MXPA97004958A - Aparato y metodos para la calibracion de un horno modulando el quemado del combustible - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato de transferencia de calor que se puede someter a una carga de demanda de transferencia de calor variable caracterizado porque comprende:medios de recirculación para hacer recircular un medio fluido a través de una trayectoria de flujo;primeros medios de ajuste asociados con los medios de ajuste asociados con los medios de recirculación y operables para variar selectivamente la velocidad de flujo de masa del medio de fluido a través dela trayectoria de flujo;un intercambiador de calor interpuesto en la trayectoria de flujo que va a ser atravesada por el medio fluido que fluye a través deél un medio de quemado de combustible, conectado al intercambiador de calor para recibir combustible de fluido desde una fuente del mismo y utilizar el combustible recibido para crear un intercambio de calor entre el intercambiador de calor y el medio de fluido que atraviesa el intercambiador de calor y un cambio de temperatura correspondiente en el medio fluido que atraviesa el intercambiador de calor;un segundo medio de ajuste asociado con el medio de quemado de combustible y operable para variar selectivamente la cantidad de combustible fluido recibido por el medio de quemado de combustible;y medios de calibración y control para ajustar automáticamente cada uno dle primero y segundo medios de ajuste para alojar cambio en la carga de demanda de transferencia de calor variable, los medios de calibración y control son operativos para;establecer uno del primero y segundo meidos de ajuste a un ajuste de calibración predeterminado para el mismo, calculo un ajuste teórico para el otro del primero y segundo medios de ajuste basados en una relación supuesta entre el ajuste del segundo medio de ajuste y la magnitud resultante de la transferencia de calor entre el intercambiador de calor y el medio fluido de recirculación, ajustar otro del primero y segundo medios de ajuste para el ajuste teórico, determinar la diferencia de temperatura del medio de fluido real, que resulta de los ajustes de calibración y teóricos, cambiar la diferencia de la temperatura del medio de fluido real, determinada a una magnitud de difernecia de temperatura del medio fluido deseado, ajustando uno del primero medios de ajuste a un segundo ajuste de los mismos, utilizar lso ajsutes del primero y segundo medios de ajuste con la diferencia de la temperatura del medio de fluido en la magnitud deseada del mismo, paradeterminar la relación real entre el ajsute medio de juste y la magnitud resultante de la transferencia de calor entre intercambiador de calor y el medio de fluido recirculante, utilizar la relación real dterminada entre el ajuste del segundo medio de ajuste y la magnitud resultante de la transferencia de calor, entre el intercambiador de calor y el medio fluido recirculante para extablecer una correlación entre los ajustes del primero y sgundo medios de ajuste, los cuales mantendrán la magnitud de diferencia de temperatura del medio de fluido deseada, alterar el ajuste de uno del primero y segundo medios de ajuste en respuesta a un cambio en la carga de demanda de transferencia de calor para el aparato de transferencia de calor, y alterar el ajsute del otro del primero y segundo medios de ajuste de acuerdo con la correlación establecida entre los ajustes del primero y segundo medios de ajuste.

Description

APARATO Y MÉTODOS PARA LA CALIBRACIÓN DE UN HORNO MODULANDO EL QUEMADO DEL COMBUSTIBLE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona generalmente con el control del aparato de transferencia de calor y, en su modalidad preferida, más particularmente se relaciona con un aparato de calibración y control y métodos para utilizarse junto con los hornos de calentamiento de aire de quemado de combustible que tienen válvulas de combustible que se pueden modular y fuelles de suministro de aire. En el diseño de los hornos de calentamiento de aire de combustible quemado, ese calor y el suministro de aire circulante a un espacio acondicionado hace demandas de calentamiento variables en el horno, dos problemas del diseño operacional separados se presentan típicamente - a saber (1) la comodidad de los ocupantes en el espacio acondicionado servido por el horno y (2) la estabilidad operacional de los diversos componentes del horno. Desde el punto de vista de la comodidad, por ejemplo, una temperatura de suministro de aire que es ya sea demasiado fría o demasiado caliente puede ser percibida por el ocupante del espacio acondicionado como molesta, aún cuando las demandas de cambiar el calentamiento del espacio acondicionado, son desde una perspectiva de suministro de calor, que es precisamente cumplida por el horno. Desde el punto de vista de la estabilidad operacional del horno, es ventajoso evitar variaciones amplias, por ejemplo, en la relación de velocidad de flujo del aire de suministro externo y los productos de combustión interna que atraviesa la porción del intercambiador de calor del horno . Aún hornos controlados convencionalmente, típicamente es difícil de satisfacer cada uno de estos dos parámetros del diseño operacional - típicamente, una mejora en uno tiende por lo menos a degradar un poco al otro. Por consiguiente un objeto de la presente invención es el de proporcionar un horno de calentamiento de aire de combustible quemado y el sistema de control asociado, que permite que el horno proporcione ambos de los niveles de comodidad para el ocupante del espacio acondicionado, mejorado y estabilidad operacional aumentada para el horno mismo, comparado con los hornos de calentamiento de aire de combustible quemado, típicos de diseño convencional. Al llevar a cabo los principios de la presente invención, de acuerdo con su modalidad preferida, un aparato de