BRPI0908721A2

BRPI0908721A2 - trocador de calor

Info

Publication number: BRPI0908721A2
Application number: BRPI0908721-4A
Authority: BR
Inventors: Hirokazu Fujino; Shun Yoshioka; Takashi Doi; Masaaki Kitazawa; Haruo Nakata
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2020-08-11
Also published as: JP2009222360A; EP2267392A1; US20110011126A1; CN101978236B; EP2267392A4; WO2009116478A1; CN101978236A

Abstract

TROCADOR DE CALOR. A presente invenção refere-se a um trocador de calor adequado para um circuito de refrigerante no qual um refrigerante único ou um refrigerante misturado contendo o refrigerante único é usado, o refrigerante único composto por um refrigerante cuja fórmula molecular é expressa como C3HmFn (onde m= 1 a 5, n= 1 a 5, e m + n = 6) e cuja estrutura molecular tem uma ligação dupla. Em um trocador de calor (10), a relação entre a distância de centro a centro S entre os tubos de transferência de calor é de 2,5 < S/D < 3,5, e a relação entre o comprimento L das passagens de refrigerante e o diâmetro externo D dos tubos de transferência de calor é de 0,28 x D1,17 < 1,10 x D1,17, e um trocador de calor para ambiente externo (4) e um trocador de calor para ambiente interno (6) são projetados com base nas expressões relacionais acima.

Description

Relatório Descritivo da Patente de lnvenção para "TROCADOR - DE CALOR".

CAMPO TÉCNICO - A presente invenção refere-se a um trocador de calor e, particu- 5 larmente, refere-se a um trocador de calor adequado para um circuito de refrigerante o qual usa um refrigerante de baixa pressão.

TÉCNICA ANTECEDENTE & u De um ponto de vista de proteção do meio ambiente global, há uma demanda para que os refrigerantes usados em circuitos de refrigerante - 10 de aparelhos de condicionamento de ar tenham baixo potencial de aqueci- mento global e não contribuam para danos à camada de ozônio. Refrigeran- tes que estejam em conformidade com estas exigências atualmente estão sendo desenvolvidos (por exemplo, veja o Documento de Patente 1). O refrigerante mostrado no Documento de Patente 1 (C3HmFn) 15 tem as caracteristicas de um COP teórico comparativamente alto e um po- tencial para aquecimento global baixo. Contudo, uma vez que este refrige- rante é um assim denominado refrigerante de baixa pressão tendo um ponto de ebulição comparativamente alto, há uma possibilidade de a entrada do compressor aumentar e a eficiência de operação ser reduzida, devido ao 20 efeito de perda de pressão no trocador de calor- Documento de Patente 1- Pedido de Patente Aberta Japonesa N°4-110388.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Problema Técnico 25 Um objetivo da invenção é prover um trocador de calor adequa- do para um circuito de refrigerante o qual usa um refrigerante único ou um refrigerante misturado incluindo um refrigerante ún ico, o qual é composto por um refrigerante cuja fórmula molecular é expressa como C3HmFn (onde m = 1 a 5, n = 1 a 5, e m + n = 6) e cuja estrutura moleculartem uma ligação du- 30 pla. Solução para o Problema Um trocador de calor de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é um trocador de calor de um circuito de refrigerante no qual um refrigerante único ou um refrigerante misturado incluindo um refrige- rante único é empregado, o refrigerante único compreendendo um composto - orgânico cuja fórmula molecular é expressa como C3HmFn (onde m = 1 a 5, n 5 = 1 a 5, e m + n = 6) e cuja estrutura molecular tem uma ligação dupla, o trocador de calor compreendendo uma pluralidade de tubos de transferência de calor e uma pluralidade de aletas em formato de placa.

Os tubos de transferência de calor formam um ou uma pluralidade de passagens de refri- . gerante para se permitir que o refrigerante flua através dali.

As aletas em

- 10 formato de placa são alinhadas de modo a serem empiíhadas em um espa- çamento predeterminado, e a pluralidade de tubos de transferência de calor passa através das aletas de uma maneira substancialmente vertical.

