MXPA06004692A - Fabricacion de un sistema de transferencia de calor. - Google Patents

Fabricacion de un sistema de transferencia de calor.

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MXPA06004692A
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barrier wall
liquid
wick
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vapor
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MXPA06004692A
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Edward J Kroliczek
Michael Nikitkin
James Yun
David A Wolf
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Swales & Associates Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/043—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure forming loops, e.g. capillary pumped loops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
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Abstract

Se describe un método para fabricar un evaporador, que consiste en orientar una pared barrera de vapor, orientar una pared barrera de líquidos y colocar una mecha entre la pared barrera de vapor y la pared barrera de líquidos. La pared barrera de vapor se orienta de modo que una superficie que absorbe calor de la pared barrera de vapor defina por lo menos una parte de una superficie exterior del evaporador. La superficie exterior se configura para recibir calor. La pared barrera de líquidos se orienta junto a la pared barrera de vapor. La pared barrera de líquidos tiene una superficie configurada para contener líquidos. Se define un canal para retirar vapor en una interfaz entre la mecha y la pared barrera de vapor. Se define un canal de circulación de líquidos entre la pared barrera de líquidos y la mecha primaria.

Description

FABRICACIÓN DE UN SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR REFERENCIA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional US No. 60/514,670, presentada el 28 de octubre de 2003. Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud US No. 10/676,265, presentada el 2 de octubre de 2003, la cual reclama prioridad ante la solicitud US No. 60/415,424, presentada el 2 de octubre de 2002. Esta solicitud también es una continuación en parte de la solicitud US No. 10/694,387, presentada el 28 de octubre de 2003, la cual reclamo prioridad ante la solicitud provisional US No. 60/421,737, presentada el 28 de octubre de 2002. Esta solicitud también es una continuación en parte de la solicitud US 10/602,022, presentada el 24 de junio de 2003, la cual reclama el beneficio de la solicitud provisional US No. 60/391,006, presentada el 24 de junio de 2002 y es una continuación en parte de la solicitud US No. 09/896, 561, presentada el 29 de junio de 2001, la cual reclama el beneficio de la solicitud provisional US No. 60/215,588, presentada el 30 de junio de 2000. Todas estas solicitudes se incorporan en la presente para referencia.
CAMPO TÉCNICO Esta descripción se refiere a los sistemas de transferencia de calor y los métodos para fabricar los sistemas de transferencia de calor.
ANTECEDENTE Los sistemas de transferencia de calor se utilizan para transportar calor desde un lugar (la fuente de calor) a otro lugar (la disipación de calor) . Los sistemas de transferencia de calor pueden utilizarse en aplicaciones terrestres o extraterrestres . Por ejemplo, los sistemas de transferencia de calor pueden estar integrados por equipos satelital que opere en ambientes de gravedad cero o de gravedad baja. Como otro ejemplo, los sistemas de transferencia de calor pueden utilizar en equipo electrónico, que muchas veces necesita enfriamiento durante el funcionamiento.
Los sistemas Loop Pipes (LHP) y los Capillary Pumped Loops (CPL) son sistemas de transferencia de calor bifásicos, pasivos. Cada uno consiste en un evaporador acoplado térmicamente a una fuente de calor, un condensador acoplado térmicamente al disipador térmico, fluido que fluye entre el evaporador y el condensador, y un depósito de fluidos para la expansión del fluido. El J fluido dentro del sistema de transferencia de calor puede ser mencionado como el fluido de trabajo. El evaporador tiene una mecha primaria y un núcleo que consiste en un pasaje para la circulación de líquidos. El calor adquirido por el evaporador es transportado y descargado por el condensador. Estos sistemas utilizan presión capilar que se desarrolla en una mecha de poro fino entre el evaporador para favorecer la circulación del fluido de trabajo desde el evaporador al condensador y de regreso al evaporador. La principal característica distintiva entre un LHP y un CPL es la ubicación del depósito del circuito, el cual se utiliza para almacenar el fluido en exceso desplazado desde el circuito durante el funcionamiento. En general, el depósito de un CPL se ubica alejado del evaporador, mientras que el depósito de un LHP se ubica junto al evaporador.
COMPENDIO En un aspecto general, un método para fabricar un evaporador consiste en orientar una pared barrera de vapor, orientar una pared barrera de líquidos y colocar una mecha entre la pared barrera de vapor y la pared barrera de líquidos. La pared barrera de vapor se orienta de modo que la superficie absorbente de calor de la pared barrera de vapor defina por lo' menos una parte de una superficie exterior del evaporador. La superficie exterior se configura para recibir calor. La pared barrera de líquidos se orienta junto a la pared barrera de vapor. La pared barrera de líquidos tiene una superficie configurada para contener líquido. Al menos la orientación de una pared barrera de vapor la orientación de una pared barrera de líquidos o la colocación de la mecha incluye la definición de un canal para la separación de vapor en una interfaz entre la mecha y la pared barrera de vapor. Por lo menos la orientación de una pared barrera de vapor, la orientación de una pared barrera de líquidos o la colocación de la mecha incluye la definición de un canal de flujo de líquidos entre la pared barrera de líquidos y la mecha primaria.
Las instrumentaciones pueden incluir uno o más de los siguientes aspectos. Por ejemplo, el método también puede consistir en formar la pared barrera de vapor y formar la pared barrera de líquidos. La formación de la pared barrera de vapor puede incluir la formación de la pared barrera de vapor en una configuración plana y la formación de la pared barrera de líquidos puede incluir la formación de una pared barrera de líquidos en una configuración plana. La formación de la pared barrera de vapor puede incluir la formación de la pared barrera de vapor en una configuración anular, y la formación de la pared barrera de líquidos puede incluir la formación de la pared barrera de líquidos en una configuración anular.
La colocación de la mecha puede incluir la disipación de calor de la mecha sobre la pared barrera de vapor. La colocación de la mecha puede incluir la disipación térmica de la pared barrera de líquidos sobre la mecha.
La colocación puede incluir la colocación de la mecha entre la pared barrera de vapor y la superficie de confinación de líquidos de la pared barrera de líquidos.
El método también puede incluir la orientación de un subenfriador junto a la pared barrera de líquidos. La orientación del subenfriador puede incluir la disipación térmica del subenfriador sobre la pared barrera de ¦ líquidos.
El método puede consistir en el electrograbado, maquinado o fotograbado del canal para la separación de vapor en la pared barrera de vapor. El método puede consistir en incrustar el canal para la separación de vapor dentro de la mecha.
El método también puede consistir en formar la pared barrera de vapor laminando un material barrera de vapor en una configuración cilindrica y el sellado de los bordes coincidentes del material barrera de vapor. El método también puede incluir la formación de la pared barrera de líquidos laminando un material barrera para líquidos en una configuración cilindrica y el sellado de los bordes coincidentes del material barrera para líquidos.
La orientación de la pared barrera de líquidos puede incluir la disipación térmica dé la pared barrera de líquidos.
El método puede incluir la formación de la pared barrera de líquidos, y el fotograbado del canal de flujo de líquidos hacia la pared barrera de líquidos.
En otro aspecto general, un método para fabricar un evaporador incluye la orientación de una pared barrera de líquidos que tenga una configuración anular, la orientación de una pared barrera de vapor que tenga una configuración anular coaxial con la pared barrera de líquidos, y la colocación de una mecha entre la pared barrera de líquidos y la pared barrera de vapor, la mecha siendo coaxial con la pared barrera de líquidos.
Las instrumentaciones pueden consistir en uno o más de los siguientes aspectos. Por ejemplo, el método puede consistir en formar la pared barrera de vapor y formar la pared barrera de líquidos .
La colocación de la mecha puede incluir la disipación térmica de la mecha sobre la pared barrera de vapor. La colocación de la mecha puede incluir la disipación térmica de la pared barrera de líquidos sobre la mecha. La colocación puede incluir la colocación de la mecha entre la pared barrera de vapor y una superficie de contención de líquidos de la pared barrera de "líquidos.
El método puede incluir la orientación de un subenfriador junto a la pared barrera de líquidos. La orientación del subenfriador puede incluir la disipación térmica del subenfriador sobre la pared barrera de líquidos.
El método puede consistir en el electrograbado, maquinado o fotograbado del canal separador de vapor hacia la pared barrera de vapor. El método puede consistir en incrustar el canal separador de vapor dentro de la mecha.
El método puede consistir en la formación de la pared barrera de vapor laminando un material barrera de vapor en una configuración cilindrica y sellando los bordes coincidentes del material barrera de vapor. El método además puede consistir en la formación de la pared barrera de líquidos laminando un material barrera para líquidos en una configuración cilindrica y sellando los bordes coincidentes del material barrera para líquidos.
La orientación de la pared barrera de líquidos puede incluir la disipación térmica de la pared barrera de líquidos .
Otras particularidades y ventajas serán evidentes a partir de la descripción, ' los dibujos y las reivindicaciones.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de transporte de calor.
La Figura 2 es un diagrama de una instrumentación del sistema de transporte de calor mostrado en el esquema de la Figura 1.
La Figura 3 es un diagrama de flujo de un procedimiento para transportar de calor utilizando un sistema de transporte de calor.
La Figura 4 es una gráfica que muestra los perfiles de temperatura de los diferentes componentes del sistema de transporte de calor durante el flujo del proceso de la Figura 3.
La Figura 5a es una diagrama de un evaporador principal de tres puertos mostrado dentro del sistema de transporte de calor de la Figura 1.
La Figura 5 es una vista de un corte transversal del evaporador principal tomada a lo largo de la linea 5B-5B de la Figura 5A.
La Figura 6 es un diagrama de un evaporador principal de cuatro puertos que puede estar integrado en un sistema de transporte de calor mostrado por la Figura 1.
La Figura 7 es un diagrama esquemático de la práctica de un sistema de transporte de calor.
Las Figuras 8A, 8B, 9A y 9B son vistas en perspectivas de aplicaciones que utilizan un sistema de transporte de calor.
La Figura 8c es una vista de un corte transversal de una tubería para líquidos tomada a lo largo de la línea 8C-8C de la Figura 8A.
Las Figuras 8D y 9C son diagramas esquemáticos de las instrumentaciones de los sistemas de transporte de calor de las Figuras 8A y 9A, respectivamente.
La Figura 10 es una vista de un corte transversal de un evaporador plano.
La Figura 11 es una vista de un corte transversal axial de un evaporador anular.
La Figura 12 es una vista 'ele un corte transversal radial del evaporador anular de la Figura 11.
La Figura 13 es una vista ampliada de una parte de la vista del corte transversal radial del evaporador anular de la Figura 12.
La Figura 14A es una vista en perspectiva del evaporador anular de la Figura 11.
La Figura 14B es una vista de un corte superior y parcial del evaporador anular de la Figura 14A.
La Figura 14C es una vista de un corte transversal, ampliada, de una parte del evaporador anular de la Figura 14B.
La Figura 14D es una vista de un corte transversal del evaporador anular de la Figura 14B, tomada a lo largo de la linea 14D-14D.
Las Figuras 14E y 14F son vistas ampliadas de partes del evaporador anular de la Figura 14B.
La Figura 14G es una vista en perspectiva, recortada, del evaporador anular de la Figura 14A.
La Figura 14H es una vista en detalle de un recorte en perspectiva del evaporador anular de la Figura 14G.
La Figura 15A es una vista de un detalle plano de la pared barrera de vapor formada en un componente anillo de chapa del evaporador anular de la Figura 14A.
La Figura 15B es una vista de un corte transversal de la pared barrera de vapor de la Figura 15A, tomada a lo largo de la linea 15B-15B.
La Figura 16A es una vista en perspectiva de una mecha primaria del evaporador anular de la Figura 14A.
La Figura 16B es una vista superior de la mecha primaria de la Figura 16A.
La Figura 16C es una vista de un corte transversal de la mecha primaria de la Figura 16B, tomada a lo largo de la linea 16C-16C.
La Figura 16D es una vista ampliada de una parte de la mecha primaria de la Figura 15C.
La Figura 17A es una vista en perspectiva de una pared barrera de líquidos formada en un anillo anular del evaporador anular de la Figura 14A.
La Figura 17B es una vista superior de la pared barrera de vapor de la Figura 17A.
La Figura 17C es una vista de un corte transversal de la pared barrera de vapor de la Figura 17B, tomada a lo largo de la linea 17C-17C.
La Figura 17D es una vista ampliada de una parte de la pared barrera de vapor de la Figura 17C.
La Figura 18A es una vista en perspectiva de un anillo que separa la pared barrera de líquidos de la Figura 17A de la pared barrera de vapor de la Figura 15A.
La Figura 18B es una vista superior del anillo de la Figura 18A.
La Figura 18C es una vista de un corte transversal del anillo de la Figura 18B, tomada a lo largo de la línea 18C-18C.
La Figura 18D es una vista ampliada de una parte del anillo de la Figura 18C.
La Figura 19A es una vista en perspectiva de un anillo del evaporador anular de la Figura 14A.
La Figura 19B es una vista superior del anillo de la Figura 19A.
La Figura 19C es una vista 'de un corte transversal del anillo de la Figura 19B, tomadas a lo largo de 19C-19C.
La Figura 19D es una vista ampliada de una parte del anillo de la Figura 19C.
La Figura 20 es una vista en perspectiva de un sistema de intercambio de calor cilindrico que se puede enfriar utilizando un sistema de transferencia de calor.
La Figura 21 es una vista de un corte transversal de un sistema de intercambio de calor cilindrico como el sistema de intercambio de calor cilindrico de la Figura 20.
La Figura 22 es una vista lateral de un sistema de intercambio de calor cilindrico, como el sistema de intercambio de calor cilindrico de 'la Figura 20.
La Figura 23 es un diagrama esquemático de una primera práctica de un sistema termodinámico que consiste en un sistema de intercambio de calor cilindrico y un sistema de transferencia de calor.
La Figura 24 es un diagrama esquemático de una segunda forma de poner en práctica un sistema termodinámico que consista en un sistema de intercambio de calor cilindrico, y un sistema de transferencia de calor.
La Figura 25 es un diagrama esquemático de un sistema de transferencia de calor que utiliza un evaporador diseñado de acuerdo con los principios de las Figuras 10-13.
La Figura 26 es una vista funcional, despiezada, del sistema de transferencia de calor de la Figura 25.
La Figura 27 es una vista de un corte transversal, parcial, de un detalle de un evaporador utilizado en el sistema de transferencia de calor de la Figura 25.
La Figura 28 es una vista en perspectiva de un intercambiador de calor utilizado en el sistema de transferencia de calor de la Figura 25.
La Figura 29 es una gráfica de temperatura de una fuente de calor de un sistema de transferencia de calor, cilindrico, contra un área de superficie de una interfaz entre el sistema de transferencia de calor y la fuente térmica del sistema de intercambio de calor, cíclico.
La Figura 30 es una vista superior en planta de un sistema de transferencia de calor empacado alrededor de una parte de un sistema de intercambio de calor cíclico.
La Figura 31 es una vista eñ elevación, parcial, de un corte transversal (tomada a lo largo de la línea 31-31) del sistema de transferencia de calor empacado alrededor de la parte del sistema de intercambio de calor cíclico de la Figura 30.
La Figura 32 es una vista parcial en elevación de un corte transversal (tomada en el detalle 3200) de la interfaz entre el sistema de transferencia de calor y el sistema de intercambio de calor, cíclico, de la Figura 30.
La Figura 33 es una vista superior en perspectiva de un sistema de transferencia de calor montado a un sistema de intercambio de calor, cíclico.
La Figura 34 es una vista inferior, en perspectiva, el sistema de transferencia de calor montado al sistema de intercambio de calor, cíclico, de la Figura 33.
La Figura 35 es una vista parcial de un corte transversal de una interfaz entre un evaporador de un sistema de transferencia de calor y un sistema de intercambio de calor, cíclico, en la que el evaporador esta sujetado con pinzas sobre el sistema de intercambio de calor, cíclico.
