MXPA06002759A - Intercambiador de calor. - Google Patents

Intercambiador de calor.

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MXPA06002759A
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Richard Paul Beldam
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Honeywell Int Inc
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Abstract

Se describen los metodos, dispositivos y/o el sistema ejemplares para facilitar la transferencia de energia termica entre un gas y un liquido refrigerante. Un intercambiador de calor ejemplar es adecuado para utilizarlo como un enfriador EGR.

Description

INTERCAMBIADO! DE CALOR CAMPO TÉCNICO La materia que se divulga en la presente se relaciona generalmente con métodos, dispositivos y/o sistemas para el intercambio de energía térmica entre dos líquidos y, en particular, un líquido y un gas, en donde el gas es un gas de escape.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los intercambiadores de calor encuentran una variedad de aplicaciones en los sistemas de motor. Por ejemplo, esfuerzos recientes para mejorar la economía de combustible y/o reducir las emisiones utilizan intercambiadores de calor para enfriar el gas de escape en sistemas de recirculación de gas de escape. Actualmente, los intercambiadores o enfriadores de recirculación de gas de escape (EGR) se construyen en forma ya sea de tubo de coraza o de barra y placa. Típicamente, el tipo de construcción de tubo de coraza proporciona menos transferencia térmica en un volumen dado que la barra y placa. Sin embargo, la fabricación de la barra y placa puede ser costosa.
Asi, existe una necesidad de intercambiadores de calor que puedan proveer transferencia térmica equivalente a, o mejor que la barra y placa, mientras que reducen el costo asociado de la fabricación. Los métodos, dispositivos y/o sistemas capaces de reducir los costos de construcción y/o facilitar y/o mejorar la transferencia de energía térmica se describen a continuación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Un entendimiento más completo de los varios métodos, dispositivos y/o sistemas descritos en la presente, y de los equivalentes de los mismos, se puede tener por referencia a la siguiente descripción detallada cuando se toma conjuntamente con los dibujos anexos en donde: La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una unidad de intercambio de calor ejemplar.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de un apilamiento de intercambio de calor en despiece y placas de cubierta de una unidad de intercambio de calor ejemplar.
La Fig. 3 es una vista superior de una placa de intercambio de calor ejemplar.
La Fig. 4 es una vista superior de una placa de intercambio de calor ejemplar.
La Fig. 5 es una vista en perspectiva de corte separado de un apilamiento de placas de intercambio de calor ejemplar que tiene una placa de cubierta.
La Fig. 6 es una vista en perspectiva de corte separado de un apilamiento de placas de intercambio de calor ejemplar que tiene una placa de cubierta.
La Fig. 7A es una vista superior de una placa de cubierta superior ejemplar.
La Fig. 7B es una vista superior de una placa de cubierta inferior ejemplar.
La Fig. 8 es una vista superior de una placa de cubierta ejemplar que tiene una anchura variable.
La Fig. 9A es una vista superior de una placa de cubierta ejemplar que tiene una borde sustancialmente circular.
La Fig. 9B es una vista superior de un apilamiento ejemplar y de las placas de cubierta que tienen una sección transversal sustancialmente semianular.
La Fig. 10 es una vista en perspectiva en despiece de un intercambiador de calor ejemplar.
La Fig. 11 es una vista en perspectiva de varias placas .
La Fig. 12 es una vista en perspectiva de corte separado de un intercambiador de calor ejemplar.
La Fig. 13 es una serie de diagramas de flujo para varios intercambiadores de calor ejemplares.
La Fig. 14 es una vista en perspectiva de un alojamiento ejemplar de intercambiador de calor.
DESCRIPCIÓN DETALLADA La Fig. 1 muestra una vista en perspectiva de una unidad de intercambio de calor 100 ejemplar conveniente para el uso como un enfriador de EG . La unidad 100 incluye un conector de entrada 102 del gas, un conector de salida de gas 104, un conector de entrada de liquido 106 y un conector de salida de liquido 108. Los conectores 102, 104, 106, 108 dirigen el liquido (p. Ej . , gas y/o liquido) hacia y desde un apilamiento de placas de intercambio de calor 120 que está limitado por una placa de cubierta superior 132 y una placa de cubierta inferior 136.
Como se muestra, los conectores 102, 104, 106, 108 se conectan con el apilamiento 120 a través de la placa de cubierta superior 132, que incluye varias aberturas para fluido. En la unidad ejemplar 100, la placa de cubierta superior 132 tiene una abertura de entrada de gas 122, una abertura de salida de gas 124, una abertura de entrada de líquido 126 y una abertura de salida de líqúidol28. Por supuesto, otras disposiciones son posibles, por ejemplo, la' placa de cubierta superior puede tener aberturas de entrada mientras que la placa de cubierta inferior 136 puede tener aberturas de salida.
Los conectores 102, 104, 106, 108 tienen secciones transversales de flujo sustancialmente circulares en un extremo superior y secciones transversales de flujo sustancialmente rectangulares en un extremo inferior. La forma de la sección transversal de flujo del extremo inferior facilita la conexión de los conectores 102, 104, 106, 108 a las aberturas para flujo 122, 124, 126, 128 de la placa de cubierta superior 132. Por supuesto, las secciones transversales de flujo del extremo inferior y las aberturas pueden tener otras formas, tales como, pero no limitadas a circular, elíptica, etc. Además, para facilitar el flujo de gas o líquido a través del apilamiento 120 y/o para mejorar el intercambio de calor entre un gas y un líquido, el área de la sección transversal de las aberturas de entrada y de salida y/o de los conectores de entrada y de salida puede ser diferente. Por ejemplo, durante el intercambio de calor, un gas puede perder energía térmica . y aumentarse en densidad. Bajo tales circunstancias, la velocidad de flujo de masa del gas permanecerá constante en tanto que la velocidad de flujo volumétrico disminuye debido al aumento en densidad. Si el área de la sección transversal de flujo para el gas permanece constante, ocurrirá una caída en la velocidad normal hacia el área de la sección transversal de flujo. Así, en un esfuerzo para mantener la velocidad del gas, un conector de salida de gas puede tener un área de la sección transversal de flujo que sea más pequeña que la de un conector de entrada de gas . Adicionalmente, una abertura de salida puede tener un área de la sección transversal que sea menor que la de una abertura de entrada. Todavía adicionalmente o alternativamente, un apilamiento puede tener un área de la sección transversal de flujo que disminuya con respecto a la trayectoria de flujo de un gas. Un apilamiento ejemplar que tiene tales características se describe después con respecto a la Fig. 6.
En general, la unidad de intercambio de calor 100 ejemplar se construye de un material resistente al calor, tal como, pero no limitado al acero inoxidable. Por ejemplo, un intercambiador de calor ejemplar se construye de materiales capaces de soportar temperaturas mayores que aproximadamente 538 C° (p. Ej . , aproximadamente 1000 °F) . Por lo tanto, una placa de apilamiento o placa de cubierta ejemplar se puede construir de acero inoxidable que tiene un espesor de aproximadamente 0. 3048 mm (p. E . , aproximadamente 0.012 pulgadas). Además, el apilamiento de las placas 120 de intercambio de calor y/o la placa de cubierta superior 132 y/o la placa de cubierta inferior 136 (p. Ej . , o una placa de fondo) se puede sujetar a un proceso de soldadura fuerte que forma sellos apropiados entre varias placas y/o particiones para flujo, si están presentes. Por supuesto, procesos adicionales o alternativos (p. Ej . , soldadura, adhesión química, unión química, etc.) se pueden utilizar para formar o para ayudar a formar los sellos. Las placas pueden incluir opcionalmente sellos de compresión o sellos de ajuste a presión. Las particiones para flujo pueden proveer un apilamiento y/o placas de cubierta con una cierta integridad estructural adicional para soportar la soldadura fuerte y/o las presiones del flujo de fluido. Una partición para flujo ejemplar, según se describe más detalladamente después, se puede construir de acero inoxidable que tiene un espesor de aproximadamente 0.1 mm (p. Ej . , aproximadamente 0.004 pulgadas) hasta aproximadamente 0.15 mm (p. Ej . , aproximadamente 0.006 pulgadas).
