tubo nominal que es un promedio de las longitudes de los ejes principales y menores de los segmentos 12, 12A y 12B que tienen una sección transversal generalmente elíptica. Preferiblemente, pero sin limitación, el diámetro exterior de las curvaturas de retorno y el diámetro exterior nominal del tubo son aproximadamente y preferiblemente sustancialmente 1.05 pulgadas (2.67 cm), donde el espesor de la pared de los tubos que forman los segmentos 12 y las curvaturas de retorno 14 es aproximadamente de 0.055 pulgadas (0.14 cm). El eje menor del tubo generalmente elíptico 10 o segmentos 12, 12A y 12B es de alrededor de 0.5 a aproximadamente 0.9 veces, y preferentemente aproximadamente 0.8 veces el diámetro exterior del tubo nominal. Así, los tubos rectos generalmente elípticos 10 y segmentos 12, 12A y 12B que tienen un diámetro exterior del tubo nominal de 1.05 pulgadas (2.67 cm), tendría una longitud de eje menor de alrededor y preferiblemente sustancialmente 0.525 pulgadas (1 .334 cm) a aproximadamente y preferiblemente sustancialmente 0.945 pulgadas (2.4 cm) y preferentemente aproximadamente y preferiblemente sustancialmente 0.84 pulgadas (2.134 cm). Los tubos 10 con estas dimensiones se han encontrado que tienen un buen equilibrio entre un diámetro interior o dimensiones para permitir que el fluido de procedimiento en forma de cualquier gas deseado o liquido fluya fácilmente dentro de los tubos 10, la proximidad de tal fluido de procesamiento a la pared del tubo para una buena transferencia de calor a través de las paredes de los tubos con la forma transversal elíptica que tiene una gran área superficial eficaz y capacidad para proporcionar un número apropiado de tubos 10 para ser empacados en un montaje de bobina 24. Los tubos son fuertes, durables y cuando están en forma de serpentín, capaces de ser fácilmente trabajados, incluyendo las conexiones de los segmentos 12 y curvaturas de retorno 14 y colocación dentro de un montaje de bobina 24. Dependiendo del ambiente y el uso propuesto de los intercambiadores de calor por evaporación, tal como el intercambiador de calor por evaporación 26, en el que se colocaron los tubos con aletas 10 de la presente invención, las dimensiones y la forma de sección transversal de los tubos 10 pueden variar considerablemente.

El espaciado y la orientación de los tubos 10 que tienen la forma de corte transversal generalmente elíptica o segmentos que tienen la forma transversal generalmente elíptica dentro de un montaje de bobina 24 son factores importantes para el desempeño del intercambiador de calor por evaporación que contiene el montaje de bobina 24. Si el espacio entre los segmentos 12 es demasiado estrecho, flujo de aire y agua a través y mezclado turbulento dentro del montaje de bobina se verán afectados negativamente y ventiladores con mayor potencia se necesitarán y habrá una caída de presión incrementada. Si el espacio entre los segmentos 12 es demasiado grande, entonces habrá menos tubos por área superficial del plano principal 25 del montaje de bobina 24, reduciendo la capacidad de transferencia de calor y puede haber una inadecuada, como insuficiente por ejemplo, mezclado del aire y agua, afectando negativamente el grado de evaporación y así intercambio de calor. La orientación de los segmentos 12, especialmente en relación con el ángulo de los ejes principales de los segmentos, también afecta a la capacidad de intercambio de calor de un ¡ntercambiador de calor por evaporación con el que se usan.

El espaciado de las aletas 20 alrededor de la superficie exterior de los segmentos 12 es critico. Si el espacio de la aleta es demasiado estrecho (demasiados aletas por pulgada, por ejemplo), la capacidad del líquido de intercambio de calor externo y el aire para mezclar efectivamente de manera turbulenta es afectada negativamente y las aletas 20 pueden bloquear el espacio exterior del montaje de bobina 24, tal que es necesaria mayor potencia de movimiento de aire. Preocupaciones similares implican la determinación fundamental de la altura de las aletas (la distancia desde el punto proximal donde la base de las aletas 20 contactan con la superficie exterior de los segmentos 12 y la punta distal de las aletas). Aunque las aletas superiores tienen mayor área superficial que puede cubrir la evaporación del agua, aletas más largas pueden bloquear el paso del aire.

Aletas más gruesas 20 también tienen preocupaciones críticas similares. Aletas más gruesas son más durables y son más capaces de soportar las fuerzas de aire y agua, así como otro material que puede ser arrastrado ya sea en su paso a través de un montaje de bobina, pero aletas más gruesas también pueden bloquear el flujo de agua o aire a través del montaje de bobina y serían más caras para fabricar. Todos estos factores afectan negativamente al rendimiento.

Si el espacio de la aleta es demasiado grande (sin suficientes aletas por pulgada, por ejemplo), las ventajas de un número suficiente de aletas 20 para el agua por evaporación a la capa no están presentes y pueden ser un efecto adverso en el mezclado deseado del agua y el aire responsable de evaporación eficiente. Preocupaciones similares están presentes cuando la altura de la aleta es demasiado baja, ya que no existe suficiente estructura de las aletas que se cubren con el agua, y puede haber menos mezclada de agua y aire. Aletas más finas pueden no ser lo suficientemente resistentes para soportar el ambiente hostil que son el objeto en los intercambiadores de calor por evaporación y si las aletas son demasiado delgadas, podrían doblarse durante la operación conforme están sujetas a las fuerzas del agua y el aire que las impactan, afectando de forma adversa el flujo del agua y aire. Además y más significativamente, las aletas más delgadas transfieren menos calor.

La presente invención es concebida y desarrollada teniendo en cuenta los anteriores factores de forma de tubo, orientación, disposición y separación, y separación de la aleta, altura y grosor, todos lo cuales se deben equilibrar cuidadosamente, y los cuales son una tarea difícil que requiere pruebas y experimentación considerables. Basado en dicho trabajo, los parámetros adecuados de la forma de tubo, disposición, orientación y separación, asi como separación de aleta, altura y espesor se determinan.

Se describirá primariamente la orientación y separación, dentro de un montaje de bobina 24 y un intercambiador de calor por evaporación, de los tubos 10 con sus segmentos 12 y curvaturas de retorno 14 con referencia a las figuras 5A y 5B. Un espaciado centro a centro DH generalmente horizontalmente (que será generalmente paralelo al plano principal 25 en la figura 6) y generalmente normal al eje longitudinal 13 de los segmentos 12, 12A y 12B es sustancialmente 100% a sustancialmente 131 %, preferiblemente sustancialmente 106% a sustancialmente 118% y más preferentemente sustancialmente 112% del diámetro exterior del tubo nominal. El tubo recto vertical o espaciado de segmento Dv generalmente no es tan crítico para el desempeño de un intercambiador de calor por evaporación como el tubo horizontal o espaciado de segmento DH. Los segmentos 12, 12A y 12B tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical de sustancialmente 1 10% a sustancialmente 300% del diámetro exterior del tubo nominal, preferiblemente sustancialmente 150% a sustancialmente 205% de diámetro exterior del tubo nominal, y más preferentemente, sustancialmente 179% del diámetro exterior del tubo nominal. Este espaciado centro a centro generalmente vertical es indicado por la distancia Dv entre los niveles generalmente horizontales superiores L1A y L1 B y los niveles generalmente horizontales inferiores L2A y L2B, respectivamente.