La Figura 36 es una vista lateral de una pinza que se utiliza para sujetar el evaporador sobre el sistema de intercambio de calor, cíclico, de la Figura 35.
La Figura 37 es una vista parcial de un corte transversal de una interfaz entre un evaporador de un sistema de transferencia de calor y un sistema de intercambio de calor, cíclico, en. el que la interfaz se forma mediante un ajuste de interferencia entre el evaporador y el sistema de intercambio de calor, cíclico.
La Figura 38 es una vista parcial de un corte transversal de una interfaz entre un evaporador de un sistema de transferencia de calor y un sistema de 1S intercambio de calor, cíclico, en el que la interfaz se crea formando el evaporador integrado con el sistema de intercambio- de calor, cíclico.
La Figura 39 es una vista superior en planta de un condensador de un sistema de transferencia de calor.
La Figura 40 es una vista parcial de un corte transversal, tomada a lo largo de la línea 40-40 del condensador de la Figura 39.
Las Figuras 41-43 son vistas de cortes transversales, de detalles de un condensador que tiene una construcción laminada.
La Figura 44 es una vista de un corte transversal, en detalle de un condensador que tiene una construcción extruida o inyectada.
La Figura 45 es una vista en perspectiva de un corte transversal y detalle de un condensador que tiene una construcción extruida.
La Figura 46 es una vista de un corte transversal de un lado de un sistema de transferencia de calor que se empaca alrededor de un sistema de intercambio de calor, cíclico .
La Figura 47 es una vista en perspectiva de un sistema termodinámico que consiste en un sistema de intercambio de calor, cíclico, y un sistema de transferencia de calor La Figura 48 es un diagrama esquemático de una parte del sistema de transferencia de calor de la Figura 47.
La Figura 49 es una vista en perspectiva de una parte del sistema de transferencia de calor de la Figura 47.
La Figura 50 es una vista lateral en perspectiva del sistema termodinámico de la Figura 47.
La Figura 51 es un diagrama esquemático de una parte del sistema termodinámico de la Figura 47.
La Figura 52 es una vista en perspectiva del sistema termodinámico de la Figura 47.
La Figura 53A es una vista en perspectiva de un submontaje de la mecha que es una parte de un evaporador del sistema de transferencia de calor de la Figura 47.
La Figura 53B es una vista en perspectiva de una parte del submontaje de la mecha de la Figura 53?.
La Figura 54C es una vista en perspectiva de una pared barrera de líquidos que es una parte del evaporador del sistema de transferencia de calor de la Figura 47.
La Figura 53D es una vista en perspectiva de un subenfriador que es una parte del evaporador del sistema de transferencia de calor de la Figura 47.
La Figura 53E es una vista en perspectiva del evaporador del sistema de transferencia de calor de la Figura 47.
La Figura 54 es un diagrama de flujo de un procedimiento para la fabricación del sistema termodinámico de la Figura 47, se incluye un procedimiento para la fabricación del sistema de transferencia de calor de la Figura 47.
La Figura 55 es un diagrama de flujo de un procedimiento para preparar el submontaje de la mecha de las Figuras 53A y 53B.
Las Figuras 55A-56E son vista en perspectiva que muestran los pasos del procedimiento de la Figura 55.
La Figura 57 es un diagrama de flujo de un procedimiento para preparar la pared barrera de líquidos de la Figura 53C.
Las Figuras 58A-58E son vistas en perspectiva que muestran los pasos del procedimiento de la Figura 57.
La Figura 59 es un diagrama de flujo de un procedimiento para preparar un submontaje externo del evaporador del sistema de transferencia de calor de la Figura 47.
Las Figuras 60A-60G son vistas en perspectiva que muestran los pasos del procedimiento de la Figura 59.
La Figura 61 es un diagrama de flujo de un procedimiento para unir el submontaje externo con el submontaje de la mecha del evaporador del sistema de transferencia de calor de la Figura 47.
Las Figuras 62A-62E son vistas en perspectivas que muestran los pasos del procedimiento de la Figura 61.
La Figura 63 es un diagrama de flujo de un procedimiento para terminar un cuerpo evaporador formado durante el procedimiento de la Figura 61.
La Figura 64? es una vista lateral de un corte transversal del cuerpo del evaporador, mostrando los pasos del procedimiento de la Figura 63.
La Figura 65 es un diagrama de flujo de un procedimiento para acoplar el evaporador terminado durante el procedimiento de la Figura 63 al sistema de intercambio de calor, cíclico, de la Figura 47. " Las Figuras 66A y 66B son vistas en perspectivas que muestran los pasos del procedimiento de la Figura 65. Símbolos de referencia iguales en los diferentes dibujos indican elementos semejantes.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Como ya se mencionó, en una tubería térmica en serpentín (LHP) , el depósito esta ubicado junto con el evaporador, de este modo, el depósito está conectado en forma térmica e hidráulica con el depósito mediante un conducto tipo tubería térmica. En esta forma, el líquido del depósito puede ser bombeado al evaporador, garantizando de este modo que la mecha primaria del evaporador se humedezca o "cebe" suficientemente durante el arranque. Además, el diseño del LHP también reduce al agotamiento del líquido en la mecha primaria del evaporador durante el estado estacionario u operación transitoria del evaporador dentro del sistema de transporte de calor. Más aún, el vapor y/o las burbujas del gas no condensable (las burbujas de NCG) se ventilan desde un núcleo del evaporador á través del conducto tipo tubería térmica hacia el depósito.
Los LHP tradicionales requieren que el líquido esté presente en el depósito antes del arranque, es decir, antes de la aplicación de energía al evaporador del LHP. Sin embargo, si el fluido de trabajo en el LHP se encuentra en un estado súper crítico antes de arrancar el LHP, no habrá líquido en el depósito antes del arranque. Un estado súper critico es un estado en el que la temperatura del LHP esta por encima de la temperatura crítica del fluido de trabajo. La temperatura crítica de un fluido es la temperatura más alta a la que el fluido puede mostrar un equilibrio líquido-vapor. Por ejemplo, el LHP puede estar en un estado súper critico si el fluido de trabajo es un fluido criogénico, es decir, un fluido que tenga un punto de ebullición por debajo de -150 °C, o si el fluido de trabajo es un fluido sub-ambiente, es decir, un fluido que tenga un punto de ebullición por debajo de la temperatura del ambiente en la que está operando el LHP.
Los LHP tradicionales también requieren que el liquido que regresa al evaporador sea subenfriado, es decir, enfriado a una temperatura que sea menor que el punto de ebullición del fluido de trabajo. Una restricción como ésta puede hacer poco práctico operar los LHP a una temperatura por debajo de la ambiente. Por ejemplo, si el fluido de trabajo es un fluido criogénico, el LHP del mismo modo estará operando en un ambiente que tenga una temperatura mayor que el punto de ebullición del fluido.
En relación con la Figura 1, un sistema de transporte de calor 100 está diseñado para solucionar las limitaciones de los LHP convencionales. El sistema de transporte de calor 100 consiste en un sistema de transferencia de calor 105 y un sistema de imprimación o cebado 110. El sistema de cebado 110 está configurado para convertir el fluido dentro del sistema de transferencia de calor 105 en un liquido, cebando de este modo el sistema de transferencia de calor 105. Cuando se utiliza en esta descripción, el término "fluido" es un término genérico que se refiere a una sustancia que es un liquido y un vapor en equilibrio saturado.
El sistema de transferencia de calor 105 consiste en un evaporador principal 115 y un condensador 120 acoplado al evaporador principal 115 mediante una tubería de líquidos 125 y una tubería para vapor 130. El condensador 120 esta en comunicación térmica con un disipador térmico 165, y el evaporador principal 115 esté en comunicación térmica con un disipador de calor Qin 116. El sistema 105 también puede incluir un depósito caliente 147 acoplado a la tubería de vapor 130 para contener más la presión, según sea necesario. En particular, el depósito caliente 147 aumenta el volumen del sistema 100. Si el fluido de trabajo esta a una temperatura por encima de su temperatura crítica, es decir, a la temperatura más alta en la que el fluido de trabajo puede presentar equilibrio líquido-vapor, su presión es proporcional a la masa en el sistema 100 (la carga) e inversamente proporcional al volumen del sistema. Al aumentar el volumen con el depósito caliente 147 se reduce la presión de llenado.
El evaporador principal 115 consiste en un recipiente 117 que aloja una mecha primaria 140 dentro de la que esta definido un núcleo 135. El evaporador principal 115 incluye un tubo de bayoneta 142 y una mecha secundaria 145 dentro del núcleo 135. El tubo de bayoneta 142, la mecha primaria 140 y la mecha secundaria 145 definen un pasaje o via de circulación de líquidos 143, un primer pasaje o vía de circulación de vapor 144 y un segundo pasaje o vía de circulación de vapor 146. La mecha secundaria 145 proporciona el control de fases, es decir, la separación líquido/vapor en el número 135, como se describe en la Solicitud US No. 09/896,561, presentada el 29 de junio de 2001, la cual se incorpora en la presente para referencia en su totalidad. Como se muestra, el evaporador principal 115 tiene tres puertos, una admisión de líquidos 137 en la vía de circulación de líquidos 143, una descarga de vapor 132 en la tubería de vapor 130 procedente del segundo pasaje de vapor 146 y una descarga de fluidos 139 procedente del pasaje de líquidos 143 (y tal vez del primer pasaje de vapor 144, ¦ como se describe más adelante) . Más detalles sobre la estructura del evaporador de tres puertos se discute más adelante con respecto a las Figuras 5A y 5B.
El sistema de cebado 110 consiste en un evaporador secundario o de cebado 150 acoplado a la tubería de vapor 130 y un depósito 155 ubicado junto con el evaporador secundario 150. El depósito 155 está acoplado al núcleo 135 del evaporador principal 115 mediante una tubería de fluidos secundaria 160 y un condensador secundario 122. La tubería de fluidos secundaria 160 se acopla . a la descarga de fluidos 139 del evaporador principal 115. El sistema de cebado 110 también consiste en una fuente de calor controlado Qsp 151 en comunicación térmica con el evaporador secundario 150.
El evaporador secundario '150 consiste en un recipiente 152 que aloja una mecha primaria 190 dentro de la que se define un núcleo 185. El evaporador 150 incluye un tubo de bayoneta 153 y una mecha secundaria 180 que se extiende desde el núcleo 185, -a través de un conducto 175, y hacia el depósito 155. La mecha secundaria 180 proporciona un enlace capilar entre el depósito 155 y el evaporador secundario 150. El tubo de bayoneta 153, la mecha primaria 190 y la mecha secundaria 180 definen una vía de circulación de líquidos 182 acoplada a la tubería de fluidos 160, una primera vía de circulación de vapor 181 acoplada al depósito 155 y · una segunda vía de circulación de vapor 183 acoplada a la tubería de vapor 130. El depósito 155 está; acoplado térmica e hidráulicamente al núcleo 185 del evaporador secundario 150 mediante la vía de circulación de líquidos 182, la mecha secundaria 180 y la primera via de circulación de vapor 181. Las burbujas de vapor y/o NCG del núcleo 185 del evaporador secundario 150 son barridas a través de la primera via de circulación de vapor 181 hacia el depósito 155 y el líquido que se puede condensar se regresa al evaporador secundario 150 a través de la mecha secundaria 180 desde el depósito 155. La mecha primaria 190 vincula hidráulicamente el líquido dentro del núcleo 185 con la fuente térmica Qsp 151, permitiendo que el líquido en una superficie externa de la mecha primaria 190 se evapore y forme vapor dentro de la segunda vía de circulación de vapor 183 cuando se aplica calor al evaporador secundario 150.
El depósito 155 es polarizado en frío, y así, se enfría mediante una fuente de enfriamiento que le permitirá operar, si no es calentado, a una temperatura menor que la temperatura a la que funciona el sistema de transferencia de calor 105. EN una modalidad, el depósito 155 y el condensador secundario 122 están en comunicación térmica con el disipador térmico 165 que se acopla térmicamente al condensador 120. Por ejemplo, el depósito 155 puede ser montado al disipador térmico 65 con una derivación 170 que puede fabricarse de aluminio o cualquier material termoconductivo . De este modo, la temperatura del depósito 155 rastrea la temperatura del condensador 120.
La Figura 2 muestra un ejemplo de una instrumentación del sistema de transporte de calor 100. En esta instrumentación, los condensador 120 y 122 se montan a un crioenfriador 200 que actúa como refrigerador, transfiriendo calor de los condensadores 120, 122 al disipador térmico 165. Además, en la estructuración de la Figura 2, las tuberías 125, 130, 160 están enrolladas para reducir los requisitos de espacio del sistema de transporte de calor 100.
Aunque no se muestra en las Figuras 1 y 2, los elementos como pueden ser el depósito 155 y el evaporador principal 115 pueden estar equipados con sensores de temperatura que se pueden utilizar para propósitos de diagnostico y análisis.
Con referencia también a la Figura 3, el sistema 100 realiza un procedimiento 300 para transportar calor desde la fuente de calor Qin 116 y para garantizar que el evaporador principal 115 se humedezca con líquido antes del arranque. El procedimiento 300 es particularmente útil cuando el sistema de transferencia de calor 105 esta en un estado súper critico. Antes de iniciar el procedimiento 300, el sistema 100 se llena con un fluido de trabajo a una presión específica, conocida como "presión de llenado".
Al principio, el depósito 155 es polarizado por frío mediante, por ejemplo, el montaje del depósito 155 al disipador de calor 165 (paso 305) . El depósito' 155 puede ser polarizado por frío a una temperatura por debajo de la temperatura crítica del fluido de trabajo la cual, como se describe, es la temperatura más alta a la que el fluido de trabajo puede presentar equilibrio líquido-vapor. Por ejemplo, si el fluido es" etano, que tiene una temperatura crítica de 33 °C, el depósito 155 se enfría por debajo de 33 °C. Cuando la temperatura del depósito 155 cae por debajo de la temperatura crítica del fluido de trabajo, el depósito 155 se llena parcialmente con un condensado líquido formado por el fluido de trabajo. La formación del líquido dentro del depósito 155 humedece la mecha secundaria 150 y la mecha primaria 190 del evaporador secundario 150 (paso 310) .
Mientras tanto se aplica energía al sistema de cebador 110 aplicando calor desde la fuente de calor Qsp 151 al evaporador secundario 150 (paso 315) para intensificar o iniciar la circulación de fluido dentro del sistema de transferencia de calor 105. La salida de vapor mediante el evaporador secundario 150 es bombeada a través de la línea de vapor 130 y a través del condensador 120 (paso 320) debido a la presión capilar en la interfaz entre la mecha primaria 190 y la segunda vía de circulación de vapor 183. Cuando el vapor llega al condensador 120 se convierte en líquido (paso 325) . El líquido que se forma en el condensador 120 es bombeado al evaporador principal 115 del sistema de transferencia de calor 105 (paso 330) . Cuando el evaporador principal 115 esta a una temperatura mayor que la temperatura crítica del fluido, el líquido que entra en el evaporador principal 115 se evapora y enfría el evaporador principal 115. Este proceso (pasos 315-330) continúa, haciendo que el evaporador principal 115 alcance una temperatura de referencia (paso 335) a la que el evaporador principal puede retener líquido y se humedecerá y funcionará como bomba capilar. En una conformación, la temperatura de referencia es la temperatura a la" que se ha enfriado el depósito 155. En otra estructuración, la temperatura de referencia es una temperatura por debajo de la temperatura crítica del fluido de trabajo. En otra estructuración, la temperatura . de referencia es una temperatura por encima de la temperatura a la que se ha enfriado el depósito 155.