La Fig. 2 muestra una vista en perspectiva en despiece de placas de apilamiento y de placas de cubierta 132, 136, 144, 148 de una unidad de intercambio de calor ejemplar. Una placa de cubierta superior 132 y una placa de cubierta inferior 136 limitan un apilamiento de dos placas 144, 148 y tres particiones para flujo 164, 168, 164'. La placa superior 144 se conecta con la placa de cubierta superior 132 y sostiene una partición superior para flujo de liquido 164 en un espacio definido por la placa de cubierta superior 132 y la placa superior 144. La placa inferior 148 se conecta con la placa de cubierta inferior 136 y sostiene una partición inferior para flujo de liquido el 164' en un espacio definido por la placa de cubierta inferior 136 y la placa inferior 148. La placa superior 144 y la placa inferior 148 también se conectan y sostienen una partición para flujo de gas 168 en un espacio definido por la placa superior 144 y la placa inferior 148.
Como se muestra, la placa de cubierta superior 132 incluye una abertura de entrada de gas 122 y una abertura de salida de gas 124 en tanto que la placa de .cubierta inferior 136 incluye las regiones de tapón 138, 138', que taponan las abertura para flujo de gas 186 186' de la placa inferior 148. Desde luego, una placa inferior omite opcionalmente las aberturas para flujo de gas que pueden aliviar la necesidad de una placa de cubierta inferior que tiene tales regiones de tapón.
De acuerdo con esta disposición, el gas puede entrar en el apilamiento y fluir a través de las trayectorias de flujo definidas al menos en parte por la partición para flujo de gas 168 y después salir del apilamiento mientras que el liquido puede entrar en el apilamiento y fluir a través de las trayectorias de flujo definidas al menos en parte por las particiones para flujo de liquido 164, 164' y después salir del apilamiento. En general, esta disposición es adecuada para facilitar la transferencia de la energía térmica de un gas a un liquido más frió. Por ejemplo, el gas en las trayectorias definidas por la partición para flujo de gas 168 puede transferir la energía térmica al líquido en trayectorias definidas por la partición superior para flujo de líquido 164 del flujo y/o la partición inferior para flujo de líquido 164'. Para la mayoría de las aplicaciones, un apilamiento de dos placas que tiene una placa de cubierta superior y una placa de cubierta inferior representa un número mínimo de placas de apilamiento y/o de placas de cubierta para lograr aceptable, pero quizás no óptima, transferencia de calor.
La Fig. 3 muestra una vista superior de la placa superior 144 ejemplar. La placa superior 144 ejemplar tiene un borde externo levantado 170, una superficie interna inferior 172 y una superficie interna superior 174, que es más alta que la superficie interna inferior 172. La superficie interna superior 174 incluye abertura para flujo de gas levantadas 176, 176' en tanto que la superficie interna inferior 172 incluye aberturas para flujo de líquido 178, 178'. Cualquiera de las superficies (incluyendo las superficies opuestas que no se muestran) puede incluir señales en la superficie para aumentar el área superficial y/o aumentar la turbulencia de un gas o de un liquido en o cerca de una superficie.
La superficie interna superior 174 es adecuada para sostener una partición para flujo de liquido tal como la partición para flujo de liquido 164 de la Fig. 2. Además, tal partición para flujo es opcionalmente integral con la superficie interna superior 174. Por ejemplo, la superficie interna superior 174 incluye opcionalmente particiones levantadas que pueden ayudar a definir las trayectorias de flujo y a dirigir el flujo de un liquido. Una partición ejemplar de flujo puede incluir una pluralidad de particiones verticales que forman trayectorias con forma de canal .
Si la placa superior 144 se conecta con el lado de fondo de una placa de cubierta superior (p. Ej . , la placa de cubierta 132) , las abertura para flujo de gas levantadas 176, 176' se conectan a las abertura para flujo de gas (p. Ej . , las aberturas 122, 124) de la placa de cubierta superior y/o los conectores unidos a ella de una manera que no permite que el gas fluya hacia adentro del espacio que está entre, y definido por, la placa de cubierta superior (p. Ej . , la placa de cubierta 132) y la placa superior 144, que es un espacio para flujo de liquido. De manera similar, si la placa superior 144 se conecta con el lado de fondo de una placa inferior (p. Ej . , la placa 148), las abertura para flujo de gas levantadas 176, 176' se conectan con la placa inferior de una manera que no permite que el gas fluya hacia adentro del espacio que está entre, y definido por, la placa inferior y la placa superior (p. Ej . , la placa 144), que es un espacio para flujo de liquido.
Una placa superior ejemplar tiene las siguientes dimensiones: aproximadamente 7.6 cm (p. Ej . , aproximadamente 3 pulg.) en una dimensión de anchura; aproximadamente 15.2 cm (p. Ej . , aproximadamente. 6 pulg.) en una dimensión longitudinal; y aproximadamente 0.25 cm (p. Ej . , aproximadamente. 0.1 pulg.) en espesor.
La Fig. 4 muestra una vista superior de la placa inferior 148 ejemplar. La placa inferior 148 ejemplar tiene un borde externo 180, una superficie interna superior 182 y una superficie interna inferior 184, que es más baja que la superficie interna superior 182. La superficie interna inferior 184 incluye abertura para flujo de gas 186, 186' en tanto que la superficie interna superior 182 incluye aberturas para flujo de liquido 188, 188'. Cualquiera de las superficies (incluyendo las superficies opuestas no se muestran) puede incluir señales en la superficie para aumentar el área superficial y/o para aumentar la turbulencia de un gas o de un liquido en o cerca de una superficie.
La superficie interna inferior 184 es adecuada para sostener una partición para flujo de gas tal como la partición para flujo de gas 168 de la Fig. 2. Adicionalmente, tal partición para flujo es opcionalmente integral con la superficie interna inferior 184. Por ejemplo, la superficie interna inferior 184 incluye opcionalmente particiones levantadas que pueden ayudar a definir trayectorias de flujo y a dirigir el flujo de un gas. Una partición para flujo ejemplar puede incluir una pluralidad de particiones verticales que forman trayectorias en forma de canal .
Si la placa inferior 148 se conecta con el lado superior de una placa superior (p. Ej . , la placa 144), las abertura para flujo de gas 186, 186' se conectan con las abertura para flujo de gas levantadas 176, 176T de una manera que no permite que el gas fluya hacia adentro del espacio que está entre, y definido por, la placa inferior 148 y el lado superior de la placa superior (p. Ej . , la placa 144), que es un espacio para flujo de liquido. De manera similar, si la placa inferior 148 se conecta con el lado de fondo de una placa superior (p. Ej . , la placa 144), las aberturas para flujo de liquido levantadas 188, 188' se conectan con las aberturas para flujo de liquido 178, 178' de la placa superior de una manera que no permite que el liquido fluya hacia adentro del espacio que está entre, y definido por, la placa inferior y el lado de fondo de la placa superior (p. Ej . , la placa 144), que es un espacio para flujo de gas. Además, si la placa inferior 148 se conecta con el lado superior de una placa de cubierta inferior (p. Ej . , la placa de cubierta 136), entonces las aberturas para flujo de gas 186, 186' se taponan por medio de las regiones de tapón levantadas (p. Ej . , las regiones 138, 138') de la placa de cubierta inferior (p. E . , la placa de cubierta 136) , que evitan que el gas entre en el espacio que está entre, y definido por, la placa inferior 148 y el lado superior de la placa de cubierta inferior (el p. Ej . , la placa de cubierta 136) , que es un espacio para flujo de liquido.