A rela- ção entre a distância de centro a centro S entre os tubos de transferência de calor que são adjacentes na direção vertical e o diâmetro externo D dos tu- 15 bos de transferência de calor é de 2,5 < S/D < 3,5, e a relação entre o com- primento L das passagens de refrigerante e o diâmetro externo D dos tubos detransferênciadecaloréde0,28xD1."<L <1,10xD',17. Uma vez que o refrigerante é um refrigerante de baixa pressão, o refrigerante é suscetível ao efeito de perda de pressão no interior dos tu- 20 bos de transferência de calor, mas, neste trocador de calor, o efeito de perda de pressão sobre o refrigerante dentro dos tubos de transferência de calor pode ser mantido em um mínimo pela aplicação da relação entre o compri- mento de passagem de refrigerante L, o diâmetro externo D dos tubos de transferência de calor e a distância de centro a centro S entre os tubos de 25 transferência de calor às expressões relacionais acima.

O trocador de calor de acordo com um segundo aspecto da pre- sente invenção é um trocador de calor de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, onde o refrigerante é um refrigerante único compreen- dendo 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno ou um refrigerante misturado contendo 30 o refrigerante único.

Uma vez que o refrigerante único composto por 2, 3, 3, 3- tetrafluoro-1-propeno ou o refrigerante misturado contendo o refrigerante único é um refrigerante de baixa pressão, o refrigerante é suscetivel ao efei- to de perda de pressão no interior dos tubos de transferência de calor, mas, neste trocador de calor, o efeito de perda de pressão sobre o refrigerante . dentro dos tubos de transferência de calor pode ser mantido em um mínimo 5 pela aplicação da relação entre o comprimento de passagem de refrigerante L, o diâmetro externo D dos tubos de transferência de calor e a distância de centro a centro S entre os tubos de transferência de calor às expressões m relacionais acima.

O trocador de calor de acordo com um terceiro aspecto da pre-

- 10 sente invenção é o trocador de calor de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, onde o refrigerante é um refrigerante misturado compre- endendo 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno e difluorometano.

Uma vez que o refrigerante misturado contendo 2, 3, 3, 3- tetrafluoro-1-propeno e difluorometano é um refrigerante de baixa pressão, o 15 refrigerante é suscetível ao efeito de perda de pressão no interior dos tubos de transferência de calor, mas, neste trocador de calor, o efeito de perda de pressão sobre o refrigerante dentro dos tubos de transferência de calor pode ser mantido em um mínimo pela aplicação da relação entre o comprimento de passagem de refrigerante L, o diâmetro externo D dos tubos de transfe- 20 rência de calor e a distância de centro a centro S entre os tubos de transfe- rência de calor às expressões relacionais acima.

O trocador de calor de acordo com um quarto aspecto da pre- sente invenção é o trocador de calor de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, onde o refrigerante é um refrigerante misturado compre- 25 endendo 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno e pentafluoroetano.

Uma vez que o refrigerante m isturado compreendendo 2, 3, 3, 3- tetrafluoro-1-propeno e pentafluoroetano é um refrigerante de baixa pressão, o refrigerante é suscetível ao efeito de perda de pressão no interior dos tu- bos de transferência de calor, mas, neste trocador de calor, o efeito de perda 30 de pressão sobre o refrigerante dentro dos tubos de transferência de calor pode ser mantido em um mínimo pela aplicação da relação entre o compri- mento de passagem de refrigerante L., o diâmetro extemo D dos tubos de transferência de calor e a distância de centro a centro S entre os tubos de transferência de calor às expressões relacionais acima. Efeitos Vantajosos da Invenção . No trocador de calor de acordo com qualquer um dos primeiro, 5 , segundo, terceiro e quarto aspectos da presente invenção, o efeito de perda de pressão no refrigerante no interior dos tubos de transferência de calor pode ser mantido em um mlnimo pela aplicação da relação entre o compri- e mento de passagem de refrigerante L, o diâmetro externo D dos tubos de transferência de calor e a distância de centro a centro S entre os tubos de - 10 transferência de calor às expressões relacionais acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é um circuito de refrigerante de um aparelho de condi- cionamento de ar. A figura 2 é uma vista dianteira de um trocador de calor de acor- 15 do com uma modalidade da presente invenção. A figura 3 é uma vista em seção transversal do trocador de calor, quando dividido ao longo da Iinha A-A na figura 2. A figura 4 é um gráfico que mostra a relação entre S/D e a per- formance do trocador de calor, quando a potência do soprador de ar for 20 constante e D = 7 mm. A figura 5(a) é uma vista esquemática do trocador de calor da fi- gura 2, quando o trocador de calor tiver uma passagem de refrigerante; (b) é uma vista esquemática do trocador de calor da figura 2, quando o trocador de calor tiver duas passagens de refrigerante; e (c) é uma vista esquemática 25 do trocador de calor da figura 2, quando a passagem de refrigerante do tro- cador de calor se ramificar em duas metades. A figura 6 é um gráfico que mostra a relação entre o comprimen- to de passagem de refrigerante e a perda de pressão. A figura 7 é um gráfico que mostra a relação do comprimento de 30 passagem de refrigerante com o coeficiente de transferência de calor de re- frigerante, bem como com a perda de pressão quando D = 7 mm. A figura 8 é um gráfico que mostra o comprimento de passagem de refrigerante e a performance de trocador de calor quando D = 7 mm. A figura 9 é um gráfico no qual o comprimento de passagem de refrigerante L é plotado em relação ao diâmetro externo de tubo de transfe- - rência de calor D. 5 A figura 10 é uma tabela de composição de refrigerantes usados no circuito de refrigerante contendo o trocador de calor de acordo com a presente modalidade.

