MX2013009156A - Intercambiador de calor y metodo de humedecimiento de intercambiadores de calor. - Google Patents

Abstract

Un intercambiador de calor (1) que incluye por lo menos un primer módulo (2) y un segundo módulo (12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) para el intercambio de calor entre un primer medio fluido y un segundo medio fluido, en donde el primer medio fluido se puede conducir a través de un sistema de canal cerrado (3) separado del segundo medio fluido, con el sistema de canal cerrado siendo capaz de hacerse fluir alrededor por el segundo medio fluido y con el segundo medio fluido siendo gaseoso. Un primer aparato de humedecimiento (4) se proporciona para el primer módulo y un segundo aparato de humedecimiento (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74) se proporciona para el segundo módulo por medio de los cuales el primer módulo y el segundo módulo se pueden humedecer por el tercio medio fluido, con el primer aparato de humedecimiento (4) para el primer módulo (2) siendo capaz de accionarse de forma independiente del aparato de humedecimiento (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74) para el segundo módulo (12, 22, 32, 42, 52, 62, 72).

Description

- - INTERCAMBIADOR DE CALOR Y MÉTODO DE HUMEDECIMIENTO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR CAMPO TÉCNICO La invención se refiere a un intercambiador de calor que incluye por lo menos un primer módulo y un segundo módulo para el intercambio de calor entre un primer medio fluido y un segundo medio fluido, en donde el primer medio fluido se puede conducir a través de un sistema de canal cerrado separado del segundo medio fluido. El sistema de canal cerrado se puede hacer fluir alrededor por el segundo medio fluido, con el segundo medio fluido siendo gaseoso. Un aparato de humedecimiento está provisto adicionalmente por medio del cual el segundo medio fluido se puede humedecer por un tercer medio fluido.

La invención se refiere adicionalmente al uso de un intercambiador de calor provisto de un aparato de humedecimiento en una planta de enfriamiento para el enfriamiento de un lugar o el intercambio de calor. Tal intercambiador de calor se puede utilizar, en particular, en la industria alimentaria, en la industria química, en la industria farmacéutica o en la refrigeración o congelación de productos.

La invención también se refiere a un método de humedecimiento de un intercambiador de calor que incluye - - por lo menos un primer módulo y un segundo módulo para el intercambio de calor entre un primer medio fluido y un segundo medio fluido, en donde el primer medio fluido se conduce a través de un sistema de canal cerrado separado del segundo medio fluido, con el sistema de canal cerrado haciéndose fluir alrededor por el segundo medio fluido, con el segundo medio fluido siendo gaseoso. Un tercer medio fluido humedece el segundo medio fluido o el intercambiador de calor por medio de un aparato de humedecimiento.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Productos, procesos o medios que tienen que ser enfriados, congelados o ultracongelados en diversos sectores. Plantas industriales de enfriamiento se pueden utilizar para este propósito las cuales son como una regla diseñadas para altas capacidades de enfriamiento y por lo tanto, tienen un requerimiento de energía que no se puede descuidar.

Diferentes enfoques de solución se han adoptado para reducir este requerimiento de energía. Por una parte, se puede modificar el diseño del intercambiador de calor; por otra parte, se puede proporcionar humedecimiento del intercambiador de calor tal como se describe en el documento WO2010/040635 Al. Este documento muestra un intercambiador de calor con aletas, el cual en este caso más sencillo, se compone de un tubo para la conducción a - - través de un medio de transferencia de calor y una pluralidad de aletas que están conectadas al tubo y están en comunicación con un segundo medio en operación. Este diseño es particularmente conveniente cuando el segundo medio es gaseoso y está compuesto, por ejemplo, de aire del ambiente ya que este tiene un coeficiente de transferencia de calor relativamente bajo que se puede compensar mediante una correspondiente superficie grande de las aletas. El intercambiador de calor con aletas también puede incluir naturalmente una pluralidad de tubos para más de un medio de transferencia de calor o los tubos se pueden conectar entre si en paralelo y/o en serie según se requiera.

Una descripción general de intercambiadores de calor tubulares con aletas también se encuentra en el documento WO2011/003444 Al.

La tasa de transferencia de calor y la eficiencia se determinan esencialmente mediante la diferencia de temperatura entre las aletas, por una parte, y el tubo o tubos, por otra parte. La diferencia de temperatura es la menor de lo que es la mayor conductividad y el espesor de la aleta es el menor de lo que es la separación mutua de los tubos. Por lo tanto, los llamados elementos de transferencia de calor de microcanales se han utilizado durante algunos años. Ellos pueden, por ejemplo, estar hechos como una sección extruida que se fabrica partir de - - un material que tiene buena conductividad térmica, tal como el aluminio. Los elementos de transferencia de calor de microcanales contienen una pluralidad de canales con un diámetro normalmente en el intervalo de 0.5 a 3 mm para el medio de transferencia de calor. En el elemento de transferencia de calor de microcanales, las secciones de aluminio extruido se utilizan preferiblemente en lugar de tubos pequeños.