En conjunto, cada placa superior 144 tiene una superficie interna inferior 184 que ayuda a definir un espacio para flujo de gas en donde la superficie opuesta (no mostrada en la Fig. 4) ayuda a definir un espacio para flujo de líquido. De manera similar, cada placa inferior 148 tiene una superficie interna superior 174 que ayuda a definir un espacio para flujo de líquido en donde la superficie opuesta (no mostrada en la Fig. 3) ayuda a definir un espacio para flujo de gas. En general, la superficie inferior de una placa de cubierta superior (p. Ej . , la placa de cubierta superior 132) ayuda a definir un espacio para flujo de líquido, mientras que la superficie superior de la placa de cubierta inferior (p. Ej . , la placa de cubierta inferior 136) ayuda a definir un espacio para flujo de líquido.
Una placa inferior ejemplar tiene las siguientes dimensiones: aproximadamente 7.6 cm (p. Ej . , aproximadamente 3 pulg.) en una dimensión de anchura; aproximadamente 15.2 cm (p. Ej . , aproximadamente 6 pulg.) en una dimensión longitudinal; y aproximadamente 0.25 cm (p. Ej . , aproximadamente 0.1 pulg.) en grosor.
La Fig. 5 muestra una vista en perspectiva de corte separado de la unidad ejemplar 100 de la Fig. 1 y un correspondiente sistema de coordenadas x, y, z. El corte pasa sustancialmente de manera ortogonal al plano xz a través de la abertura para líquido 126 de la placa de cubierta superior 132. La placa de cubierta superior 132 tiene una superficie superior en y0 con una superficie opuesta correspondiente en y2, que desciende hacia un borde externo que tiene una superficie superior en i y una superficie opuesta correspondiente en y3. Una placa superior 144 está colocada debajo de la placa de cubierta superior 132 y las dos placas se reúnen a lo largo del borde externo de la placa de cubierta superior 132 en la superficie en y3. La placa superior 144 tiene un espesor igual a aproximadamente la diferencia entre y3 y ?¾, y5 y y6 ó y7 y ?8· L superficie superior en ys de la placa superior 144 y la superficie inferior en y2 de la placa de cubierta superior 132 define un espacio para flujo de liquido que tiene una partición para flujo de liquido 164 colocada en la misma. La altura del espacio para flujo de liquido es aproximadamente igual a la diferencia entre y2 y y5. La partición para flujo de liquido 164 incluye una pluralidad de particiones verticales que definen una pluralidad de trayectorias de flujo (p. Ej . , canales, etc.).En general, las particiones verticales están en contacto con las superficies superior e inferior que definen el espacio para flujo de liquido (p. Ej . , las superficies en y2 y s) . El liquido que entra a la unidad 100 a través de la abertura para liquido 126 de la placa de cubierta superior 132 puede entrar en la pluralidad de trayectorias de flujo y eventualmente salir de la unidad 100. Además, una partición para flujo de liquido puede actuar para aumentar el área superficial para la transferencia de la energía térmica. Aún adicionalmente, las particiones verticales antes mencionadas pueden incluir señales en la superficie para aumentar el área superficial y/o para aumentar la turbulencia en o cerca de una partición vertical. En general, un aumento en la turbulencia de un líquido que fluye en o cerca de una pared (p. Ej . , una partición vertical, una superficie horizontal u otra superficie) mejorará la transferencia de la energía térmica al líquido.
Una placa inferior 148 está colocada debajo de la placa superior 144. Las dos placas se reúnen en una abertura para flujo de líquido en aproximadamente y5. La placa inferior 148 tiene un espesor aproximadamente igual a la diferencia entre y8 y y9, ylO y yll, y yl2 y yl3. La placa superior 144 incluye opcionalmente un labio que tiene una altura igual a aproximadamente la diferencia entre y8 y y9. El labio puede ayudar a sellar la placa superior 144 y la placa inferior 148 alrededor de la abertura para flujo de líquido.
La superficie inferior en y6 de la placa superior 144 y la superficie superior en ylO de la placa inferior 148 definen un espacio para flujo de gas que tiene una partición para flujo de gas 168 en la misma. La altura del espacio para flujo de gas es aproximadamente igual a la diferencia entre y6 y ylO. La partición para flujo de gas 168 incluye una pluralidad de particiones verticales que definen una pluralidad de trayectorias de flujo (p. Ej . , canales, etc.)- En general, las particiones verticales hacen contacto con las superficies superior e inferior que definen el espacio para flujo de gas (p. Ej . , las superficies en y6 y ylO) . En este ejemplo, las particiones verticales de la partición para flujo de gas 168 son sustancialmente ortogonales a las particiones verticales de la partición para flujo de liquido 164. El gas que entra a la unidad 100 a través de una abertura para gas de la placa de cubierta superior 132 puede entrar en la pluralidad de trayectorias de flujo y eventualmente salir de la unidad 100. En particular, el gas que entra a la unidad 100 puede fluir a través de tales trayectorias de flujo y transferir energía térmica a un líquido más frío. Además, una partición para flujo de gas puede actuar para aumentar el área superficial para la transferencia de la energía térmica. Todavía adicionalmente, las particiones verticales antes mencionadas pueden incluir señales en la superficie para aumentar el área superficial y/o para aumentar la turbulencia en o cerca de una partición vertical .
La Fig. 5 también incluye otra placa superior 144' que está colocada debajo de la placa inferior 148. Esta placa superior 144' particular se reúne con la placa inferior 148 en y!3 para formar un sello externo, similar al sello externo en y3 formado entre la placa de cubierta superior 132 y la placa superior 144. Adicionalmente, una partición para flujo de liquido adicional 164' se muestra colocada debajo de la placa 148 y una partición para flujo de gas 168' adicional se muestra colocada debajo de la segunda placa superior 144'. Desde luego, pueden seguir las placas y/o las particiones adicionales.
Una placa de cubierta superior ejemplar puede tener las siguientes dimensiones, con y3 arbitrariamente definida en y = 0 mm (p. Ej . , y3 = 0 mm) : y2 = 1.3 mm; yl = 2.3 mm; y yO = 3.6 mm. Por supuesto, en otro ejemplo, y2 puede exceder a yl, lo que puede obrar para aumentar una altura o espacio entre placas adyacentes. Una placa superior ejemplar puede tener las siguientes dimensiones, con y9 arbitrariamente definida en y = 0 mm (p. Ej . , y9 = 0 mm) : y8 = 0.3 mm; y7 = 0.6 mm; y6 = 3.5 mm; y5 = 3.8 mm; y4 = 4.8 mm; y y3 = 5.1 mm. Una placa inferior ejemplar puede tener las siguientes dimensiones, con yl3 arbitrariamente definida en y = 0 mm (p. Ej . , yl3 = 0 mm) : yl2 = 0.3 mm; yll = 2.6 mm; ylO = 2.9 mm; y9 = 5.8 mm; y y8 = 6.1 mm. Dadas estas dimensiones ejemplares, un espacio para liquido tiene una altura de aproximadamente 2.6 mm y un espacio para gas tiene una altura de aproximadamente 6.4 mm.
