MXPA05001703A - Evaporador para un sistema de refrigeracion. - Google Patents

Abstract

Un evaporador para un sistema de refrigeracion, que comprende un tubo provisto con aletas y montado en forma de una bobina, que conduce un fluido refrigerante dentro del mismo y que comprende porciones de tubo dispuestas en paralelo entre si y que son transversales a la direccion de un flujo de aire forzado que pasa externamente a traves del evaporador, desde una primera region de extremo de admision de aire, hacia una segunda region de extremo de salida de aire del evaporador; las porciones de tubo estan dispuestas en forma de al menos una bobina, que tiene un extremo de entrada provisto en la segunda region de extremo del evaporador y un extremo de salida provisto en la primera region de extremo del evaporador, de manera que el fluido refrigerante fluye a traves de la bobina en contraflujo con relacion al flujo de aire forzado.

Description

EVAPORADOR PARA UN SISTEMA DE REFRIGERACION CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un evaporador para un sistema de refrigeración con ventilación forzada generalmente utilizado en refrigeradores, congeladores, y otros aparatos de refrigeración. La invención se refiere en particular a un evaporador que comprende un ensamble de tubos dispuestos en serie y que incorpora superficies extendidas de intercambio térmico, conocidas como aletas y sobre las cuales pasa un flujo de aire forzado para ser refrigerado mediante evaporación de un fluido refrigerante suministrado al interior de la bobina del evaporador.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los sistemas de refrigeración con ventilación forzada, los cuales normalmente se aplican en refrigeradores y congeladores, generalmente utilizan un evaporador del tipo de aleta-tubo compacto, que comprende una pluralidad de aletas que están incorporadas y atravesadas por un conjunto de tubos dispuestos en serie en forma de una bobina, dentro de los cuales fluye un fluido refrigerante. De manera externa a los tubos y a las aletas del evaporador, pasa un flujo de aire forzado, el cual es removido del interior de un ambiente que será refrigerado para ser refrigerado por el evaporador y descargado de vuelta al interior de dicho ambiente, como ocurre en los compartimientos de refrigeración o congelación de un aparato de refrigeración, por ejemplo. Estos evaporadores están construidos para asegurar una velocidad de intercambio térmico determinada entre el flujo de aire forzado que pasa a través de los tubos del evaporador y a través de las aletas externamente fijas a los tubos. Los evaporadores del tipo de tubo-aleta con ventilación forzada normalmente son utilizados en refrigeradores y congeladores domésticos del tipo sin escarcha o libres de escarcha con descongelación automática, que por lo regular comprenden dos filas verticales y paralelas de tubos horizontales 20, los cuales están incorporados en las aletas 30 y conectados en serie en cada fila, definiendo dos bobinas verticales mutuamente paralelas conectadas en serie entre sí, como se muestra en las figuras 1 , 2 y 3 de los dibujos anexos. En estos evaporadores, el fluido refrigerante, el cual es refrigerado en el condensador del sistema de refrigeración y expandido a través de un dispositivo de expansión, es suministrado a un tubo 20 de una primera bobina vertical S1 localizada en la región 12 para la salida del flujo de aire forzado F que pasa a través del evaporador 10. El fluido refrigerante fluye a través de la primera bobina S1 , generalmente de arriba a abajo y en una dirección opuesta o en contraflujo con relación al flujo de aire forzado F.