Estos parámetros pueden ser aplicados como sigue en la modalidad preferida en la actualidad, donde el diámetro exterior del tubo nominal es sustancialmente de 1.05 pulgadas (2.67 cm). El espaciado centro a centro DH de los tubos rectos con aleta 10 o segmentos 12, 12A y 12B de los tubos con aletas en serpentín 10 puede ser sustancialmente 1.05 pulgadas (2.67 cm) a sustancialmente 1.38 pulgadas (3.51 cm), preferiblemente sustancialmente 1.1 1 pulgadas (2.82 cm) a sustancialmente 1.24 pulgadas (3.15 cm), y más preferentemente sustancialmente 1.175 pulgadas (2.985 cm). Los tubos con aletas 10 o los segmentos con aletas 12, 12A y 12B pueden tener un espaciado centro a centro generalmente vertical Dv de sustancialmente 1.15 pulgadas (2.92 cm) a sustancialmente 3.15 pulgadas (8.00 cm), preferiblemente sustancialmente 1.57 pulgadas (3.99 cm) a sustancialmente 2,15 pulgadas (5.46 cm) y más preferiblemente sustancialmente 1.88 pulgadas (4.78 cm). En algunas modalidades, los ejes principales de los tubos con aletas 10 o los segmentos con aletas 12, 12A están orientadas sustancialmente verticalmente, por lo que son generalmente paralelos al plano de las curvaturas de retorno 14 como se muestra en la figura 4. En otras modalidades, los ejes principales de los tubos con aletas 10 o los segmentos con aletas 12B pueden ser mayores de 0o a aproximadamente 25°, y preferiblemente aproximadamente 20°, desde el plano de las curvaturas de retorno 14 y el ángulo de los ejes principales de los tubos con aletas 10 o los segmentos con aletas 12B en el siguiente nivel generalmente horizontal adyacente verticalmente, puede ser de aproximadamente 335° a menos de 360° y preferiblemente aproximadamente 340° desde el plano de las curvaturas de retorno 14, tal que los ejes principales de los tubos con aletas 10 o los segmentos con aletas 12 están orientados en direcciones opuestas en niveles horizontales verticalmente adyacentes.

Los parámetros relacionados con las aletas 20, principalmente el espaciado de aleta junto al eje longitudinal 13 de los segmentos 12, la altura de la aleta de la superficie exterior de los segmentos 12 y el grosor de aleta son como sigue de acuerdo con la presente invención.

Las aletas 20 son preferentemente aletas en espiral y tienen un espaciado de sustancialmente 1.5 a sustancialmente 3.5 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal 13 de los segmentos 12, preferiblemente sustancialmente 2.75 a sustancialmente 3.25 aletas por pulgada (2.54 cm) y más preferiblemente sustancialmente 3 aletas por pulgada (2.54 cm). Expresado de forma alternativa, la distancia de centro a centro entre las aletas es por lo tanto, respectivamente, sustancialmente 0.667 pulgadas (1.694 cm) a sustancialmente 0.286 pulgadas (0.726 cm), preferiblemente sustancialmente 0.364 pulgadas (0.925 cm) a sustancialmente 0.308 pulgadas (0.782 cm) y más preferentemente sustancialmente 0.333 pulgadas (0.846 cm).

Las aletas 20 tienen una altura de sustancialmente 23.8% a sustancialmente 36% del diámetro exterior del tubo nominal, preferiblemente sustancialmente 28% y sustancialmente 33% del diámetro exterior del tubo nominal, y más preferentemente sustancialmente 29.76% de diámetro exterior del tubo nominal. Estos parámetros pueden ser aplicados como sigue en la modalidad preferida en la actualidad, donde el diámetro exterior del tubo nominal es sustancialmente de 1 .05 pulgadas (2.667 cm). En esta modalidad, las aletas 20 tienen una altura de sustancialmente 0.25 pulgadas (0.635 cm) a sustancialmente 0.375 pulgadas (0.953 cm), preferiblemente sustancialmente 0.294 pulgadas (0.747 cm) a sustancialmente 0.347 pulgadas (0.881 cm) y más preferentemente 0.3125 pulgadas (0.794 cm).

Las aletas 20 tienen un grosor de sustancialmente 0.007 pulgadas (0.018 cm) a sustancialmente 0.020 pulgadas (0.051 cm), preferiblemente sustancialmente 0.009 pulgadas (0.023 cm) a sustancialmente 0.015 pulgadas (0.038 cm), y más preferentemente sustancialmente 0.01 pulgadas (0.025 cm) a sustancialmente 0.013 pulgadas (0.033 cm). Como se señala anteriormente en la sección "definiciones", las dimensiones para el grosor de las aletas son para las aletas en los tubos con aletas antes de cualquier tratamiento posterior de los tubos con aletas propios o de cualquier montaje de bobina que los contienen. Cuando los tubos con aletas o montaje de bobina se someten a un tratamiento posterior, normalmente por galvanización de tubos con aletas de acero o más normalmente, galvanización del montaje de bobina entera que los contienen, el grosor de las aletas incrementa por el grosor de la cubierta de zinc aplicada durante la galvanización. También por lo general, las aletas después de la galvanización son más gruesas en una base proximal a la superficie exterior del tubo que en la punta de las aletas distales de la superficie exterior del tubo. Debido a que las aletas son más gruesas después de la galvanización, el espaciado entre las aletas se reduce en consecuencia. Normalmente esto no es motivo de preocupación del desempeño térmico o la capacidad de calor de los intercambiadores de calor por evaporación y la inhibición del moho u otra corrosión de la galvanización es importante para proveer los tubos con aletas y montajes de bobina con una mayor longevidad que si no están galvanizados.

El montaje de bobina 24 de cualquier configuración deseada, como se muestra en cualquiera de las figuras 6, 6A, 6B o 6C, después se instala en un aparato de intercambiador de calor por evaporación, tal como el intercambiador de calor por evaporación 26, como se muestra en la figura 7. Intercambiadores de calor por evaporación tener muchas configuraciones diferentes, y varias se muestran esquemáticamente en las figuras 7-1 1. Intercambiadores de calor por evaporación típicos en el que se puede utilizar el montaje de bobina 24 de la presente invención son, por ejemplo, sin limitación, cualquiera de los varios disponibles de Evapco, Inc., tal como modelos ATWB o ATC, que pueden incluir los componentes y funcionar como se describe en la Patente de E.U.A. 4,755,331 de Evapco, Inc. El aparato de intercambio de calor por evaporación aunque tienen muchas variaciones, tiene la estructura básica y el funcionamiento como se describe posteriormente, inicialmente con referencia a la figura 7.

La figura 7 es una vista en sección transversal vertical, esquemática de una modalidad de un intercambiador de calor por evaporación, de contraflujo, de giro inducido 26, donde el agua fluye generalmente verticalmente hacia abajo y el aire generalmente fluye verticalmente hacia arriba a través del pleno y el montaje de bobina, incluyendo un arreglo de dos montajes de bobina de tubo con aletas 24 de la presente invención dentro del intercambiador de calor por evaporación. El intercambiador de calor por evaporación 26 tiene un alojamiento 38 que rodea un pleno 40 que tiene un eje longitudinal generalmente vertical 42. Uno o más montajes de bobina 24 se montan dentro del pleno 40 tal que el plano principal 25 de cada montaje de bobina es generalmente normal al eje longitudinal 42 del pleno. De esta manera, el plano generalmente vertical de las curvaturas de retorno 14 en la modalidad preferida usando los tubos de serpentina 10, como se muestra en la figura 4 y como lo indica la alineación vertical generalmente de los tubos 10 en los montajes de bobina como se muestra en la figura 7, son también generalmente normales al plano principal 25 de los montajes de bobina 24 y paralelas al eje longitudinal 42 del pleno. Basado en esta alineación, los segmentos con aletas 12, con sus ejes longitudinales 13, de los tubos 10 también están en planos escalonados generalmente horizontales paralelos al plano principal 25 de los montajes de bobina 24 y generalmente normales al eje longitudinal 42 del pleno 40. Si generalmente se utilizan los tubos con aletas rectos 10 como se muestra en las figuras 6B y 6C, entonces los tubos con aletas con sus ejes longitudinales también están en planos escalonados generalmente horizontales paralelos al plano principal 25 de los montajes de bobina 24 y generalmente normales al eje longitudinal 42 del pleno 40.