Si ha llegado a la temperatura de referencia (paso 335) , el sistema 100 funciona en un modo principal (paso 340) en el que el calor de la fuente de calor Qin 116 que se aplica al evaporador principal 115 es transferido por el sistema de transferencia de calor 105. Específicamente, en el modo principal, el evaporador principal 115 desarrolla bombeo capilar para favorecer la circulación del fluido de trabajo mediante el sistema de transferencia de calor 105. Asimismo, en el modo principal se reduce la temperatura de referencia del depósito 155. La velocidad a la que se enfría el sistema de transferencia de calor 105 durante el modo principal depende de la polarización por frío del depósito 155 porque la temperatura del evaporador principal 115 sigue estrechamente la temperatura del depósito 155. Además, aunque no sea necesario, es posible utilizar calor para regular más la temperatura del depósito 155 en el modo principal. Más aún, en el modo principal la energía que se aplica al evaporador secundario 150 a través de la fuente de calor Qsp 151 se reduce, bajando así al sistema de transferencia de calor 105 a una temperatura operativa normal para el fluido. Por ejemplo, en el modo principal la carga térmica de la fuente de calor Qsp 151 al evaporador secundario 150 se mantiene en un valor igual o mayor que las condiciones térmicas, como se define más adelante. En una estructuración, la carga térmica de la fuente de calor Qsp se mantiene a aproximadamente 5 a 10% de la carga térmica aplicada al evaporador principal 115 desde la fuente térmica Qin 116.
En esta estructuración especifica, el modo principal se activa por la determinación de que se ha alcanzado la temperatura de referencia (paso 335) . En otras disposiciones, el modo principal puede comenzar en otro momento o por otros activadores.' 'Por ejemplo, el modo principal puede comenzar después de que el sistema de cebado se humedece (paso 310) o después de que el depósito ha sido polarizado por frió (paso 305) .
En cualquier momento durante el funcionamiento, el sistema de transferencia de calor 105 puede presentar condiciones de calor como las que resultan de la conducción térmica a través de la mecha primaria 140 y calor parásito aplicado a la tubería de líquidos 125. Ambas condiciones provocan la formación de vapor en el lado de los líquidos del evaporador. Específicamente, la conducción térmica a través de la mecha primaria 140 puede provocar que el líquido en el núcleo 135 forme burbujas de vapor que, si se dejan dentro del núcleo 135, crecerían y bloquearían el suministro de líquidos hacia la mecha primaria 140, provocando con ello la falla del evaporador principal 115. La entrada del calor parásito en la tubería para líquidos 125 (denominado "ganancias de calor parásito") puede ocasionar que el líquido dentro de la tubería para líquidos 125 forme vapor.
Para reducir los efectos adversos de las condiciones térmicas antes mencionadas, el sistema de cebado 110 funciona a un nivel de energía Qsp 151 mayor que o igual a la suma de la conducción principal y las ganancias térmicas parásitas. Como ya se mencionó, por ejemplo, el sistema de cebado puede funcionar al 5-10% de la potencia del sistema de transferencia de calor 105. En particular, el fluido, que consiste en una combinación de burbujas de vapor y líquido es barrido del núcleo 135 para descargarse a la tubería de fluido, secundaria 160, dando origen al condensador secundario 122. En particular, el vapor que se forma dentro del núcleo 135 viaja alrededor del tubo de bayoneta 135 directamente hacia el puerto de salida de fluido 139. El vapor que se forma dentro de la primera vía de circulación de vapor 144 llega hasta el portal de salida de fluidos 139 viajando a través de la mecha secundaria 145 (si el tamaño de los posos de la mecha "secundaria 145 son bastante grandes para alojar burbujas de vapor) o a través de una abertura en el extremo de la mecha secundaria 145 cerca del puerto de descarga 139 que proporciona una vía de circulación libre desde las primeras vias de circulación de vapor 144 hasta el portal de descarga 139. El condensador secundario 122 condensa las burbujas del fluido y empuja el fluido al depósito 155 para que vuelva a entrar en el sistema de transferencia de calor 105.
De igual forma, para reducir la entrada de calor parásito a la tubería para líquidos 125, la tubería para fluidos secundaria 160 y la tubería para líquidos 125 pueden formar una configuración coaxial y la tubería para fluidos secundaria 160 rodea y aisla del calor circundante la tubería para líquidos 125. Esta estructuración se describe con mayor detalle más adelante con referencia a las Figuras 8A y 8B. Como consecuencia de esta configuración, es posible que el calor circundante haga que las burbujas de vapor se formen en la tubería para fluidos secundaria 160 en lugar de en la tubería para líquidos 125. Como se describe, en virtud de la acción capilar que afecta a la mecha secundaria 145, el fluido fluye desde el evaporador principal 115 al condensador secundario 122. Esta circulación del fluido, y la temperatura relativamente baja del condensador secundario 122, provocan un barrido de las burbujas de vapor dentro de la tubería para fluidos secundaria 160 a través del condensador 122, donde se condensan en líquido y son bombeadas hacia el depósito 155.
En la Figura 4 se muestran los datos de un proceso de prueba. En esta disposición, antes de arrancar el evaporador principal 155 a la temperatura 410, una temperatura 400 del evaporador principal 115 es mucho mayor que una temperatura 405 del depósito 155, el cual ha sido polarizado por frío á la temperatura de referencia (paso 305) . A medida que se humedece el sistema de cebado 110 (paso 310)', se aplica energía Qsp 450 al evaporador secundario 150 (paso 315) en un tiempo 452, haciendo que el líquido sea bombeado al evaporador principal 115 (paso 330) , la temperatura 400 del evaporador principal 115 cae hasta llegar a la temperatura 405 del depósito 115 en el tiempo 410. La energía Qin 460 se aplica al evaporador principal 115 en el tiempo 462, cuando el sistema' 100 esta funcionando en el modo LHP (paso 340) . Como se muestra, la entrada de energía Qin 460 al evaporador principal 115 se mantiene relativamente baja mientras el - evaporador principal 115 se esta enfriando. También se muestran las temperaturas 470 y 475, respectivamente, de la tubería secundaria para fluidos 160 y la tubería para líquidos 125. Después del tiempo 410, las temperaturas 470 y 475 siguen la temperatura 400 del evaporador principal 115. Además, una temperatura 415 del evaporador secundario 150 sigue estrechamente con la temperatura 405 del depósito 115 por la comunicación térmica entre el evaporador secundario 150 y el depósito 155.
Como se menciona, en una estructuración, es posible utilizar etano como fluido en el sistema de transferencia de calor 105. Aunque la temperatura crítica de etano es 33°C, por las razones descritas en general en lo anterior, el sistema puede arrancar desde un estado súper crítico en el que el sistema 100 se encuentra a una temperatura de 70 °C. A medida que se aplica energía Qsp al evaporador secundario 150, ' las temperaturas del condensador 120 y el depósito 155 caen rápidamente (entre los tiempos 452 y 410) . Es posible utilizar un calentador de ajuste fino para regular la temperatura del depósito 155 y de este modo el condensador 120 a -10°C. Para arrancar el evaporador principal 115 desde la temperatura súper crítica de 70 °C, se aplica al evaporador secundario 150 una carga térmica o entrada de energía Qsp de 10W. Una vez que se ceba el evaporador principal 115, la entrada de energía desde la fuente de calor Qsp 151 hacia el evaporador secundario 150 y la energía aplicada ha y a través del calentador de ajuste fino puede reducirse para bajar la temperatura del sistema 100 a una temperatura normal operativa de aproximadamente -50 °C. Por ejemplo, en el modo principal, si se aplica una entrada de energía Qin de 400W al evaporador principal 115, la entrada de energía Qsp para el evaporador secundario 150 se puede reducir a aproximadamente 3W mientras opera a -45 °C para aliviar los 3W perdidos por las condiciones de calor (como ya se describió) . Como otro ejemplo, el evaporador principal 115 puede funcionar con entrada de energía Qin desde aproximadamente 10W a ' aproximadamente 40 , aplicando 5W al evaporador secundario 150 y la temperatura 405 del depósito 155 a aproximadamente -45°C.
En relación con las Figuras 5A y 5B, en un estructuración, el evaporador principal 115 esta diseñado, como un evaporador de tres puertos 500 '(el cual diseñado como se muestra en la Figura 1) . En general, en el evaporador de tres puertos 500 el líquido fluye hacia una entrada de líquidos 505 hacia el núcleo 510, definido por una mecha primaria 540, y el fluido desde el núcleo 510 fluye desde una descarga de fluidos 512 a un depósito polarizado por frío (como el depósito 155) . El fluido y el núcleo 510 están alojados dentro de un recipiente 515 fabricado de, por ejemplo, aluminio. En particular, el fluido que circula desde la entrada de líquidos 505 hacia el núcleo 510 fluye a través de un tubo de bayoneta 520, hacia una vía de circulación de líquidos 521 que fluye a través y alrededor del tubo bayoneta 520. El fluido puede fluir a través de una mecha secundaria 525 (como la mecha secundaria 145 del evaporador 115) fabricada de un material para mecha 530 y una vía de circulación anular 535. El material mecha 530 separa la vía de circulación anular 535 de una primera vía de circulación de vapor 560. A medida que se aplica energía desde la fuente térmica Qin 116 al evaporador 500, el líquido del núcleo 510 entra en una mecha primaria 540 y se evapora formando vapor libre para fluir a lo largo de una segunda vía de circulación 565 que tiene una o más hendiduras para vapor 545 y sale a una descarga de vapor 550 hacia la tubería para vapor 130. Las burbujas de vapor que se forman dentro de la primera vía de circulación de vapor 560 del núcleo 510 son barridas del núcleo 510 a través de la primera vía de circulación de vapor 560 y hacia la descarga de fluidos 512. Como' ya se mencionó, las burbujas de vapor dentro de la primera via de circulación de vapor 560 pueden pasar a través de la mecha secundaria 525 si el tamaño de poro de la mecha secundaria 525 es bastante grande para permitir el paso de las burbujas de vapor. En otra versión, o además, las burbujas de vapor dentro de la primera via de circulación de vapor 560 pueden pasar a través de una abertura de la mecha secundaria 525 que se forman en cualquier lugar conveniente a lo largo de la mecha secundaria 525 para entrar en la via de circulación de líquidos 521 o la descarga de fluido 512.
En relación con la Figura 6, en otra conformación, el eváporador principal 115 esta diseñado como un eváporador de cuatro puertos 600, el cual es un diseño descrito en la solicitud US No. 097896,561 presentada el 29 de junio de 2001. En resumen, y destacando los aspectos diferentes de la configuración del eváporador de tres puertos, el líquido circula hacia el eváporador seiscientos a través de la entrada de fluido 605, a través de un tubo de bayoneta 610 y hacia un núcleo 615. El líquido dentro del núcleo 615 entra en una mecha primaria 620 y se evapora, formando vapor libre para fluir a lo largo de las hendiduras para vapor 625 y sale a una descarga de vapor 630 hacia la tubería para vapor 130. Una mecha secundaria 633 dentro del núcleo 615 separa el liquido dentro del núcleo de las burbujas o vapor dentro del núcleo (que .se producen cuando se calienta el liquido dentro del núcleo 615) . El liquido que lleva burbujas formada dentro de una primera via de circulación de fluidos 625 dentro de la mecha secundaria 633 fluye hacia afuera de una descarga de fluidos 640 y el vapor o burbujas que se forman dentro de la via de circulación de vapor 642 ubicada entre la mecha secundaria 633 y la mecha primaria 620 fluye hacia afuera de una descarga de vapor 645.
En relación también con la Figura 7, se muestra un sistema de transporte de calor 700 en el que el evaporador principal es un evaporador de cuatro puertas 600. El sistema 700 consiste en uno o más sistemas de transferencia de calor 705 y un sistema de cebado 710 configurado para convertir el fluido dentro de los sistemas de transferencia de calor 705 en un liquido para cebar los sistemas de transferencia de calor 705. Los evaporadores de cuatro puertos 600 se acoplan a uno o más condensadores 715 mediante una tubería para vapor 720 y una tubería para fluidos 725. El sistema de cebado 710 consiste en un depósito polarizado por calor 730 conectado por medios hidráulicos y térmicos a un evaporador de cebador 735.
Los aspectos de diseño del sistema de transporte de calor 100 incluyen el arranque del evaporador principal 115 desde un estado súper critico, el manejo de fugas térmicas parásitas, conducción de calor a través de la mecha primaria 140, polarización, por frió del depósito frió 115 y contención de presión a temperaturas' ambiente que sean mayores que la temperatura critica del fluido de trabajo que se encuentra dentro del sistema de transferencia de calor 105. Para tomar en cuenta estos aspectos del diseño, el cuerpo o recipiente (como el recipiente 515) del evaporador 115 ó 150 se pueden fabricar de aluminio extruido 6063 y las mechas primarias 140 y/o 190 se pueden fabricar de una mecha de poro fino. En una estructuración, el diámetro externo del evaporador 115 ó 150 es de aproximadamente 0.625 pulgadas y la longitud del recipiente es de aproximadamente 6 "pulgadas. El depósito 155 puede ser polarizado por frió hacia una cara extrema del aparato calefactor 165 Utilizando la derivación de aluminio 170. Además, es posible anexar un calefactor (como un calefactor Kapton) en un costado del depósito 155.
En una conformidad, la tubería de vapor 130 se fabrica con tubería de acero inoxidable de paredes lisas que tenga un diámetro externo (OD) de 3/16" y la tubería para líquidos 125 y la tubería secundaria para fluidos 160 es fabricada de tubería de acero 'inoxidable de paredes lisas con un DO de 1/8" de pulgada. Las tuberías 125, 130, 160 pueden estar dobladas en forma de serpentín y enchapadas con oro para llevar al mínimo las ganancias térmicas parásitas. Además, las tuberías 125, 130, 160 pueden estar contenidas en una caja de acero inoxidable que tenga calefactores para simular un ambiente específico durante el análisis. La caja de acero inoxidable puede estar aislada con aislamiento multicapa (MLI) para llevar al mínimo las fugas térmicas a través de los tableros o caras del disipador térmico 165.
En una conformación, el condensador 122 y la tubería secundaria para fluidos 160 se fabrican de tubería que tenga un OD de 0.25 de pulgada. La tubería se adhiere a los tableros del disipador térmico 165 utilizando por ejemplo resina epoxi. Cada tablero del disipador térmico 165 es un aparato calefactor de aluminio, de condensación directa, de 8 x 19" que utiliza una chapa frontal de 1/16" de espesor. Los calefactores Kapton pueden estar unidos a los tableros del disipador térmico 165, cerca del condensador 120 para evitar congelación inadvertida del fluido del trajo. Durante el funcionamiento sensores de temperatura como los termopares pueden utilizarse para monitorizar las temperaturas a lo largo del sistema 100.
El sistema de transporte de calor 100 puede ser estructurado en cualquier caso donde la temperatura crítica del fluido de trabajo del sistema de transferencia de calor 105 sea por debajo de la temperatura ambiente a la que funciona el sistema 100. El sistema de transporte de calor 100 puede ser utilizado para enfriar los componentes que requieren enfriamiento criogénico .
En relación con las Figuras 8A-8D, el sistema de transporte de calor puede ser estructurado en un sistema criogénico en miniatura 800. El sistema miniaturizado 800, las tuberías 125, 130, 160' se fabrican de material flexible para que las configuraciones del serpentín 805 ahorren espacio. El sistema miniaturizado 800 puede funcionar a -238 °C utilizando fluido de neón. La entrada de energía Qin 116 es de aproximadamente 0.3 a 2.5W. El sistema miniaturizado 800 acopla térmicamente un componente criogénico (o fuente de calor que requiere enfriamiento criogénico) 816 a una fuente de enfriamiento criogénica como un crioenfriador 810 acoplado para enfriar los condensadores 120, 122.