Un enfoque adicional en la mejora de la transferencia de calor es proporcionar material con buena conductividad térmica para las aletas o los tubos. Debido a que, sin embargo, el uso de materiales con muy buena conductividad térmica tal como el cobre ha demostrado ser una alternativa no rentable en las plantas industriales de enfriamiento debido a los costos del material, una optimización en esta área solamente se puede justificar teniendo en cuenta los costos del material y es de esta manera, de hecho, limitada a la elección de materiales menos caros tal como el aluminio.

El enfoque adoptado en el documento O2010/040635 Al del uso de un aparato de humedecimiento ha demostrado de esta manera ser un enfoque ventajoso para reducir los costos de operación del intercambiador de calor.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objetivo de la invención mejorar la - - eficiencia de un intercambiador de calor que incluye por lo menos dos módulos.

El objetivo se satisface mediante un intercambiador de calor que incluye por lo menos un primer módulo y un segundo módulo para el intercambio de calor entre un primer medio fluido y un segundo medio fluido, en donde el primer medio fluido se puede conducir a través de un sistema de canal cerrado separado del segundo medio fluido, con el sistema de canal cerrado siendo capaz de hacerse fluir alrededor por el segundo medio fluido y con el segundo medio fluido siendo gaseoso. Adicionalmente, un primer aparato de humedecimiento se proporciona para el primer módulo y un segundo aparato de humedecimiento se proporciona para el segundo módulo por medio de los cuales el primer módulo y el segundo módulo se pueden humedecer por un tercer medio fluido, en donde el primer aparato de humedecimiento el primer módulo se puede accionar de forma independiente del aparato de humedecimiento el segundo módulo.

El segundo medio fluido o el intercambiador de calor o el sistema de canal cerrado son humedecidos por un tercer medio fluido por medio del primero y del segundo aparatos de humedecimiento, los cuales son en particular aparatos de pulverización. En el caso de un aparato de pulverización, un tercer medio fluido se puede pulverizar - - en consecuencia en el segundo medio fluido o sobre el intercambiador de calor o sobre el sistema de canal cerrado. Más de dos módulos, naturalmente, también se pueden proporcionar. Si se proporciona una pluralidad de módulos, en particular, por lo menos 8 módulos, también se puede realizar la previsión de que los aparatos de humedecimiento estén regulados conjuntamente en forma de pares mediante dos módulos respectivos; es decir tiene lugar el suministro del tercer medio a los módulos conectados conjuntamente en forma de pares.

El intercambiador de calor de conformidad con la invención tiene la ventaja de que la capacidad de enfriamiento se puede adaptar directamente a la demanda gracias al aparato de humedecimiento, el cual se puede activar por separado o de forma individual para cada módulo de modo que la capacidad de enfriamiento requerida se pueda suministrar exactamente por medio de una regulación de temperatura. La capacidad de enfriamiento se aumenta mediante el humedecimiento con respecto a un intercambiador de calor sin un aparato de humedecimiento con una superficie de intercambio total predefinida de los módulos y con una velocidad de flujo predefinida del segundo medio y/o la superficie de intercambio total de todos los módulos se reduce para una capacidad de enfriamiento predefinida. La eficiencia del intercambiador de calor de esta manera se - - aumenta mediante el aparato de humedecimiento y se optimiza mediante la posibilidad de regular selectivamente el aparato de humedecimiento de cada módulo individual.

Una gran ventaja del intercambiador de calor de conformidad con la invención es el evitar un aumento brusco de energía en el inicio del humedecimiento justo en ese punto en el tiempo en el cual se activa el aparato de humedecimiento. En contraste con la técnica anterior, el intercambiador de calor no está humedecido sobre toda la superficie, lo cual tendría la consecuencia de que la energía aumenta bruscamente como resultado de la humidificación debido a que el intercambio de calor sobre la superficie de intercambio total de todos los módulos se aumenta simultáneamente. La regulación del intercambiador de calor de esta manera se puede mejorar en general con respecto a la técnica anterior debido a que se hace posible una mayor precisión de la regulación mediante la solución de conformidad con la invención, lo cual no fue' posible anteriormente para la solución de conformidad con la técnica anterior.

Esto también tiene la consecuencia de un consumo considerablemente inferior de un tercer medio, . en particular, del líquido de pulverización. Se puede ahorrar hasta el 95% del tercer medio con respecto a la. técnica anterior, es decir, por ejemplo, con respecto a la 'solución - - descrita en el documento WO2010/040635 Al, con la duración de la humidificación siendo la misma. Esto significa que tiene lugar un ahorro sustancial del tercer medio, es decir, del liquido de pulverización, en particular agua. Esto también tiene la consecuencia de que se puede reducir el uso de agentes de limpieza para la preparación del liquido de pulverización. Adicionalmente, debido al uso selectivo del aparato de humedecimiento, la vida de servicio del mismo, asi como la vida de servicio del intercambiador de calor se aumentan.

Por otra parte, los fenómenos de corrosión pueden ocurrir en el intercambiador de calor debido al uso de un aparato de humedecimiento, lo cual puede dar como resultado daños en un tiempo de operación excesivo del aparato de humedecimiento. Por lo tanto, la duración anual de uso de aparatos de humedecimiento se ha restringido hasta la fecha. Cuando los aparatos de humedecimiento se pueden conectar en forma independiente uno de otro, sé pueden conectar, en particular, en forma secuencial, la duración anual de uso de esta manera se puede extender en general.