transferencia de calor de combustible quemado, representativamente un horno de calentamiento de aire de gas quemado, se proporciona con el sistema de calibración y control diseñado especialmente, que es operativo para regular la operación del horno en una forma que mantiene una temperatura de suministro de aire caliente, generalmente constante al espacio acondicionado servido por el horno, mientras que variando el calor del horno transferido y la velocidad de flujo del suministro de aire en respuesta a las demandas de cambio del calentamiento del espacio acondicionado. El horno de gas quemado tiene un fuelle de suministro de aire que se puede modular, ajustable para recircular un flujo selectivamente variable de aire a y desde el espacio acondicionado servido por el horno y un intercambiador de calor de combustible quemado colocado en la trayectoria del aire de recirculación. Un quemador de combustible está conectado al intercambiador de calor y es operativo para recibir combustible desde una fuente del mismo y en respuesta fluye una flama y que resulta en los gases de combustión calientes en el intercambiador de calor. Una válvula de suministro de combustible que se puede modular está conectada operativamente al quemador de combustible y es ajustable para permitir una velocidad de flujo de entrada del combustible, selectivamente variable al quemador de combustible. El sistema de control de horno es operativo para modular el suministro del fuelle de aire y la válvula de suministro de combustible en una forma correlacionada manteniendo la temperatura de aire que se produce a través del intercambiador de calor a una magnitud generalmente constante, predeterminada, el sistema de control incluye medios de calibración operables para establecer la correlación necesaria entre los ajustes del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible. En una modalidad preferida del mismo, el medio de calibración incluye (1) medios para ajustar las velocidades de flujo del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible a ajuste de calibración iniciales para el mismo; (2) medios para medir el aumento de la temperatura de aire en estado estable resultante, a través de intercambiador de calor; (3) medios para utilizar el aumento de la temperatura del aire en estado estable, medida para establecer la relación entre el ajuste de la válvula de suministro de combustible y el calor real transferido al aire por el intercambiador de calor; y (4) medios para utilizar la relación establecida para determinar la correlación necesaria entre los ajustes del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible para mantener el aumento de la temperatura de aire constante, deseada a través del intercambiador de calor. Representativamente, el sistema control y el medio de calibración incluye primero y segundo medios de detección de la temperatura, para detectar el aumento de la temperatura del aire a través del intercambiador de calor y un microprocesador conectado operativamente al primero y segundo medios de detección de la temperatura, el fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible . En una modalidad preferida del método de regulación del horno, llevado a cabo por el sistema de control y el medio de calibración, el microprocesador durante su secuencia de calibración inicial, ajusta el fuelle de suministro a una densidad de suministro del flujo de la masa de aire de calibración predeterminada y ajusta la válvula de combustible a una velocidad de flujo de calibración basada en una relación de equilibrio térmico entre el ajuste de calibración de velocidad de suministro de flujo de masa de aire del fuelle inicial, el aumento de temperatura de aire deseado por medio del intercambiador de calor y un valor calculado del ajuste de la válvula de combustible necesaria basada en una suposición de que la correlación obtenida del ajuste de salida del intercambiador de calor/válvula de gas, por ejemplo de la clasificación del calentamiento de "placa de identificación" del horno. Con el fuelle y la válvula de combustible ajustados a estos ajustes de calibración iniciales, el primero y segundo medios de detección de la temperatura se utilizan para medir el aumento de la temperatura de aire real, en estado estable, subsiguiente a través del intercambiador de calor. El microprocesador automáticamente determina la diferencia entre el aumento de temperatura del aire real y el aumento de la temperatura de aire deseada y en respuesta ajusta la velocidad de suministro de aire desde el fuelle de suministro para lograr el aumento de temperatura de aire deseado a través del intercambiador de calor. Enseguida, el microprocesador determina a partir de la relación de equilibro térmico mencionada en lo anterior (preprogramado en el microprocesador) la relación precisa entre el ajuste de la válvula de combustible y la velocidad resultante real de la transferencia de calor desde el intercambiador de calor al aire que lo atraviesa durante el encendido del quemador. A partir de esta determinación, el microprocesador determina la correlación entre el ajuste de la válvula de combustible y el ajuste del fuelle de suministro de aire y hace ajustes correlacionados en estos dos ajustes, en respuesta a los cambios en la demanda de calentamiento del espacio acondicionado atendido por el horno, en una forma que provoca que el punto de operación del horno para "trazar" a lo largo de una curva de aumento de temperatura de aire, constante, predeterminada. Aunque se prefiere en la secuencia de calibración ajustar inicialmente la velocidad de flujo del fuelle, ajustar la válvula de combustible a un ajuste de calibración inicial, medir el aumento de temperatura de aire resultante a través del intercambiador de calor y luego ajustar la velocidad de flujo del fuelle para lograr el aumento de temperatura del aire deseado, otras