El sistema miniaturizado 800' reduce masa, aumenta flexibilidad y ofrece capacidad de intercambio térmico si se compara con los sistemas comunes de intercambio térmico, aislados de las vibraciones. Los sistemas comunes con intercambio térmico, aislados de la vibración necesitan dos enlaces conductores flexibles (FCL) , un conmutador térmico criogénico (CTSW) , una barra de conducción (CB) que forme un bucle para transferir calor desde el componente criogénico 'hasta la fuente de enfriamiento criogénica. En los sistemas miniaturizados 800, el desempeño térmico se mejora porque se reduce el número de interfaces mecánicas, tas condiciones térmicas en las interfaces mecánicas representan un porcentaje grande de ganancias térmicas dentro de los sistemas comunes que tienen conmutación térmica y están aislados de las vibraciones. La CD y dos FCL se sustituyen con la tubería de paredes delgadas, flexibles, de poca masa para las configuraciones en serpentín 805 del sistema miniaturizado 800.
Más aún, el sistema miniaturizado 800 puede funcionar en una amplia gama de distancias de transporte de calor, lo cual permite una configuración en la cual la fuente de enfriamiento (como puede ser el crioenfriador 810) se ubica alejado del componente criogénico 816. Las configuraciones del serpentín 805 tienen poca masa y poca área de superficie, reduciendo de este modo las ganancias térmicas parásitas a lo largo de las tuberías 125 y 126. La configuración de la fuente de. enfriamiento 810 dentro del sistema miniaturizado 800 facilita la integración y empacado del sistema 800 y reduce vibraciones sobre la fuente de enfriamiento 810, lo cual es particularmente importante en aplicaciones de sensores de infrarrojo. En una modalidad, el sistema miniaturizado 800 se probó utilizando neón, funcionando a 25-40K.
En relación con las Figuras 9A-9C, el sistema de transporte de calor 100 puede ser estructurado en un sistema ajustable o Gimbaled 1005 en el que el evaporador principal 115 y una parte de las tuberías 125, 160 y 130 se instalan para girar en tornó de un eje de elevación 1020 dentro de un intervalo de + "45 °C y una parte de las tuberías 125, 160 y 130 se instalan para girar alrededor de un eje azimut 1025 dentro de un intervalo de ± 220°C. Las tuberías 125, 160, 130 se forman de tubería de paredes delgadas y se enrolla alrededor de cada eje de rotación. El sistema 1005 acopla térmicamente un componente criogénico (o fuente de calor que requiere enfriamiento criogénico) 1016 como un sensor de un telescopio criogénico a una fuente de enfriamiento criogénica, como puede ser un crioenfriador 1010 acoplado para enfriar los condensadores 120, 122. La fuente de enfriamiento 1010 se ubica en una nave espacial estacionaria 1060, reduciendo asi la masa en el telescopio criogénico. Se mejora el par motor para regular la rotación de las tuberías 125, 126, 130, los requisitos de energía del sistema 1005, los requisitos de control para la nave espacial 1060 y la exactitud para dirigir el sensor. El crioenfriador 1010 y al aparato calefactor o disipador térmico 165 se pueden mover desde el sensor 1016, reduciendo la vibración dentro del sensor 1016. En una disposición, el sistema 1005 se probó para que funcionara dentro del intervalo de 70-115K cuando el fluido de trabajo es nitrógeno.
El sistema de transferencia de calor 105 puede ser utilizado en aplicaciones médicas, o en aplicaciones donde debe enfriarse el equipo a temperaturas por debajo de la ambiente. Como otro ejemplo, el sistema de transferencia de calor 105 puede ser utilizado para enfriar un sensor de infrarrojo (IR), que funcione a temperaturas criogénicas para reducir el ruido ambiente. El sistema de transferencia de calor 105 puede ser utilizado para enfriar una máquina vendedora, que muchas veces contiene artículos que preferentemente se enfrían a temperaturas por debajo de la ambiente. El sistema de transferencia de calor 105 puede ser utilizado para enfriar componentes, como una pantalla o una unidad de disco duro de un computador, como puede ser una computadora portátil, una computadora manual o una computadora de escritorio. El sistema de transferencia de calor 105 puede ser utilizado para enfriar uno o más componentes en un dispositivo de transporte, como puede ser un automóvil o un avión.
Otras disposiciones están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, el condensador 120 y el disipador térmico 165 pueden estar diseñados como un sistema integrado, por ejemplo un aparato calefactor. Del mismo modo, el condensador secundario 122 y el disipador térmico 165 pueden ser formados de un aparato calefactor. El disipador térmico 165 puede ser un disipador térmico pasivo (como un aparato calefactor) o un crioenfriador que enfrie activamente los condensadores 120, 122.
En otra estructuración, la temperatura del depósito 155 se regula utilizando uh calentador. En otra estructuración, el depósito 155 se calienta utilizando calor parásito.
En otra estructuración, se forma un anillo de aislamiento, coaxial, y se coloca entre la tubería para líquidos 125 y la tubería secundaria para fluidos 160, que rodea el anillo de aislamiento.
Diseño del evaporador Los evaporadores son componentes integrados en sistemas de transferencia de calor bifásicos. Por ejemplo, como se muestra antes en las Figuras 5A y 5B, el evaporador 500 consiste en un cuerpo del evaporador o recipiente 515 que está en contacto con la mecha primaria 540 que rodea el núcleo 510. El ' núcleo 510 define una vía de circulación para el fluido de trabajo. La mecha primaria 540 esta rodeada en su periferia por una pluralidad de canales de flujo periféricos o hendiduras de vapor 545. Los canales 545 recolectan vapor en la interfaz entre la mecha 540 y el cuerpo del evaporador 515. Los canales 545 están contacto con la descarga de vapor 550 que alimenta así la tubería de vapor que alimenta hacia el condensador para permitir la evacuación del vapor que se forma dentro del evaporador 115.
El evaporador 500 y los demás evaporadores antes descritos muchas veces tienen una geometría cilindrica, es decir, el núcleo del evaporador forma una vía de circulación cilindrica a través de la cual pasa el fluido de trabajo. La geometría cilindrica del evaporador es útil para aplicaciones de enfriamiento en las cuales la superficie captadora de calor es un cilindro hueco. Muchas aplicaciones de enfriamiento necesitan que se transfiera calor lejos de una fuente de calor que tenga una superficie plana. En este tipo de aplicaciones, se puede modificar el evaporador para que tenga una unión en forma de caballete, conductiva, plana para coincidir la huella de la fuente de calor que tiene una superficie plana. Como muestra un diseño, por ejemplo en la Patente US No. 6,382,309.
La geometría cilindrica del evaporador facilita el cumplimiento con las restricciones termodinámicas del funcionamiento LHP (es decir, llevar al mínimo las fugas térmicas en el depósito) . Las restricciones de la operación LHP surgen de la cantidad de subenfriamiento que un LHP necesita producir para el funcionamiento normal en equilibrio. Además, la geometría cilindrica del evaporador se fabrica, maneja, maquina y procesa con relativa facilidad.
No obstante, como se describirá más adelante, es posible diseñar un evaporador con ' una forma plana para anexar con más naturalidad una fuente térmica plana.
Diseño plano En relación con la Figura 10, un evaporador 1000 para un sistema de transferencia de calor consiste en una pared barrera para vapor 1005, una mecha primaria 1015 entre la pared barrera para vapor y el lado interno de la pared barrera para líquidos 1010, canales para la separación del vapor 1020 y canales de flujo de líquidos 1025.
La pared barrera de vapor 1005 esta en contacto íntimo con la mecha primaria 1015. La pared barrera de líquidos 1010 contiene fluido' de trabajo en un lado interno de la pared barrera de líquidos 1010 de modo que el fluido de trabajo fluya a lo largo solamente del lado interno de la pared barrera de líquidos 1010. La pared barrera de líquidos 1010 cierra la envoltura del evaporador y ayuda a organizar y distribuir el fluido de trabajo a lo largo de los canales de flujo de líquidos 1025. Los canales separados de vapor 1020 están ubicados en una interfaz entre una superficie de vaporización 1017 de la mecha primaria 1015 y la pared barrera de vapor 1005. Los canales de flujo de líquidos 1025 están ubicados entre la pared barrera de líquidos 1010 y la mecha primaria 1015.
La pared barrera de vapor 1005 actúa como una superficie captadora de calor para una fuente térmica. La pared barrera de vapor 1005 se fabrica de un material termoconductivo, por ejemplo una chapa metálica. El material elegido para la pared barrera de vapor 1005 normalmente puede soportar presiones internas del fluido de trabajo.
Los canales separados de vapor 1020 están diseñados para equilibrar la resistencia hidráulica de los canales 1020 con la conducción térmica a través de la pared barrera de vapor 1005 hacia la mecha primaria 1015. Los canales 1020 pueden ser electrograbados, maquinados o se pueden formar en una superficie con cualquier otro método conveniente.
Los canales separadores de vapor 1020 se muestran como hendiduras en el lado interno de la pared barrera de vapor 1005. No obstante, los canales separadores de' vapor pueden estar diseñados y ubicados en diversas formas distintas, dependiendo del enfoque de diseño elegido. Por ejemplo, de acuerdo con otras estructuraciones, los canales separadores de vapor 1020 están rasurados hacia la superficie externa de la mecha" primaria 1015 o están incrustados en la mecha primaria 1015 de modo que estén bajo la superficie de la mecha primaria. El diseño de los canales separadores de vapor 1020 se elige para aumentar la facilidad y conveniencia de la fabricación y para cumplir lo más cercanamente posible con uno o más de los siguientes lineamientos .
Primero, el diámetro hidráulico de los canales separadores de vapor 1020 debe ser suficiente para manejar un flujo de vapor generado sobre la superficie de vaporización 1017 de la mecha primaria 1015 sin una caida de presión significativa. Segundo la superficie de contacto entre la pared barrera de vapor 1005 y la mecha primaria 1015 debe llevarse al máximo para proporcionar deficiente transparencia de calor desde la fuente de calor hasta la superficie de vaporización de la mecha primaria 1015. Tercero, debe llevarse al mínimo un espesor 1030 de la pared barrerá de vapor 1005 que este en contacto con la mecha primaria 1015. A medida que aumenta el espesor 1030, la vaporización en la superficie de la mecha primaria, 1015 se reduce y se reduce el transporte de vapor a través de los canales separadores de vapor 1020.
El evaporador 1000 puede ser ensamblado de diferentes partes. De otro modo, el evaporador 1000 puede fabricarse como una sola parte sinterizando in situ la mecha primaria 1015 entre dos paredes que tengan mandriles especiales para formar canales sobre ambos lados de la mecha.
La mecha primaria 1015 proporciona una superficie de vaporización 1017 y bombea o alimenta el fluido de trabajo desde los canales de flujo de líquidos 1025 a la superficie de vaporización de la mecha primaria 1015.
El tamaño y diseño de la mecha primaria 1015 involucra algunas consideraciones. La conductividad térmica de la mecha primaria 1015 debe ser bastante baja para reducir la fuga térmica de la superficie de vaporización 1017, a través de la mecha primaria 1015 y hacia los canales de flujo de líquidos 1025. La fuga térmica también se puede afectar por las dimensiones lineales de la mecha primaria 1015. Por esta razón, las dimensiones lineales de la mecha primaria 1015 deben optimizarse adecuadamente para reducir la fuga térmica. Por ejemplo, un aumento en espesor 1019 de la mecha primaria 1015 puede reducir la fuga ' térmica . No obstante, el espesor aumentado 1019 puede aumentar la resistencia hidráulica de la mecha primaria 1015 al flujo del fluido de trabajo. En diseños LHP de trabajo, la resistencia hidráulica del fluido de trabajo de vida a la mecha primaria 1015 puede ser importante y es primordial un equilibrio apropiado de estos factores.
La fuerza que impulsa o bombea el fluido de trabajo de un sistema de transferencia de calor es una diferencia de temperatura o presión entre los lados de vapor y líquido de la mecha primaria. La diferencia de presión es soportada por la mecha primaria y se mantiene por el manejo apropiado del equilibrio térmico del fluido de trabajo que ingresa.
El líquido que regresa al evaporador desde el condensador pasa a través de una tubería de retorno de líquidos y esta ligeramente subenfriado. El grado de subenfriamiento desplaza la fuga térmica a través de la mecha primaria y la fuga térmica del ambiente hacia el depósito dentro de la tubería de retorno de líquidos. El subenfriamiento del líquido mantiene un equilibrio térmico del depósito. Sin embargo, existen otros métodos útiles para mantener el equilibrio térmico del depósito.
Un método es un intercambio de calor organizado entre el depósito y el entorno. Para evaporadores que tienen un diseño plano, como los que muchas veces se utilizan para aplicaciones terrestres, el sistema de transferencia de calor consiste en aletas intercambiadoras de calor sobre el depósito y/o sobre la pared barrera de líquidos 1010 del evaporador 1000. Las fuerzas de conducción natural en estas aletas proporcionan subenfriamiento y reduce los esfuerzos en el condensador y el depósito del sistema de transferencia de calor .
La temperatura del depósito o la diferencia de temperaturas entre el depósito y la superficie de vaporización 1017 de la mecha primaria 1015 soportan la circulación del fluido de trabajo a través del sistema de transferencia de calor. Algunos sistemas de transferencia de calor pueden necesitar una cantidad adicional de subenfriamiento . La cantidad necesaria puede ser mayor que la que puede producir el condensador, incluso si el condensador esta completamente bloqueado.
En el diseño del evaporador 10, es necesario manejar tres variables. Primera, es necesario determinar la organización y diseño de los canales de flujo de líquidos 1025. Segunda, es necesario tomar en cuenta la ventilación del vapor desde los canales de flujo de líquidos 1025. Tercera, el evaporador 1000 debe ser diseñado para garantizar que el liquido llene los canales de flujo de líquidos 1025. Estas tres variables están interrelacionadas y de este modo deben considerarse y optimizarse juntas para formar un sistema de transferencia de calor eficaz.
Como se mencionó, es importante obtener un balance adecuado entre la fuga térmica hacia el lado de los líquidos del evaporador y las capacidades de bombeo de la mecha primaria. Este proceso de equilibrio no puede hacerse independientemente de la optimización del condensador, el cual proporciona subenf iamiento, porque a mayor fuga térmica permitida en el diseño del evaporador, será necesario producir más subenfriamiento en el condensador. Cuanto más grande sea el condensador mayores son las perdidas hidráulicas en las tuberías de fluido, lo cual puede necesitar diferente material mecha con mejores capacidades de bombeo.
Durante el funcionamiento, a medida que se aplica energía desde la fuente térmica hacia el evaporador 1000, el líquido procedente de los canales de flujo de líquido 1025 entra en la mecha primaria 1015 y sé evapora, formando vapor libre para fluir a lo largo de los canales separadores de vapor 1020. El flujo del líquido hacia el evaporador 1000 es proporcionado por los canales de flujo de líquidos 1025. Los canales de flujo de líquidos 1025 suministran a la mecha primaria 1015 suficiente líquido para sustituir el líquido que se vaporiza en el lado de vapor de la mecha primaria 1015 y para sustituir el líquido que se vaporiza en el lado del líquido de la mecha primaria 1015.
El evaporador 1000 puede consistir en una mecha secundaria 1040 que proporcione manejo de fases sobre el lado de los líquidos del evaporador 100 y soporte la alimentación de la mecha primaria 1015 en modos de operación críticos (como ya se describió) . La mecha secundaria 1040 se forma entre los canales de flujo de líquidos 1025 y la mecha primaria 1015. La mecha secundaria puede ser un tamiz de malla (como se muestra en la Figura 10) o una arteria avanzada y complicada, o una estructura de mecha de placa. Además, el evaporador 1000 puede incluir un canal de ventilación de vapor 1045 y una interfaz entre la mecha primaria 1015 y la mecha secundaria 1040.
La conducción de calor a través de la mecha primaria 1015 puede iniciar la vaporización del fluido de trabajo en un lugar equivocado, en un lado del líquido del evaporador 1000 cerca o dentro de -los canales de flujo de líquidos 1025. El canal de ventilación 1045 envía el vapor no deseado lejos de la mecha hacia el depósito bifásico.