De conformidad con la invención, solamente una parte del intercambiador de calor, un módulo, se humedece de esta manera, es decir, se pulveriza en particular, con el tercer medio. Un módulo del intercambiador de !calor se entiende dentro del marco de esta solicitud como una cámara - - cubierta por un ventilador.

El humedecimiento de cada módulo tiene lugar de forma secuencial, es decir, los módulos individuales son humedecidos por el tercio medio uno después del otro en el tiempo. Esto significa, en particular, que la duración total de la pulverización se compone de los periodos individuales en los cuales se pulveriza un módulo respectivo con agua. Se asegura en este respecto mediante la regulación de que el período para cada módulo individual es sustancialmente de igual duración, es decir, que los períodos para la pulverización son sustancialmente de igual duración para cada módulo. Al final de la duración de uso del intercambiador de calor, todos los módulos de esta manera se han humedecido durante un período de sustancialmente la misma duración o la duración de uso de cada uno de los aparatos de humedecimiento es sustancialmente la misma.

Debido a que en muchos casos de aplicación no es necesario para la mejora de la transferencia de calor que todos los módulos se humedezcan simultáneamente, y puesto que es incluso concebible que solamente un único módulo tenga que ser humedecido, la vida de servicio del intercambiador de calor se puede aumentar sustancialmente.

La solución de conformidad con la invención se puede utilizar ventajosamente durante tanto tiempo !;;hasta - - que los aparatos de humedecimiento, por lo menos la mitad de los módulos, se puedan regular de forma independiente el uno del otro. Los módulos interconectados forman entonces los denominados grupos de módulos. Los módulos se pueden combinar ventajosamente en grupos de módulos cuando el número total de módulos es mayor de cuatro.

El primer medio puede, por ejemplo, ser un agente refrigerante liquido o portador de calor o un agente de calentamiento de vaporización o condensación. A este respecto, el término "agente de calentamiento" ha de entenderse dentro del marco de esta solicitud como todos los fluidos que se pueden utilizar venta osamente en un intercambiador de calor. El término "agente de calentamiento" incluye de esta manera tanto los refrigerantes conocidos como cualquier otro medio portador de calor adecuado, en particular, también un fluido refrigerante .

El segundo medio es el medio circundante que se localiza fuera del sistema de canal cerrado del intercambiador de calor. Este segundo medio puede ' estar presente en un estado liquido, por ejemplo, como agua o aceite, o también en el estado gaseoso, es decir, en particular, puede ser o contener aire del medio ambiente. El calor se puede absorber mediante el segundo medió o el calor se puede transferir al segundo medio de modo que se - - enfrie o se caliente.

De acuerdo con una modalidad, se proporciona un primer elemento de bloqueo para el primer aparato de humedecimiento y se proporciona un segundo elemento de bloqueo para el segundo aparato de humedecimiento. El elemento de bloqueo puede incluir por lo menos una válvula que se puede accionar mediante un imán, una válvula que se puede accionar hidráulicamente, una válvula que se puede accionar neumáticamente o una bomba.

Un sistema de monitoreo, en particular, se puede proporcionar por medio del cual el periodo de uso de cada uno de los elementos de bloqueo se puede detectar de modo que los elementos de bloqueo se pueden activar con base en los datos sobre el periodo de uso. El sistema de monitoreo puede, en particular, tener una unidad de memoria en la cual se almacena la duración de los humedecimientos individuales para cada módulo de modo que el periodo total de uso y la suma de los humedecimientos por módulo se pueden calcular y se pueden comparar con un periodo total de uso. Los intervalos de servicio también se pueden programar utilizando este sistema de monitoreo de modo que cuando se alcanza un periodo de uso especifico, un servicio del intercambiador de calor o de cada uno de los módulos puede tener lugar de forma individual. La duración de cada humedecimiento es tal que siempre hay un excedente de agua - - en el intercambiador de calor. Esto tiene la ventaja de que no se forman depósitos y al mismo tiempo se logra un efecto de limpieza por el exceso de agua, con lo cual se aumenta la vida útil del intercambiador de calor.

Adicionalmente, el primer aparato de humedecimiento se puede activar de manera apartada por un periodo del segundo aparato de humedecimiento. Según se requiera, solamente un único aparato de humedecimiento del módulo respectivo que tiene el período más bajo de uso se puede activar respectivamente. Si la activación de un único aparato de humedecimiento no es suficiente para obtener la energía de intercambio de calor requerida, es posible activar uno o más aparatos de humedecimiento. El sistema de monitoreo en este caso suma automáticamente los períodos individuales de uso de cada aparato de humedecimiento a un período total de uso del aparato de humedecimiento respectivo .