Las dimensiones ejemplares permiten una estimación de las condiciones de flujo. Por ejemplo, un espacio para flujo de liquido puede considerarse que tiene un área de la sección transversal de flujo de aproximadamente 0.26 cm por aproximadamente 15.2 cm o aproximadamente 4 cm2, con un diámetro hidráulico correspondiente de aproximadamente 0.5 cm. Dado un sólo espacio para flujo de liquido, una velocidad de flujo de liquido de aproximadamente 160 cm3 s_1 (p . Ej . , aproximadamente 9.4625 litros por minuto (2.5 galones por minuto) y un área de aproximadamente 4 cm2, resulta en una velocidad de flujo media a lo largo de un eje x de aproximadamente 40 cm s_1. Asumiendo una densidad del liquido de aproximadamente 1 g cm-3 y una viscosidad de 0.01 g cm-1 s~ 1, resulta un número de Reynolds (es decir, la densidad por el diámetro hidráulico por la velocidad dividida por la viscosidad) de aproximadamente 2000, que es típicamente indicativo de flujo turbulento. Por supuesto, varios divisores de flujo, señales de superficie, etc., también pueden ser utilizados para promover el flujo turbulento y, de tal modo, aumentar la transferencia de calor.
En general, la turbulencia está asociada a una disminución del espesor de la capa de limite que, a su vez, está asociada típicamente a un aumento en la transferencia de calor. Por supuesto, se pueden utilizar cálculos o estimaciones similares para placas múltiples que crean múltiples espacios para flujo de líquido. Por ejemplo, un intercambiador de calor ejemplar que tiene cuatro espacios para flujo de líquido, cada uno teniendo una altura de aproximadamente 0.26 cm y una longitud de aproximadamente 15.2 cm, tendría un número de Reynolds promedio de 2000 para una velocidad de flujo de líquido de aproximadamente 37.85 litros por minuto (10 galones por minuto) (p. Ej . , aproximadamente 640 cm3 s-1) .
Como se describe en la presente, un intercambiador de calor ejemplar tiene un área de la sección transversal y un número de espacios para flujo de líquido en capas seleccionados para mantener un número de Reynolds (p. Ej . , típicamente mayor que o el igual a 2000) que tiende al flujo turbulento a una velocidad de flujo de líquido dada. Un intercambiador de calor ejemplar opera opcionalmente en un rango de velocidades de flujo de liquido desde aproximadamente 120 cm3 s_1 (p. Ej . , aproximadamente 7.57 litros por minuto (2 galones por minuto)) hasta aproximadamente 6500 cm3 s_1 (p. Ej . , aproximadamente 378.5 litros por minuto (100 galones por minuto) ) , en donde un número de Reynolds promedio de más de 2000 existe para velocidades de flujo mayores que aproximadamente 640 cm3 s"1 (p. Ej . , aproximadamente 37.85 litros por minuto (10 galones por minuto)) .
Con respecto a la velocidad de flujo de gas, en un ejemplo, la velocidad de flujo de gas se da o provee en unidades de masa o peso por unidad de tiempo en un rango de aproximadamente 15 g s_1 (p. Ej . , aproximadamente 908 gramos por minuto (2 libras por minuto) ) hasta aproximadamente 150 g s_1 (p. E . , aproximadamente 9080 gramos por minuto (20 libras por minuto) ) . Por supuesto, otras velocidades de flujo de gas se pueden utilizar si se desea y opcionalmente dependen de los requisitos de la transferencia de calor. Además, varios cálculos relacionados con el flujo de gas son posibles (p. Ej . , número de Reynolds, flujo por espacio para gas, número de espacios, etc.), que se pueden comparar con las condiciones y/o los requisitos para las velocidades de flujo de líquidos. Tales cálculos pueden ayudar a determinar el número de espacios y/o las varias dimensiones, etc. En tanto que varios ejemplos se refieren a los espacios para flujo de gas y de liquido, dependiendo de las circunstancias tales espacios pueden incluir más de una fase (p. Ej . , gas, liquido y/o fases de partículas) o un espacio para líquido puede servir como un espacio para gas y/o un espacio para gas puede servir como espacio para liquido.
La Fig. 6 muestra una vista en perspectiva de un corte separado de la unidad 100 ejemplar de la Fig. 1. El corte pasa sustancialmente de manera ortogonal a través de la abertura para gas 122 de la placa de cubierta superior 132. Varias posiciones a lo largo del eje "y" también se muestran y corresponden a aquellas mostradas en la Fig. 5. Una placa superior 144 está colocada debajo de la placa de cubierta superior 132. Las dos placas se reúnen para formar un sello externo en un borde externo y un sello interno en un borde interno alrededor de una abertura para gas, ambas estando colocadas aproximadamente en y3. La placa superior 144 tiene opcionalmente un labio vuelto hacia arriba que ayuda a formar el sello interno y / o el borde interno alrededor de la abertura para gas. La altura del labio es opcionalmente igual a la altura del labio alrededor de la abertura para líquido discutida con referencia a la Fig. 5.
La superficie superior de la placa superior 144 y la superficie inferior de la placa de cubierta superior 132 definen un espacio para flujo de liquido que tiene una partición para flujo de liquido 164 colocada ahí. La partición para flujo de liquido 164 incluye una pluralidad de particiones verticales que definen una pluralidad de trayectorias de flujo (p. Ej . , canales, etc.). El liquido que entra a la unidad 100 a través de una abertura para liquido de la placa de cubierta superior 132 puede entrar en la pluralidad de trayectorias de flujo y eventualmente salir de la unidad 100. Además, una partición para flujo de liquido puede actuar para aumentar el área superficial para la transferencia de la energía térmica. Aún adicionalmente, las particiones verticales antes mencionadas ' pueden incluir señales en la superficie para aumentar el área superficial y/o para aumentar la turbulencia en o cerca de una partición vertical. En general, un aumento en la turbulencia de un líquido que fluye en o cerca de una pared (p. Ej . , una partición vertical, una superficie horizontal u otra superficie) mejorará la transferencia de la energía térmica al líquido.
Una placa inferior 148 está colocada debajo de la placa superior 144. Estas dos placas se reúnen para formar un sello externo en y8 y alrededor de las aberturas para flujo de líquido según se discutió antes con referencia a la Fig. 5. La superficie inferior de la placa superior 144 y la superficie superior de la placa inferior 148 definen un espacio para flujo de gas que tiene una partición para flujo de gas 168 colocada en la misma. La partición para flujo de gas 168 incluye una pluralidad de particiones verticales que definen una pluralidad de trayectorias de flujo (p. Ej . , canales, etc.). En este ejemplo, las particiones verticales de la partición para flujo de gas 168 son sustancialmente ortogonales a las particiones verticales de la partición para flujo de líquido 164. El gas que entra a la unidad 100 a través de la abertura para gas 122 de la placa de cubierta superior 132 puede entrar en la pluralidad de trayectorias de flujo y eventualmente salir de la unidad 100. En particular, el gas que entra a la unidad 100 puede fluir a través de tales trayectorias de flujo y transferir energía térmica a un líquido más frío. Además, una partición para flujo de gas puede obrar para aumentar el área superficial para la transferencia de la energía térmica. Todavía adicionalmente, las particiones verticales antes mencionadas pueden incluir señales en la superficie para aumentar el área superficial y/o para aumentar la turbulencia en o cerca de una partición vertical .
La Fig. 6 también incluye otra placa superior 144' que está colocada debajo de la placa inferior 148. Esta placa superior particular 144' se reúne con la placa inferior 148 para formar un sello externo en yl3 similar al sello externo formado entre la placa de cubierta superior 132 y la placa superior 144 en y3. Asi, en este ejemplo, cada par de placas forma un sello externo y un sello interno, el último de los cuales puede ser un sello interno para gas alrededor de una abertura para flujo de gas o un sello interno para liquido alrededor de una abertura para flujo de liquido. Adicionalmente, una partición para flujo de gas 168' adicional se muestra colocada debajo de la segunda placa superior 144'. Por supuesto, pueden seguir placas y/o particiones adicionales .