La estructura de poros finos de la mecha primaria 1015 puede crear una resistencia al flujo significativa para el líquido. Por tanto, es importante optimizar el número la geometría y el diseño de los canales de flujo de líquidos 1025. El objetivo de esta optimización es dar apoyo a un flujo de alimentación uniforme o casi uniforme hacia la superficie de vaporización 1017. Más aún, a medida que se reduce el espesor 1019 de la mecha primaria 1015, pueden estar más apartados los canales de flujo de líquidos 1025.
El evaporador 1000 puede necesitar presión de vapor significativa para funcionar con un fluido de trabajo particular dentro del evaporador 1000. El uso de un fluido de trabajo con una alta presión de vapor puede provocar algunos problemas con la contención de presión de la envoltura del evaporador. Las soluciones comunes al problema de contención de presión, como el engrosamiento de las paredes del evaporador, no son siempre eficaces. Por ejemplo, en evaporadores planos que tienen un área plana importante, las paredes se hacen tan gruesas que se aumenta la diferencia de temperaturas y se degrada la conductancia térmica del evaporador. Además, incluso desviación microscópica de las paredes por la contención de presión da como resultado una pérdida de contacto entre las paredes y la mecha primaria. Una perdida de contacto como esta afecta la transferencia de calor a lo largo del evaporador. Más aún, la desviación microscópica de las paredes crea dificultades con las interfaces entre el evaporador y la fuente térmica y cualquier equipo de enfriamiento externo.
Diseño anular En relación con las Figuras 10-13, un evaporado anular 1100 se forma laminando efectivamente el evaporador plano 1000 de modo que la mecha primaria 1015 se enrolle sobre si misma y forme una configuración anular. El evaporador anular 1100 puede ser utilizado en aplicaciones en las que las fuentes térmicas tengan un perfil exterior cilindrico, o en aplicaciones donde la fuente térmica se pueda configurar como un cilindro. La configuración anular combina la resistencia de un cilindro para la contención de presión y la superficie de la interfaz curva para el mejor contacto posible con las fuentes térmicas de configuración cilindrica.
El evaporador 1100 incluye una pared barrera de vapor 1105, una pared barrera de líquidos 1110, una mecha primaria 1115 colocada entre la pared barrera de vapor 1105 y el lado interno de la pared barrera de líquidos 1110, canales separadores de vapor 1120 y canales de flujo de líquidos 1125. La pared barrera de líquidos 1110 es coaxial con la mecha primaria 1115 y la pared barrera de vapor 1105.
La pared barrera de vapor 1105 hace contacto íntimo con la mecha primaria 1115. La pared barrera de líquidos 1110 contiene fluido de trabajo sobre un lado interno de la pared barrera de líquidos 1110 de modo que el fluido de trabajo fluya a lo largo solamente del lado interno de la pared barrera de líquidos 1110. La pared barrera de líquidos 1110 cierra la envoltura del evaporador y ayuda a organizar y distribuir el fluido de trabajo a través de los canales de flujo de líquidos 1125.
Los canales separadores de vapor 1120 están ubicados en una interfaz entre una superficie de vaporización 1117 de la mecha primaria 1115 y la pared barrera de vapor 1105. Los canales de flujo de líquidos 1125 están ubicados en que la pared barrera de líquidos 1110 y la mecha primaria 1115. La pared barrera de vapor 1105 actúa como una superficie captadora de calor y el vapor generado en esta superficie se separa por los canales separadores de vapor 1120.
La mecha primaria 1115 llena en el volumen entre la pared barrera de vapor 1105 y la pared barrera de líquidos 1110 del evaporador 1100 para ofrecer vaporización de meniscos, inversa, confiable.
El evaporador 1100 también puede estar equipado con aletas intercambiadoras de calor 1150 que hagan contacto con la pared barrera de líquidos 1100 para polarizar por frío la pared barrera de líquidos 1110. Los canales de flujo de líquidos 1125 reciben líquido desde una entrada de líquidos 1155 y los canales separadores de vapor 1120 se extienden hasta y proporcionan vapor a una descarga de vapor 1160.
El evaporador 1100 puede ser utilizado en un sistema de transferencia de calor que incluya un depósito anular 1165 junto a la mecha primaria 1115. El depósito 1165 puede ser polarizado por frío con las aletas intercambiadoras de calor 1150 que se extienden a lo largo del depósito 1165. La polarización por frío del depósito 1165 permite la utilización de toda el área del condensador sin la necesidad de generar subenfriamiento en el condensador. El enfriamiento excesivo proporcionado por la polarización por frió del depósito 1165 y el evaporador 1100 compensa las fugas térmicas parásitas a lo largo de la mecha primaria 1115 en el lado de los líquidos del evaporador 1100.
En otra instrumentación, él diseño del evaporado puede invertirse y las características de vaporización se pueden colocar en un perímetro externo y. las características de retorno de líquidos se pueden colocar en el perímetro interno.
La configuración anular del evaporador 1100 puede proporcionar una o más de las siguientes ventajas adicionales. Primera, los problemas con la contención de presión se pueden reducir o eliminar en el evaporador anular 1100. Segunda, "puede no ser necesario que la mecha primaria 115 esté sinterizada en el "interior, proporcionando así más espacio para un diseño más avanzado de los lados de vapor y líquido de la mecha primaria 1115.
En relación también con las Figuras 14A-H, se muestra un evaporado anular 1400 que tiene una entrada de líquidos 1455 y una descarga de vapor 1460, el evaporador anular 1400 consiste en una pared barrera de vapor 1700 (Figuras 14G, 14H y 17A-D) , una pared barrera de líquidos 1500 (Figuras 14G, 14H y 17A-17D) , una mecha primaria 1600 (Figuras 14G, 14H y 16A-D) colocada entre la pared barrera de vapor 1700 y el lado interno de la pared barrera de líquidos 1500, canales separadores de vapor 1465 (Figuras 14H, 15A, 15B) y canales de flujo de líquidos 1505 (Figura 14H) . El evaporador anular 1400 también tiene un anillo 1800 (Figuras 14G y 18A-D) que garantiza la separación entre la pared barrera de vapor 1700 y la pared barrera de líquidos 1500, y un anillo 1900 (Figuras 14G, 14H y 19A-D) en una base del evaporador 1400 que proporciona soporte para la pared barrera de líquidos 1500 y la mecha primaria 1600. La pared barrera de vapor 1700, la pared barrera de líquidos 1500, el anillo 1800, el anillo 1900 y la mecha 1600 preferentemente se forman de acero inoxidable.
La parte superior del evaporador 1400 (es decir, encima de la mecha 1600) incluye un volumen de expansión 1470 (Figura 14H) . Los canales dé' flujo de líquidos 1505, que se forman en la pared barrera de líquidos 1500, son alimentados por la entrada de líquidos 1455. La mecha 1600 separa los canales de flujo del líquido 1505 de los canales separadores de vapor 1465 que conducen a la descarga de vapor 1460 a través de un anillo de vapor 1475 (Figura 14H) formada en el anillo 1900. Los canales de vapor 1465 pueden ser fotograbados en la superficie de la pared barrera de vapor 1700, como se describe más adelante con mayor detalle.
Los evaporadores que se describen en la presente pueden funcionar en cualquier combinación de materiales, dimensiones y ordenamientos, siempre que estos incorporen las características antes descritas. No hay limitaciones además de los criterios mencionados en la presente; el evaporador se puede fabricar de cualquier tamaño y material. La única restricción de diseño es que los materiales pertinentes sean compatibles entre sí y que el fluido de trabajo sea seleccionado tomando en cuenta las restricciones estructurales, aspectos de corrosión, generación de gases no condensables y vida útil.
Múltiples aplicaciones terrestres pueden incorporar un LHP con un evaporador anular 1100. La orientación del evaporador anular en un campo de gravedad se determina previamente por la naturaleza de la aplicación y la forma de la superficie caliente.
Sistema de intercambio de calor cíclico Los sistemas de intercambio de calor cíclicos se pueden configurar con uno o más sistemas de transferencia de calor para regular una temperatura en una zona del sistema de intercambio de calor. El sistema de intercambio de calor cíclico puede ser cualquier sistema que funcione utilizando un ciclo termodinámico como puede ser, por ejemplo, un sistema de intercambio de calor cíclico, un sistema de intercambio de calor stirling (también conocido como un motor Stirling) o en sistemas de acondicionamiento de aire. ·'- En relación con la Figura 20, un sistema de intercambio de calor Stirling 2000 utiliza un tipo conocido de ciclo de refrigeración eficiente y que no daña el ambiente. El sistema Stirling 2000 funciona dirigiendo un fluido de trabajo (por ejemplo helio) a través de cuatro operaciones repetidas; es decir, una operación de adición de calor a temperatura constante, una operación de rechazo de calor a volumen constante, una operación de rechazo de calor a temperatura constante y una operación de adición de calor a volumen constante.
Un sistema Stirling 2000 esta diseñado como un enfriador Stirling de pistón libre (FPSC) , como puede ser el modelo M100B de Global Cooling (disponible de Global Cooling Manufacturing, 94N. Columbus Rd., Atenas, Ohio) . El sistema FPSC 2000 consiste en una parte del motor lineal 2005 que aloja un motor lineal (no se muestra) que recibe una entrada de energía de CA 2010. El FPSC 2000 consiste en un aceptor de calor 2015, un regenerador 2020 y un rechazador de calor 2025. El FPSC 2000 consiste en un contrapeso 2030 acoplado al cuerpo del motor lineal dentro de la parte del motor lineal 2005 para absorber vibraciones durante el funcionamiento del FPSC. El FPSC 2000 también consiste en un puerto de carga 2035. El FPSC 2000 tiene componentes internos, como los que se muestran en el FPSC 2100 de la Figura 21.
El FPSC 2100 consiste en un motor lineal 2105 alojado dentro de la parte del motor lineal 2110. La parte del motor lineal 2110 aloja un pistón 2115 que se acopla a resortes planos 2120 en un extremo y un desplazador 2125 en el otro extremo. El desplazador 2125 se acopla a un espacio de expansión 2130 y un espacio de compresión 2135 que forman, respectivamente, los lados frío y caliente. El aceptor de calor 2015 se instala en el lado frío 2130 y el rechazador de calor se instala en el lado caliente 2135. El FPSC 2100 también tiene un contrapeso 2140 acoplado a la parte del motor lineal 2110 para absorber vibraciones durante el funcionamiento del FPSC 2100.
En relación también con la Figura 22, · en una estructuración, un FPSC 2200 consiste en un rechazador de calor 2205 fabricado de una hoja de cobre y un aceptor de calor 2210 puede ser una hoja de cobre. El rechazador de calor 2205 tiene un diámetro externo (OD) de aproximadamente 100 mm y una amplitud de aproximadamente 53 mm para ofrecer una superficie de rechazo de calor de 2 2 166 cm que pueda proporcionar ürí flujo de 6 /cm cuando funciona en un intervalo de temperatura de 20-70 °C. El aceptor de calor 2210 tiene un OD de aproximadamente 100 mm y una amplitud de aproximadamente 37 mm para ofrecer 2 una superficie aceptora de calor de 115 cm que pueda proporcionar un flujo de 5.2 W/cm en un intervalo de temperatura de -30-5 °C.
En resumen, durante el funcionamiento un FPSC se llena con un refrigerante (como puede ser, por ejemplo, gas helio) que es lanzado hacia atrás y hacia adelante por movimiento combinados del pistón y el desplazador. En un sistema ideal, la energía térmica es rechazada al entorno a través del rechazador de calor mientras el refrigerante se comprime por el pistón y la energía térmica es extraída del entornó mediante el aceptor de calor cuando se extiende el refrigerante.
En relación con la Figura 23, un sistema termodinámico 2300 consiste en un sistema intercambio de calor cíclico, como puede ser un sistema de intercambio de calor cíclico 2300 (por ejemplo los sistemas 2000, 2100, 2200) y un sistema de transferencia de calor 2310 acoplado térmicamente a una parte 2315 del sistema de intercambio de calor cíclico 2305. El sistema de intercambio de calor cíclico 2305 es cilindrico y el sistema de transferencia de calor 2310 esta configurado para rodear la parte 2315 del sistema de intercambio de calor cíclico 2305 para rechazar calor de la parte 2315. En esta estructuración, la parte 2315 es el lado caliente (es decir, el rechazador de calor) del sistema de intercambio de calor cíclico 2305. El sistema termodinámico 2300 también consiste en un ventilador 2320 colocado en el lado caliente del sistema de intercambio de calor cíclico 2305 para empujar aire sobre un condensador del sistema de transferencia de calor 2310 y de ese modo proporcionar más enfriamiento por convección.
Un lado frío 2335 (es decir, el aceptor de calor) del sistema de intercambio de calor cíclico 2305 está acoplado térmicamente a un reflujador de C02 2340 de un termosifón 2345. El termosifón 2345 consiste en un intercambiador de calor del lado frío 2350 que esta configurado para enfriar aire, dentro del sistema termodinámico 2300 que es empujado a través del intercambio de calor 2350 por un ventilador 2355. ün termosifón es un sistema cerrado de tubos que se conectan a un motor de enfriamiento (en este caso, el intercambio de calor 2350) que permite la circulación natural y enfriamiento del liquido dentro del aparato de reflujo.
En relación con la Figura 24, en otra estructuración, un sistema termodinámico 2400 consiste en un sistema de intercambio de calor cíclico como el sistema de intercambio de calor cíclico 2405 (por ejemplo, los sistemas 2000, 2100, 2200) y un sistema de transferencia de calor 2410 acoplado térmicamente a un lado caliente 2415 del sistema de intercambio de calor cíclico 2405. El sistema termodinámico 2400 consiste en un sistema de transferencia de calor 2420 acoplado térmicamente a un lado frío 2425 del sistema de intercambio de calor cíclico 2405. El sistema termodinámico 2400 también tiene ventiladores 2430, 2435. El ventilador 2430 se coloca en el lado caliente 2415 para empujar aire a través del condensador del sistema de transferencia de calor 2410. El ventilador 2435 se coloca en el lado frío 2425 para empujar aire a través de un condensador del sistema de intercambio de calor 2420.
En relación con la Figura 25, en una estructuración, un sistema termodinámico 2500 consiste en un sistema de transferencia de calor 2505 acoplado a un sistema de intercambio de calor cíclico, como el sistema de intercambio de calor cíclico 2510. El sistema de transferencia de calor 2505 es utiliza para enfriar un lado caliente 2515 del sistema de intercambio de calor cíclico 2510. El sistema de transferencia de calor 2505 incluye un evaporador anular 2520 que tiene un volumen de expansión (o depósito) 2525, una tubería de retorno de líquidos 2530 que proporciona comunicación hidráulica entre las descargas de líquidos 2535 de un condensador 2540 y la entrada de líquidos del evaporador 2520. El sistema de transferencia de calor 2505 también tiene una tubería de vapor 2545 que proporciona ' comunicación hidráulica entre la descarga de vapor del' evaporador 2520 y las entradas de vapor 2550 del condensador 2540.
El condensador 2540 está construido de tubería de pared lisa y esta equipado con aletas intercambiadoras de calor 2550 o cuerpos de aleta para intensificar el intercambio de calor en el lado externo de la tubería.
El evaporador 2520 tiene una mecha primaria 2560 intercalada entre una pared barrera de vapor 2565 y una pared barrera de líquidos 2570 y separando el líquido y el vapor. La pared barrera de líquidos 2570 es polarizada por frío por las aletas intercambiadoras de calor 2575 formadas a lo largo de la superficie externa de la pared 2565. Las aletas intercambiadoras de calor 2575 proporcionan subenf iamiento para el depósito 2525 y todo el lado de líquidos del evaporador 2520. Las aletas intercambiadoras de calor 2575 del evaporador 2520 pueden ser diseñadas por separado de las aletas intercambiadoras de calor 2555 del condensador 2540.