EXPLICAÇÃO DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA

Y 4 trocador de calor para ambiente externo - 10 6 trocador de calor para ambiente interno 10 trocador de calor 11 aleta em formato de placa 12 tubo de transferência de calor

MELHOR MODO PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO 15 Circuito de Refriqerante A figura 1 é um circuito de refrigerante de um aparelho de condi- cionamento de ar. O aparelho de condicionamento de ar 1 tem um circuito de refrigeração no qual um compressor 2, uma válvula de comutação de quatro vias 3, um trocador de calor para ambiente externo 4, uma válvula de 20 expansão 5 e um trocador de calor para ambiente interno 6 são conectados por um tubo de refrigerante. Na figura 1, as setas de linha contínua e de li- nha tracejada indicam direções de fluxo de refrigerante, e, no aparelho de condicionamento de ar 1, é possÍvel comutar entre uma operação de aque- cimento de ar e uma operação de resfriamento de ar pela comutação da di- 25 reção de fluxo de refrigerante através da válvula de comutação de quatro vias 3. Durante a operação de resfriamento de ar, o trocador de calor para ambiente externo 4 serve como um condensador e o trocador de calor para ambiente interno 6 serve como um evaporador. Durante a operação de a- quecimento de ar, o trocador de calor para ambiente externo 4 seNe como 30 um evaporador e o trocador de calor para ambiente interno 6 serve como um condensador. O circuito de refrigerante é preenchido com um refrigerante mis-

turado composto por dois compostos orgânicos HFO-1234Y (2, 3, 3, 3-

- tetrafluoro-l-propeno) e HFC-32 (difluorometano). O refrigerante usado na presente modalidade é um refrigerante misturado composto por 78,2% em massa de HFO-1234yf e 21,8% em massa de HFC-32. A fórmula química de 5 P1FO-1234yf é expressa como CF3CFCH2, e a fórmula química de HFC-32 é expressa como CH2F2- Estrutura de Trocador de Calor A figura 2 é uma vista dianteira de um trocador de calor de acor- do com uma modalidade da presente invenção.

Na figura 2, o trocador de

- 10 calor 10 é um trocador de calor do tipo de aleta transversal, e é um modelo básico do trocador de calor para ambiente externo 4 e do trocador de calor para ambiente interno 6 mostrados na figura 1. O trocador de calor 10 com- preende as aletas 11 e os tubos de transferência de calor 12. As aletas 11 são placas chatas finas feitas de alumínio e uma pluralidade de orifícios pas- 15 santes é formada em cada aleta 11. Os tubos de transferência de calor 12 são compostos por tubos retos 12a inseridos através dos orifícios passantes das aletas 11, e primeiros tubos em formato de U 12b e segundos tubos em formato de U 12C conectando as extremidades de tubos retos adjacentes 12a a cada outra.

Os tubos retos 12a e os primeiros tubos em formato de U 20 12b são formados integralmente, e os segundos tubos em formato de U 12c são conectados às extremidades dos tubos retos 12a por soIdagem ou por um outro método após os tubos retos 12a terem sido inseridos através dos orifícios passantes das aletas 11- (Relação de Diâmetros Extemos de Tubos de Transferência de 25 Calor e Distância de Centro a Centro para Performance de Trocador de Ca- lor) A figura 3 é uma vista em seção transversal de um trocador de calor quando dividido ao longo da linha A-A na figura 2. Na figura 3, o diâme- tro externo dos tubos retos 12a é D, e a distância entre os centros de tubos 30 de transferência de calor 12 que são adjacentes em uma direção vertical é S.