El sistema de canal cerrado puede incluir por lo menos un sistema tubular, un sistema de aletas o un sistema de placas para la toma del primer medio fluido. El sistema de canal cerrado, en particular, se puede diseñar como un intercambiador de calor tubular con aletas que se fabrica de acuerdo con un método descrito, por ejemplo, en el documento WO2011/034444 Al. Las aletas están estampadas utilizando una prensa y una herramienta especial1., y se colocan en paquetes entre sí. Posteriormente, los tubos se insertan entre dos aletas adyacentes respectivas. Estos tubos se mandrilan posteriormente de forma mecánica o hidráulica de modo que un contacto muy bueno, y de esta manera una buena transición de calor, surge entre el tubo y la aleta. Los tubos que atraviesan las aletas están conectados entre si por ménsulas en sus extremos o están conectados entre sí, por ejemplo mediante soldadura, con un tanque de entrada y tanque de salida.

Como una medida ventajosa adicional, el primer módulo y el segundo módulo del intercambiador de calor están configurados de tal manera que el sistema de canal cerrado se puede humedecer directamente por medio del primer aparato de humedecimiento y/o por medio del segundo aparato de humedecimiento.

De acuerdo con una modalidad, el sistema de canales está dispuesto en un ángulo de inclinación a la dirección vertical. La disposición propuesta en el documento WO2010/040635 Al en la cual se proporcionan una pluralidad de elementos de transferencia de calor de microcanales y una pluralidad de nervaduras de intercambio de calor, que están conectados entre sí de una manera térmicamente conductora ha demostrado ser, en particular, ventajosa para el uso de un módulo que tiene elementos de transferencia de calor de microcanales. Canales .de . aire - - están formados por las nervaduras de intercambio de calor. El aire en los canales de aire se mantiene en movimiento mediante un aparato de ventilación.

Esta disposición de intercambio de calor incluye un aparato de humedecimiento con el fin de humedecer con un liquido, por ejemplo agua, el sistema de canal cerrado que incluye por lo menos un sistema de tubos, un sistema de aletas o un sistema de placas para recibir el primer medio fluido, en particular, elementos de transferencia de calor de microcanales y/o nervaduras de intercambio de calor.

Los módulos se disponen en un ángulo de inclinación con respecto a la dirección perpendicular, es decir, a la dirección vertical. El ángulo se determina ventajosamente en cuanto a que las fuerzas de gravedad y/o de inercia que actúan sobre las gotas del liquido sobre o en un módulo de intercambiador de calor en operación, están en equilibrio con las fuerzas de flotación del flujo de aire. De acuerdo con una variante, el ángulo con respecto a la dirección vertical está en el intervalo de por lo menos 10° hasta e incluyendo 40°, preferiblemente en el intervalo de por lo menos 15° hasta e incluyendo 30°. Los elementos de transferencia de calor de microcanales también se pueden disponer en un ángulo a la dirección vertical en su dirección longitudinal. El ángulo puede coincidir con el ángulo de inclinación del módulo de intercambiador de calor - - en el cual están contenidos.

De acuerdo con una modalidad adicional, los módulos tienen un lado inferior y un lado superior, en particular, cuando se configuran inclinados con respecto a la dirección vertical. Un dispositivo de ventilación se proporciona para generar un flujo de aire desde el lado inferior al lado superior en los canales de aire. El aparato de humedecimiento se proporciona para humedecer los elementos de transferencia de calor de microcanales y/o las nervaduras de intercambio de calor desde el lado inferior o el lado superior. El aparato de humedecimiento puede, en particular, configurarse de modo que los elementos de transferencia de calor de microcanales y/o las nervaduras de intercambio de calor estén humedecidos tanto desde el lado inferior como desde el lado superior. El aparato de ventilación también puede generar un flujo de aire, desde el lado superior al lado inferior en los canales de aire.

Una regulación de temperatura se puede proporcionar para activar cada uno del primero o del segundo aparatos para humedecer. La regulación de temperatura incluye un dispositivo de medición de temperatura que detecta la temperatura del segundo medio. Si esta temperatura aumenta más de un valor limite definido, y si el segundo medio se va a enfriar, uno de los aparatos para humedecer se activa mediante el sistema de - - control que da la instrucción de abrir el elemento de bloqueo correspondiente. Si la temperatura sigue aumentando, el sistema de control da la instrucción de abrir un elemento de bloqueo adicional para un módulo adicional. Cuál de los elementos de bloqueo se abre con prioridad depende del periodo total almacenado de uso. El sistema de control se configura preferiblemente de modo que se abre primero el elemento de bloqueo con el periodo total más corto de uso.

Adicionalmente, el intercambiador de calor puede tener adicionalmente un dispositivo de humidificación dispuesto en el lado de entrada en el flujo de aire para enfriar el aire y/o un colector de gotas dispuesto en el lado de salida en el flujo de aire.

Un intercambiador de calor de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores se puede _ utilizar en una planta de enfriamiento para el enfriamiento de un lugar y/o el intercambio de calor. Adicionalmente, un intercambiador de calor de acuerdo con cualquiera de las modalidades anteriores se puede utilizar para el enfriamiento o congelación de productos o para la refrigeración de alimentos, en particular, productos lácteos, bebidas, pasteles, productos terminados, dulces, verduras, frutas o para la congelación de alimentos, en particular carne, pescado, pasta o productos teriríinádos o - - para la liofilización .