secuencias de calibración podrían ser utilizadas si se desea. Por ejemplo, la válvula de combustible podría ser ajustada a un primer ajuste de calibración y el ajuste del fuelle se calcula entonces y se establece antes de que se mida el aumento de temperatura de aire real y se ajuste por un reajuste del ajuste del fuelle. Adicionalmente, si el fuelle o la válvula de combustible se ajustan a un ajuste de calibración primero, antes de que se mida el aumento de temperatura de aire real, el ajuste de la válvula de combustible (en lugar del ajuste del fuelle) puede reajustada para elevar o disminuir el aumento de temperatura de aire real a su valor deseado. Aunque los principios de la presente invención son ilustrados representativamente y descritos en la presente están incorporados en un horno de calentamiento de aire de combustible quemado, ilustrativamente un horno de gas, también puede ser utilizado para tomar ventaja en el aparato de transferencia de calor de otros tipos que utilizan, por ejemplo, (1) un combustible líquido, y/o (2) un medio de recirculación de líquido al cual el calor se va a transferir y/o (3) el enfriamiento del medio de recirculación en lugar del calentamiento mismo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS la FIGURA 1 es un diagrama altamente esquemático de un horno de gas quemado que tiene una válvula de gas que se puede modular y un fuelle de suministro de aire, y que además tiene incorporado en él un sistema de calibración y control de diferencia de la temperatura del aire constante, diseñado especialmente que abarca los principios de la presente invención; y las FIGURAS 2A, 2B y 3 son gráficas que ilustran diversas etapas de calibración que se pueden realizar por el sistema de control y calibración. Ilustrado en forma esquemática en la FIGURA 1 hay un aparato de calentamiento de combustible quemado, representativamente un gas quemado, un horno de calentamiento 10 de flujo de aire forzado que abarca los principios de la presente invención. El horno 10 es ilustrativamente de un tipo de flujo hacia arriba y tiene un alojamiento 12 generalmente rectangular con una abertura 14 de descarga de suministro de aire formada en su extremo superior y una abertura 16 de entrada de aire de retorno formada en su porción lateral derecha inferior. Un conducto 18 de suministro de aire está conectado a la abertura de descarga 14 y se extiende a un espacio acondicionado (no mostrado) atendido por el horno 10 y un conducto de aire de retorno 20 está conectado a la abertura de entrada 16 y también se extiende al espacio acondicionado. Un fuelle de suministro de aire 22 impulsado por un motor eléctrico está colocado dentro de una porción inferior del alojamiento 12, por debajo de un intercambiador de calor 24 de combustión que tiene un extremo de entrada 24a y un extremo de salida 24b. La velocidad de suministro de aire del fuelle de suministro de aire 22 es modulable por medio de un controlador de motor 26 del tipo de ciclo pesado asociado operativamente con el fuelle. Un quemador de gas 28 adecuado es soportado en el extremo de entrada 24a del intercambiador de calor 24 y es servido por una línea de suministro de gas 30, en la cual una válvula de gas modulable 32 está interpuesta operativamente. La válvula de gas 32 es representativa de miliamperios de CD, del tipo de control de corriente constante y tiene una sección de control de modulación 32a asociada. La entrada del ventilador 34 inductor de succión puede ser de una sola velocidad, del tipo de velocidad discreta múltiple, o de un tipo de velocidad totalmente modulable. Durante la operación del horno 10, el combustible gaseoso de la válvula 32 se hace fluir dentro del quemador 28, se mezcla con el aire de combustión (no mostrado) y se enciende para crear una flama 36 y los gases 38 de combustión calientes asociados, que son extraídos dentro del extremo de entrada 24a del intercambiador de calor 24 y ~ que fluyen directamente a través del intercambiador de calor 24, por la operación del fuelle inductor de succión 34. Al mismo tiempo, el fuelle 32 extrae aire 40 del espacio acondicionado a través del conducto de aire de retorno 20 dentro del interior del alojamiento 12, fuerza al aire 40 hacia arriba y externamente a través del intercambiador de calor 24 para absorber el calor desde allí y crear un aire de suministro calentado 40a y fluye el aire de suministro calentado 40a hacia atrás al espacio acondicionado por medio del conducto de suministro de aire 18. La transferencia de calor del intercambiador de calor 24 al aire 40 enfría los gases de combustión de intercambio de calor 38 interno, con los gases enfriados 38a que son descargados dentro de la pila de ventilación 36 por el fuelle inductor de succión 34. La operación del horno 10 es regulada, para mantener muy eficientemente una diferencia deseada entre la temperatura g del aire de suministro 40a calentado y la menor temperatura TR del aire de retorno 40, utilizando un sistema de control y calibración 42 diseñado especialmente que abarca los principios de la presente invención. El sistema de calibración y control 42 incluye un microprocesador 44 unido operativamente al controlador del motor del fuelle 26 y la sección de control de modulación 32a de la válvula de gas 32; un detector de temperatura 46 operativo para detectar la temperatura Tg del suministro de aire 40a en el conducto de suministro 18 y conectado al microprocesador 44; y un detector de temperatura 48 operativo para detectar la temperatura TR del aire 40 en el conducto de retorno 20. El microprocesador 44 es operativo, como se describirá posteriormente en la presente, para (1) transmitir señales de calibración y de control 50, 52 al controlador del motor del fuelle 26; (2) transmitir los controles y calibración 54, 56 a la sección de control de la modulación 32a de la válvula de gas 32; (3) recibir