La tubería de retorno de líquidos 2530 se extiende hacia el depósito 2525 ubicado por encima de la mecha primaria 2560, y las burbujas o vapor, si las hay, de la tubería de retorno de líquidos 2530 y los canales separadores de vapor en la interfaz de la mecha primaria 2560 y la pared barrera de vapor 2565 se ventilan hacia el depósito 2525. Los fluidos de trabajo comunes para el sistema de transferencia de calor 2505 pueden ser (pero no se limitan a) metanol, butano, C02/ propileno y amoniaco.
El evaporador 2520 se anexa en el lado caliente 2515 del sistema de intercambio de calor cíclico 2510. En una disposición, esta unión es integral en cuanto a que el evaporador 2520 es una parte integrada del sistema de intercambio de calor cíclico 2510. En otra estructuración, la unión puede ser no integral en cuanto a que el evaporador 2520 puede ser sujetado a una superficie externa del lado caliente 2510. El sistema de transferencia de calor 2505 se enfría por un disipador de convección a presión, el cual puede ser dispuesto por un ventilador sencillo 2580. De otro modo, el sistema de transferencia de calor 2505 se enfría por convección natural o por corriente de aire.
Al principio, la fase líquida del fluido de trabajo se recolecta en una parte inferior del evaporador 2520, la tubería de retorno de líquidos 2530 y el condensador 2540. La mecha primaria 2560 se humedece por las fuerzas capilares. Tan pronto como se aplica calor (por ejemplo cuando se enciende el sistema de intercambio de calor cíclico 2510) , la mecha primaria 2560 comienza a generar vapor, el cual viaja a través de los canales separadores de vapor (similares a los canales separadores de vapor 1120 del evaporador 1100) del evaporador 2520, a través de la descarga de vapor del evaporador 2520 y hacia la tubería de vapor 2545.
Entonces el vapor entra en el condensador 2540 en una parte superior del condensador 2540. El condensador 2540 condensa el vapor en líquido y el líquido se recolecta en una parte inferior del condensador 2540. El líquido es empujado hacia el depósito 2525 por la diferencia de presión entre el depósito 2525 y la parte inferior del condensador 2540. El líquido del depósito 2525 entra en los canales de flujo de líquidos del evaporador 2520. Los canales de flujo de líquidos del evaporador 2520 están configurados como los canales 1125 del evaporador 1100 y tienen el tamaño apropiado y están ubicados para proporcionar reemplazo adecuado de líquidos para el líquido que se vaporiza. La presión capilar creada por la mecha primaria 2560 es suficiente para soportar la caída de presión LHP total y evitar burbujas de vapor que viajen a través de la mecha primaria 2560 hacia los canales de flujo de líquidos.
Los canales de flujo de líquidos del evaporador 2520 pueden ser sustituidos por un anillo sencillo, si la polarización por frío antes descrita es suficiente para compensar la fuga térmica aumentada a través de la mecha primaria 2560, la cual es provocada por el incremento en el área de superficie de la superficie de intercambio de calor del anillo en comparación con el área de superficie de los canales de flujo de líquidos.
En relación con las Figuras 26-28, un sistema de transferencia de calor 2600 consiste en un evaporador 2605 acoplado a un sistema de intercambio de calor cíclico 2610 y un volumen de expansión 2615 acoplado al evaporador 2605. Los canales de vapor del evaporador 2605 alimentan a una tubería de vapor 2620 que alimenta una serie de canales 2625 de un condensador 2630. El líquido condensador procedente del condensador 2630 se recolecta en un canal de retorno de líquidos 2635 El sistema de transferencia de calor 2600 también tiene un cuerpo de aletas 2640 acoplado térmicamente al condensador 2630.
El evaporador 2505 tiene una pared barrera de vapor 2700, una pared barrera de líquidos 2705, una mecha primaria 2710 colocada entre la pared barrera de vapor 2700 y el lado interior de la pared barrera de líquidos 2705, canales separadores de vapor 2715 y canales de flujo de líquidos 2720. La pared barrera de líquidos 2705 es coaxial con la mecha primaria 2710 y la pared barrera de vapor 2700. Los canales para la circulación de líquidos 2720 son alimentados por un canal de retorno de líquidos 2725, y los separadores de vapor 2715 alimentan hacia una descarga de vapor 2730.
La pared barrera de vapor 2700 hace contacto íntimo con la mecha primaria 2710. La pared barrera de líquidos 2705 contiene fluido de trabajo sobre un lado interno de la pared barrera de líquidos 2705 de modo que el fluido de trabajo fluye a lo largo de solamente el lado interno de la pared barrera de líquidos 2705. La pared barrera de líquidos 2705 cierra la envoltura del evaporador y ayuda a organizar y distribuir el fluido de líquidos a través de los canales para la circulación de líquidos 2720.
En una disposición, el evaporador 2705 tiene aproximadamente 2 pulgadas de alto y el volumen de expansión 2615 es de aproximadamente 1" de alto. El evaporador 2605 y el volumen de expansión 2615 están envueltos alrededor de una parte del sistema de intercambio de calor cíclico 2610 que tiene un diámetro externo de 4". La tubería de vapor 2620 tiene un radio de 1/8" de pulgada. El sistema de intercambio de calor cíclico 2610 tiene aproximadamente 58 canales condensadores 2625, cada canal condensador 2625 tiene una longitud de 2" y un radio de 0.0120", los canales 2625 están dispersados de modo que el ancho del condensador 2630 sea aproximadamente 40". El canal de retorno de líquidos 2725 tiene un radio de 1/16". El intercambio de calor 2800 (que incluye el condensador 2630 y el cuerpo de aletas 2640 tiene aproximadamente 40" de longitud y esta envuelto en un bucle interno y externo (ver las Figuras 30, 33 y 34 para producir un intercambiador de calor cilindrico que tiene un diámetro externo de aproximadamente 8". El evaporador 2605 tiene una "amplitud en el corte transversal 2750 de aproximadamente 1/8", según se define por la pared barrera de vapor 2700 y la pared barrera de líquidos 2705. Los canales separadores de vapor 2715 tienen amplitudes dé aproximadamente 0.020" y profundidades de aproximadamente 0.020" y están separados entre sí por aproximadamente 0.020" para producir 25 canales por pulgada.
' Como ya se mencionó, el sistema de transferencia de calor (como el sistema 2310) está acoplado térmicamente a la parte (como puede ser la parte 2315) del sistema de intercambio de calor cíclico. El acoplamiento térmico entre el sistema de transferencia de calor y la parte puede ser por cualquier método conveniente. En una instrumentación, si el evaporador del sistema de transferencia de calor está acoplado térmicamente con el lado caliente del sistema de intercambio de calor cíclico, el evaporador puede rodear y hacer contacto con el lado caliente, y el acoplamiento térmico puede ser habilitado por un compuesto grasoso térmico aplicado entre el lado caliente y el evaporador. En una instrumentación, si el evaporador del sistema de transferencia de calor esta acoplado térmicamente con el lado caliente del sistema de intercambio de calor cíclico, el evaporador puede ser construido integrado con el lado caliente del sistema de intercambio de calor cíclico formando canales de vapor directamente hacia el lado caliente del sistema de intercambio de calor cíclico.
Con referencias a las Figuras 30-32, un sistema de transferencia de calor 3000 esta empacado alrededor de un sistema de intercambio de calor cíclico 3005. El sistema de transferencia de calor 3000 consiste en un condensador 3010 rodeando un evaporador 3015. El fluido de trabajo que ha sido vaporizado sale del evaporador 3015 a través de la descarga de vapor 3020 conectada al condensador 3010. El condensador 3010 se envuelve alrededor y dobla otra vez dentro de sí mismo en la unión 3025.
El sistema de intercambio de calor cíclico 3005 está rodeado alrededor de su superficie de rechazo de calor 3100 por el evaporador 3015. El evaporador 3015 está en contacto íntimo con la superficie de rechazo de calor 3100. La unidad de refrigeración (que es la combinación del sistema de intercambio de calor cíclico 3005 y el sistema de transferencia de calor 3000) se instala en un tubo 3205, con un ventilador 3210 instalado en el extremo del tubo 3205 para empujar aire a través de las aletas 3030 del condensador 3010 hacia los canales de escape 3035.
El evaporador 3015 tiene una mecha 3215 en la que el fluido de trabajo absorbe calor desde el sistema de rechazo de calor 3100 y cambia la fase de líquido a vapor. El sistema de transferencia de calor 3000 consiste en un depósito 3220 en la parte alta del evaporador 3015 que proporciona un volumen de expansión. Por simplicidad en el ejemplo, el evaporador 3015 ha sido mostrado en esta vista como un bloque rallado sencillo que no muestra detalles internos. Estos detalles internos se discuten en cualquier otra parte de esta descripción.
El fluido de trabajo vaporizado sale del evaporador 3015 a través de la descarga de vapor 3020 y entra en una tubería de vapor 3040, del condensador 3010. El fluido de trabajo fluye hacia abajo desde la tubería de vapor 3040, a través de los canales 3045 del condensador 3010, hacia la tubería de retorno de líquidos 3050. A medida que fluye el fluido de trabajo a través de los canales 3045 del condensador 3010 pierde calor, a través de las aletas 3030 hasta el paso de aire entre las aletas, para cambiar la fase de vapor a líquido. El aire que ha pasado a través de las aletas 3030 del condensador 3010 sale a través del canal de escape 3035. El fluido de trabajo licuado (y tal vez algo del vapor no condensador) fluye desde la tubería de retorno de líquidos 3050 otra vez hacia el evaporador 3015 a través del puerto de retorno de líquidos 3055.
Con referencia a las Figuras 33 y 34, un sistema de transporte de calor 3300 rodea una parte de un sistema de intercambio de calor cíclico 3302, que esta rodeado, a su vez, por canales de escape 3305. El sistema de transporte de calor 3300 consiste en un evaporador 3310 que tiene una parte superior que rodea el sistema de intercambio de calor cíclico 3302. ün puerto de vapor 3315 conecta el evaporador 3310 a una tubería de vapor 3312 de un condensador 3320. La tubería de vapor 3312 tiene una zona externa que rodea el evaporador 3310 y luego se dobla otra vez en si misma en la unión 3325 para formar una zona interna que vuelve a rodear el evaporador 3310 en la dirección contraria. El sistema de transporte de calor 3300 también tiene aletas de enfriamiento 3330 sobre el condensador 3320.
El sistema de transporte de calor 3300 también tiene un puerto de retorno de líquidos 3400 que proporciona una vía para el fluido de trabajo condensado desde la tubería de líquidos 3405 del condensador 3320 para regresar al evaporador 3310.
Como ya se mencionó, la inter'faz entre el evaporador 3310 y la superficie de rechazo "de calor del sistema de intercambio de calor cíclico 3302 se pueden poner en práctica de acuerdo con una de varias instrumentaciones alternativas .
Con referencia a la Figura 35", en una disposición, un evaporador 3500 se desliza sobre una superficie de rechazo de calor 3502 de un sistema de intercambio de calor cíclico 3505. El evaporador 3500 consiste en una pared barrera de vapor 3510, pared barrera de líquidos 3515 y una mecha 3520 intercalada entre las paredes 3510 y 3515. La mecha 3520 esta equipada con canales de vapor 3525 y canales para la circulación de líquidos 3530 se forman en la pared barrera de líquidos 3515 en forma simplificada por claridad.
El evaporador 3500 se desliza sobre el sistema de intercambio de calor cíclico 3050 y puede mantenerse en el lugar utilizando una pinza o abrazadera 3600 (mostrada en la Figura 36) . Para ayudar en la transferencia de calor, la grasa termoconductiva 3530 se coloca entre el sistema de intercambio de calor cíclico 3050 y la pared barrera de vapor 3510 del evaporador 3500. En una disposición alternativa, los canales de vapor 3525 se forman en la pared barrera de vapor 3510 en lugar de en la mecha 3520.
Con relación a la Figura 37, en otra disposición, un evaporador 3700 se ajusta sobre una superficie de rechazo de calor 3702 de un sistema de intercambio de calor cíclico 3705 con un ajuste de interferencia. El evaporador 3700 consiste en una 'pared barrera de vapor 3710, una pared barrera de líquidos 3715 y una mecha 3720 intercalada entre las paredes 3710 y 3715. El evaporador 3700 tiene el tamaño para tener un ajuste por interferencia con la superficie de rechazo de calor 3702 del sistema de intercambio de calor cíclico 3705.
El evaporador 3700 se caliente de modo que su diámetro interno se extienda para permitirle deslizarse sobre la superficie de rechazo- de calor no calentada 3702. Cuando el evaporador 3700 se enfria se contrae para fijarse sobre el sistema de intercambio de calor cíclico 3705 en una relación de ajuste por interferencia. Debido a la estrechez del ajuste, no es necesaria ninguna grasa termoconductiva para aumentar la transferencia de calor. La mecha 3720 esta equipada con canales de vapor 3725. En una disposición alternativa, los canales de vapor se forman en la pared barrera de vapor 3710 en lugar de en la mecha 3720. Los canales de flujo de líquidos 3730 se forman en la pared barrera de líquidos 3715 en una forma simplificada por claridad.
Con referencia a la Figura 38, en otra instrumentación, un evaporador 3800 se ajusta sobre una superficie de rechazo de calor 3802 del sistema de intercambio de calor cíclico 3805 y particularidades previamente diseñadas dentro del evaporador 3800 ahora se forman integradas dentro de la superficie de rechazo de calor 3802. En particular, el evaporador 3800 y la superficie de rechazo de calor 3802 se construyen juntas como una unidad integrada. La superficie de rechazo de calor 3802 se modifica para tener canales de vapor 3820; en esta forma, la superficie de rechazo de calor 3802 actúa como una pared barrera de vapor para el evaporador 3800.
El evaporador 3800 tiene una mecha 3820 y una pared barrera de líquidos 3815 formada alrededor de la superficie de rechazo de calor modificada 3802, la mecha 3820 y la pared barrera de líquidos 3815 se une integralmente a la superficie de rechazo de calor 3802 para formar un evaporador sellado 3800. Los canales para la circulación de líquidos 3830 están representados en una forma sencilla por claridad. De este modo, se forma u sistema de intercambio de calor cíclico híbrido con un evaporador integrado. Esta construcción integral proporciona mejor desempeño térmico en comparación con la construcción que utiliza pinza o abrazadera y la construcción de ajuste por interferencia porque se reduce la resistencia térmica entre el sistema de intercambio de calor cíclico y la mecha del evaporador.
En relación con la Figura 29, las gráficas 2900 y 2905 muestran la relación entre una temperatura máxima de la superficie de la parte del sistema de intercambio de calor cíclico que debe enfriarse por el sistema de transferencia de calor y un área de superficie del interfaz entre el sistema de transferencia de calor y la parte del sistema de intercambio de calor cíclico que debe enfriarse. La temperatura máxima indica la cantidad máxima de rechazo de calor. En la gráfica 2900, la interfaz entre la parte y el sistema de transferencia de calor se logra con un compuesto grasa térmica. En la gráfica 2905, el sistema de transferencia de calor se hace integrado con la parte.
Como se muestra, en un flujo de aire de 300 CFM, si la interfaz es una interfaz grasa térmica, entonces la cantidad máxima de rechazo de calor caerla dentro de una temperatura de superficie de rechazo de calor máxima 2907 (por ejemplo de 70 °C) con un área de superficie de intercambio de calor 2910 (por ejemplo de 100 pies cuadrados) . Cuando se construye el evaporador integrado con la parte formando canales de vapor directamente en la superficie de rechazo de calor, esta superficie de rechazo de calor operaría por debajo de la temperatura máxima de la superficie de rechazo de calor de la interfaz grasa térmica con áreas de superficie de intercambio de calor mucho más pequeñas.
En relación con la Figura 39, se forma un condensador 3900 con las aletas 3905 que proporcionan comunicación térmica entre el aire y el entorno, y una tubería de vapor 3910 del condensador 3900. La tubería de vapor 3910 se acopla a una descarga de vapor 3915 que se conecta con el evaporador 2920 colocado dentro del condensador 3900.