El aire fluye de la atmósfera ambiente alrededor del intercambiador de calor 26 a través de las entradas de aire 44 que pueden, y preferentemente, tienen persianas, o más preferiblemente, reguladores de entradas de aire que se pueden abrir y cerrar selectivamente 45 que pueden ser cerrados o abiertos parcialmente o totalmente basado en diversas condiciones atmosféricas y de funcionamiento, de manera bien conocida y proteger el pleno 40 de inserción de objetos no deseados. En la modalidad de la figura 7, el aire se extrae del pleno 40, pasa a través de los montajes de bobina 24 y sale en una salida de aire 46 por la acción de un circulador de aire situado en un alojamiento de salida de aire 50. El circulador de aire en esta modalidad se muestra como un ventilador 48, en la forma de un ventilador de hélice, que se prefiere para su uso como un ventilador de giro inducido para extraer el aire de la atmósfera ambiente. Otros tipos de ventiladores, tales como ventiladores centrífugos, podrían ser, pero generalmente no se utilizan como ventiladores de giro inducido. Una rejilla o tamiz (no mostrado) se coloca sobre el ventilador 48 por seguridad y para mantener los residuos lejos del ventilador 48 y fuera el intercambiador de calor por evaporación 26.

Una pared inferior del intercambiador de calor por evaporación 26, junto con las paredes frontal, trasera y lateral, define un sumidero 52 para el agua u otro líquido de intercambio de calor externo. Si se desea, un tubo de drenaje con una válvula apropiada y un tubo de llenado con una válvula apropiada (ninguno de los cuales se muestra) pueden incluirse para drenar y llenar o restaurar el sumidero 52. El agua en el sumidero 52 se circula a un montaje distribuidor de liquido 54, que cuando se regresa para la distribución, a través de boquillas rociadoras, orificios en un tubo o a través de otros dispositivos y técnicas conocidos, el agua como el líquido de transferencia de calor por evaporación por encima de los montajes de bobina 24. El montaje distribuidor 54 está conectado a un extremo de un conducto 56 en conexión fluida en el otro extremo al agua en el sumidero. El montaje distribuidor 54 es activado o encendido normalmente cuando una bomba 58 se enciende para bombear agua del sumidero 52 al montaje distribuidor 54 a través del conducto 56.

El ¡ntercambiador de calor por evaporación 26 incluye también preferentemente eliminadores de desplazamiento 60 por encima del montaje distribuidor de líquido 54 y debajo del ventilador 48 y la salida de aire 46. Los eliminadores de desplazamiento reducen muy significativamente las gotas de agua o niebla arrastradas en el aire que sale de la salida 46. Muchos eliminadores de desplazamiento de varios materiales están disponibles comercialmente. Los eliminadores de desplazamiento actualmente preferidos son eliminadores de desplazamiento de PVC disponibles de Evapco, Inc. como se describe en Patente de E.U.A. de Evapco, Inc. 6,315,804, cuya descripción se incorpora para referencia aquí en su totalidad.

En operación, conforme el aire se extrae en el pleno 40 a través de las entradas de aire 44 y cualquiera de persianas asociadas o reguladores 45, también se extrae a través de los montajes de bobina 24. El agua se distribuye sobre los montajes de bobina 24 por el distribuidor de liquido 54. Conforme el aire viaja hacia arriba a través de los montajes de bobina 24 se mezcla con el agua, con un adecuado grado de turbulencia como se provee por la orientación y disposición de los segmentos con aletas 12 que tienen las aletas 20 con las características, dimensiones y parámetros descritos anteriormente. El agua cubre las superficies externas de los tubos 10, incluyendo los segmentos 12 que tienen la forma en sección transversal generalmente elíptica, así como las aletas 20. El aire hace que el agua se evapore, con lo cual se enfría el agua, tal que el agua fría intercambia calor con los tubos 10 del montaje de bobina y el fluido de procedimiento internamente contenido dentro de los tubos 10. En última instancia, el agua pasa a través de los montajes de bobina 24 y es colectada en el sumidero 52 y reciclada en el distribuidor de líquido 54 a través del conducto 56 por la bomba. El aire con cualquier agua arrastrada se extrae hacia arriba a través de los eliminadores de desplazamiento 60, mediante el cual más, y preferiblemente casi toda el agua se remueve de la corriente de aire, antes de que el aire se salga a través de la salida de aire 46 por el ventilador 48.

Como se anotó anteriormente, los montajes de bobina 24 que tienen los tubos con aletas 10 de la presente invención pueden ser utilizados en una gran variedad y tipos de aparato de intercambio de calor por evaporación. Las figuras 8-1 1 ilustran esquemáticamente una pequeña muestra de dichos varios intercambiadores de calor por evaporación, con algunos componentes típicos que se muestran en la figura 7 eliminados por razones de claridad. En las Figs. 8-1 1 , componentes que se muestran y que son los mismos que aquellos en la figura 7 no se describen nuevamente, pero se identifican por tipo números utilizados en la figura 7, excepto que se utiliza una designación de letra común a las modalidades de cada una de las figuras 8-1 1 , donde, por ejemplo, los montajes de bobina 24A se utilizan en el intercambiador de calor por evaporación 26A de la figura 8, el montaje de bobina 24B se utiliza en el intercambiador de calor por evaporación 26B de la figura 9, se utiliza el montaje de bobina 24C en el intercambiador de calor por evaporación 26C de la figura 10 y el montaje de bobina 24D se utiliza en el intercambiador de calor por evaporación 26D de la figura 1 1. Cualquier nuevo componente no utilizado en una figura anterior se identifican por un número diferente.

La figura 8 es una vista en sección transversal esquemática, vertical de una modalidad de un intercambiador de calor por evaporación, de contracorriente, de giro forzado 26A que incluye una disposición de dos montajes de bobina de tubo con aletas 24A de la presente invención en el pleno 40A del intercambiador de calor por evaporación. Aquí, en comparación con el intercambiador de calor por evaporación con giro inducido 26 de la figura 7, en lugar de utilizar un ventilador de hélice 48 montado en un alojamiento de salida de aire 50, el intercambiador de calor por evaporación de giro forzado 26 utiliza un ventilador centrífugo 62 tipo de circulador de aire para forzar el aire, que entra en el pleno 40A dentro del alojamiento 38A a través de un tamiz 47 que cubre la entrada de aire. El aire entonces se obliga generalmente verticalmente hacia arriba y a través de los montajes de bobina 24A, a través del agua que fluye generalmente verticalmente hacia abajo. Por lo tanto, el aire se mueve a través de eliminadores de desplazamiento 60A y fuera del intercambiador de calor por evaporación 26A a través de la salida de aire 46A. El ventilador centrífugo 62 normalmente está montado dentro de una porción inferior en un lado del alojamiento 38A adyacente a una entrada de aire generalmente cubierta por una tamiz 47. El sumidero para el agua no se muestra en la figura 8, pero estaría presente debajo de los montajes de bobina 24A tal que está bloqueada el agua en el sumidero de alcanzar el ventilador centrífugo 62.