El fluido refrigerante es conducido a una segunda bobina S2, que fluye a través de ésta última en una dirección opuesta al flujo en la primera bobina S1 , esto es, en la misma dirección del flujo de aire forzado, definiendo un intercambiador térmico de flujo paralelo o concurrente. La disposición en construcción de la técnica anterior utiliza dos bobinas paralelas (S1 , S2) conectadas en serie y que conducen el fluido refrigerante en direcciones opuestas, es decir, que definen respectivamente, un intercambiador térmico de contraflujo seguido por un intercambiador térmico con un flujo que es paralelo al flujo de aire forzado que pasa a través del evaporador. En las construcciones de este tipo, en las cuales es posible que ocurra un sobrecalentamiento importante del fluido refrigerante en la región cercana a la salida del evaporador, situación la cual generalmente ocurre durante el período operativo transitorio, la primera bobina S1 , la cual opera como un intercambiador térmico de contraflujo, presenta una eficiencia mayor que la segunda bobina S2 que opera como un intercambiador térmico de flujo paralelo. Considerando que la operación de los refrigeradores y congeladores domésticos es controlada por un termostato, su comportamiento típicamente es transitorio, haciendo que los tubos 20 del evaporador 10 contengan vapor sobrecalentado durante la mayoría de su período operativo. Si no hubiera sobrecalentamiento del refrigerante vaporizado en la salida del evaporador, la segunda bobina S2 en flujo concurrente con relación al flujo de aire forzado F presentaría un rendimiento equivalente a la primera bobina S1 que opera en contraflujo. Sin embargo, la condición sin sobrecalentamiento se observa solamente cuando el sistema de refrigeración está trabajando en un régimen permanente, lo cual no ocurre en la práctica. El hecho de que exista una región con vapor sobrecalentado en el evaporador de un refrigerador o un congelador con ventilación forzada durante la mayor parte del tiempo operativo de estos aparatos domésticos, indica que el rendimiento de la primera bobina S1 en contraflujo es mejor que el de la segunda bobina S2, en el cual el flujo del fluido refrigerante es paralelo al flujo de aire forzado y en el cual generalmente aparece la región de sobrecalentamiento (región de salida).

OBJETIVOS DE LA INVENCION Como una función del problema operacional antes mencionado, es el objetivo de la presente invención proveer un evaporador para un sistema de refrigeración del tipo de ventilación forzada, para ser utilizado en refrigeradores y congeladores, que presenta un coeficiente global superior de transferencia térmica, de manera que el aparato pueda operar con una presión de evaporación mayor, lo cual incrementa la eficiencia energética del sistema de refrigeración.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION El evaporador de la presente invención comprende un tubo provisto con aletas y dispuesto en forma de una bobina, que conduce un fluido refrigerante dentro del mismo y que comprende porciones de tubo, dispuestas en paralelo entre sí y las cuales son transversales a la dirección de un flujo de aire forzado que pasa externamente a través del evaporador, desde una primera región de extremo de admisión de aire hacia una segunda región de extremo de salida de aire de dicho evaporador. De acuerdo con la invención, el tubo tiene sus porciones de tubo dispuestas como una bobina, teniendo un extremo de entrada provisto en la segunda región de extremo del evaporador, y un extremo de salida provisto en la primera región de extremo del evaporador, de manera que el fluido refrigerante fluye a través de la bobina en contraflujo con relación al flujo de aire forzado. La disposición en construcción propuesta por la invención y descrita anteriormente permite que el fluido refrigerante sobrecalentado se encuentre en la primera región de extremo del evaporador, formando un intercambiador térmico de contraflujo.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La invención será descrita a continuación, con referencia a los dibujos anexos, provistos a manera de ejemplo para una modalidad preferida, y en los cuales: La figura 1 es una vista anterior simplificada de un evaporador de la técnica previa del tipo de tubo-aleta, que comprende dos bobinas paralelas; las figuras 2 y 3 son vistas de extremo opuestas del evaporador de la técnica previa, tomadas de acuerdo con las flechas II y III de la figura 1 , respectivamente; la figura 4 es una vista anterior simplificada de un evaporador construido de acuerdo con la presente invención; la figura 5 es una vista lateral del evaporador de la presente, tomada de acuerdo con la flecha V de la figura 4; y la figura 6 es una vista lateral opuesta del evaporador de la invención tomada de acuerdo con la flecha VI de la figura 4.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Como se ilustra en las figuras 4, 5 y 6, el evaporador 10 de la presente invención comprende un tubo 20 dispuesto en forma de una bobina y que incorpora aletas 30 para incrementar su capacidad de intercambio térmico en la región externa, dicho tubo 20 es conocido como un tubo con aletas.