Con referencia a las Figuras 40-43, en una disposición, el condensador 3900 es laminado y se forma con canales de flujo que se extienden a través de una placa plana 4000 del condensador 3900 entre una cabeza de vapor 3925 y la cabeza de líquidos 3930. El cobre es un material adecuado para utilizarlo en la fabricación del condensador laminado. El condensador de estructura laminada 3900 consiste en una base 4200 que tiene canales para la circulación de líquidos 4205 (se muestran en línea discontinua) formados en esta y una capa alta 4210 se une a la base 4200 para cubrir y sellar los canales para la circulación de líquidos 4205. Los canal-es para la circulación de líquidos 4205 están diseñados como zanjas formadas en la base 4200 y selladas por debajo de la capa alta 4210. Las zanjas para los canales de circulación de fluidos 4205 se pueden formar mediante procesos de grabado químico, grabado electroquímico, maquinado mecánico o maquinado por descarga eléctrica.
Con referencia a las Figuras 44 y 45, en otra disposición, el condensador 3900 se extruye y pequeños canales de flujo 4400 se extienden a través de la placa plana 4405 del condensador 3900. El aluminio es un material, conveniente que puede utilizarse en tal condensador extruido. La chapa plana de microcanales extruidos 4405 se extiende entre un cabezal de vapor 4410 y un cabezal de líquidos 4415. Más aún, el cuerpo de aletas corrugado 4420 esta unido (por ejemplo, cobre soldado o con epoxi) a ambos lados de la chapa plana 4405.
Con referencia a la Figura 46, una vista de un corte transversal de un lado del sistema de transferencia de calor 4600 que se acopla a un sistema de intercambio de calor cíclico 4605. Esta vista muestra dimensiones relativas que proporcionan empaque particularmente compacto del sistema de transferencia de calor. En esta vista, las aletas 4610 están representadas de 90° fuera de la fase para facilitar el ejemplo. Para enfriar el sistema de rechazo de calor 4615 del sistema de intercambio de calor cíclico 4605 que tiene un diámetro de 4", el evaporador 4620 tiene un espesor de 0.25 pulgadas y el espesor radial del condensador es de 1.75". Esto proporciona una dimensión total para el empacado (la combinación del sistema de transferencia de calor 4600 y el sistema de intercambio de calor cíclico 4605 de 8 pulgadas.
Como se describe, el evaporador que se utiliza en el sistema de transferencia de calor esta equipado con una mecha. Debido a que se emplea una mecha dentro del evaporador del sistema de transferencia de calor, el condensador se puede colocar en cualquier lugar en relación con el evaporador y en relación con la gravedad. Por ejemplo, el condensador puede estar colocado por encima del evaporador (en relación con una tracción gravitacional) , por debajo del evaporador (en relación con una tracción gravitacional) o junto al evaporador, experimentando así la misma tracción gravitacional ' que el evaporador.
Otras disposiciones están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Es importante señalar, que los térmicos motor de stirling, sistema de intercambio de calor stirling y enfriador stirling de pistón libre han sido mencionados en diversas aplicaciones en lo anterior. No obstante, las particularidades y principios descritos con respecto a estas instrumentaciones también se pueden aplicar a otros motores que puedan convertir energía mecánica y energía térmica.
Más aún, las particularidades y principios antes descritos se pueden aplicar a cualquier motor de calor que sea un sistema termodinámico que pueda someterse a un ciclo, es decir, una secuencia de transformaciones que finalmente regresen a su estado original. Si cada transformación en el ciclo es reversible, el ciclo es reversible y se lleva a cabo la transferencia de calor en la dirección contraria y la cantidad de trabajo hecho cambia de signo. El ciclo reversible más sencillo es un ciclo de carnot, el cual intercambia calor con dos depósitos de calor.
Fabricación En relación con la Figura 47, un sistema termodinámico 4700 consiste en' una fuente de calor, como puede ser por ejemplo un sistema de intercambio de calor cíclico 4705, y un sistema de transferencia de calor 4710 acoplado térmicamente a una parte 4715 del sistema de intercambio de calor cíclico 4705. El sistema de transferencia de calor 4710 está diseñado con un evaporador anular 4713, por ejemplo el evaporador anular 1100 de la Figura 11. El evaporador 4713 esta configurado para rodear la parte 4715 del sistema de intercambio de calor cíclico 4705 para rechazar calor de la parte 4715. El sistema termodinámico 4700 también tiene un ventilador 4720 colocado para empujar aire sobre un condensador 4712 del sistema de transferencia de calor 4710 a lo largo de una via 5100 (Figura 51) y de este modo para ofrecer enfriamiento por convección adicional.
En relación también con las Figuras 48-51, el sistema de transferencia de calor' 4710 consiste en una tubería para líquidos 4800 que bombea líquido del condensador 4712 hacia el evaporador 4713, y una tubería de vapor 4805 que alimenta vapor hacia el condensador 4712. La discusión del funcionamiento de un sistema de transferencia de calor se proporciona en lo anterior y no se repite en este párrafo. El sistema de transferencia de calor 4710 también puede tener un depósito 4810 acoplado a la tubería de vapor 4805 a través de un puerto 4812 para contención de presión adicional, según sea necesario. En particular, el deposito 4810 aumenta el volumen del sistema de transferencia de calor 4710, como también ya se describió.
Como se muestra, el sistema de intercambio de calor cíclico 4705 es cilindrico. El sistema de intercambio de calor cíclico 4705 consiste en un lado frío 4735, es decir, el aceptor de calor, y un lado caliente, es decir, el rechazador de calor o parte 4715, que esta rodeada por el evaporador 4713.
También en relación con la Figura 52, el lado frío 4735 del sistema de intercambio de calor cíclico 4705 puede estar acoplado térmicamente a un reflu ador 4740 de un termosifón 4745. El termosifón 4745 consiste en un intercambio de calor en el lado frío 4750 que se configura para enfriar aire dentro del sistema termodinámico 4700 que es empujado a través del intercambio de calor 4750 por un ventilador de termosifón (no se muestra en las Figuras 50 y 52, pero se instala junto al intercambio de calor 4750). El ventilador del termosifón sopla el aire hacia el termosifón a lo largo de la vía 5000 y sopla el aire hacia afuera del termosifón a lo largo de la vía 5005 (Figura 50) . El termosifón consiste en una tubería de vapor 5200 del aparato de reflujo 4740 hacia el intercambiador de calor 4750 y una tubería de líquidos 5205 desde el intercambio de calor 4750 hacia el aparato de reflujo 4740. El vapor que se calienta en el lado frío 4735 fluye a través del intercambio de calor desde la tubería 5200, donde se condensa y se enfría por el ventilador del termosifón y el líquido condensado es regresado a través desde la tubería 5205 hacia el aparato de reflujo 4740.
En relación con la Figura 48 y también las Figuras 53A-E, el evaporador 4713 consiste en un submontaje mecha 5300 rodeada por un submontaje externo. El submontaje externo consiste en un anillo externo o pared barrera de líquidos 5305 y un subenfriador 5310. El subenfriador 5310 es un arreglo de aletas qúe ayudan a disipar el calor desde la pared barrera de líquidos 5305. El submontaje mecha 5300 consiste en un anillo interno o pared barrera de vapor 5315, por ejemplo, la pared barrera de vapor 1700 de las Figuras 14A-H, 15A, 15B y 17A-D. El submontaje mecha 5300 también consiste en una mecha 5320, por ejemplo, la mecha 1600 de las Figuras 14G, 14H y 16A-D. La pared barrera de vapor 5315 consiste en canales separadores de vapor 5325, por ejemplo, los canales 1465 de las Figuras 14?-?, 15A, 15B y 17A-D. La pared barrera de vapor 5315 esta rodeada por la mecha 5320.
Como ya se mencionó con respecto al evaporador 1400, en una disposición, la mecha 5320 y la pared barrera de vapor 5315 se fabrican de acero inoxidable. La mecha 5320 tiene, antes de la fabricación, un radio de poro de aproximadamente 9.2 micrones, un diámetro externo de aproximadamente 4.141 pulgadas y un diámetro interno de aproximadamente 3.985 pulgadas, y una longitud de aproximadamente 1.75 pulgadas. La pared barrera de vapor 5315 tiene, por ejemplo, 186 canales separadores de vapor 5325, cada canal 5325 formado como un semicírculo que tiene aproximadamente 0.025 pulgadas de radio (Figura 53B) . La pared barrera de vapor 5315 tiene un espesor de alrededor de 0.035 pulgadas.
La pared barrera de líquidos 5305 consiste en uno o más canales para la circulación de líquidos 5330, por ejemplo, los canales para la circulación de líquidos 1505 de la pared 1500 de las Figuras 14?-?. Los canales para la circulación de líquidos 5330 se forman a lo largo de una superficie interna de la pared 5305. La pared barrera de líquidos 5305 también puede tener ranuras de enfriamientos 5335 formadas a lo largo de una superficie externa de la pared 5305 para ofrecer enfriamiento por convección adicional para el líquido. La pared barrera de líquidos 5305 también tiene un puerto de líquidos 5340 para recibir líquido desde la tubería de líquidos 4800.
La pared barrera de líquidos 5305 puede fabricarse de acero inoxidable y puede tener 7 canales para la circulación de líquidos 5330, cada canal 5330 teniendo un radio de aproximadamente 0.030 de pulgadas. La pared barrera de líquidos 5305 puede tener, antes de la fabricación, un diámetro externo de aproximadamente 4.24 pulgadas, un diámetro interno de aproximadamente 4.13 pulgadas y una longitud de alrededor de 1.69 pulgadas .
El subenfriador 5310 tiene un arreglo de aletas 5345 que rodean un cuerpo interno 5350. Las aletas 5345 y el cuerpo interno 5350 tienen orificios 5355 para la tubería de vapor 4805 y una abertura ¿360 para el puerto del deposito 4812. El subenfriador 5310 puede fabricarse de cobre o cualquier metal que transfiere calor, conveniente. El subenfriador 5310 puede estar diseñado con, por ejemplo, 119 aletas. El cuerpo interno 5350 puede tener un diámetro externo, por ejemplo, de 4.25 pulgadas y con una longitud de 1.57 pulgadas.
El evaporador 4713 también tiene una chapa de deposito 5365 (Figura 53E) que esta sellada a un borde de la pared barrera de líquidos 5305, como se muestra con mayor detalle más adelante. La chapa del deposito 5365 esta en comunicación hidráulica con el deposito 4810 y la tubería de vapor 4805.
En relación con la Figura 54, se lleva a cabo un procedimiento 5400 para fabricar el sistema termodinámico 4700 de la Figura 47. Al principio, el submontaje mecha 5300 (es decir, la pared barrera de vapor 5315 y la mecha 5320) se prepara (paso 5405) . Después, se prepara la pared barrera de líquidos 5305 (paso 5410). Luego se prepara el submontaje externo (es decir, la pared barrera de líquidos 5305 y el subenfriador 5310) (paso 5415) y el submontaje externo preparado se une con el submontaje mecha para formar el cuerpo del evaporador (paso 5420) . Luego, el cuerpo del evaporador se termina para formar el evaporador 4713 (paso 5425) y él evaporador 4713 se acopla a la fuente de calor (po ejemplo, el sistema de intercambio de calor cíclico) (paso 5430) .
En relación con la Figura 55 se lleva a cabo un procedimiento 5405 para preparar el submontaje mecha 5300. Al principio el submontaje mecha 5300 se instala (paso 5500) . La instalación del submontaje mecha 5300 consiste en formar los canales separadores de vapor 5325 el material que formará la pared barrera de vapor 5315 (Figuras 15A y 15B muestran el material que se utiliza para formar la pared barrera de vapor 5315) . Por ejemplo, los canales separadores de vapor 5325 pueden ser fotograbados en el material. El material fotograbado se lamina en una forma cilindrica y luego se suelda en sus bordes para formar la pared barrera de vapor 5315. La mecha 5320 se forma a partir de un material mecha que se corta a una longitud adecuada, se lamina y se forma alrededor de la pared barrera de vapor 5315. La mecha 5320 se aprieta mecánicamente sobre la pared barrera de vapor 5315 para mejorar el ajuste entre la mecha 5320 y la pared barrera de vapor 5315 y para reducir el espacio entre la mecha 5230 y la pared 5315, mejorando así la transferencia térmica entre la mecha 5320 y la pared barrera de vapor 5315. A continuación, la mecha se suelda en sus costuras para formar una forma cilindrica completa .
En otra instrumentación, la mecha 5320 también se puede sinterizar sobre la pared barrera de vapor 5315 calentado la mecha 5320 y la pared 5315 a una temperatura que este por debajo del punto de fusión de los materiales que se utilicen en la mecha 5320 y la pared 5315. Durante este calentamiento, se puede aplicar presión a la mecha 5320 y a la pared 5315 para ayudar a formar la unión sinterizada. La sinterización se puede utilizar para mejorar más la transferencia térmica entre la mecha 5320 y la pared barrera de vapor 5315.
Después de que se instala el submontaje mecha 5300 (paso 5500) , el submontaje mecha se termoencoje para garantizar que este tan redonda según sea necesario para unirse apropiadamente con el submontaje externo en el paso 5410. Al principio, durante el proceso de termoencojido, el submontaje mecha 5300 se calienta (paso 5500). En una disposición, el submontaje 5300 se coloca en un horno 5600 (mostrado en las Figuras 56A y B) que calienta el submontaje a 460°C ± 15 °C. A continuación, tomo también se muestra en la incluye 56A, una plancha con control de temperatura 5605 se enfria a una temperatura en la que su diámetro externo sea más pequeño que el diámetro interno del submontaje calentado 5300 (paso 5510). La plancha con control de temperatura 5605 puede ser enfriada utilizando nitrógeno liquido. Con referencia también a las Figuras 56C y D, la plancha con control de temperatura 5605 enfriada se inserta en el submontaje mecha calentado 5300 (paso 5515) . Después, como se muestra en la Figura 56E, tras la inserción de la plancha control 5605 (paso 5515) , se retira el calor del submontaje mecha 5300 y se retira el enfriamiento de la plancha control de temperatura 5605, permitiendo así estabilizar la temperatura del submontaje mecha 5300 (paso 5520) . Después de que se ha estabilizado la temperatura del submontaje mecha 5300 (paso 5520) , se inspecciona el submontaje mecha 5300 para garantizar que el diámetro externo del submontaje mecha 5300 este tan redondo como sea necesario (paso 5520) .
Con referencia a la Figura 57, se lleva a cabo un procedimiento 5410 para preparar la pared barrera de líquidos 5305. Al principio se forma la pared barrera de líquidos 5305 (paso 5700) laminado el material y luego soldando el material en la costura para formar una configuración casi cilindrica (Figura 53C) . Luego se fotograba el material soldado en su superficie interna para formar los canales para la circulación de líquidos 5330 y se fotograba en su superficie externa para formas las hendiduras de enfriamiento 5335 (Figura 53C) .
La pared barrera de líquidos formada 5305 se termoencoje para garantizar que este tan redonda como sea necesario para preparar apropiadamente el submontaje externo en el paso 5415. Al principio durante el proceso de termoencoj ido, la pared barrera de líquidos 5305 se calienta (paso 5705) . En una instrumentación, la pared barrera de líquidos 5305 se coloca en un horno 5800 (mostrado en las Figuras 58A y B) que calienta la pared 5305 a 460°C ± 15°C. Después, como también se muestra en la Figura 58?, una* plancha control de temperatura 5805 se enfria a una temperatura a la que su diámetro externo es más pequeño que el diámetro interno de la pared barrera de vapor 5305 (paso 5710) . La plancha control de temperatura 5805 puede ser enfriada utilizando nitrógeno liquido. También con referencia a las Figuras 58C y D, la plancha control de temperatura enfriada 5605 se inserta en la pared barrera de líquidos calentada 5305 (paso 5715) . Después, como se muestra en la Figura 58E, tras la inserción de la plancha control 5805, el calor se elimina de la pared barrera de líquidos 5305 y el enfriamiento se retira de la plancha control de temperatura 5805, permitiendo así estabilizarse a la temperatura de la pared barrera de líquidos 5305 '(paso 5720) . Después de que la temperatura de la pared barrera de líquidos 5305 se ha estabilizado, la pared barrera de líquidos 5305 se inspecciona para cerciorarse que el diámetro externo de la pared 5305 es tan redondo como sea necesario (paso 5725) .