La figura 9 es una vista en sección transversal, vertical esquemática de una modalidad de un intercambiador de calor por evaporación de giro inducido 26B incluyendo una disposición de un montaje de bobina de tubo con aleta 24B de la presente invención ubicado directamente debajo de una sección de medios de transferencia de calor de contacto directo incluyendo relleno de cubierta húmeda 64, como se describe posteriormente, dentro del pleno 40B del intercambiador de calor por evaporación. En el intercambiador de calor por evaporación 26B de la figura 9, el aire es extrae en el pleno 40B a través de una entrada de aire 44B y persianas o reguladores asociados 45B, donde la entrada de aire 44B es lateralmente adyacente al montaje de bobina 24B. El intercambiador de calor por evaporación 26B de la figura 9 difiere en un primer sentido del intercambiador de calor por evaporación 26 de la figura 7, en que el aire se extrae a través del montaje de bobina 24B una dirección generalmente normal, transversa u horizontalmente con respecto al flujo hacia abajo generalmente de agua externamente a través del montaje de bobina 24B, conocido en la industria como una disposición de flujo cruzado. El mezclado y turbulencia del aire y el agua externamente a través del montaje de bobina 24B en una disposición de flujo cruzado es algo diferente pero todavía bastante efectivo, en comparación con el mezclado y la turbulencia del aire y agua externamente a través del montaje de bobina 24 de la figura 7 en una disposición de contraflujo.

El intercambiador de calor por evaporación 26B de la figura 9 difiere en un segundo sentido del intercambiador de calor por evaporación 26 de la figura 7 en que el intercambiador de calor por evaporación 26B de la figura 9 incluye una sección de intercambio de calor de contacto directo que contiene relleno de cubierta húmeda 64 debajo del distribuidor de liquido 54B y arriba del montaje de bobina 24B, que proporciona el intercambio de calor por evaporación, directo cuando el flujo de aire y el agua por evaporación u otro líquido de enfriamiento entra en contacto directo uno con otro y se mezclan con algún grado deseado de turbulencia dentro del relleno de cubierta húmeda 64 resultando en enfriamiento por evaporación adicional. El mezclado turbulento del aire y el agua en el relleno de cubierta húmeda 64 permite una mayor transferencia de calor entre el aire y el agua, pero los beneficios del mezclado turbulento incrementado en el relleno de cubierta húmeda 64 no debe superar por efectos adversos potenciales en los requerimientos de energía de un motor de ventilador más grande o tamaño de ventilador o reducción de flujo de aire. Como se señaló anteriormente, existe un equilibrio entre estos factores cuando se decide si y qué tipo de medios de transferencia de calor del relleno de cubierta húmeda se usa. Por esta razón el uso del relleno de cubierta húmeda 64 es opcional en intercambiadores de calor por evaporación usando el montaje de bobina de la presente invención. El relleno de cubierta húmeda puede ser cualquier medio de relleno estándar, tal como relleno plástico, normalmente PVC, asi como madera o medios de relleno de cerámica o cualquier otro medio de relleno conocido en la técnica. El medio de relleno preferido actualmente es el relleno de PVC EVAPAK® de Evapco, Inc., descrito en la Patente de E.U.A. 5, 124,087 de Evapco, Inc., la descripción de la cual se incorpora aquí para referencia, en su totalidad. Cuando se usa el relleno de cubierta húmeda 64, puede estar ubicado arriba del montaje de bobina 24B como se muestra en las figuras 9, o debajo del montaje de bobina 24C como se muestra en la figura 10, desde cualquier lugar, la transferencia de calor adicional en el relleno de cubierta húmeda 64 enfriará por evaporación el agua de drenaje en el sumidero 52B o 52C.

En la modalidad de la figura 9, persianas 65 están incorporadas en el lado de entrada del relleno de cubierta húmeda 64, tal que el aire se puede extraer a través de las persianas 65 en el relleno de cubierta húmeda en forma flujo cruzado como se describe anteriormente con respecto a la disposición de flujo cruzado que concierne el montaje de bobina 24B.

La modalidad del intercambiador de calor por evaporación 26B de la figura 9 funciona del siguiente modo. Aire ambiental en el entorno del intercambiador de calor por evaporación se extrae en el pleno 40B a través de las entradas de aire 44B y cualquiera de persianas o reguladores asociados 45B, aunque y en una manera de flujo cruzado externamente a través del montaje de bobina 24B, aunque el agua, pre-enfriada en el relleno de cubierta húmeda 64 de la sección de intercambio de calor de contacto directo, externamente fluye generalmente verticalmente hacia abajo. Aire ambiental también se extrae en el relleno de cubierta húmeda 64 en una manera de flujo cruzado con respecto al agua que fluye generalmente verticalmente hacia abajo a través de las persianas 65, donde el agua se enfría por evaporación antes de que haga contacto con el montaje de bobina 24B debajo de relleno de cubierta húmeda 64. El aire entonces se extrae desde el relleno de cubierta húmeda 64 en el pleno 40B.

Agua se distribuyó sobre el relleno de cubierta húmeda 64 por el distribuidor de liquido 54B donde es inicialmente enfriado por evaporación mediante el mezclado con el aire que fluye por el relleno de cubierta húmeda 64 antes de drenar en el montaje de bobina 24B donde se mezcla de manera turbulenta con el aire y después se drena desde el montaje de bobina 24B y se colecta en el sumidero 52B. El agua es reciclada del sumidero 52B en el distribuidor de líquido 54B a través del conducto 56B por la bomba 58B. El aire, con cualquier agua arrastrada, en el pleno 40B se extrae hacia arriba a través de eliminadores de desplazamiento 60 (no mostrado en la figura 9) por el ventilador 48B en el alojamiento de salida de aire 50B, antes de que el aire salga a través de la salida de aire 46B.

La figura 10 es una vista en sección transversal, esquemática de otra modalidad de un intercambiador de calor por evaporación de giro inducido 26C que incluye una disposición de un montaje de bobina de tubo con aletas 24C de la presente invención situado directamente arriba de una sección de medios de transferencia de calor de contacto directo que incluye relleno de cubierta húmeda 64C dentro del pleno 40C del intercambiador de calor por evaporación. La modalidad del intercambiador de calor por evaporación 26C de la figura 10 funciona del siguiente modo. Una porción del aire ambiente en el entorno del intercambiador de calor por evaporación se extrae dentro del aparato a través de una entrada 44 C en la parte superior del aparato alineado sobre el montaje de bobina 24C y que fluye hacia abajo externamente a través del montaje de bobina en una dirección generalmente vertical concurrente con el flujo de agua distribuida sobre el montaje de bobina por el distribuidor de liquido 54C. Otra porción del aire ambiente también se extrae en el aparato a través de la sección de intercambio de calor de contacto directo que contiene el relleno de cubierta húmeda 64C a través de las persianas opcionales 65C.

El aire que viaja a través del relleno de cubierta húmeda 64C se mueve en una manera de flujo cruzado al agua que drena generalmente verticalmente desde el montaje de bobina 24C.

El agua se distribuye sobre el montaje de bobina 24C por el distribuidor de líquido 54C donde se mezcla con el aire que fluye concurrentemente, con lo cual se enfría por evaporación en el montaje de bobina, que intercambia calor con el montaje de bobina 24C, antes de drenar en y a través del llenado de cubierta húmeda 64C. En el relleno de cubierta húmeda 64C, el agua se mezcla turbulentamente adicionalmente con el aire que fluye cruzado donde se enfría por evaporación adicionalmente, y después se drena del relleno de cubierta húmeda 64C y se colecta en el sumidero 52C. Se recicla el agua del sumidero 52C en el distribuidor de líquido 54C a través del conducto 56C por la bomba 58 C. El aire con cualquier agua arrastrada se extrae en el pleno 40C y luego hacia arriba a través de eliminadores de desplazamiento 60 (no mostrado en la figura 10) por el ventilador 48C en alojamiento de salida de aire 50C, antes de que el aire se salga a través de la salida de aire 46C.

Figura 1 1 es una vista en sección transversal vertical, esquemática de una modalidad de un intercambiador de calor por evaporación, contraflujo, de giro inducido 26D que incluye una disposición de un montaje de bobina de tubo con aletas 24D ubicado en una configuración espaciada debajo del relleno de cubierta húmeda 64D dentro del pleno 40D en el alojamiento 38D en el intercambiador de calor por evaporación.