Geralmente, quanto menor a distância de centro a centro S, mais melho- rada a eficiência de aieta, mas maior a resistência ao fluxo de ar. lnversa-

mente, quanto maior a distância de centro a centro S, pior a eficiência de aleta, mas menor a resistência ao ffuxo de ar.

O termo "eficiência de aleta" se refere à relação entre a quantidade real de calor irradiada a partir das su- perfícies combinadas de transferência de calor das aletas e a quantidade de 5 calor irradiada quando as superfícies combinadas de transferência de calor das aletas são assumidas como sendo iguais na temperatura ao refrigerante.

Quando a distância de centro a centro S é constante, quanto maior o diâmetro externo D de tubo, mais melhorada a eficiência de aleta, - mas maior a resistência ao fluxo de ar. lnversamente, quanto menor o diâ-

- 10 metro externo D de tubo, pior a eficiência de aleta, mas menor a resistência ao fluxo de ar.

Em outras palavras, entre o diâmetro externo D de tubo e a distância de centro a centro S, existe uma condição ótima para melhoria da performance do trocador de calor.

A figura 4 é um gráfico que mostra a relação entre S/D e a per- 15 formance de trocador de calor quando a potência do soprador de ar é cons- tante e D = 7 mm.

Na figura 4, a performance de trocador de calor exibe um valor algo na faixa de 2,5 < S/D " 3,5, e fora desta faixa a performance de trocador de calor diminui.

Em outras palavras, a figura 4 indica que com o trocador de calor para ambiente externo 4 e o trocador de calor para ambien- 20 te interno 6 do circuito de refrigerante, o qual usa o refrigerante misturado de HFO-1234yf e HFC-32, a performance de trocador de calor ótima é obtida quando a relação entre o diâmetro externo D e a distância de centro a centro Séde2,5<S/D<3,5. (Relação entre Comprimento de Passagem de Refrigerante de 25 Trocador de Calor e Performance de Trocador de Calor) A figura 5(a) é uma vista esquemática do trocador de calor da fi- gura 2, quando o trocador de calor tiver uma passagem de refrigerante; (b) é uma vista esquemática do trocador de calor da figura 2, quando o trocador de calor tiver duas passagens de refrigerante; e (C) é uma vista esquemática 30 do trocador de calor da figura 2, quando a passagem de refrigerante do tro- cador de calor se ramificar em duas metades Na figura 5(a), o trocador de calor 10 tem uma passagem de re-

frigerante e, portanto, é referido como um trocador de calor de 1 passe 101. Nos casos em que o trocador de calor 10 tem seis tubos de transferência de calor 12 e o comprimento de um tubo de transferência de calor 12 é denota- . do como H, o comprimento de passagem de refrigerante do trocador de calor 5 de 1 passe 101 é de aproximadamente 6H.

Na figura 5(b), o trocador de calor 10 tem duas passagens de re- frigerante formadas por um desviador de fluxo 90 e, portanto, é referido co- mo um trocador de calor de 2 passes 102. O comprimento de passagem de refrigerante do trocador de calor de 2 passes 102 é equivalente a aproxima-

- 10 damente 3H, o que é rnetade daquele do trocador de calor de 1 passe 101, Na figura 5(c), o trocador de calor 10 é referido como um troca- dor de calor de 1 - 2 passes 103, porque uma passagem de refrigerante se ramifica através do desviador de fluxo 90 em duas passagens de refrigerante parcialmente ao longo dali.

Uma vez que o trocador de calor de 1 - 2 passes 15 103 tem uma passagem de refrigerante compartilhada e passagens de refri- gerante independentes, o comprimento de passagem de refrigerante não pode ser calculado de uma maneira simples.

Tendo em vista isto, a perda de pressão real do trocador de calor de 1 - 2 passes 103 é encontrada, uma determinação é feita quanto a que comprimento seria o de uma passagem 20 de refrigerante tendo uma perda de pressão equivalente se houvesse ape- nas uma passagem de refrigerante, e o valor do mesmo é usado como o comprimento de passagem de refrigerante.

A figura 6 é um gráfico que mostra a relação entre o comprimen- to de passagem de refrigerante e perda de pressão.

Por exemplo, quando a 25 perda de pressão de refrigerante no trocador de cator de 1 - 2 passes 103 da figura 5(c) é p, de acordo com o gráfico, o comprimento de passagem de refrigerante é de 3,6H.

Assim, o trocador de calor de 1 passe 101, o trocador de calor de 2 passes 102 e o trocador de calor de 1 - 2 passes 103 cujos comprimentos de passagem de refrigerante diferem podem ser criados a 30 partir de um único trocador de calor 10 como uma referência.