Con referencia a la Figura 59, se realiza un procedimiento 5415 para preparar él submonta e externo, es decir, la pared barrera de líquidos 5305 y el subenfriador 5310. Al principio, se calienta el subenfriador 5310 (paso 5900) . En una estructuración, el subenfriador 5310 se coloca en un horno 6000 (se muestra en las Figuras 60A y B) que calienta el subenfriador 5310 a 235 °C + 15 °C. A continuación, como también se muestra en las Figuras 60A y B, la plancha control de temperatura 5805, y la pared barrera de líquidos 5305, la cual esta acoplada térmicamente a la plancha 5805, se enfría a una temperatura a la que el diámetro externo de la pared 5305 es más pequeño que el diámetro interno del subenfriador 5310 (paso 5905) . Por ejemplo,' la pared barrera de líquidos 5305 se puede enfriar por debajo de aproximadamente -120 °C. La plancha control de temperatura 5805 puede ser enfriada utilizando nitrógeno líquido. También en relación con la Figura 60C, la plancha control, de temperatura enfriada 5805 y la pared barrera de líquidos 5305 se insertan en el subenfriador calentado 5310 para formar el submontaje externo 6001 (paso 5910) . Después, como se muestra en la Figura 60D, tras la inserción de la plancha control 5805 (paso 5910) , se elimina calor del subenfriador 5310 y se elimina el enfriamiento de la plancha control de temperatura 5805, permitiendo de este modo que la temperatura del submontaje externo 6001 se estabilice (paso 5915) . Después de que la temperatura del submontaje externo 6005 se ha estabilizado (paso 5915) , la plancha control de temperatura 5805 se retira de la pared barrera de líquidos 5305 (paso 5920), como se muestra en la Figura 60E.
A continuación, también en relación con las Figuras 60F y G, algunas partes se ensamblan al submontaje externo 6001 (paso 5925) . Primero, como se muestra en la Figura 60F, una chapa del deposito 6005 se une a la pared barrera de líquidos 5305 y esta junto al subenfriador 5310. La chapa 6005 puede ser unida por soldeo de la chapa 6005 sobre la pared 5305 para formar una costura soldada 6010. Segundo, como se muestra en la Figura 60G, la tubería de líquidos 4800 se sella a la pared barrera de líquidos 5305, por ejemplo, por soldadura. Después de que el montaje este completo, se inspecciona el submontaje externo y todas las uniones soldadas para cerciorarse que las costuras estén selladas y que el diámetro interno de la pared 53?5 sea tan redondo como sea necesario para el ajuste con el submontaje mecha posteriormente en el proceso (paso .5930).
En relación con la Figura 61 se realiza un procedimiento 5420 para unir el submontaje externo 67010 con el submontaje mecha para formar el cuerpo del evaporador. En general, durante este proceso, el submontaje externo 6001 se termoencoj e en el submontaje mecha 5300 para garantizar que las piezas estén apropiadamente unidas. Al principio, el submontaje externo 6001 se calienta (paso 6100) . En una estructuración, el submontaje externo 6001 se coloca en un horno 6200 (mostrado en la Figura 62A) que calienta el submontaje externo 6001 a 350 °C ± 10 °C. Después, como también se muestra en la Figura 62B, la plancha control de temperatura 5605 se enfria a una temperatura a la que el diámetro externo del submontaje mecha 5300 es más pequeño que el diámetro externo del submontaje externo calentado 6001 (paso 6105) . La plancha control de temperatura 5605 puede ser enfriada utilizando nitrógeno liquido, con referencia también a las Figuras 62C y D, la plancha control de temperatura enfriada 5605 y el submontaje mecha 5300 se insertan en el submontaje externo calentado 6001 para formar el cuerpo del evaporador 6101 (paso 6110) . A continuación, como se muestra en la Figura 62D, tras la inserción de la plancha control 5605 y el submontaje mecha 5300, el calor se retira del submontaje externo 6001 y se retira el enfriamiento de la plancha control de temperatura 5605, permitiendo asi que la temperatura del cuerpo del evaporador 6101 se estabilice (paso 615. En relación también con la Figura 62E, después de que la temperatura del cuerpo del evaporador 6101 se haya estabilizado, el cuerpo del evaporador 6101 puede ser inspeccionado para garantizar que fue satisfactorio el proceso de termoenco ido .
En relación con la Figura 63,, se realiza un procedimiento 5425 para terminar el cuerpo del evaporador 6101 para formar el evaporador 4713. Con referencia a las Figuras 49 y 64, ahora se ensamblan diversas partes al cuerpo del evaporador 6101 (paso 6300) . Por ejemplo, una chapa de volumen 6400 se clava a la pared barrera de líquidos 5305 y la mecha 5320 y los tubos se sueldan a la chapa del deposito 6005 y la chapa del volumen 6400. El deposito 4810 se suelda a la chapa del deposito 6005 y se suelda una chapa barrera de vapor 5405 a la chapa del deposito 6005 y al submontaje mecha 5300. Las tapas 6410 y 6415 se colocan sobre la chapa de volumen 6400 y la chapa barrera de vapor 6405, respectivamente. A continuación, el cuerpo del evaporador 6101 se inspecciona y se prueba (paso 6305) y luego se anexan otras partes al cuerpo del evaporador 6101 (paso 6310) . Por ejemplo, la tubería de vapor 4905 se suelda a la tapa 6410 y la tapa 6410 se maquina según sea necesario por la posibilidad de alabeo durante el soldeo. La tapa 6410 se suelda a la chapa de volumen 6400 y la pared barrera de vapor 5315, y la tapa 6415 se suelda a la chapa del deposito 6005 y a la pared barrera de vapor 5315. Después se inspecciona el cuerpo del evaporador 6105 en busca de fugas (paso 6315) .
En relación con la Figura 65 se lleva a cabo un procedimiento 5430 para acoplar el evaporador 4713 a la fuente de calor o el sistema de intercambio de calor cíclico 4705. Al principio, se maquina un diámetro externo de la fuente de calor, según sea necesario (paso 6500) para garantizar que el evaporador 4713 se ajustará sobre la fuente de calor. Después, en relación también con las Figuras 66? y B, el evaporador 4713 se prepara (paso 6505) soldando las tuberías de vapor y líquido al cuerpo del evaporador y luego alineando el evaporador 5713 con el sistema 4705 utilizando el sistema de alineación adecuado.
Entonces, el evaporador 4713 se termoencoje sobre el sistema 4705 para garantizar que las piezas se unen apropiadamente. Al principio, el evaporador 4713 se calienta (paso 6510) . En una estructuración, el evaporador 4713 se coloca en un horno 6600 (mostrado en las Figuras 66A y B) que calienta el evaporador 4713 a aproximadamente 37°C. Después, el sistema 4705, y en particular, el extremo caliente 4715, se enfrian a una temperatura a la que el diámetro externo del extremo caliente 4715 es más pequeño que el diámetro interno del evaporador calentado 4713 (paso 6515) . Es posible enfriar el sistema 4705 utilizando nitrógeno liquido. El sistema enfriado 4705 se inserta en el evaporador calentado 47143 (paso 6520) . Tras la inserción del sistema enfriado 4705, se retira el calor del evaporador 4713 y se retira el enfriamiento del sistema 4705, permitiendo de este modo que se estabilice la temperatura del evaporador 4713 y el sistema 4705 (paso 6525) .
En relación también con la Figura 47, después de que la temperatura se haya estabilizado (paso 6525) , el evaporador 4713 y el sistema 4705 se retiran del aparato para alineación y horno y se ensambla el sistema de transferencia de calor 4710 (paso 6530) . Por ejemplo, la tubería de liquido "4800 y la tubería de vapor 4805 se conectan al condensador 4712. El sistema de transferencia de calor 4710 y el sistema de intercambio de calor cíclico 4705 se instan entonces en el alojamiento 5090, como se muestra en las Figuras 50 y 52 (paso 6535 ) .
Otras disposiciones están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, el submontaje mecha 5300 puede ser instalado en el paso 5300 por termoencoj ido de la mecha 5320 sobre la pared barrera de vapor 5315. En esta estructuración, la mecha 5320 se forma de un material mecha que se corta a una longitud adecuada, se lamina sobre una forma cilindrica y luego se suelda en sus extremos coincidentes para formar un cilindro. La mecha cilindrica 5320 se calienta y se coloca sobre la pared barrera de vapor 5315. Después de que la mecha cilindrica 5320 se enfria, se forma la interfaz térmica entre la mecha 5320 y la pared barrera de vapor 5315. En este momento se puede entonces utilizar sinterización para mejorar más la transferencia térmica entre la mecha 5320 y la pared barrera de vapor 5315.
Las partes del submontaje mecha y el submontaje externo se pueden fabricar de " otros materiales, a condición de que se pueda lograr el contacto térmico con estos otros materiales. Por ejemplo, el subenfriador 5310 se puede fabricar de acero inoxidable o la pared barrera de líquidos 5305 y la pared barrera de vapor 5315 se pueden fabricar de cobre.
El calor se puede retirar el submontaje mecha 5300 y el enfriamiento se puede retirar de la plancha control 5605 antes de la inserción de la plancha control 5605. Del mismo modo, se puede retirar el calor de la pared barrera de líquidos 5305 y se puede retirar el enfriamiento de la plancha control 5805 antes de la inserción de la plancha control 5805 en la pared barrera de líquidos 5305. Del mismo modo, se puede retirar el calor del submontaje externo 6001 y se puede retirar el enfriamiento de la plancha control de temperatura 5605 antes de la inserción de la plancha control 5605 y el submontaje mecha 5300 en el submontaje externo 6001. Por último, se puede retirar el calor del evaporador 4713 y el enfriamiento se puede retirar del sistema 4705 antes de la inserción del sistema 4705 en el evaporador calentado 4713.

Claims (31)

REIVINDICACIONES
1. Un método para fabricar un evaporador, el método consiste en: orientar una pared barrera de vapor de modo que la superficie absorbente de calor de la pared barrera de vapor defina por lo menos una parte de una superficie externa del evaporador, la superficie externa siendo configurada para recibir calor; orientar una pared barrera de líquidos junto a la pared barrera de vapor, en donde la pared barrera de líquidos tiene una superficie configurada para contener líquidos; colocar una mecha entre la pared barrera de vapor y la pared barrera de líquidos; en donde por lo por menos la orientación de una pared barrera de vapor, la orientación de una pared barrera de líquidos o la colocación de una mecha incluye definir un canal separador de vapor en una interfaz entre la mecha y la pared barrera de vapor; y en donde por lo menos la orientación de la pared barrera de vapor, la orientación de la pared barrera de líquidos o la colocación de la mecha consiste en definir un canal para la circulación de líquidos entre la pared barrera de líquidos y la mecha primaria.
2. El método de la reivindicación 1, además comprende formar la pared barrera de vapor y formar la pared barrera de líquidos.
3. El método de la reivindicación 2, caracterizado porque la formación de la pared barrera de vapor consiste en formar la pared barrera de vapor en una configuración plana, y la formación de la pared barrera de líquidos consiste en formar la pared barrera de líquidos en una configuración plana.
4. El método de la reivindicación 2 , caracterizado porque la formación de la pared barrera de vapor incluye formar la pared barrera de vapor en una configuración anular, y la formación de la pared barrera de líquidos consiste en formar la pared barrera de líquidos en una configuración anular.
5. El método de la reivindicación 4, caracterizado porque la colocación de la mecha incluye termoencojer la mecha en la pared barrera de vapor.
6. El método de la reivindicación 4, caracterizado porque la colocación de la mecha consiste en termoencojer la pared barrera de líquidos sobre la mecha.
7. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque la colocación incluye colocar la mecha entre la pared barrera de vapor y la superficie de contención de líquidos de la pared barrera de líquidos.
8. El método de la reivindicación 1, además consiste en orientar un subenfriador junto a la pared barrera de líquidos .
9. El método de la reivindicación 8, caracterizado porque la orientación del subenfriador incluye termoencojer el subenfriador sobre la pared barrera de líquidos.
10. El método de la reivindicación 1, además comprende: formar la pared barrera de vapor, y electrograbar el canal separador de vapor en la pared barrera de vapor.
11. El método de la reivindicación 1, además comprende: formar la pared barrera de vapor, y maquinar el canal separador de vapor en la pared barrera de vapor.
12. El método de la reivindicación 1, además comprende incrustar el canal separador de vapor dentro de la mecha.
13. El método de la reivindicación 1, además comprende: formar la pared barrera de vapor, y fotograbar el canal separador de valor en la pared barrera de vapor.
14. El método de la reivindicación 1, además comprende formar la pared barrera de vapor laminando un material barrera de vapor en una configuración cilindrica y sellar los bordes coincidentes del material barrera de vapor.
15. El método de la reivindicación 1, además comprende formar la pared barrera de líquidos laminando un material barrera de líquidos en una configuración cilindrica y sellar los bordes coincidentes del material barrera de líquidos .
16. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque la orientación de la pared barrera de líquidos incluye termoencoj er la pared barrera de líquidos.
17. El método de la reivindicación 1, además comprende: formar la pared barrera de líquidos, y fotograbar el canal para la circulación de líquidos en la pared barrera de líquidos.
18. Un método para fabricar un evaporador, el método consiste en: orientar una pared barrera de líquidos que tenga una configuración anular; orientar una pared barrera de líquidos que tenga una configuración anular coaxialmente con la pared barrera de líquidos; y colocar una mecha entre la pared barrera de líquidos y la pared barrera de vapor, estando la mecha coaxial con la pared barrera de líquidos .
19. El método de la reivindicación 18, además comprende formar la pared barrera de vapor y formar la pared barrera de líquidos.
20. El método de la reivindicación 18, caracterizado porque la colocación de la mecha incluye termoencojer la mecha sobre la pared barrera de vapor.
21. El método de la reivindicación 18, caracterizado porque la colocación de la mecha incluye termoencojer la pared barrera de líquidos sobre la mecha.
22. El método de la reivindicación 18, caracterizado porque la colocación incluye colocar la mecha entre la pared barrera de vapor y la superficie que contiene líquidos de la pared barrera de líquidos.
23. El método de la reivindicación 18 además consiste en orientar un subenfriador junto a la pared barrera de líquidos .
24. El método de la reivindicación 23, caracterizado porque la orientación del subenfriador incluye termoencojer el subenfriador sobre la pared barrera de líquidos .
25. El método de la reivindicación 18 además comprende: formar la pared barrera de vapor, y electro grabar el canal separador de vapor en la pared barrera de vapor.
26. El método de la reivindicación 18, además comprende : formar la pared barrera de vapor, y maquinar el canal separador de vapor en la pared barrera de vapor.
27. El método de la reivindicación 18, además comprende incrustar el canal separador de vapor dentro de la mecha.
28. El método de la reivindicación 18, además comprende: formar la pared barrera de vapor, y fotograbar el canal separador de vapor en la pared barrera de vapor.
29. El método de la reivindicación 18, además comprende formar la pared barrera de vapor laminando un material barrera de vapor en una configuración cilindrica y de sellar los bordes coincidentes del material barrera de vapor.
30. El método de la reivindicación 18, además comprende formar la pared barrera de líquidos laminando un material barrera de líquidos en configuración cilindrica y sellar los bordes coincidentes del material barrera de líquidos.
31. El método de la reivindicación 18, caracterizado porque la orientación de la pared barrera de líquidos incluye termoencojer la pared barrera de líquidos.
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