En particular, el almacenamiento de frutas y verduras frescas requiere un conocimiento exacto de las propiedades especificas de los productos. Para poder almacenar estos productos independientemente de la temporada, las demandas de temperatura, humedad y flujo de aire se deben adaptar específicamente para el producto que será almacenado. Los intercambiadores de calor se utilizan aquí para el almacenamiento a largo plazo, el almacenamiento intermedio o para los procesos de maduración, por ejemplo plantas de maduración de plátanos.

Un intercambiador de calor se puede utilizar tanto en la producción de alimentos, sustancias químicas o ingredientes activos para productos farmacéuticos para el enfriamiento de los productos así como también para el enfriamiento de un lugar. El intercambiador de calor también se puede utilizar para el almacenamiento a largo plazo, para el almacenamiento de transbordo o el almacenamiento fresco, en particular, con una distribución de temperatura uniforme, una alta seguridad de fallo, así como bajos costos de operación que juegan un papel específico para estas aplicaciones. Protección contra explosiones, protección contra la corrosión y regulaciones de higiene especiales pueden además, en particular, ;ser de importancia para productos químicos de modo ¦; qué una - - temperatura ambiente especifica se debe observar con tanta precisión como sea posible.

Un enfriamiento rápido o una congelación rápida son con frecuencia importantes para el enfriamiento y la congelación de los productos además de la disminución de la temperatura ambiente. La capacidad de rendimiento de una planta industrial de refrigeración puede tener lugar mediante altas velocidades de aire utilizando ventiladores con presión externa, con espacios de aleta especiales o mediante una conducción de aire adaptada.

Métodos de humedecimiento de un intercambiador de calor incluyen por lo menos un primer módulo y un segundo módulo para el intercambio de calor entre un primer medio fluido y un segundo medio fluido, en donde el primer medio fluido se conduce a través de un sistema de canal cerrado separado del segundo medio fluido, con el sistema de canal cerrado haciéndose fluir alrededor por el segundo medio fluido, con el segundo medio fluido siendo ¦ ' gaseoso. Adicionalmente, un primer aparato de humedecimiento se proporciona para el primer módulo y un segundo aparato de humedecimiento se proporciona para el segundo módulo por medio de los cuales el primer módulo y el segundo módulo se humedecer por un tercer medio fluido, en donde el primer aparato de humedecimiento el primer módulo se '¦¦ puede accionar de forma independiente del aparato de - - humedecimiento el segundo módulo.

El método de acuerdo con la invención para el humedecimiento de un intercambiador de calor tiene la ventaja de conformidad con el aparato ya descrito de que, gracias al aparato de humedecimiento, el cual se puede activar por separado o de forma individual para cada módulo, la capacidad de enfriamiento se puede adaptar directamente al requerimiento de modo que se suministra exactamente la capacidad de enfriamiento requerida por medio de una regulación de temperatura. La capacidad de enfriamiento se aumenta con respecto a un intercambiador de calor sin un aparato de humedecimiento mediante el humedecimiento con una superficie de intercambio total predefinida de los módulos y con una velocidad de flujo predefinida del segundo medio y/o la superficie de intercambio total de todos los módulos se reduce para una capacidad de enfriamiento predefinida. La eficiencia del intercambiador de calor se aumenta de esta manera mediante el aparato de humedecimiento y se optimiza mediante la posibilidad de regular selectivamente el aparato de humedecimiento de cada módulo individual.

El primer aparato de humedecimiento puede, en particular, accionarse simultáneamente con o de manera apartada en el tiempo del segundo aparato de humedecimiento de modo que un humedecimiento local, y de esta manera - - secuencial, del primer módulo puede tener lugar independientemente del segundo módulo. Esta medida ventajosa hace que sea posible asegurar una pulverización uniforme de los módulos durante el periodo de uso.

De acuerdo con una modalidad, la temperatura de salida del primer medio fluido desde el intercambiador de calor se mide y por lo menos uno de los aparatos para humedecer se activa o se desactiva dependiendo de la temperatura de salida. Alternativamente o además de esto, la temperatura del segundo medio también se puede medir y una activación de cada uno de los aparatos de humedecimiento puede tener lugar de forma individual cuando la temperatura del segundo medio supera la temperatura máxima permitida.

De acuerdo con una modalidad adicional, el periodo de uso de cada uno de los aparatos de humedecimiento se puede registrar mediante un sistema de monitoreo y cada uno de los aparatos de humedecimiento se puede activar según se requiera dependiendo del periodo de uso anterior.

De acuerdo con una modalidad, la velocidad del flujo de aire también se puede regular de tal manera que no hay gotas, o a lo sumo una cantidad definida de gotas, del tercer medio presente en un módulo, es decir, el _ liquido, se puede llevar por el flujo de aire. La cantidad del - - liquido suministrado para el humedecimiento de los elementos de transferencia de calor de microcanales y/o las nervaduras de intercambio de calor y la velocidad del flujo de aire se pueden, en particular, regular de tal manera que las fuerzas de gravedad y/o de inercia que actúan sobre las gotas del tercer medio sobre o en un módulo están en equilibrio con las fuerzas de flotación del flujo de aire.

