MX2012003088A

MX2012003088A - Intercambiador de calor de multiples tubos.

Info

Publication number: MX2012003088A
Application number: MX2012003088A
Authority: MX
Inventors: Richard Lang Joergensen; Jeffrey L Insalaco
Original assignee: Norsk Hydro As
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2012-06-27
Also published as: EP2478319A1; BR112012005900A2; EP2478319A4; CN102639955A; US20120227947A1; EP2478319B1; WO2011034436A1; IN2012DN02287A

Abstract

Un intercambiador de calor para el intercambio de calor o la recuperación de calor en sistemas tales como sistemas de refrigeración o bomba calorífica, en particular, un condensador o evaporador en estos sistemas. El intercambiador de calor es configurado a partir de una extrusión de aluminio de múltiples puertos (8) mediante el doblado y el conformado de vueltas en paralelo. Cada uno de los extremos de la extrusión (8) es doblado, de manera que estos se orientan entre sí y son conectados en un resalte de un puerto o agujero (9), y con lo cual, se crea una unidad de vuelta helicoidal única con los puertos de entrada y salida (15, 16, de manera respectiva).

Description

INTERCAMBIADO]* DE CALOR DE MULTIPLES TUBOS Descripción de la Invención La presente invención se refiere a un intercambiador de calor para el intercambio de calor o la recuperación de calor en sistemas tales como sistemas de refrigeración o bomba calorífica, en particular un condensador o evaporador en estos sistemas.

Muchos distribuidores de bebidas no alcohólicas y enfriadores de exhibidor utilizan un intercambiador de calor de acero como la unidad de condensación en su sistema de refrigeración. El intercambiador de calor de acero es comúnmente manufacturado como una construcción de dos piezas elaboradas de tubería de acero y material de hoja de acero o alambre que son unidos entre sí a través de medios mecánicos de fijación o soldadura por puntos y posteriormente, son finalmente configurados en la forma deseada (véase la descripción posterior) . Un intercambiador de calor del tipo de tubo y hoja es conocido por ejemplo, a partir de la Patente de los Estados Unidos No. 7, 140,25.

Sin embargo, la capacidad térmica del intercambiador de calor de acero o condensador es limitada por dos factores principales, a saber, la conductividad térmica y la conexión física (usualmente soldada por puntos) entre el tubo y la hoja/alambre que reduce la transferencia de energía y REF. 228634 representa un cuello de botella para el flujo térmico. Además, aún cuando el material de acero como tal es económico si se compara con otros materiales utilizados en los intercambiadores de calor, la manufactura es relativamente costosa debido al número de etapas de manufactura.

A partir de los documentos US 4, 852,233 y US 5, 729,995, son adicionalmente conocidos tipos diferentes de intercambiadores de calor de tubo extruido de múltiples puertos (múltiples agujeros) de aluminio en donde el tubo es doblado en vueltas paralelas de tubo que forman un "apilamiento" de intercambiador de calor rectangular con una entrada en un extremo y una salida en el otro extremo para qué el fluido sea circulado. Una desventaja con estas soluciones conocidas de múltiples tubos extruidos es el uso de un colector que interconecta los puertos en cada extremo, los cuales representan un costo adicional para la manufactura y el ensamble. Además, la eficiencia de transferencia de calor es reducida debido a la deficiente circulación de fluido .

También existen intercambiadores de calor y condensadores conocidos de otros metales, en particular, cobre, aunque éstos no han encontrado un uso extensivo, parcialmente debido a los altos costos del material y manufactura .

Con la presente invención, es proporcionado un intercambiador de calor, en particular, un condensador para sistemas de refrigeración, que es simple y económico de manufacturar y que tiene una alta eficiencia térmica.

La invención es caracterizada por las características que son definidas en la reivindicación independiente adjunta 1.

Las modalidades preferidas de la invención son adicionalmente definidas en las reivindicaciones independientes 2-5.

A continuación, la invención será adicionalmente descrita en detalle por medio de ejemplo y con referencia a las figuras adjuntas, en donde: La Figura 1 muestra en una vista en perspectiva parte de un sistema de refrigeración comúnmente conocido que incluye un compresor y un condensador de acero con tubería de conexión, La Figura 2 muestra una vista en perspectiva de un elemento de tubo y hoja de un condensador convencional de acero antes del proceso de doblado.

La Figura 3 muestra el mismo elemento como en la Figura 2 después del proceso de doblado, y La Figura 4 muestra una vista en perspectiva un elemento de múltiples puertos extruidos (múltiples canales o agujeros) a partir del cual puede ser elaborado el intercambiador de calor de acuerdo con la invención, La Figura 5 muestra en una escala mucho más grande una sección transversal del elemento extruidos mostrado en la Figura 4 , La Figura 6 muestra el elemento extruido que es doblado en su forma final formando un intercambiador de calor de acuerdo con la invención.

Como se señaló con anterioridad, La Figura 1 muestra en una vista en perspectiva parte de un sistema de refrigeración comúnmente conocido para un distribuidor de bebida o una unidad enfriadora de exhibición. La figura 1 no muestra un sistema completo de refrigeración, sino que sólo el compresor 1 y el condensador de acero 2, así como también alguna tubería de conexión para este sistema. El condensador mostrado en la Figura 1 es como he señalado un condensador de tipo de tubo de acero con una malla de alambre para una transferencia mejorada de calor. Además, el intercambiador de calor de acero es manufacturado como una construcción de dos piezas elaboradas de tubería de acero y una malla de alambre de acero u hoja metálica que son soldadas juntas por puntos.