una señal de magnitud de temperatura 58 desde el detector de temperatura del suministro de aire 46; (4) recibir una señal de magnitud de la temperatura 60 a partir del detector 48 de la temperatura de aire de retorno; y (5) recibir una señal de demanda de calentamiento 62 desde un dispositivo de detección de la temperatura del espacio acondicionado, adecuado (no mostrado) . Varios datos, relaciones termodinámicas y características de la curva operacional se programa en el microprocesador 44 en una forma adecuada. Por ejemplo, la siguiente relación de equilibrio termodinámico para el horno se preprograma en el microprocesador 44 : Q = Cp(Ms) (Tg-TR) en la que: Q = velocidad de calentamiento del aire del horno, Cp = calor específico del aire (supuesto constante) , Mg = velocidad de suministro del flujo de la masa de aire del fuelle, y Tg-TR = aumento de la temperatura del aire calentado. Adicionalmente, preprogramadas en el microprocesador 44 están las "formas" de varias curvas de operación, tales como la familia ilustrada representativamente de las curvas de aumento de la temperatura constante CT-|_-CT4 en el ajuste cfm de fuelle contra las gráficas GV de ajuste de la válvula de gas en las FIGURAS 2A y 2B discutidas subsiguientemente en la presente, y la curva GVRC característica de la respuesta de la válvula de gas mostrada en la gráfica en la FIGURA 3 del ajuste de la válvula de gas contra salida de calor del quemador discutida subsiguientemente en la presente, así como también varios datos operacionales que se relacionan con el fuelle 22 y su controlador de motor 26. Como se describirá ahora, el sistema de calibración y control 42 funciona para proporcionar el horno 10 con un grado ventajosamente elevado de estabilidad operacional, así como también proporcionado a los ocupantes del área acondicionada servida por el horno 10 con comodidad aumentada, manteniendo un aumento de temperatura de aire operacional, generalmente constante a través del horno (y de esta forma, para un ajuste de control de temperatura de un espacio acondicionado dado, una temperatura de suministro calentado generalmente constante) a pesar de las variaciones en la demanda de calor para el espacio acondicionado. Estos objetivos dobles de la estabilidad operacional del horno y la comodidad del ocupante del espacio acondicionado, se logran utilizando el sistema de control 42 para detectar varios de los parámetros de operación del horno, en respuesta a los cambios en la demanda de calentamiento de espacio acondicionado, haciendo automáticamente ajustes simultáneos de los ajustes de la válvula de gas y el fuelle de suministro para mantener la diferencia de temperatura de aire predeterminada a través del horno. Operación del Sistema 42 de Calibración y de Control Como puede verse en la ecuación de e«quilibrio termodinámico, descrita previamente Q = Cp(Mg) (Tg-TR) , hay tres variables en la ecuación - a saber, la velocidad Q de calentamiento del aire del horno, la velocidad Mg de suministro del flujo de masa de aire del fuelle y el aumento de la temperatura en el aire calentado Tg-TR el cual es el parámetro de operación variable que se desea ser mantenido a una magnitud esencialmente constante para cada velocidad de demanda del calentamiento en la operación del horno 10. A partir de una perspectiva amplia, la premisa básica de controlar el aumento de la temperatura del aire, constante del horno 10 utilizando los principios de la presente invención, es que para un aumento de temperatura de aire caliente deseado, dado (por ejemplo 18.33°C (65°F) ) y un valor seleccionado de las otras dos variables de los parámetros de la ecuación (por ejemplo, la velocidad Mg de suministro del flujo de masa de aire del fuelle) , el valor de la variable restante el parámetro de la ecuación (por ejemplo, la velocidad Q de entrada de calentamiento de aire del horno) se establece. Como se describirá subsiguientemente en la presente, el microprocesador 44 utiliza esta relación en equilibrio termodinámico preprogramada en él para ajustar ambos del ajuste de la velocidad del flujo de masa de aire del fuelle 22 y el ajuste "GV" de la válvula de gas 32 en una forma que mantiene un aumento de temperatura de aire constante a través del horno 10, a pesar de las demandas de calentamiento aumentado o disminuido del espacio acondicionado. Para el fuelle 22 particular instalado en el horno 10, hay una relación directa y conocida (la cual es parte de los datos preprogramados en el microprocesador 44) entre el ciclo de trabajo seleccionado para el controlador del motor 26 y la velocidad de flujo de aire suministrado desde el fuelle 22. Una magnitud seleccionada de la señal 52 de salida de control del microprocesador, de esta forma resulta en una velocidad de suministro de aire conocida, real del fuelle 22. Con respecto al calor transferido real al aire 40 por el intercambiador de calor 24 no hay tal correlación esencialmente no variable, conocida entre el ajuste de la válvula de gas seleccionada GV y la salida de calor del quemador 28 y la transferencia de calor de combustión resultante al aire 40. Esto se debe al hecho de que el calor de combustión real transferido al aire 40 es dependiente de tres factores variables - a saber, (1) la presión absoluta en la aspiración del combustible gaseoso suministrado a la válvula 32 por medio de la tubería de suministro 30, (2) el valor de calentamiento real del combustible gaseoso que es utilizado y (3) el tamaño del orificio del distribuidor asociado con la válvula de gas 32. A pesar del hecho de que el horno 10 típicamente tiene una capacidad de calentamiento de "placa de identificación" (es decir, la capacidad de calentamiento clasificada máxima del horno para un tipo particular de combustible) , cualquiera o todos los tres de estos factores de capacidad de calentamiento del horno pueden variar en el campo.