La descripción y las modalidades anteriores solamente sirven como ejemplos para explicar el funcionamiento de la invención. Modalidades ventajosas adicionales se pueden observar a partir de las reivindicaciones dependientes y de las Figuras 1 a 5. Adicionalmente, las características individuales de las modalidades descritas o mostradas también se pueden combinar según se desee dentro del marco de la presente invención .

DESCRIPCIÓN BREVE DE LAS FIGURAS La invención se explicará con más detalle en lo siguiente con referencia a las Figuras adjuntas.

Se muestran: La Fig. 1 una vista de un módulo de intercambiadores de calor de acuerdo con una modalidad de la invención; La Fig. 2 una vista de un módulo de intercambiadores de calor de acuerdo con la técnica - - anterior; La Fig. 3 un diagrama que ilustra las ventajas del intercambiador de calor de acuerdo con la invención; La Fig. 4 una representación esquemática del sistema de canal de un intercambiador de calor; y La Fig. 5 una sección a lo largo de la linea A-A de la Fig. 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El intercambiador de calor 1 de acuerdo con la Fig. 1 tiene un aparato de humedecimiento . Este intercambiador de calor 1 tiene un primer módulo 2 y un segundo módulo hasta un octavo módulo 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72. Cada uno de los módulos está equipado con un aparato de ventilación, por ejemplo un ventilador, para permitir un flujo pasante del módulo con aire.

Un intercambio de calor entre un primer medio fluido y un segundo medio fluido tiene lugar en cada módulo. El primer medio fluido se guia por separado del segundo medio fluido a través de un sistema de canal cerrado 3 de modo que el primer medio no entra en contacto con el segundo medio, lo cual se muestra en la Fig. 1. El sistema de canal cerrado se hace fluir alrededor de por el segundo medio. El segundo medio fluido es gaseoso. El sistema de canal cerrado 3 contiene una pluralidad de elementos de transferencia de calor de microcanales 7, 17, -¦ - 27 de los cuales solamente tres se han provisto de números de referencia por razones de claridad. Los elementos de transferencia de calor de microcanales 7, 17, 27 pueden, por ejemplo, diseñarse como tubos planos que están dispuestos en paralelo entre si. Los elementos de transferencia de calor de microcanales adyacentes 7, 17, 27 están dispuestos a un espaciamiento entre si y una pluralidad de nervaduras de intercambio de calor 8, 18, 28 están dispuestas entre los elementos de transferencia de calor de microcanales 7, 17, 27 y están conectadas a los mismos de una manera conductora de calor, por ejemplo a través de una conexión de soldadura. Canales de aire, que se extienden perpendicularmente al plano de imagen en el módulo mostrado en la Fig. 2, están formados por las nervaduras de intercambio de calor 8, 18, 28. Las nervaduras de intercambio de calor están hechas por regla general a partir de una tira plegada de lámina de metal que puede tener un patrón de zigzag.

Los elementos de transferencia de calor de microcanales 7, 17, 27 se pueden hacer como una sección extruida que se fabrica a partir de un material que tiene buena conductividad térmica, tal como aluminio o una aleación de aluminio. Los elementos de transferencia de calor de microcanales 7, 17, 27, es decir, en el presente caso las secciones extruidas, contienen una pluralidad de - - canales que tienen un diámetro de 0.5 a un máximo de 3 mm.

Un elemento de entrada 9 que se abre en un canal de tanque de entrada 10 se proporciona para la alimentación en el segundo medio. Los elementos de transferencia de calor de microcanales 7, 17, 27 conducen desde el canal de tanque de entrada 10 al canal de tanque de salida 20 que se abre en un elemento de salida 19.

Las partes individuales del módulo tales como los elementos de transferencia de calor de microcanales 7, 17, 27, las nervaduras de intercambio de calor 8, 18, 28, los canales de tanque de entrada y de salida 10, 20 y los elementos de entrada y de salida 9, 19 se producen ventajosamente a partir de aluminio o a partir de una aleación de aluminio y las piezas montadas están soldadas entre si en un horno de soldadura.

La Fig. 1 muestra un aparato de humedecimiento 4 para el primer módulo 2, asi como correspondientes segundo a octavo aparatos de humedecimiento 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74 para el segundo a octavo módulos 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72. Debido a que todos los módulos y todos los aparatos de humedecimiento tienen sustancialmente el mismo diseño, solamente el aparato de humedecimiento 4 para el primer módulo 2 será descrito en lo siguiente por razones de simplicidad, para cuyo propósito también se debe hacer referencia a la Fig. 5. La Fig. 5 muestra una sección a lo - - largo de la linea A-A de la Fig. 1.