La Fig. 7A muestra una vista superior de una placa de cubierta superior ejemplar 132. La placa de cubierta superior 132 incluye un borde o labio externo 131, una superficie 133 que tiene una abertura de entrada de gas 122 y una abertura de entrada de liquido 126 y una superficie levantada 135 que puede ayudar a definir un espacio de flujo y/o alojar una partición para flujo. La placa de cubierta superior 132 ejemplar se puede utilizar con una placa de cubierta inferior 136 ejemplar mostrada en la Fig. 7B. La placa de cubierta inferior 136 ejemplar incluye un borde y/o labio externo 131, una superficie 133 que tiene una abertura de salida de gas 124 y una abertura de salida de líquidol28 y una superficie levantada 135. La placa de cubierta superior 132 de la Fig. 7A y la placa de cubierta inferior 136 de la Fig. 7B se pueden utilizar conjuntamente con placas de apilamiento adecuadas para formar una unidad de intercambio de calor que tiene entradas de fluido en un lado y salidas de fluido en un lado opuesto. Por supuesto, una variedad de otras disposiciones es también posible .
La Fig. 8 muestra una placa de cubierta superior 132 ejemplar que tiene una abertura de entrada de gas 122, una abertura de salida de gas 124, una abertura de entrada de liquido 126 y una abertura de salida de liquido 128. También se muestran los ejes wx" y "z". En este ejemplo particular, la dirección principal del flujo de gas está en la dirección z. La anchura de la placa de cubierta superior 132 disminuye como una función de z. Por tanto, dadas las placas de apilamiento que tienen dimensiones similares e igual espaciamiento para flujo de gas (p. Ej., a lo largo de un eje y ortogonal al plano xz), el área de flujo de la sección transversal para el gas disminuye con respecto a la distancia que aumenta a lo largo del eje z. Como se mencionó antes, tal disminución del área de flujo de la sección transversal puede ayudar a mantener la velocidad de flujo de gas. En este caso, la disminución del área de flujo de la sección transversal ocurre a lo largo de la dirección principal del flujo de gas y a lo largo del gradiente de temperatura esperado del gas . Una vez más, conforme el gas se enfria, su densidad aumentará y causará una disminución de la velocidad de flujo volumétrica. Asi, una disminución del área de la sección transversal ayudará a mantener o aun a aumentar la velocidad del gas, la cual está típicamente relacionada con la eficiencia de transferencia del calor. Además o alternativamente, el eje z de cualquier unidad ejemplar puede sustancialmente coincidir con la aceleración de la gravedad. Así, la gravedad puede ayudar a mantener o aumentar la velocidad del gas .
La Fig. 9A muestra otra placa de cubierta 132 ejemplar. La placa de cubierta 132 tiene un borde sustancialmente circular y una o más entradas y/o salidas de fluido 122, 124, 126, 128. Las placas del apilamiento que tienen bordes sustancialmente circulares se utilizan opcionalmente de manera conjunta con tal placa de cubierta.
La Fig. 9B muestra un apilamiento 120 ejemplar que tiene una placa de cubierta superior 132 y una placa de cubierta inferior 136. La placa de cubierta superior 132 tiene una pluralidad de aberturas para fluido 122, 124, 126, 128. El apilamiento 120 ejemplar y las placas de cubierta 132, 136 tienen una forma sustancialmente semianular. Las configuraciones ejemplares mostradas en las Fig. 9A y 9B demuestran que una unidad de intercambio de calor puede tener una forma que ayuda a alojar .las limitaciones comúnmente encontradas en o cerca de un compartimiento de motor. Por ejemplo, una unidad de enfriador EGR ejemplar puede tener una forma que minimiza la interferencia con los componentes que pueden tener calor y/u otras sensibilidades.
La Fig. 10 muestra una vista en perspectiva un intercambiador de calor 200 ejemplar que incluye una núcleo 220 y varios componentes del alojamiento (p. Ej . , 212, 214, 236) . Los componentes del alojamiento incluyen un cabezal de entrada 212 y un cabezal de salida 214 para el flujo de un fluido de intercambio de calor del lado de la coraza (p. Ej., liquido y/o gas) y de una pared del alojamiento sustancialmente en forma de "U" 236 que puede rodear por lo menos parte de núcleo 220 (p. Ej . , tres lados del núcleo 220) . En general, el intercambiador de calor 200 ejemplar tiene un espacio para fluido del lado de la coraza, definido al menos en parte por los componentes del alojamiento (p. Ej . , 212, 214, 236) y un espacio para fluido del lado del núcleo definido por el núcleo 220.
Como se muestra, el núcleo 220 incluye un apilamiento de placas individuales, tal como las placas 244, 248. Una placa de cubierta 232 se puede considerar un componente del alojamiento y/o una placa del núcleo 220. Por ejemplo, la colocación de la placa de cubierta 232 sobre la placa individual 244 puede formar o definir un espacio para fluido entre la placa de cubierta 232 y la placa individual 244 (p. Ej . , parte de un espacio para fluido del lado del núcleo) . Tal espacio para fluido puede permitir el flujo de fluido y el intercambio de energía térmica entre el fluido y otro fluido (p. Ej . , líquido o gas en un espacio del lado de la coraza) en donde la transferencia de la energía térmica entre los dos fluidos ocurre al menos en parte a través de la placa de cubierta 232 y/o la placa individual 244. En algunos casos, la transferencia de calor puede ocurrir a través de un borde de una placa, por ejemplo, en donde el borde hace contacto con otra estructura (p. Ej . , la pared en forma de "U" 236 del alojamiento, la entrada 212, la salida 214, etc.) .
En el intercambiador de calor 200 ejemplar, los componentes del alojamiento (p. Ej . , 236, 212, 214) se ajustan juntos de manera cooperativa para alojar al núcleo 220. El cabezal de entrada 212 tiene un orificio de entrada 202, un borde superior 216 que se conforma a parte de la placa de cubierta 232 y un borde inferior 218 que se conforma a un borde externo 238 de la pared en forma de "U" 236. Por tanto, una vez en su luqar, el cabezal de entrada 212 puede ayudar a formar o definir un espacio para fluido del lado de la coraza. De una manera similar, el cabezal de salida 214 puede ayudar a formar o definir un espacio para fluido del lado de la coraza. En el intercambiador de calor 200 ejemplar, la placa de cubierta 232 también ayuda a definir un espacio para fluido del lado de la coraza. Por lo tanto, en este ejemplo, la placa de cubierta 232 sirve como parte del núcleo 220 para definir un espacio para fluido del lado del núcleo y como un componente del alojamiento para definir un espacio para fluido del lado de la coraza. Además, en este ejemplo, la placa de cubierta 232 incluye un labio 234 que, una vez en su lugar, forma un sello con la pared en forma de "U" 236, el cabezal de entrada 212 y el cabezal de salida 204. Como se muestra, el labio 234 forma un sello con la pared en forma de "U" 236 a lo largo de los bordes longitudinales de la placa de cubierta 232 y forma sellos con el cabezal de entrada 212 y con el cabezal de salida 214 a lo largo de los bordes, a lo ancho de la placa de cubierta 232. En este ejemplo, los bordes a lo ancho de la placa de cubierta 232 son sustancialmente arqueados y convexos en tanto que el borde superior 216 del cabezal de entrada 212 y el borde superior del cabezal de salida 214 son sustancialmente arqueados y cóncavos. Así, en este ejemplo, los bordes a lo ancho de la placa de cubierta 232 son complementarios a los bordes superiores de los cabezales 214, 216 (p. Ej . , cóncavo-convexo, etc.) .