De esta forma, la relación precisa entre el ajuste GV de la válvula de gas y la velocidad real resultante de la transferencia de calor de combustión del horno al aire 40 típicamente no se conoce. De acuerdo con un aspecto clave de la presente invención, sin embargo, esta relación es determinada automáticamente por el microprocesador 44, el cual utiliza tal relación de ajuste de válvula de gas determinado/salida de calentamiento del horno real para controlar con precisión la operación del horno ajustando ambos del ajuste de la válvula de gas y el ajuste de la salida del soplador en una forma que provoca que el punto de equilibrio de operación térmico del horno "siga la pista" a lo largo de una línea de temperatura de aire calentado, constante, seleccionada, en respuesta a los cambios de la demanda de calor, como se describirá ahora. Regresando adicionalmente ahora a la gráfica en la FIGURA 2A, utilizando un reloj de tiempo incorporado dentro del microprocesador 44, transmite periódicamente la señal de calibración 50 predeterminada al controlador 26 del motor del fuelle para fijar temporalmente el ajuste de la velocidad de suministro de flujo de masa de aire del fuelle en el punto 64 en la gráfica de la FIGURA 2. En base al aumento de temperatura de aire suministrado, deseado el horno 10 (por ejemplo 18.33°C (65°F) ) y la relación de equilibrio termodinámico discutida previamente, preprogramada en el microprocesador 44, el microprocesador calcula el ajuste de la válvula de gas teórico GV necesario para formar el punto 66 de operación de estado estable del horno 10 para que caiga en un aumento de temperatura de 18.33°C (65°F) constante en la línea CT3 basado en la suposición de que la salida de calor máxima del quemador 18 (a GVma?) es la velocidad de salida del calor de "placa de identificación" del horno. Entonces el microprocesador 44 hace salir la señal de calibración 54 a la sección de control de modulación 32a de la válvula de gas, por lo que se establece el punto de ajuste 68 de la válvula de gas mostrado en la gráfica de la FIGURA 2A. Enseguida, el microprocesador 44 permite que el horno 10 funcione hasta que logra un estado estable de operación, por lo que establece el punto 66 de operación real. En este tiempo, las señales de salida 58, 60 transmitidas desde los detectores de temperatura 46, 48 del aire de retorno y del suministro de temperatura para el microprocesador se compara por el microprocesador para determinar (por medio de la ecuación de equilibro termodinámico discutida previamente almacenada en el microprocesador) en aumento en la temperatura del aire real a través del horno 10. En el ejemplo de calibración mostrado en la FIGURA 2A se ha supuesto que el punto 66 de operación de estado estable real logrado durante el modo de calibración del sistema de control 42 cae en la curva CT2 de diferencia de temperatura- 15.55°C (60°F) en lugar de la curva CT3 de diferencia de la temperatura de 18.33°C (65°F) constante deseada y teóricamente predicha. Utilizando la velocidad de suministro de flujo de masa de aire del fuelle, conocida y del ahora aumento de la temperatura de aire real conocida a través del horno, el microprocesador 44 entonces ajusta el ajuste del fuelle, como se indica por la flecha 70 en la FIGURA 2A, al punto 64a de ajuste de la velocidad de suministro de flujo de masa de aire del fuelle en una forma «que mueve el punto 66 de operación del horno al punto 66a en la curva CT3 de aumento en la temperatura constante de 18.33°C (65°F) deseados. Regresando ahora a la gráfica de la FIGURA 3, por medio de la ecuación de equilibrio Q = Cp(Mg) (Tg-TR) el microprocesador 44 calcula a partir de la velocidad de suministro del flujo de masa de aire del fuelle conocida (que corresponde al punto 64a en la gráfica de la FIGURA 2A) y el aumento de la temperatura del aire conocido a través del horno (que corresponde al punto 66a en la gráfica de la FIGURA 2A) la salida de calor del quemador real al aire 40. El punto 68 de ajuste de la válvula de gas conocido y el punto 72 de salida de calor del quemador, calculado por el microprocesador establece el punto 74 de correlación del ajuste de la válvula de gas/salida de calor del quemador en la gráfica de la FIGURA 3 y de esta forma establece un punto en la gráfica de la FIGURA 3 a través de la cual pasa la curva de respuesta de la válvula de gas GVRC (cuya "forma" está preprogramada dentro del microprocesador 44) . Como puede verse, esto a su vez establece a la posición de la curva GVRC en la gráfica de la FIGURA 3, por lo que establece matemáticamente por medio de la operación del microprocesador 44, una correlación de calibración precisa en cada ajuste de la válvula de gas seleccionada y la velocidad real resultante del calor transferido por el horno al aire que atraviesa el horno - es decir, el parámetro "Q" en la ecuación de equilibrio termodinámico preprogramada en el microprocesador . Ahora con referencia a las FIGURAS 1 y 3, cuando la señal 62 de demanda de calentamiento (véase la FIGURA 1) recibida por el microprocesador 44 desde el espacio acondicionado requiere calor aumentado para el espacio acondicionado, el ajuste de la válvula de gas GV es aumentado automáticamente (como se indica por la flecha 76 en la FIGURA 3) por medio de la señal 56 de la salida del microprocesador a un punto de ajuste mayor 78. Por medio del punto 80 intersectado horizontalmente, resultante en la curva característica de respuesta de la válvula de gas colocada previamente GVRC, el microprocesador 44 calcula la velocidad real del calor Q que está siendo transferido al aire recirculado-horno 40 que corresponde al punto 82 de salida de calor del~ quemador aumentado en la gráfica de la FIGURA 3. Utilizando este nuevo valor Q real, que corresponde al ajuste de la válvula de gas GV ajustada, junto con la caída de la temperatura de aire constante, deseada establecida previamente (TS"TR) > e-*- microprocesador calcula la velocidad Mg de suministro de flujo de masa de aire del fuelle correspondiente y hace salir la señal de control 52 al controlador 26 del motor para lograr la velocidad de suministro del flujo de masa de aire del fuelle necesaria. Como puede verse, utilizando este método único, el sistema 42 de calibración y control de la presente invención, mantiene el punto de operación del horno en una curva de aumento de temperatura de aire constante, predeterminada por la modulación de ambos de la válvula de gas 32 y el fuelle de aire de suministro 22. Con respecto a la velocidad de suministro del flujo de masa de aire del fuelle y los parámetros de ajuste de la válvula de gas regulándose por el microprocesador 44 en la técnica de calibración y control descrita en lo anterior, las diversas secuencias de calibración alternas pueden ser utilizadas, si se desea. Por ejemplo, en el proceso de calibración ilustrado en la FIGURA 2A, el punto 68 de ajuste de la válvula de gas podría ser establecido primero y el ajuste 64 cfm del fuelle teórico entonces puede ser calculado y establecido por el microprocesador 44 antes de ajustar el