Las Figuras 2 y 3 muestran un ejemplo de un intercambiador de calor o condensador de acero conocido basado en tubería de acero y un elemento de hoja metálica, en donde el tubo de acero 3 primero es doblado en una forma de serpentina, de modo que el extremo de entrada 4 y el extremo de salida 5 se encuentran en el mismo lado y en donde una hoja metálica 6 es soldada por puntos junto con el tubo 3. Una vez que son unidas las dos partes de acero 3, 6, el elemento condensador es pintado por rociado para una protección adicional de corrosión y el condensador es finalmente formado doblando la tubería soldada por puntos y la hoja en una forma de serpentina o cuadrada como se muestra en la Figura 2.

Sin embargo, la capacidad térmica del condensador de acero como es señalado con anterioridad, es limitada por dos factores principales, a saber, la conductividad térmica del acero que es 43 w/m k, y la conexión física (soldada por puntos) entre el tubo y la hoja/alambre que representa un cuello de botella para el flujo térmico.

Las Figuras 4-6 muestran el intercambiador de calor 10 (véase en particular la Figura 6-el producto terminado) de acuerdo con la invención. De manera más precisa, la Figura 4 muestra la extrusión de aluminio de múltiples puertos 8 a partir de la cual es elaborado el intercambiador de calor de acuerdo con la invención, y la Figura 5 muestra una sección transversal en una escala más grande de ésta extrusión. Su forma inicial es un elemento o barra longitudinal extruida 8 formada como una "hoja" plana 11 con puertos o agujeros/canales interconectados 9.

Cuando se produce el intercambiador de calor 10, la extrusión 8 como se muestra en las Figuras 4 y 5, es doblada a partir de la parte intermedia y. hacia afuera en vueltas paralelas como una serpentina y finalmente, formando un "paquete" rectangular de intercambiador de calor como se muestra en la Figura 6. Los dos extremos de la extrusión son doblados, de manera que se orientan entre sí, como es adicionalmente mostrado en la Figura 6, y son conectados en un resalte de un puerto o agujero 9. Esto es preferiblemente realizado por medio de pequeños tubos de conexión 12 insertados y soldados con latón entre los puertos o los agujeros 9 orientándose entre sí a partir de cada extremo del elemento de extrusión 8, y con lo cual, se crea una unidad de vuelta helicoidal única con los puertos de entrada y salida 15, 16, de manera respectiva, de preferencia, proporcionados con los conectores de tubo 13, 14 amarrados con los mismos. Los tubos de conexión 12 y los conectores de entrada/salida 13, 14 podrían ser de cualquier material adecuado tal como aluminio o cobre.

En forma alterna, en lugar de los conectores separados 12, 13, 14, los extremos de la extrusión podrían ser mecánicamente procesados para remover el material de exceso entre los puertos 9 de la extrusión, con lo cual se utilizan los puertos 9, tal como conectores.

Este intercambiador de calor de acuerdo con la invención no requiere "dobleces de retorno" y ofrece una construcción rígida. Las pruebas térmicas sobre el condensador de aluminio inventivo han revelado que tiene una capacidad térmica mejorada por unidad cuadrada en comparación con los condensadores de acero comúnmente utilizados que están dominando el mercado en la actualidad, y por lo tanto, la presente invención podría sustituir las soluciones de condensador elaboradas de acero.

La conductividad térmica del aluminio es 250 w/m x k que es más superior al acero y el perfil es extruido en una pieza que ofrece el mejor puente posible de transferencia de calor entre los medios en el lado del tubo y el aire que pasa hacia el exterior del perfil.

La solución de extrusión de aluminio de acuerdo con la invención además elimina varias etapas del proceso de manufactura tales como el doblado de serpentina de tubo, la soldadura por puntos de la hoja/alambre y la pintura.

El aluminio es por naturaleza de protección propia en contra de la corrosión debido a su capacidad para crear una capa de óxido de curación o unión propia. Existe la necesidad de una protección de corrosión adicional que es posible por ejemplo, mediante el rociado de arco de zinc del perfil o el uso de una aleación de larga vida tal como 300048 o una combinación de ambos.

La idea de utilizar un perfil de aluminio extruido y posteriormente, la desviación de los extremos de acuerdo con la presente invención además reduce el proceso total de producción, y con lo cual, se reduce el costo de producción, de manera importante .

La invención como es definida en las reivindicaciones no es delimitada al ejemplo que se describió con anterioridad y se mostró en las figuras. De esta manera, el intercambiador de calor puede ser utilizado, no sólo como un condensador en un sistema de ref igeración, sino en cualquier sistema en donde el calor es intercambiado o recuperado .

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un intercambiador de calor para el intercambio de calor o la recuperación de calor en sistemas tales como sistemas de refrigeración o bomba calorífica, en particular, un condensador o evaporador en estos sistemas, el intercambiador de calor es configurado a partir de una extrusión de aluminio de múltiples puertos (8) mediante el doblado y conformado de vueltas en paralelo, caracterizado porque cada uno de los extremos de la extrusión es finalmente doblado, de manera que éstos se orientan entre sí y son conectados en un resalte de un puerto o agujero y con lo cual, se crea una unidad de vuelta helicoidal única de preferencia, con puertos de entrada y salida, de manera respectiva.

2. El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los puertos son conectados por medio de pequeños tubos de conexión insertados y soldados con latón entre los puertos o agujeros orientándose entre sí a partir de cada extremo del elemento de extrusión.

3. El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los puertos de entrada y salida es proporcionado con conectores de tubo que son soldados con latón con los mismos.

4. El intercambiador de calor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los extremos de la extrusión son mecánicamente procesados para remover el material de exceso entre los puertos de la extrusión, por medio de lo cual, los puertos como tal son utilizados como conectores .

5. El intercambiador de calor de conformidad con las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque los tubos de conexión y los conectores de entrada/salida son elaborados a partir de un material adecuado tal como aluminio o cobre.