En el intercambiador de calor 200 ejemplar, los bordes cóncavo-convexos complementarios de la placa de cubierta 232 y los cabezales 214, 216 permiten la colocación de la entrada 226 más cerca del cabezal de entrada 202 y/o la colocación de la salida 228 más cerca del cabezal de salida 204. Aspectos adicionales de tal colocación se describen con referencia a las Figuras 11 y 12.
El líquido puede fluir hacia y/o desde el núcleo 220 a través de una o más entradas o salidas. La placa de cubierta 232 incluye una entrada 226 para recibir un conducto de entrada 206 y un salida 228 para recibir un conducto de salida 208. Desde luego, la función de la entrada 226 de la placa de cubierta y de la salida 228 puede ser invertida. Asi, el intercambiador de calor 200 ejemplar puede operar de una manera sustancialmente contra la corriente o a favor de la corriente, dependiendo del flujo de fluido hacia adentro o hacia afuera de las varias entradas y salidas (p. Ej . , 202 , 204 , 206 , 208 , 226, 228 ) . Obsérvese que en una operación a favor de la corriente, el conducto de entrada 206 y el cabezal de entrada 212 , como se muestra, pueden cada uno recibir un conducto alimentador respectivo, en donde los conductos alimentadores van a lo largo de trayectorias paralelas, por al menos una porción de sus longitudes, antes de reunirse con el conducto de entrada 206 y el cabezal de entrada 202 . De manera similar, el conducto de salida 208 y el cabezal de salida 214 pueden cada uno recibir un conducto de salida, en donde los conductos de salida van a lo largo de trayectorias paralelas, por al menos una porción de sus longitudes, después de reunirse con el conducto de salida 208 y el cabezal de salida 204 . Para la operación en contra de la corriente, tales trayectorias paralelas para los conductos son también posibles .
La Fig. 11 muestra varias placas ejemplares 244 , 248 del núcleo 220 ejemplar de la Fig. 10 . Una placa superior 244 incluye un labio 245 que tiene un borde sustancialmente dirigido hacia arriba 246. El borde dirigido Hacia arriba 246 forma opcionalmente un sello con el labio 234 de la placa de cubierta 232, en donde a placa superior 244 es la placa de posición más superior del núcleo 220. En tal caso, la placa de posición más superior y la placa de cubierta 232 definen un espacio para fluido del lado del núcleo que puede recibir un fluido a través de la entrada 226. La placa superior 244 incluye adicionalmente un eje sustancialmente dirigido hacia abajo y abierto 247.
Una placa inferior 248 incluye un labio 249 que tiene un borde sustancialmente dirigido hacia abajo 250. El labio 249 puede desviarse inicialmente en una dirección ascendente. Sin embargo, como se muestra, el borde del labio 250 se desvia sustancialmente hacia abajo, típicamente hacia una posición más inferior de la placa inferior 248. La placa inferior 248 también incluye un eje sustancialmente dirigido hacia arriba y abierto 251. En este ejemplo, al colocar apropiadamente la placa superior 244 y la placa inferior 248, el eje abierto 247 y el eje abierto 251 forman un eje sellado. Por ejemplo, el eje abierto 247 puede recibir el eje abierto 251 y/o viceversa. Los dos ejes 247, 251 pueden formar una compresión o sello de ajuste a presión y/o formar un sello al soldar (soldadura fuerte) o usar otros medios de sello (p. Ej . , soldadura, adhesión química, unión química, etc . ) .
Una vez colocadas correctamente, la placa superior 244 y la placa inferior 248 definen un espacio para fluido 258, que es típicamente un espacio para fluido del lado de la coraza.
Otra placa superior 244' se puede colocar con respecto a la placa inferior 248. En este ejemplo, el labio 245' de la placa superior 244' forma un sello con el labio 250 de la placa inferior 248. Tal sello puede ser una compresión o un sello de ajuste a presión y/o un sello formado al soldar o usar otros medios de sello (p. E . , soldadura, adhesión química, unión química, etc.). Una vez colocadas correctamente, la placa superior 244' y la placa inferior 248 definen un espacio para fluido 254 que es típicamente un espacio para fluido del lado del núcleo .
El núcleo 220 puede también incluir una placa inferior de núcleo, por ejemplo, una placa que tiene características de la placa superior 244; sin embargo, sin el eje dirigido sustancialmente hacia abajo 247. Tal placa puede sellar un espacio para fluido del lado del núcleo de un espacio para fluido del lado de la coraza.
La Fig. 12 muestra una vista en perspectiva de corte separado del intercambiador de calor 200 ejemplar de la Fig. 10. La vista del corte separado incluye un corte sustancialmente longitudinal centrado y un corte a lo ancho apenas más allá de la entrada 226. Esta vista expone una región del eje y regiones de espacio de la placa para el fluido del lado del núcleo (p. Ej . , flecha a rayas) y regiones de espacio de la placa para un fluido del lado de la coraza (p. Ej . , flecha sólida) . El fluido puede entrar al lado del núcleo a través del conducto de entrada 206 que está ajustado a la entrada 226. El fluido puede entrar al lado de la coraza a través de la entrada 202 del cabezal de entrada 212.
En este ejemplo, los bordes longitudinales del labio 236 de la placa de cubierta 232 forman sellos a lo largo de las corridas longitudinales de la pared en forma de "U" 236, por ejemplo, sellos de compresión o de ajuste a presión y/o sellos formados al soldar o usar otros medios de sello (p. Ej . , soldadura, adhesión química, unión química, etc.) . La sección delantera del labio 236 fuera de la placa de cubierta 232 forma un sello con el cabezal de entrada 212 en o cerca del borde superior 216. De manera similar, una sección trasera del labio 236 de la placa de cubierta 232 forma un sello en o cerca del borde superior del cabezal de salida 214. El cabezal de entrada 212 también forma un sello con la pared en forma de "U" 236 en o cerca del borde del cabezal de entrada 218. En este ejemplo, el cabezal de entrada tiene una sección transversal que diverge (p. Ej . , aumenta) en la dirección del flujo de fluido, como se ilustra por medio de la pared que diverge 213. La sección transversal que diverge ayuda a distribuir el fluido del lado de la coraza más uniformemente en la coraza (p. Ej . , el espacio definido por el alojamiento) .
El- intercambiador de calor 200 ejemplar incluye un núcleo que tiene la placa de cubierta 232, siete placas inferiores 248-248', siete placas superiores 244-244' y una placa de extremo 244". Varias particiones para flujo están colocadas en los ocho espacios del lado del núcleo y los siete espacios del lado de la coraza entre las placas. En este ejemplo, las particiones para flujo del lado del núcleo 264 tienen una altura menor que las particiones para flujo del lado de la coraza 268. Por supuesto, otras alturas, relaciones de altura y/o tipos de particiones para flujo son posibles. Mientras que puede existir un espacio del lado de la coraza entre la placa de extremo 244" y la pared en forma de "U"; en general, la placa de extremo 244" hace contacto íntimo con la pared en forma de "U", o está bastante cerca de la misma, para evitar la canalización del fluido del lado de la coraza en tal espacio.
La región del eje para el flujo de fluido del lado del núcleo tiene una pluralidad de secciones de pared del eje 247-247' que evitan que el fluido entre al lado de la coraza del intercambiador de calor 200. Obsérvese que los espacios para fluido del lado del núcleo son accesibles a través del eje, a través de las regiones que limitan las secciones de pared 247-247'.