punto de ajuste de la velocidad del suministro de flujo de masa de aire del fuelle al punto 64a después de medir el aumento de temperatura de aire real a través del horno . Otro método de calibración alterno se representa gráficamente en la FIGURA 2B y trata con el establecimiento del microprocesador inicial del punto 64 de ajuste cfm del fuelle y el cálculo y establecimiento subsiguientes del punto 68 de ajuste de la válvula de gas teórico basado en el aumento de temperatura del aire constante, deseada (representativamente 18.33°C (65°F) ) a través del horno. Por medio de las señales detectoras de la temperatura 58, 60 recibidas por el microprocesador 44, el aumento de la temperatura de aire del horno real en el punto 66 (ilustrativamente 21.11°C (70°F) ) se mide por el microprocesador, el cual en respuesta ajusta el ajuste de la válvula de gas desde el punto 68 al punto 68a, como se indicó por la flecha 80 en la FIGURA 2B, para establecer un nuevo punto 66a de operación del horno en la curva CT3 de aumento de temperatura constante de 18.33°C (65°F) deseado, como se mostró. El microprocesador 44 entonces calcula la relación precisa del ajuste de la válvula de gas a velocidad de calentamiento de aire real, en la forma descrita previamente junto con la FIGURA 3 y utiliza esta relación calculada para modular subsiguientemente la válvula de gas 32 y el fuelle 32 en una forma que provoca que el punto de operación del horno "siga la pista" a lo largo de una curva de aumento de temperatura de aire, constante en respuesta a los diversos cambios en la demanda de calentamiento del espacio acondicionado . Si se desea, en el método de calibración representado gráficamente en la FIGURA 2B, el punto 68 de ajuste de la válvula de gas podría ser establecido primero y el ajuste de la velocidad de suministro de flujo de la masa de aire del fuelle, inicial calculado teóricamente y ajustado después del establecimiento del ajuste 68 de la válvula de gas. El aumento de la temperatura de aire en estado estable real, subsiguiente entonces sería medido en el microprocesador utilizado para desplazar el ajuste de la válvula de gas desde el punto 68 al punto 68a como se describió en lo anterior. Como puede verse fácilmente de lo anterior, la presente invención proporciona al horno 10 por medio de su sistema 42 de calibración y control, con las características operacionales que producen ambos de un nivel aumentado de comodidad del ocupante del espacio acondicionado debido al suministro automático de una temperatura de aire de suministro esencialmente constante durante el rango de demanda de calentamiento del espacio acondicionado, y sustancialmente un grado aumentado de estabiLidad operacional para el horno debido a la modulación correlacionada con exactitud de ambos del fuelle 22 de aire de suministro y la válvula de gas 32. Aunque la descripción detallada en lo anterior ha sido dirigida representativamente a un aparato de calentamiento de aire que utiliza un combustible gaseoso, será fácilmente apreciado por aquellos con habilidad en esta técnica particular, que los principios de la presente invención también pueden ser utilizados ventajosamente junto con el aparato de transferencia de calor de otros tipos utilizando, por ejemplo, (1) un combustible líquido, y/o (2) un medio de recirculación de líquido para el cual el calor va a ser transferido y/o (3) el enfriamiento del medio de recirculación en lugar del calentamiento del mismo. La descripción detallada en lo anterior es para ser entendida claramente ya que se da a modo de ilustración y ejemplo solamente, el espíritu y alcance de la presente invención está limitado solamente por las reivindicaciones anexas .

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES -1. Un aparato de transferencia de calor que se puede someter a una carga de demanda de transferencia de calor variable caracterizado porque comprende: medios de recirculación para hacer recircular un medio fluido a través de una trayectoria de flujo; primeros medios de ajuste asociados con los medios de recirculación y operables para variar selectivamente la velocidad de flujo de masa del medio de fluido a través de la trayectoria de flujo; un intercambiador de calor interpuesto en la trayectoria de flujo que va a ser atravesada por el medio fluido que fluye a través de él; un medio de quemado de combustible, conectado al intercambiador de calor para recibir combustible de fluido desde una fuente del mismo y utilizar el combustible recibido para crear un intercambio de calor entre el intercambiador de calor y el medio de fluido que atraviesa el intercambiador de calor y un cambio de temperatura correspondiente en el medio fluido que atraviesa el intercambiador de calor; un segundo medio de ajuste asociado con el medio de quemado de combustible y operable para variar selectivamente la cantidad de combustible fluido recibido por el medio de •quemado de combustible; y medios de calibración y control para ajustar automáticamente cada uno del primero y segundo medios de ajuste para alojar cambio en la carga de demanda de transferencia de calor variable, los medios de calibración y control son operativos para: establecer uno del primero y segundo medios de ajuste a un ajuste de calibración predeterminado para el mismo, calcular un ajuste teórico para el otro del primero y segundo medios de ajuste basados en una relación supuesta entre el ajuste del segundo medio de ajuste y la magnitud resultante de la transferencia de calor entre el intercambiador de calor y el medio fluido de recirculación, ajustar otro del primero y segundo medios de ajuste para el ajuste teórico, determinar la diferencia de temperatura del medio de fluido real, que resulta de los ajustes de calibración y teóricos, cambiar la diferencia de la temperatura del medio de fluido real, determinada a una magnitud de diferencia de temperatura del medio fluido deseado, ajustando uno del primero y segundo medios de ajuste a un segundo ajuste de los mismos, utilizar los ajustes del primero y segundo medios de ajuste con la diferencia de la temperatura del medio de fluido en la magnitud deseada del mismo, para determinar la relación real entre el ajuste del segundo medio de ajuste y la magnitud resultante de la transferencia de calor entre el intercambiador de calor y el medio de fluido recirculante, utilizar la relación real determinada entre el ajuste del segundo medio de ajuste y la magnitud resultante de la transferencia de calor, entre el intercambiador de calor y el medio fluido recirculante para establecer una correlación entre los ajustes del primero y segundo medios de ajuste, los cuales mantendrán la magnitud de diferencia de temperatura del medio de fluido deseada, alterar el ajuste de uno del primero y segundo medios de ajuste en respuesta a un cambio en la carga de demanda de transferencia de calor para el aparato de transferencia de calor, y alterar el ajuste del otro del primero y segundo medios de ajuste de acuerdo con la correlación establecida entre los ajustes del primero y segundo medios de ajuste.