La modalidad del intercambiador de calor por evaporación 26D de la figura 1 1 funciona del siguiente modo. Aire en el entorno del intercambiador de calor por evaporación se extrae en el pleno 40D a través de las entradas de aire 44D y cualquiera de persianas o reguladores asociados 45D, y después se extrae en el relleno de cubierta húmeda 64D en una manera de contraflujo con respecto al agua que fluye generalmente verticalmente hacia abajo a través del relleno de cubierta húmeda 64D. El distribuidor de líquido 54 (no mostrado en la figura 11), situado sobre el relleno de cubierta húmeda 64D y debajo de los eliminadores de desplazamiento (no mostrado en la figura 11 ), distribuye el agua sobre el relleno de cubierta húmeda 64D donde es mezclada turbulentamente con el aire, con lo cual se enfria por evaporación. Luego, el agua enfriada se drena sobre el montaje de bobina 24D, que intercambia calor con el montaje de bobina 24D, antes de drenar en y ser colectado en el sumidero 52D. Si se desea, el agua que drena desde el relleno de cubierta húmeda 64D puede ser concentrada para fluir directamente sobre el montaje de bobina 24D como en se describe en la Patente de E.U.A. 6,598,862 de Evapco, Inc., cuya descripción se incorpora para referencia aquí, en su totalidad, para dirigir más eficientemente el agua enfriada al montaje de bobina 24D. El agua se recicla del sumidero 52D en el distribuidor de líquido 54 a través del conducto 56 (no mostrado en la figura 1 1 ) por la bomba 58 (no mostrada en la figura 11 ). El aire con cualquier agua arrastrada se extrae hacia arriba a través de eliminadores de desplazamiento por el ventilador 48D en el alojamiento la salida de aire 50D, antes de que el aire salga a través de la salida de aire 46D.

El desempeño del aparato de intercambio de calor por evaporación se mide por la cantidad de transferencia de calor, por lo general pero no exclusivamente durante el enfriamiento. Las mediciones son afectadas por varios factores. En primer lugar, las medidas son afectadas por la cantidad y la temperatura del flujo de procedimiento que fluye internamente aunque los tubos 10 del aparato del o los montajes de bobina 24 y el agua u otro líquido de enfriamiento que fluye externamente a través del montaje de bobina. Los caudales se miden utilizando medidores de flujo y la temperatura se mide usando termómetros. La tasa y la temperatura del aire que fluye a través del sistema también son significantes, asi como la fuerza necesaria para conducir el circulador de aire 48 que mueve el aire a través del aparato. El flujo de aire se mide normalmente por un anemómetro en metro (m) por minuto a través de un tubo, aunque otros dispositivos de medición de flujo de aire bien conocidos también pueden ser utilizados, y normalmente se determina por la clasificación del motor que conduce el ventilador del circulador aire, usualmente expresado en caballos de fuerza (HP).

En una modalidad del aparato de intercambio de calor por evaporación usando los montajes de bobina 24 que tienen los tubos con aletas 10 de la presente invención, normalmente, pero sin limitación, el fluido de procedimiento, en la forma de agua, se bombea en la entrada 30 y fluye internamente a través del montaje de bobina a una velocidad de aproximadamente 2.8 litro por minuto a aproximadamente 62.4 litro por minuto por tubo presente en los montajes de bobina, y preferiblemente aproximadamente 37.8 litro por minuto por el tubo. La cantidad y tasa de agua que pasa externamente a través del o los montajes de bobina 24 suministrados a través del conducto de suministro de agua 56 como se distribuye por el distribuidor de liquido 54 es aproximadamente 5.6 litro por minuto/0.09 m cuadrado a aproximadamente 26.5 litro por minuto/0.09 m cuadrado del área de plan de bobina determinada con respecto al plano principal 25 y preferentemente es aproximadamente 11.3 litro por minuto/0.09 m cuadrado a aproximadamente 22.7 litro por minuto/0.09 m cuadrado. El aparato de intercambio de calor por evaporación usando los montajes de bobina 24 que tienen los tubos con aletas 10 de la presente invención normalmente, pero sin limitación, tienen una tasa de flujo de aire de aproximadamente 91.4 m por minuto aproximadamente 228.6 m por minuto, y preferiblemente de aproximadamente 182.8 m por minuto a aproximadamente 1 98.1 m por minuto. La potencia de los motores del ventilador depende del tamaño del alojamiento del intercambiador de calor por evaporación, el tamaño de los montajes de bobina utilizados, el número y configuración de los tubos en los montajes de bobina, el número de montajes de bobina utilizados, la presencia y orientación de cualquier relleno de cubierta húmeda, el tamaño y el tipo de ventilador utilizado, y varios otros factores, por lo que valores no absolutos pueden presentarse para la potencia de los motores del ventilador requerida. En general y sin limitación, la potencia de los motores del ventilador varía dentro de un intervalo muy amplio, tal como aproximadamente 0.06 HP a aproximadamente 0.5 HP por 0.09 metro cuadrado de área de plan de los montajes de bobina utilizados en los intercambiadores de calor por evaporación, correspondiente a la zona del plano principal 25 co-extensiva con la longitud y anchura del montaje de bobina.

En el aparato de intercambio de calor por evaporación usando montajes de bobina de tubo con aletas 24 de la presente invención, el rendimiento ha demostrado que se incrementa por un caudal de aire incrementado incluso en comparación con montajes de bobina similares usando tubos que tienen segmentos 12 con una forma en sección transversal generalmente elíptica pero que no contienen aletas 20 como en la presente invención. En vista del espacio ocupado por las aletas 20 en los segmentos 12 de los tubos 10 utilizados en montajes de bobina 24 de la presente invención, se espera que hubiera disminuido el caudal de aire, conforme las aletas 20 pueden haber esperado bloquear el flujo de aire y agua, por lo que es sorprendente e inesperado cuando aumenta el caudal de aire. El aumento en el caudal de aire proporciona una sorprendente mejora del desempeño térmico en aparatos de intercambio de calor por evaporación usando los montajes de bobina con los tubos con aletas 10 de la presente invención.

El desempeño térmico incrementado del aparato de intercambio de calor por evaporación usando los montajes de bobina 24 que tienen tubos con aletas de la presente invención se describirá en mayor detalle con respecto al procedimiento de prueba no limitante siguiente con lo cual se prueban varios montajes de bobina, incluyendo aquellos de la presente invención, bajo condiciones de prueba equivalentes.