Como ya se mencionó, la relación cóncavo-convexa entre la placa de cubierta 232 y el cabezal de entrada 212 puede permitir una mejor distribución del fluido del lado de la coraza. Además, la distribución del fluido del lado de la coraza puede ser mejorada por medio de colocar el eje de flujo de fluido del lado del núcleo en línea con la entrada 202 del cabezal de entrada 212. En el primer caso, el borde convexo a lo ancho de la placa de cubierta y otras placas crea un núcleo más aerodinámico para el flujo de fluido del lado de la coraza. En el segundo caso, la colocación del eje de flujo de fluido del lado del núcleo en linea con la entrada 202 del cabezal de entrada 212 permite que el eje obstruya el flujo entrante y, por lo tanto, evita o reduce la canalización perjudicial del fluido del lado de la coraza. En combinación, la relación cóncavo-convexa y la colocación del eje en linea con la entrada 202 del cabezal de entrada 212, permite que el fluido del lado de la coraza encuentre rápidamente una obstrucción y fluya más fácilmente hacia el espacio del lado de la coraza. Por ejemplo, la relación cóncavo-convexa puede permitir una colocación más hacia adelante del eje de fluido del lado del núcleo y una reducción en la formación de remolinos en el fluido del lado de la coraza, cuando se compara con un núcleo de inteream lador de calor que tiene un extremo delantero plano. Adicionalmente, la forma convexa del núcleo puede permitir fuerza aumentada del eje y/o el núcleo, cuando se compara con un núcleo que tiene un extremo delantero plano de materiales y construcción sustancialmente similares.
La Fig. 13 muestra varios intercambiadores de calor 310, 330, 350 ejemplares y lineas de flujo ejemplares del flujo de fluido del lado de la coraza. En el intercambiador de calor 310 ejemplar, el fluido entra a través de una entrada en un alojamiento 312. Existe un espacio del cabezal en una región definida por el alojamiento 312 y un núcleo de intercambiador de calor con extremo delantero plano 314. El fluido que entra a esta región forma uno o más remolinos alrededor de la entrada. El flujo se desvía alrededor de un eje 316 para el fluido del lado del núcleo. En el intercaiabiador de calor 330 ejemplar, el liquido entra a través de una entrada en un alojamiento 332. Un espacio del cabezal existe en una región definida por el alojamiento 332 y un núcleo de intercambiador de calor . con extremo delantero convexo 334. Mientras que el fluido que entra a esta región puede formar uno o más remolinos alrededor de la entrada, el flujo es aerodinámico conforme se desvía alrededor de un eje 336 para el fluido del lado del núcleo.
En el intercambiador de calor 350 ejemplar, que corresponde aproximadamente al intercambiador de calor 200 ejemplar de la Fig. 12, el fluido entra a través de una entrada en un alojamiento 352. Un espacio del cabezal relativamente pequeño existe en una región definida por el alojamiento cóncavo 352 y un núcleo de intercambiador de calor con extremo delantero convexo 354. Mientras que el fluido que entra a esta región puede formar uno o más remolinos alrededor en esta región, tales remolinos tienen menos significación que los remolinos de los ejemplos 310, 330. El flujo se desvia alrededor de un eje 356 para el fluido del lado del núcleo. En el ejemplo 350, la forma del alojamiento 352, la forma del extremo delantero del núcleo 354 y el eje 356, todos afectan el flujo de fluido. El eje 356 ayuda a evitar la canalización mientras que la forma del extremo delantero del núcleo 354 y la forma del alojamiento 352 ayudan a reducir el espacio del cabezal y/o la formación de remolinos. En este ejemplo, el eje 356 yace al menos parcialmente en un área definida por el lado convexo del núcleo 354 que, a su vez, está definido por los varios lados convexos de placas del núcleo 354.
La Fig. 14 muestra un alojamiento 400 ejemplar para un núcleo de intercambiador de calor. El alojamiento 400 ejemplar incluye un porción de cesta 430 que tiene una abertura de entrada 402 y una abertura de salida 404 para el fluido del lado de la coraza y una cubierta 435 que tiene una o más aberturas 436, 438 para el fluido del lado del núcleo y opcionalmente señales 437 para dirigir el flujo de fluido y/o la transferencia de calor. Las señales 437 pueden aumentar el área superficial que, a su vez, puede aumentar la transferencia de calor. Las señales 437 pueden obrar para aumentar la turbulencia del flujo de fluido y para aumentar el área superficial, ambas de las cuales pueden aumentar la transferencia de calor. El intercambiador de calor 200 ejemplar de las Fig. 10-12 incluye opcionalmente la cesta 430 ejemplar en vez de la pared en forma de "U" 236 y del cabezal de entrada 212 y/o del cabezal de salida 214. En otro ejemplo, un intercambiador de calor ejemplar incluye una placa de cubierta, tal como la placa de cubierta 232 del intercambiador de calor 200 ejemplar, y un núcleo tal como el núcleo 220, junto con una cesta tal como la cesta 430.
Aunque algunos métodos, dispositivos y sistemas ejemplares se han ilustrado en los dibujos anexos y se han descrito en la descripción detallada precedente, se entenderá que los métodos y los sistemas no están limitados a las modalidades ejemplares divulgadas, sino que son capaces de rearreglos, modificaciones y substituciones numerosas sin apartarse del espíritu establecido adelante y definido por medio de las reivindicaciones siguientes.

Claims (42)

REIVINDICACIONES
1.- Un intercambiador de calor, caracterizado porque comprende : una placa de cubierta sustancialmente rectangular que tiene una pluralidad de aberturas que incluyen una abertura para entrada de líquido colocada próxima a un primer lado de la placa de cubierta y una abertura para salida de líquido colocada próxima a un lado opuesto de la placa de cubierta y una abertura de entrada de gas colocada próxima a un segundo lado, adyacente al primer lado, de la placa de cubierta y una abertura de salida de gas colocada próxima a un lado opuesto de la placa de cubierta; una placa superior sustancialmente rectangular que tiene una pluralidad de aberturas que incluyen una abertura de entrada de líquido colocada próxima a un primer lado de la placa superior y una abertura de salida de líquido colocada próxima a un lado opuesto de la placa superior y una abertura de entrada de gas colocada próxima a un segundo lado, adyacente al primer lado, de la placa superior y una abertura de salida de gas colocada próxima a un lado opuesto de la placa superior, en donde la abertura de entrada de gas forma un sello con la abertura de entrada de gas de la placa de cubierta y la abertura de salida de gas forma un sello con la abertura de salida de gas de la placa de cubierta, para evitar el flujo de gas hacia adentro de un espacio para flujo de liquido definido por y entre la placa de cubierta y la placa superior; una placa inferior sustancialmente rectangular que tiene una pluralidad de aberturas que incluyen una abertura de entrada de liquido colocada próxima a un primer lado de la placa inferior y una abertura de salida de liquido colocada próxima a un lado opuesto de la placa inferior y una abertura de entrada de gas colocada próxima a un segundo lado, adyacente al primer lado, de la placa inferior y una abertura de salida de gas colocada próxima a un lado opuesto de la placa inferior, en donde la abertura de entrada de liquido forma un sello con la abertura de entrada de liquido de la placa superior y la abertura de salida de líquido forma un sello con la abertura de salida de líquido de la placa superior para evitar el flujo de líquido hacia adentro de un espacio para flujo de gas definido por y entre la placa superior y la placa inferior; y una placa de fondo sustancialmente rectangular.
2.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende adicionalmente aberturas sustancialmente rectangulares .
3. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente uno o más cabezales para flujo de gas que tienen áreas de sección transversal sustancialmente circulares y sustancialmente rectangulares .
4. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente uno o más cabezales para flujo de liquido que tienen áreas de sección transversal sustancialmente circulares y sustancialmente rectangulares.
5. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente cabezales para flujo de gas que tienen áreas de sección transversal sustancialmente circulares y sustancialmente rectangulares y cabezales para flujo de liquido que tienen áreas de sección transversal, sustancialmente circulares y sustancialmente rectangulares.
6. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los sellos comprenden sellos de soldadura fuerte.
7.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la placa de cubierta, la placa superior y la placa inferior y la placa de fondo comprenden acero inoxidable.
8. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente particiones para flujo colocadas en el espacio para flujo de gas.
9.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente particiones para flujo en el espacio para flujo de liquido.
10.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente particiones para flujo en el espacio para flujo de liquido y particiones para flujo en el espacio para flujo de gas.
11.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente señales en la superficie en una o más de las placas que obran para aumentar el área superficial de la una o más placas .
12. - El Intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente las señales en la superficie en una o más de las placas que obran para aumentar la turbulencia del flujo de líquido o del flujo de gas en el espacio para flujo de líquido o en el espacio para flujo de gas, respectivamente .
13. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el espacio para flujo de líquido tiene un área de sección transversal y una altura suficientes para mantener un número de Reynolds promedio mayor que o igual a aproximadamente 2000 para una velocidad de flujo de líquido hacia el espacio para flujo de líquido mayor que o igual a aproximadamente 160 mi por segundo.
14. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente una o más placas superiores adicionales.
15. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente una o más placas inferiores adicionales.
16. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente una o más placas superiores adicionales y una o más placas inferiores adicionales.
17. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la placa de cubierta sustancialmente rectangular, la placa superior sustancialmente rectangular, la placa inferior sustancialmente rectangular y la placa de fondo sustancialmente rectangular tienen una dimensión a lo ancho que varia con respecto a una dimensión longitudinal .
18.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque al operar el intercambiador de calor, la dimensión longitudinal se alinea sustancialmente con la fuerza gravitacional de la tierra.
19.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente placas curvas sustancialmente rectangulares .
20. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el espacio para flujo de liquido sirve como un espacio para flujo de gas y el espacio para flujo de gas sirve como un espacio para flujo de liquido.
21. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada de gas se conecta con un conducto para recibir el gas de escape de un motor de combustión interna.
22. - Un intercambiador de calor, caracterizado porque comprende : una placa de cubierta sustancialmente circular que tiene una pluralidad de aberturas que incluyen una abertura de entrada de liquido colocada sustancialmente opuesta a una abertura de salida de liquido y una abertura de entrada de gas colocada sustancialmente opuesta a una abertura de salida de gas; una placa superior sustancialmente circular que tiene una pluralidad de aberturas que incluyen una abertura de entrada de liquido colocada opuesta a una abertura de salida de liquido y una abertura de entrada de gas colocada opuesta a una abertura de salida de gas, en donde la abertura de entrada de gas forma un sello con la abertura de entrada de gas de la placa de cubierta y la abertura de salida de gas forma un sello con la abertura de salida de gas de la placa de cubierta para evitar el flujo de gas hacia adentro de un espacio para flujo de liquido definido por y entre la placa de cubierta y la placa superior; una placa inferior sustancialmente circular que tiene una pluralidad de aberturas que incluyen una abertura de entrada de liquido colocada opuesta a una abertura de salida de liquido y una abertura de entrada de gas colocada opuesta a una abertura de salida de gas, en donde la abertura de entrada de liquido forma un sello con la abertura de entrada de liquido de la placa superior y la abertura de salida del liquido forma un sello con la abertura de salida de liquido de la placa superior para evitar el flujo de liquido hacia adentro de un espacio para flujo de gas definido por y entre la placa superior y la placa inferior; y una placa de fondo sustancialmente circular.
23.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque los sellos comprenden sellos de soldadura fuerte.
24.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el espacio para flujo de liquido sirve como un espacio para flujo de gas y el espacio para flujo de gas sirve como un espacio para flujo de liquido.
25. - El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la entrada de gas se conecta con un conducto para recibir el gas de escape de un motor de combustión interna.
26.- Un núcleo de intercambiador de calor, caracterizado porque comprende: una placa de cubierta susta craímente rectangular que incluye una abertura de entrada de fluido colocada próxima a un lado de la placa de cubierta y una abertura de salida de fluido colocada próxima a un lado opuesto de la placa de cubierta; una placa superior sustancialmente rectangular que incluye una abertura de entrada de fluido colocada próxima a un lado de la placa superior y una abertura de salida de fluido colocada próxima a un lado opuesto de la placa superior, en donde la abertura de entrada de fluido sustancialmente coincide con la abertura de entrada de fluido de la placa de cubierta, y en donde la placa de cubierta y la placa superior definen un espacio para flujo de fluido entre la placa de cubierta y la placa superior; una placa inferior sustancialmente rectangular que incluye una abertura de entrada de fluido colocada a un lado de la placa inferior y una abertura de salida de fluido colocada próxima a un lado opuesto de la placa inferior, en donde la abertura de entrada de liquido forma un sello con la abertura de entrada de fluido de la placa superior y la abertura de salida de fluido forma un sello con la abertura de salida de fluido de la placa superior para evitar el flujo de fluido hacia adentro de un espacio para flujo exterior definido al menos parcialmente por y colocado al menos parcialmente entre la placa superior y la placa inferior; y una placa de fondo sustancialmente rectangular.
27.- El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque las aberturas de entrada de fluido forman un eje de flujo de fluido.
28.- El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el eje de flujo de fluido comprende un eje de flujo de fluido que tiene un eje principal sustancialmente normal a la placa de cubierta, la placa superior, la placa inferior y la placa de fondo.
29.- El núcleo de xntercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque los sellos comprenden sellos de soldadura fuerte.
30.- El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque la placa de cubierta, la placa superior, la placa inferior y la placa de fondo comprenden acero inoxidable.
31.- El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque la placa de cubierta, la placa superior, la placa inferior y la placa de fondo comprenden uno o más lados convexos .
32. - El núcleo de xntercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque la placa de cubierta, la placa superior, la placa inferior y la placa de fondo comprenden lados arqueados y convexos a lo ancho.
33. - El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el eje reside al menos parcialmente dentro de un área definida por un lado convexo.
34.- El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque comprende adicionalmente una cesta en donde el núcleo está colocado al menos parcialmente dentro de la cesta.
35. - El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque la placa de cubierta forma un sello con un borde de la cesta.
36. - El núcleo de inte cambiador de calor de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la cesta tiene una pluralidad de aberturas .
37.- El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque la pluralidad de aberturas incluye una abertura de entrada y una abertura de salida para el acceso al espacio para fluido exterior.
38.- El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el núcleo tiene lados convexos a lo ancho y la cesta incluye extremos de la cesta cóncavos que complementan a los lados convexos a lo ancho.
39. - El núcleo de intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque los extremos de la cesta reducen la formación de remolinos próximos a una abertura de entrada de la cesta.
40. - Un intercambiador de calor, caracterizado que comprende : un núcleo de intercambiador de calor que tiene un espacio para fluido del lado del núcleo y una placa de cubierta; y una pared sustancialmente en forma de "U" ajustada en un extremo con un cabezal de entrada y, en un extremo opuesto, con un cabezal de salida que, en combinación con la placa de cubierta, define un espacio para fluido del lado de la coraza.
41.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque la placa de cubierta forma dos sellos con dos lados opuestos de la pared sustancialmente en forma de "U", forma un sello con el cabezal de entrada y forma un sello con el cabezal de salida.
42.- El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque la placa de cubierta define un espacio para fluido del lado del núcleo con una placa superior del núcleo del intercambiador de calor.
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