2. 2. El aparato de transferencia de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: el aparato de transferencia de calor es un horno de calentamiento de quemado de combustible, el medio fluido es aire, el medio de recirculación incluye un fuelle de suministro de aire impulsado por un motor modulable, el primer medio de ajuste incluye un controlador del motor, el medio de quemado de combustible colocado para hacer fluir una flama y que resulta en gases de combustión calientes dentro del intercambiador de calor, y segundos medios de ajuste que incluyen una válvula de combustible modulable conectada operativamente al quemador de combustible.
3. 3. El aparato de transferencia de calor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque: el horno de calentamiento de quemado de combustible es un horno de calentamiento de quemado de gas, el quemador de combustible es un quemador de gas, y la válvula de combustible es una válvula de gas.
4. 4. El aparato de transferencia de calor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el medio de calibración y control incluyen: un primer detector de temperatura operativo para detectar la temperatura del aire recirculante que se mueve hacia el intercambiador de calor, un segundo detector de temperatura operativo para detectar la temperatura del aire recirculante que se mueve separándose del intercambiador de calor, y un microprocesador conectado operativamente al primero y segundo detectores de temperatura, la válvula de combustible y el controlador del motor y adaptado para recibir una señal de demanda de transferencia de calor desde un espacio acondicionado atendido por el horno de calentamiento de combustible quemado.
5. 5. Para utilizarse junto con un aparato de transferencia de calor, que se puede someter a una carga de demanda de transferencia de calor variable y que incluye medios de recirculación para hacer recircular un medio fluido a través de una trayectoria de flujo, primeros medios de ajuste asociados con los medios de recirculación y operables para variar selectivamente la velocidad de flujo de masa del medio fluido a través de la trayectoria de flujo, un intercambiador de calor interpuesto en la trayectoria de flujo para hacer atravesado por el medio fluido que fluye a través de él, el medio de quemado de combustible conectado al intercambiador de calor para recibir el combustible fluido desde una fuente del mismo y utilizar el combustible recibido para crear un intercambio de calor entre el intercambiador de calor y el medio de fluido que atraviesa al intercambiador de calor y un cambio de temperatura correspondiente en el medio fluido que atraviesa el intercambiador de calor y un segundo medio de ajuste asociado con el medio de quemado de combustible y operable para variar selectivamente la cantidad de combustible fluido recibido por el medio de quemado de combustible, un método para controlar la operación del aparato de transferencia de calor, el método está caracterizado porque comprende las etapas de: ajustar uno del primero y segundo medios de ajuste a un ajuste de calibración predeterminado de los mismos, calcular un ajuste teórico para el otro del primero y segundo medios de ajuste basados en una relación supuesta entre el ajuste del segundo medio de ajuste y la magnitud resultante de la transferencia de calor entre el intercambiador de calor y el medio de fluido de recirculación, ajustar otro del primer y segundo medios de ajuste para el ajuste teórico, determinar la diferencia de temperatura del medio fluido real, que resulta de los ajustes de calibración y teóricos, cambiar la diferencia de la temperatura del medio de fluido real, determinado a una magnitud de diferencia de temperatura del medio fluido deseada por el ajuste de uno del primero y segundo medios de ajuste a un segundo ajuste de los mismos, utilizar los ajustes del primero y segundo medios de ajuste con la diferencia de temperatura del medio fluido a la magnitud deseada del mismo, para determinar la relación real entre el ajuste del segundo medio de ajuste y la magnitud resultante de la transferencia de calor entre el intercambiador de calor y el medio de fluido recirculante , utilizar la relación real determinada entre el ajuste del segundo medio de ajuste y la magnitud resultante de la transferencia de calor entre el intercambiador de calor y el fluido recirculante para establecer una correlación entre los ajustes del primero y segundo medios de ajuste, los cuales mantendrán la magnitud de diferencia de temperatura del medio fluido deseada, alterar el ajuste de uno del primero y segundo medios de ajuste, en respuesta a un cambio en la carga de demanda de transferencia de calor para el aparato de transferencia de calor, y alterar el ajuste del otro del primero y segundo medios de ajuste de acuerdo con la correlación establecida entre los ajustes del primero y segundo medios de ajuste.
6. 6. Un horno de calentamiento de aire de combustible quemado, caracterizado porque comprende: un fuelle de suministro de aire modulable, que se puede ajustar para recircular un flujo de aire selectivamente variable a y desde un espacio acondicionado atendido por el horno; un intercambiador de calor de combustible quemado colocado en la trayectoria de recirculación del aire; un quemador de combustible conectado al intercambiador de calor y operativo para recibir combustible desde una fuente del mismo y en respuesta hacer fluir una flama y que resulta de los gases de combustión calientes dentro del intercambiador de calor; una válvula de suministro de combustible, modulable conectada operativamente al «quemador de combustible y es ajustable para permitir una velocidad de flujo de entrada de combustible selectivamente variables al quemador de combustible; y un sistema de control para modular el fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible en una forma correlacionada que mantiene el aumento de la temperatura del aire a través del intercambiador de calor a una magnitud predeterminada, generalmente constante, el sistema de control incluye medios de calibración operables para establecer la correlación necesaria entre los ajustes del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible, el medio de calibración incluye: medios para ajustar las velocidades de flujo del fuelle de suministro- de aire y la válvula de suministro de combustible para los ajustes de calibración iniciales de los mismos, medios para medir el aumento de la temperatura de aire de estado estable resultante a través del intercambiador de calor, medios para utilizar el aumento de temperatura de aire de estado estable, medido para establecer la relación entre el ajuste de la válvula de suministro de combustible y el calor real transferido al aire por el intercambiador de calor, y medios para utilizar la relación establecida, para determinar la correlación necesaria entre los ajustes del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible.