El aparato de humedecimiento está equipado con boquillas de pulverización 16 para humedecer el segundo medio fluido con un tercer medio fluido. La boquilla de pulverización 16 puede ser preferiblemente, por ejemplo, una boquilla de cono hueco, una boquilla de pulverización plana. La ventaja de la boquilla de pulverización plana es que tienen una sección transversal más grande y por lo tanto, se requieren menos boquillas de pulverización 16. Adicionalmente, las boquillas de pulverización planas generan un patrón de pulverización más uniforme que con boquillas de cono hueco que impiden la evaporación completa del agua en el intercambiador de calor y de esta manera pueden formar ese depósito.

El segundo medio es, en particular, un gas, preferiblemente aire ambiental. El tercer medio es preferiblemente un liquido, en particular, agua. Un primer aparato de humedecimiento 4 se proporciona para el primer módulo y un segundo aparato de humedecimiento 14 se proporciona para el segundo módulo 12, asi como aparatos de humedecimiento adicionales 24, 34, 44, 54, 64, 74 para cada uno de los módulos 22, 32, 42, 52, 62, 72. Cada uno de los aparatos de humedecimiento para cada módulo 2 se puede accionar de forma independiente del aparato de humedecimiento para cada otro módulo. También existe, - - naturalmente, la posibilidad de que los módulos se suministren en forma de pares a partir de un aparato de humedecimiento, lo cual se muestra como una variante en la Fig. 5.

La Fig. 2 muestra un aparato de humedecimiento de acuerdo con la técnica anterior. Como en la Fig. 1, este intercambiador de calor 1 tiene un primer módulo 2 y un segundo módulo hasta un octavo módulo 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72. Cada uno de los módulos está equipado con un aparato de ventilación, por ejemplo, un ventilador, para permitir un flujo pasante del módulo con el aire. Cada módulo también está equipado con un aparato de humedecimiento 4. Sin embargo, este aparato de humedecimiento solamente se puede regular centralmente por medio de un único elemento de bloqueo 5. Esto significa que en este caso ya sea todos los módulos o ninguno de los módulos se pulverizan.

La Fig. 3 muestra un diagrama en el cual se introducen las horas de operación del intercambiador de calor en el eje de abscisas. La temperatura del aire se introduce en el eje de ordenadas. El diagrama ilustra las ventajas de la invención al utilizar una modalidad. La temperatura de diseño en seco de 31.2 °C se redujo a 30.0 °C debido a la solución, de conformidad con la invención, con el periodo de uso que se aumentó de 50 h/a a 145 h/a con las mismas condiciones del sistema. En el ejemplo de acuerdo con la Fig. 3, las condiciones del sistema se dieron de la siguiente manera: 50 h de duración de la pulverización por módulo o 50 h de duración de la pulverización por intercambiador de calor.

La Fig. 4 muestra un posible diseño de un módulo de un intercambiador de calor. La materia objeto de la Fig. 4 ya se analizó en un punto anterior.

La Fig. 5 muestra una sección a través de una disposición de dos pares de módulos dispuestos de manera opuesta 2A, 2B de un módulo 2 de un intercambiador de calor 1, lo cual muestra diferentes posibilidades de la disposición de los aparatos de humedecimiento 4, 4A, 4B, 4C, 4D. Cada uno de los pares de módulos 2A, 2B puede formar un módulo independiente; alternativamente, el módulo 2 puede estar dispuesto en forma de anillo alrededor del canal de aire dispuesto centralmente 11. Se proporciona un dispositivo de ventilación 13 que aspira el . aire del ambiente y lo conduce a través del canal de aire 11. Cada uno de los módulos se puede diseñar como se describe en relación con la Fig. 4. También se muestra en la Fig. 5 que cada uno de los módulos 2? y 2B incluye un ángulo de inclinación a la dirección vertical. Este ángulo con respecto a la dirección vertical puede estar en el intervalo de por lo menos 10° hasta e incluyendo 40°, - - preferiblemente en el intervalo de por lo menos 15° hasta e incluyendo 30°. El ángulo se determina ventajosamente en cuanto a que las fuerzas de gravedad y/o de inercia que actúan sobre las gotas del liquido que forma el tercer medio sobre o en un módulo en operación, están en equilibrio con las fuerzas de flotación del flujo de aire. El tamaño y el número de los módulos 2A, 3b se define generalmente de acuerdo con la capacidad de enfriamiento requerida .

El aparato de humedecimiento 4 se compone de una linea que alimenta una pluralidad de boquillas de pulverización que están dispuestas una detrás de la otra y de las cuales solamente una sola está provista de un número de referencia. El suministro de liquido a las boquillas de pulverización 16 se puede suprimir utilizando el elemento de bloqueo 5. El aparato de humedecimiento 4A de acuerdo con una variante mostrada en la Fig. 5 también puede, naturalmente, tener solamente una boquilla de pulverización única 16A. El suministro de liquido a las boquillas de pulverización 16A se puede suprimir utilizando el elemento de bloqueo 5A.

Un aparato de humedecimiento 4B se puede proporcionar correspondientemente para el segundo módulo 2B que tiene una boquilla de pulverización 16B que se puede regular mediante el elemento de bloqueo 5B de la misma - - manera como se muestra para el aparato de humedecimiento 4A. Un aparato de humedecimiento 4C tiene, de forma análoga al aparato de humedecimiento 4, una pluralidad de boquillas de pulverización 16C que se pueden regular entre sí a través del elemento de bloqueo 5C.