El tubo 20 comprende varias porciones de tubo 20a en una sola pieza o en piezas distintas, las cuales están conectadas en serie una con la otra a manera de conducir un fluido refrigerante del sistema de refrigeración con el cual está operativamente asociado el evaporador 10. Las porciones de tubo 20a están dispuestas de tal manera que forman un conjunto de tubos paralelos entre sí y transversal a la dirección de un flujo de aire forzado F que pasa externamente a través del evaporador 10. El flujo de aire forzado S generalmente es producido por succión o descarga de un ventilador (no ilustrado), de manera tal que ingresa en el evaporador 10 a través de una primera región de extremo 11 de admisión de aire, y sale del evaporador 10 a través de una segunda región de extremo 12. El tubo 20 comprende las porciones de tubo 20a y las aletas 30 se obtienen de cualquier material metálico adecuado con alta conductividad térmica, las aletas generalmente siendo rectilíneas y paralelas a la dirección de desplazamiento del flujo de aire forzado F. De acuerdo con la modalidad ilustrada de la invención, el tubo 20 que comprende las porciones de tubo 20a está dispuesto en una sola bobina S , que tiene un extremo de entrada 21 , para la admisión del fluido refrigerante hacia el evaporador 10, el cual se localiza en la segunda región de extremo 12 del evaporador 10 en el cual es suministrado el flujo de aire forzado F ya refrigerado. La bobina S presenta además un extremo de salida 22 provisto en la primera región de extremo 11 del evaporador 10 y a través del cual es admitido el aire caliente, de manera que el fluido refrigerante fluya a través de la bobina S en contraflujo con relación al flujo de aire forzado F. En la construcción ilustrada, solamente se utiliza una bobina S. Sin embargo, se debe considerar la hipótesis de proveer dos o más bobinas en una disposición paralela, cada una definiendo un intercambiador térmico en contraflujo con relación al flujo de aire forzado F. En la construcción ilustrada, la bobina S está formada por varias filas mutuamente paralelas de porciones de tubo 20a, las cuales están conectadas en serie en los extremos opuestos de las misma a través de partes curvas respectivas 25, las filas de preferencia se extienden en planos que son paralelos unos a otros y transversales al flujo de aire forzado F. Con la construcción propuesta, el fluido refrigerante fluye en una dirección opuesta a aquélla del flujo de aire forzado F, formando un intercambiador térmico de contraflujo, manteniendo una diferencia de temperatura más uniforme entre el fluido refrigerante y el flujo de aire forzado a través de toda la extensión del evaporador, obteniendo así un mejor rendimiento del intercambiador térmico.

Claims (1)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un evaporador para un sistema de refrigeración, que comprende un tubo provisto con aletas y dispuesto en forma de una bobina, que conduce un fluido refrigerante dentro del mismo y que comprende porciones de tubo (20a) dispuestas en paralelo entre sí y las cuales son transversales a la dirección de un flujo de aire forzado (F) que pasa externamente a través del evaporador (10), desde una primera región de extremo (1 1 ) de admisión de aire hacia una segunda región de extremo (12) de salida del aire del evaporador (10), caracterizado porque el tubo (20) tiene sus porciones de tubo (20a) dispuestas como una bobina (S), que tiene un extremo de entrada (21 ) provisto en la segunda región de extremo (12) del evaporador (10), y un extremo de salida (22), provisto en la primera región de extremo ( 1 ) del evaporador (10), de manera que el fluido refrigerante fluya a través de la bobina (S) en contraflujo con relación al flujo de aire forzado (F). 2 - El evaporador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la bobina (S) comprende varias filas paralelas de porciones de tubo (20a) que están conectadas en serie en los extremos opuestos de las mismas.