7. 7. El horno para calentamiento de aire de combustible quemado de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el sistema de control y el medio de calibración incluyen: primer medio de detección de la temperatura para detectar la temperatura del aire de recirculación que fluye hacia el intercambiador de calor, segundo medio de detección de la temperatura para detectar la temperatura del aire de recirculación que fluye separándose del intercambiador de calor, y un microprocesador conectado operativamente al primer medio de detección de la temperatura, el segundo medio de detección de la temperatura, el fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible.
8. 8. Un método de operación de un horno de calentamiento de aire de combustible quemado, que tiene un fuelle de suministro de aire modulable, que se puede ajustar para recircular un flujo de aire selectivamente variable a y desde un espacio acondicionado servido por el horno, un intercambiador de calor de combustible quemado colocado en la trayectoria del aire de recirculación, un quemador de combustible conectado al intercambiador de calor y operativo para recibir el combustible desde una fuente del mismo y en respuesta hace fluir una flama y que resultan bases de combustión calientes dentro del intercambiador de calor y una válvula de suministro de combustible, que se puede modular conectada operativamente al quemador de combustible y que es ajustable para permitir una velocidad de entrada de flujo de combustible selectivamente variable al quemador de combustible, el método está caracterizado porque comprende las etapas de: ajustar las velocidades de flujo del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible para los ajustes de calibración iniciales de los mismos, medir el aumento de temperatura del aire de estado estable, resultante a través del intercambiador de calor; utilizar el aumento de la temperatura del aire de estado estable, medido para establecer la relación entre el ajuste de la válvula de suministro de combustible y el calor real transferido al aire por el intercambiador de calor; utilizar la relación establecida para determinar una correlación entre los ajustes del fuelle de aire de suministro y la válvula de suministro de combustible necesario para mantener un aumento de temperatura de aire generalmente constante, predeterminado a través del intercambiador de calor para cada ajuste ya sea del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible, y modular el fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible, de acuerdo con la correlación, en respuesta a un cambio en la demanda de calor de un espacio acondicionado servido por el horno de calentamiento de aire de combustible quemado.
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las etapas de ajustar las velocidades de flujo, medir el aumento de temperatura del aire de estado estable resultante y utilizar el aumento de temperatura del aire de estado estable, medido están formadas por: ajustar la velocidad de flujo de uno del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible a un ajuste de calibración, ajustar la velocidad de flujo del otro del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible a un ajuste de calibración basado en una relación de equilibrio termodinámico, entre la velocidad de flujo ajustada de uno del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible, un aumento en la temperatura de aire deseada a través del intercambiador de calor y la velocidad de flujo ajustada del otro del fuelle de aire de suministro y la válvula de suministro de combustible, medir el aumento de temperatura del aire de estado estable resultante, real a través del intercambiador de calor, cambiar el ajuste de calibración de la velocidad de flujo ajustado de un fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible para cambiar el aumento de la temperatura de aire real a través del intercambiador de calor al aumento de temperatura de aire deseado a través del intercambiador de calor, y utilizar la relación entre los ajustes de calibración del fuelle de aire de suministro y la válvula de suministro de combustible, mientras que el aumento de la temperatura del aire a través del intercambiador de calor es igual al aumento de temperatura del aire deseado, para determinar la correlación entre el ajuste de calibración de la válvula de suministro de combustible y el calor real transferido al aire por el intercambiador de calor.
10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque: la etapa de ajustar la velocidad de flujo de uno del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible a un ajuste de calibración, se desliza ajustando la velocidad de flujo del fuelle de suministro de aire a un ajuste de calibración, y la etapa de cambiar el ajuste de calibración de la velocidad de flujo ajustada de uno del fuelle de aire de suministro y la válvula de suministro de combustible se realiza cambiando el ajuste de la calibración de la velocidad de flujo ajustada del fuelle de suministro de aire .
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque: la etapa de ajustar la velocidad de flujo de uno del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible a un ajuste de calibración, es realizado ajustando la velocidad de flujo del fuelle de suministro de aire para ajustar la calibración, y la etapa de cambiar el ajuste de calibración de velocidad de flujo ajustado de uno del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible es realizado cambiando el ajuste de calibración de la velocidad de flujo ajustada de la válvula de suministro de combustible .
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque: la etapa de ajustar la velocidad de flujo de uno del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible a un ajuste de calibración, es realizado ajustando la velocidad de flujo de la válvula de suministro de combustible para ajustar la calibración, y la etapa de cambiar el ajuste de calibración de velocidad de flujo ajustada de uno del fuelle de suministro aire y la válvula de suministro de combustible es realizado cambiando el ajuste de calibración de la velocidad de flujo ajustada de la válvula de suministro de combustible.
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque: la etapa de ajustar la velocidad de flujo de uno del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible a un ajuste de calibración, es realizado ajustando la velocidad de flujo de la válvula de suministro de combustible para ajustar la calibración, y la etapa de cambiar el ajuste de calibración de velocidad de flujo ajustada de uno del fuelle de suministro de aire y la válvula de suministro de combustible es realizado cambiando el ajuste de calibración de la velocidad de flujo ajustada del fuelle de suministro de aire.