El procedimiento de prueba incluye el monitoreo de varios montajes de bobina simples en un enfriador por evaporación, de contraflujo, de giro inducido modelo ATWB de Evapco, Inc., en una instalación de prueba. La disposición general del enfriador por evaporación, de contraflujo, de giro inducido modelo ATWB se muestra en la figura 7, excepto que se utiliza solamente el montaje de bobina 24, en lugar de dos montajes de bobina 24 como se muestra en la figura 7. Los montajes de bobina probados todos tienen un área de plan de 6 pies (1.83 m) de largo (correspondiente a tubos en serpentín que tienen segmentos con curvaturas de retorno que ajustan dentro de los marcos de esta longitud con el espaciado adecuado) por 4 pies (1.22 m) de ancho (correspondientes a 37 tubos adyacentes que se empacaron dentro de los marcos de este ancho con el espaciado adecuado) y tienen diez filas generalmente horizontales de segmentos 12 con formas en sección transversal generalmente elípticas conectadas por curvaturas de retomo que tienen una forma en sección transversal circular, donde los ejes principales de segmentos están dispuestos en varias orientaciones. Todos los tubos usados en montajes de bobina probados con curvaturas de retorno que tienen un diámetro exterior de sustancialmente 1.05 pulgadas (2.67 cm) y segmentos que tienen un diámetro exterior del tubo nominal de sustancialmente 1.05 pulgadas (2.67 cm), con un espaciado centro a centro sustancialmente horizontal DH de 1.0625 pulgadas (2.699 cm) (designado "estrecho" en el cuadro posterior) o 1.156 pulgadas (2.936 cm) (designado "amplio" en el cuadro posterior) y un espaciado de centro a centro sustancialmente vertical Dv de aproximadamente 1.875 pulgadas (4.763 cm). Un montaje de bobina probado sin aletas 20 en los segmentos (ID de prueba "A" en el cuadro posterior y la gráfica de la figura 12) y representa una línea de base contra la cual se comparan otros montajes bobina con aletas. Otros montajes de bobina probados identificados en el cuadro posterior y la gráfica de la figura 12 tienen aletas espirales 20 con los parámetros de la separación y altura de aletas como se describe y reivindica aquí, y algunos tienen aletas espirales 20 pero no tienen los parámetros de la separación y altura de aletas como se describe y reivindica aquí. Todos de los montajes de bobina que incluyen aletas utilizan aletas del mismo grosor, es decir, 0.013 pulgadas (0.033 cm), que está dentro del intervalo del grosor de aleta descrito y reivindicado aquí. Algunos otros montajes de bobina, principalmente, los que tienen los parámetros asociados con el ID de prueba "B" y "C" (probado en un equipo diferente) e ID de prueba "D" (probado usando el motor de 5 HP) en el cuadro posterior y la gráfica 12, se prueban de manera diferente, pero los datos del desempeño que se presentan en el gráfico de la figura 12 se derivan usando cálculos de la industria para la normalización de los datos de desempeño de aparatos de diferentes configuraciones. El desempeño de los montajes de la bobina se prueban en una variación de tasas de caudales de agua internamente a través de las bobinas de 227.1 litro por minuto a 1362.7 litro por minuto, las tasas de flujo de agua externamente a través de las bobinas de aproximadamente 22.3 litro por minuto por 0.09 m cuadrado, y las tasas de flujo de aire de 300 pies por minuto (91.44 metros por minuto) a 750 pies por minuto (228.6 metros por minuto), generadas por un ventilador accionado por un motor de 3 HP (excepto como se señala anteriormente con respecto al ID de prueba "C"). Los montajes de bobina probados tienen los parámetros como se establece en el cuadro siguiente: La figura 12 es una gráfica de los resultados de las pruebas de los montajes de bobina identificados en el cuadro en el intercambiador de calor por evaporación bajo las mismas condiciones establecidas en el procedimiento descrito anteriormente, con respecto las tasas de flujo de fluido (agua) del procedimiento interno preferidas de 6 a 37.1 litro por minuto por tubo (donde cada tubo es identificado como un "circuito" en la leyenda del eje x de la gráfica. La gráfica muestra curvas basadas en el calor transferido como es medido en miles de BTU/hora (MBH) versus el flujo de agua internamente a través del montaje de bobina en litros/minuto/tubo (LPM). Cada curva A a H en la figura 12 corresponde al montaje de bobina correspondiente A a H del cuadro anterior.

Con referencia a la figura 12, el desempeño de línea de base de la curva A relaciona el montaje de bobina A, con una orientación del segmento de los ejes principales ric-rac de 20° a 340° y sin aletas.

Curvas B a F arriba de la indicación de la curva A que en la tasa de flujo de agua interno indicada a lo largo del eje X, dichas curvas tienen un mejor desempeño térmico que el desempeño de la línea de base, con el mejor desempeño térmico incrementado de la curva B a la curva F.

ID de prueba "G" y ?" con una orientación de los ejes principales ric-rac de 340°, con respecto a la separación de aletas de 1 .5 y 3 aletas/pulgada (2.54 cm) y la altura de aleta de 0.5 pulgadas (1.27 cm) (fuera el parámetro de altura de aleta de la presente invención) tienen el desempeño térmico inferior consistentemente (MBH) como se indica en las curvas G y H, respectivamente.

En general, los resultados de prueba muestran que la orientación de los ejes principales de los segmentos con aletas generalmente elípticos en una dirección generalmente vertical (0o) proporciona mejor desempeño térmico que una orientación ric-rac de los ejes principales para los tubos que tienen la misma altura de aleta y separación de aleta. Sin embargo al disponer los principales segmentos en una orientación ric-rac todavía proporciona un aumento muy considerable en el desempeño térmico de un montaje de bobina que tiene todos los otros parámetros dentro del alcance de la presente invención. Para tubos que tienen el mismo ángulo de orientación, principalmente una orientación ric-rac o generalmente vertical de los segmentos generalmente elípticos, las aletas que tienen una altura de 0.3125 pulgadas (0.794 cm) proporciona el mejor desempeño térmico. Para los tubos que tienen el mismo ángulo de orientación de sus ejes principales y la altura de la aleta, menos espacio dentro de los parámetros de la presente invención proporciona un mejor desempeño térmico.

El efecto práctico de los resultados que se muestran en la figura 12 es que los montajes de bobina hechos usando los tubos con aletas de la presente invención, que tienen la combinación de factores de forma de tubo, orientación, disposición y separación, y separación de aleta, altura y grosor, todo lo cual se debe equilibrar cuidadosamente, proporcionan un dramático aumento en la capacidad térmica y desempeño en comparación con otros montajes de bobina que tienen la misma huella (área de plano). Por lo tanto, basado en la presente invención, entre otros beneficios y ventajas descritos anteriormente, un montaje de bobina significativamente más efectivo en costo puede producirse al proporcionar un montaje de bobina más pequeño que los resultados de la misma demanda de capacidad de calor. Esto es importante no sólo para las ventas comerciales iniciales incrementadas, sino también para la posterior operación más efectiva en costos de aparatos de intercambio de calor por evaporación que usan los montajes de bobina de la presente invención. Para los montajes de bobina de la misma área de plano, la gráfica de la figura 12 muestra muy significativamente desempeño térmico incrementado, para las modalidades probadas y los resultados mostrados en la figura 12, hasta aproximadamente un aumento de 18.3% en MBH, comparando los resultados de la curva de F a la curva A de linea de base, como se mide en una tasa de flujo de fluido del procedimiento interno (agua) de 30.3 litro por minuto por tubo (calculado como 504-426 = 78/426 x 100 = 18.3%).