Adicionalmente o como una alternativa a esto, el aparato de humedecimiento D también se puede disponer entre los dos módulos 2A y 2B en el canal de aire 11. En este caso, tanto el módulo 2A como el módulo 2B se suministran simultáneamente con el líquido desde las boquillas de pulverización 16D, 16E, con las boquillas de pulverización 16D estando dirigidas en la dirección del módulo 2A y las boquillas de pulverización 16E estando orientadas en la dirección del módulo 2B. Un elemento de bloqueo 5D regula el suministro de líquido a ambas boquillas de pulverización 16D y 16E. También se puede hacer alternativamente la previsión de proporcionar un elemento de bloqueo para cada una de las boquillas de pulverización 16D y 16E.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un intercambiador de calor que incluye por lo menos un primer módulo (2) y un segundo módulo (12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) para el intercambio de calor entre un primer medio fluido y un segundo medio fluido, en donde el primer medio fluido se puede conducir a través de un sistema de canal cerrado (3) separado del segundo medio fluido, con el sistema de canal cerrado siendo capaz de hacerse fluir alrededor por el segundo medio fluido y con el segundo medio fluido siendo gaseoso, caracterizado en que: un primer aparato de humedecimiento (4) se proporciona para el primer módulo y un segundo aparato de humedecimiento (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74) se proporciona para el segundo módulo por medio de dichos aparatos de humedecimiento el primer módulo y el segundo módulo se pueden humedecer por un tercer medio fluido, con el primer aparato de humedecimiento (4) para el primer módulo (2) siendo capaz de ser accionado de forma independiente del aparato de humedecimiento (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74) para el segundo módulo (12, 22, 32, 42, 52, 62, 72).

2. El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, en donde un primer elemento de bloqueo (5) se proporciona para el primer aparato de humedecimiento y un segundo elemento de bloqueo (15, 25, 35, 45, 55, 65, 75) se proporciona para el segundo aparato de humedecimiento.

3. El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 2, en donde el primer elemento de bloqueo (5) y el segundo elemento de bloqueo (15, 25, 35, 45, 55, 65, 75) incluyen por lo menos una válvula que se puede accionar por medio de un imán, una válvula que se puede accionar hidráulicamente o una válvula que se puede accionar neumáticamente.

4. El intercambiador de calor de conformidad con una de las reivindicaciones 2 o 3, en donde un sistema de monitoreo se proporciona por medio del cual el periodo de uso de cada uno de los elementos de bloqueo (5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75) se puede detectar de modo que los elementos de bloqueo se pueden activar con base en los datos sobre el periodo de uso.

5. El intercambiador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer medio es un agente de calentamiento y/o el segundo medio es aire y/o el tercer medio es agua.

6. El intercambiador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sistema de canal cerrado (3) incluye por lo ' menos un sistema de tubos, un sistema de aletas o un sistema de placas para tomar el primer medio fluido.

7. El intercambiador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer módulo (2) y el segundo módulo (12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) están configurados de modo que el sistema de canal cerrado (3) se puede humedecer directamente por medio del primer aparato de humedecimiento (4) y/o el segundo aparato de humedecimiento (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74).

8. El intercambiador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sistema de canal (3) está dispuesto en un ángulo de inclinación a la dirección vertical.

9. El intercambiador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde una regulación de temperatura se proporciona para la activación de cada uno del primero o del segundo dispositivos de humedecimiento (4, 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74). ;¦

10. El uso de un intercambiador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en una planta de enfriamiento para el enfriamiento de un lugar y/o el intercambio de calor.

11. Un método de humedecimiento de un intercambiador de calor que incluye por lo menos un primer módulo (2) y un segundo módulo (12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) para el intercambio de calor entre un primer medio fluido y un segundo medio fluido, en donde el primer medio fluido se conduce a través de un sistema de canal cerrado (3) separado del segundo medio fluido, con el sistema de canal cerrado (3) siendo capaz de hacerse fluir alrededor por el segundo medio fluido y con el segundo medio fluido siendo gaseoso, caracterizado en que: un primer aparato de humedecimiento (4) se proporciona para el primer módulo y un segundo aparato de humedecimiento (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74) se proporciona para el segundo módulo (12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) por medio de los cuales el primer módulo y el segundo módulo se pueden humedecer por un tercer medio fluido, con el primer aparato de humedecimiento (4) para el primer módulo (2) siendo capaz de ser accionado de forma independiente del aparato de humedecimiento (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74) para el segundo módulo (12, 22, 32, 42, 52, 62, 72).

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, en donde la temperatura de salida del primer medio fluido desde el intercambiador de calor se mide y por lo menos uno de los aparatos de humedecimiento (4, 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74) se puede activar o desactivar dependiendo de la temperatura de salida;.

13. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 11 o 12, en donde el periodo de uso de cada uno de los aparato de humedecimiento (4, 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74) se registra mediante un sistema de monitoreo y cada uno de los aparatos de humedecimiento se puede activar según se requiera dependiendo del periodo de uso anterior.