Se apreciará por los expertos en la técnica que podrían hacerse cambios a las modalidades descritas anteriormente sin apartarse del concepto inventivo general de las mismas. Se entiende, por tanto, que esta invención no se limita a las modalidades particulares descritas, sino que está destinada a cubrir las modificaciones dentro del espíritu y alcance de la presente invención como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Un intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) que comprende un pleno (40, 40A, 40B, 40C, 40D) que tiene un eje longitudinal generalmente vertical (42, 42A, 42B, 42C, 42D) un distribuidor (54, 54B, 54C) para la distribución de un líquido de intercambio de calor externo en el pleno, un circulador de aire (48, 48B, 48C, 48D, 62) para causar que el aire fluya en una dirección a través del pleno en una dirección generalmente contracorriente a, generalmente en paralela a, o generalmente a través del eje longitudinal del pleno, y un montaje bobina (24, 24A, 24B, 24C, 24D) que tiene un plano principal (25) y está montado dentro del pleno tal que el plano principal es generalmente normal al eje longitudinal del pleno y tal que el liquido de intercambio de calor externo fluye externamente a través del montaje de bobina en una dirección de flujo generalmente vertical, en donde el montaje de bobina comprende la entrada (32) y colectores de salida (34) y una pluralidad de tubos (10) que conecta los colectores, los tubos que se extienden en una dirección generalmente horizontalmente y que tiene un eje longitudinal (13) y una forma en sección transversal generalmente elíptica que tiene un eje principal con una longitud y un eje menor con una longitud donde el promedio de la longitud del eje principal y la longitud del eje menor es un diámetro exterior de tubo nominal, los tubos que están dispuestos en el montaje de bobina tal que tubos adyacentes están verticalmente generalmente espaciados unos de otros dentro de planos generalmente paralelos al plano principal, los tubos adyacentes en los planos generalmente paralelos al plano principal que son escalonados y espaciados entre si generalmente verticalmente (Dv) para formar una pluralidad de niveles generalmente horizontales escalonados (L1A, L1 B, L2A, L2B) en el que cada otro tubo está alineado en el mismo nivel horizontal generalmente paralelo generalmente al plano principal, y en donde los tubos están espaciados (DH) unos de otros generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal del tubo, caracterizado por al menos uno de los tubos (10), siendo un tubo con aletas que tiene aletas externas (20) formadas en una superficie exterior de los tubos, en donde las aletas tienen un espaciado de 1.5 a 3.5 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (13) de los tubos, las aletas que tienen una altura que se extiende desde la superficie exterior de los tubos a una distancia de sustancialmente 23.8% a sustancialmente 36% del diámetro exterior del tubo nominal, las aletas que tienen un grosor de sustancialmente 0.007 pulgadas (0.018 cm) a sustancialmente 0.020 pulgadas (0.051 cm), los tubos que tienen un espaciado centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal (13) de los tubos de sustancialmente 100% a sustancialmente 131 % del diámetro exterior del tubo nominal, y los tubos adyacentes horizontalmente que tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente 1 10% a sustancialmente 300% del diámetro exterior del tubo nominal.

2. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque una pluralidad de los tubos (10) en el montaje de bobina (24, 24A, 24B, 24C, 24D) son los tubos con aletas.

3. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque la mayoría de tubos (10) en el montaje de bobina (24, 24A, 24B, 24C, 24D) son los tubos con aletas.

4. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque todos los tubos (10) en el montaje de bobina (24, 24A, 24B, 24C, 24D) son los tubos con aletas.

5. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque las aletas (10) que tienen un espaciado de sustancialmente 2.75 a sustancialmente 3.25 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (13) de los tubos (10).

6. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque las aletas (10) que tienen un espaciado de sustancialmente 3 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal ( 13) de los tubos (10).

7. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los tubos (10) que tienen un espaciado centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los tubos de sustancialmente 106% a sustancialmente 1 18% del diámetro exterior del tubo nominal.

8. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los tubos (10) que tienen un espaciado centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los tubos de sustancialmente 112% del diámetro exterior del tubo nominal.

9. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los tubos (10) que tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente 150% a sustancialmente 205% del diámetro exterior del tubo nominal.

10. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los tubos (10) que tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente 179% del diámetro exterior del tubo nominal.

1 1 . El ¡ntercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 1 , 2, 3 o 4, caracterizado además porque las aletas (20) que tienen un espaciado de sustancialmente 2.75 a sustancialmente 3.25 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (1 3) de los tubos, las aletas que tienen una altura de sustancialmente 28% a sustancialmente 33% del diámetro exterior del tubo nominal, las aletas que tienen un grosor de sustancialmente 0.009 pulgadas (0.023 cm) a sustancialmente 0.015 pulgadas (0.038 cm), los tubos que tienen un espaciado centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los tubos de sustancialmente 106% a sustancialmente 1 18% del diámetro exterior del tubo nominal, y los tubos que tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical (DV) de sustancialmente 1 50% a sustancialmente 205% del diámetro exterior del tubo nominal.

12. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque las aletas (20) que tienen un espaciado de sustancialmente 3 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (1 3) de los tubos, las aletas que tienen una altura de sustancialmente 29.76% del diámetro exterior del tubo nominal, las aletas que tienen un grosor de sustancialmente 0.01 pulgadas (0.025 cm) a sustancialmente 0.013 pulgadas (0.033 cm), los tubos (10) que tienen un espaciado centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los tubos de aproximadamente 1 12% del diámetro exterior del tubo nominal, y los tubos que tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical (Dv) de aproximadamente 179% del diámetro exterior del tubo nominal.

13. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el diámetro exterior del tubo nominal es sustancialmente 1 05 pulgadas (2.67 cm)

14. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 1 , 2, 3, o 4, caracterizado además porque el diámetro exterior del tubo nominal que es de sustancialmente 1.05 pulgadas (2.67 cm), las aletas (20) que tienen un espaciado centro a centro de sustancialmente 0.286 pulgadas (0.726 cm) a sustancialmente 0.667 pulgadas (1.694 cm), las aletas que tienen una altura de sustancialmente 0.25 pulgadas (0.635 cm) a sustancialmente 0.375 pulgadas (0.953 cm), los tubos (10) que tienen un espaciado centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal (13) de los tubos de sustancialmente 1.05 cm (2.67) a sustancialmente 1.38 pulgadas (3.51 cm), y los tubos adyacentes horizontalmente que tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical (D ) de sustancialmente 1.15 pulgadas (2.92 cm) a sustancialmente 3.15 pulgadas (8.00 cm).

5. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque las aletas (20) que tienen un espaciado centro a centro de sustancialmente 0.308 pulgadas (0.782 cm) a sustancialmente 0.364 pulgadas (0.925 cm), la altura de sustancialmente 0.294 pulgadas (0.747 cm) a sustancialmente 0.347 pulgadas (0.881 cm), las aletas que tienen un grosor de sustancialmente 0.009 pulgadas (0.023 cm) a sustancialmente 0.015 pulgadas (0.038 cm) y los tubos adyacentes horizontalmente (20) que tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente 1 .57 pulgadas (3.99 cm) a aproximadamente 2.15 pulgadas (5.46 cm).

16. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque las aletas (20) que tienen un espaciado centro a centro de sustancialmente 0.333 pulgadas (0.846 cm), una altura de sustancialmente 0.3125 pulgadas (0.794 cm), un grosor de sustancialmente 0.01 pulgadas (0.025 cm) a sustancialmente 0.013 pulgadas (0.033 cm), los tubos (10) que tienen un espaciado centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los tubos de sustancialmente 1.175 pulgadas (2.985 cm), y los tubos que tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente 1.88 pulgadas (4.78 cm).

7. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los ejes principales de los tubos (10) que están generalmente paralelos al eje longitudinal (42, 42A, 42B, 42C, 42D) del pleno (40, 40A, 40B, 40C, 40D).

18. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los ejes principales de los tubos (10) que están angulados con respecto al eje longitudinal (42, 42A, 42B, 42C, 42D) del pleno (40, 40A, 40B, 40C, 40D).

19. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque los ejes principales de los tubos (10) de los tubos adyacentes en diferentes niveles verticales (L2A, L2B) que están angulados en direcciones opuestas con respecto uno con otro y hacia el eje longitudinal (42, 42A, 42B, 42C, 42D) del pleno (40, 40A, 40B, 40C, 40D).

20. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque el ángulo de los ejes principales de los tubos (10), en un primer nivel generalmente horizontal (L1 B) que es mayor de 0o a aproximadamente 25° del eje longitudinal (42, 42A, 42B, 42C, 42D) del pleno (40, 40A, 40B, 40C, 40D) y el ángulo de los ejes principales de los tubos en el siguiente nivel generalmente horizontal verticalmente adyacente (L2B) que es aproximadamente 335° a menos de 360° del eje longitudinal (42, 42A, 42B, 42C, 42D) del pleno (40, 40A, 40B, 40C, 40D).

21. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el ángulo de los ejes principales de los tubos (10), en un primer nivel generalmente horizontal (L1 B) que es aproximadamente 20° del eje longitudinal (42, 42A, 42B, 42C, 42D) del pleno (40, 40A, 40B, 40C, 40D) y el ángulo de los ejes principales de los tubos en el siguiente nivel generalmente horizontal verticalmente adyacente (L2B) que es aproximadamente 340° del eje longitudinal del pleno.

22. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque las aletas (20) que tienen ondulaciones dentro y fuera de un plano de material utilizado para hacer las aletas.

23. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque los tubos con aletas (10) que son galvanizados tal que las aletas (20) después de la galvanización son más gruesas en una base proximal a la superficie exterior del tubo que en una punta de las aletas distales de la superficie exterior del tubo.

24. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26 C, 26D) de conformidad con la reivindicación 1 , 2, 3 o 4, caracterizado además porque comprende los tubos (10) que son tubos en serpentín (10) que tienen una pluralidad de segmentos (12, 12A, 12B) y una pluralidad de curvaturas de retorno (14, 14A, 14B), las curvaturas de retorno que están orientadas en planos verticales generalmente, los segmentos de cada tubo que conectan las curvaturas de retorno de cada tubo y que se extiende entre las curvaturas de retorno en una dirección generalmente horizontalmente, los segmentos que tienen un eje longitudinal (13) y una forma en sección transversal generalmente elíptica que tiene un eje principal con una longitud y un eje menor con una longitud donde el promedio de la longitud del eje principal y la longitud del eje menor es un diámetro exterior del tubo nominal, los segmentos que están dispuestos en el montaje de bobina (24, 24A, 24B, 24 C, 24D) tal que los segmentos de tubos adyacentes están generalmente verticalmente espaciados unos de otros dentro de los planos generalmente paralelos al plano principal (25), los segmentos de tubos adyacentes en los planos generalmente paralelos al plano principal que están escalonados y espaciados entre sí generalmente verticalmente (Dv) para formar una pluralidad de niveles generalmente horizontales escalonados (L1A, L1B; L2A, L2B) en el que todos los demás segmentos están alineados en el mismo nivel generalmente horizontal generalmente paralelo al plano principal, y en donde los segmentos están espaciados (DH) unos de otros generalmente horizontalmente y generalmente normales al eje longitudinal (13) del segmento conectado a la curvatura de retorno, caracterizado por los segmentos (12, 12A, 12B) que tienen aletas externas (20) formadas en una superficie exterior de los tubos (10), en donde las aletas tienen un espaciado de sustancialmente 1.5 a sustancialmente 3.5 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (13) de los segmentos, las aletas que tienen una altura que se extiende desde la superficie exterior de los segmentos a una distancia de sustancialmente 23.8% a sustancialmente 36% del diámetro exterior del tubo nominal, las aletas que tienen un grosor de sustancialmente 0.007 pulgadas (0.018 cm) a sustancialmente 0.020 pulgadas (0.051 cm), los segmentos que tienen un espaciado centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los segmentos de sustancialmente 100% a sustancialmente 131 % del diámetro exterior del tubo nominal, y los segmentos adyacentes horizontalmente que tienen un espaciado centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente 1 10% a sustancialmente 300% del diámetro exterior del tubo nominal.

25. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque las aletas (20) que tiene un espaciado de sustancialmente 2.75 a sustancialmente 3.25 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (13) de los segmentos (12, 12A, 12B), las aletas con una altura de sustancialmente el 28% a sustancialmente el 33% del diámetro exterior del tubo nominal, las aletas con un grosor de sustancialmente 0.009 pulgadas (0.023 cm) a sustancialmente 0.015 pulgadas (0.038 cm), los segmentos con una separación de centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los segmentos de sustancialmente el 106% a sustancialmente el 1 18% del diámetro exterior del tubo nominal y los segmentos horizontalmente adyacentes con un espaciado centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente el 150% a sustancialmente el 205% del diámetro exterior del tubo nominal.

26. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado además porque las aletas (20) que tienen un espaciado de sustancialmente 3 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (13) de los segmentos (12, 1 2A, 12B), las aletas con una altura de sustancialmente el 29.76% del diámetro exterior del tubo nominal, las aletas con un grosor de sustancialmente 0.01 pulgada (0.033 cm), los segmentos con una separación de centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los segmentos de sustancialmente el 1 12% del diámetro exterior del tubo nominal y los segmentos horizontalmente adyacentes con un espaciado centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente el 179% del diámetro exterior del tubo nominal.

27. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque por las curvaturas de retorno (14, 14A, 14B) que tienen una sección transversal circular con un diámetro exterior de sustancialmente 1 .05 pulgadas (2.67 cm) y el diámetro exterior del tubo nominal siendo sustancialmente 1.05 pulgadas (2.67 cm)

28. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque la curvatura de retorno (14, 14A, 14B) que tiene un sección transversal generalmente elíptico y el diámetro exterior del tubo nominal siendo sustancialmente 1.05 pulgadas (2.67 cm).

29. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque los ejes principales (13) de los segmentos (12, 12A, 12B) generalmente son paralelos al plano de las curvaturas de retorno (14, 14A, 14B).

30. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque los ejes principales de los segmentos (12B) están en ángulo con respecto al plano de las curvaturas de retorno (14, 14A, 14B).

31. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque los ejes principales de los segmentos (12B) de tubos adyacentes (10) en los diferentes niveles verticales (L1 B, L2B) están en ángulo en direcciones opuestas respecto una a la otra y el plano de las curvaturas de retorno (14, 14A, 14B).

32. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado además porque el ángulo de los ejes principales de los segmentos (12B) en un primer nivel generalmente horizontal (L1 B) es mayor que 0o a aproximadamente 25° del plano de la curvatura de retorno (14, 14A, 14B) y el ángulo de los ejes principales de los segmentos en el siguiente nivel generalmente horizontal y verticalmente adyacente (L2B) que es aproximadamente 335° a menos de 360° del plano de las curvaturas de retorno.

33. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque el ángulo de los ejes principales de los segmentos (12B) en un primer nivel generalmente horizontal (L1 B) que es aproximadamente de 20° desde el plano de las curvaturas de retorno (y el ángulo de los ejes principales de los segmentos en el siguiente nivel generalmente horizontal y verticalmente adyacente (L2B) que es aproximadamente 340° desde el plano de las curvaturas de retorno.

34. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque las aletas (20) que tienen un espaciado de sustancialmente 2.75 a sustancialmente 3.25 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (13) de los segmentos (12, 12A, 12B), las aletas teniendo una altura de sustancialmente el 28% a sustancialmente el 33% del diámetro exterior del tubo nominal , las aletas con un grosor de sustancialmente 0.009 pulgadas (0.023 cm) a sustancialmente 0.015 pulgadas (0.038 cm), los segmentos con una separación de centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los segmentos de sustancialmente el 106% a sustancialmente el 1 18% del diámetro exterior del tubo nominal, y los segmentos horizontalmente adyacentes con una separación de centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente el 150% a sustancialmente el 205% del diámetro exterior del tubo nominal.

35. El intercambiador de calor por evaporación (26, 26A, 26B, 26C, 26D) de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque las aletas (20) que tienen un espaciado de sustancialmente 3 aletas por pulgada (2.54 cm) a lo largo del eje longitudinal (13) de los segmentos (12, 12A, 12B), las aletas con una altura de sustancialmente 29.76% del diámetro exterior del tubo nominal, las aletas con un grosor de sustancialmente 0.01 pulgadas (0.025 cm) a sustancialmente 0.013 pulgadas (0.033 cm), los segmentos con una separación de centro a centro (DH) generalmente horizontalmente y generalmente normal al eje longitudinal de los segmentos de sustancialmente el 1 12% del diámetro exterior del tubo nominal y los segmentos que tienen un espaciado de centro a centro generalmente vertical (Dv) de sustancialmente el 179% del diámetro exterior del tubo nominal.