Em outras pa- lavras, o comprimento de passagem de refrigerante pode ser regulado pela variação da quantidade de passagens de refrigerante-

Em seguida, a relação entre comprimento de passagem de refri- gerante e performance de trocador de calor será descrita.

Para ser claro, a performance de trocador de calor Q é expressa pela equação Q = KA x dT, usando-se a taxa de refluxo de calor K, a área superficial de transferência de 5 calor A, e a diferença de temperatura dT entre o ar e o refrigerante.

A taxa de refluxo K é o inverso da resistência combinada da resistência a calor do ar e da resistência a calor do refrigerante- A resistência combinada I/K é expressa pela equação I/K = l/ha + R/hr, usando-se o coeficiente de trans- ferência de calor de ar ha, o coeficiente de transferência de calor de refrige- " 10 rante hr, e a relação de área superficial de transferência de calor interna - externa R.

Quando o número de passagens de refrigerante é reduzido e o comprimento de passagem de refrigerante é aumentado, a quantidade de refrigerante fluindo através de uma passagem de refrigerante aumenta e o 15 coeficiente de transferência de refrigerante hr melhora, mas, uma vez que a temperatura de evaporação na entrada de trocador de calor aumenta devido ao aumento na perda de pressão, a diferença de temperatura dT entre o ar e o refrigerante diminui, e a performance de trocador de calor Q diminui.

Quando o número de passagens de refrigerante é aumentado e 20 o comprimento de passagem de refrigerante é reduzido, a perda de pressão diminui, a temperatura de evaporação na entrada de trocador de calor dimi- nui, e a diferença de temperatura dT entre o ar e o refrigerante aumenta, mas, uma vez que a quantidade de refrigerante fluindo através de uma pas- sagem de refrigerante diminui, o coeficiente de transferência de calor de re- 25 frigerante hr diminui e a performance de trocador de calor Q aumenta.

Em outras palavras, o trocador de calor para ambiente externo 4 e o trocador de calor para ambiente intemo 6 do circuito de refrigerante, o qual usa um refrigerante misturado de HFO-1234yf e HFC-32, não podem ser substituídos por um trocador de calor para ambiente externo e um troca- 30 dor de calor para ambiente interno correspondendo a um refrigerante con- vencional (por exemplo, um refrigerante 41OA) e, de modo a se obter uma performance de trocador de calor ótima, o trocador de calor deve ser proje-

tado após se esclarecer a relação entre o diâmetro externo de tubo de trans- " ferência de calor D e o comprimento de passagem de refrigerante L. A figura 7 é um gráfico que mostra a relação do comprimento de © passagem de refrigerante com o coeficiente de transferência de calor de re- 5 frigerante, bem como com a perda de pressão quando D = 7 mm, e a figura 8 é um gráfico que mostra o comprimento de passagem de refrigerante e a performance de trocador de calor quando D = 7 mm. Conforme mostra a fi- , gura 7, quanto mais curto o comprimento de passagem de refrigerante, me- nor a perda de pressão, mas menor o coeficiente de transferência de calor " 10 de refrigerante também. Como resultado, a performance de trocador de calor também diminui, devido à diminuição no coeficiente de transferência de calor de refrigerante, conforme mostrado na figura 8. Quando o comprimento de passagem de refrigerante é aumentado, a performance de trocador de calor tem um pico primeiramente, mas depois disso cai. Em outras palavras, a 15 figura 8 indica que há um comprimento de passagem de refrigerante ade- quado para o diâmetro externo de tubo de transferência de calor. A figura 9 é um gráfico no qual o comprimento de passagem de refrigerante L é plotado em relação ao diâmetro externo de tubo de transfe- rência de calor D. Na figura 9, os pontos pretos quadrados indicam o com- 20 primento de passagem de refrigerante ótimo correspondente ao diâmetro externo de tubo de transferência de calor, onde o limite inferior do compri- mento de passagem de refrigerante correspondente ao diâmetro externo de tubo de transferência de calor fica na linha y = 0,28X'>17, e o limite superior fica na linha y = 1,10X1r". Em outras palavras, é indicado que com o trocador 25 de calor para ambiente externo 4 e o trocador de calor para ambiente interno 6 do circuito de refrigerante o qual usa um refrigerante misturado de HFO- 1234yf e HFC-32, a performance ótima de trocador de calor é obtida pela regulagem do comprimento de passagem de refrigerante L em uma faixa de 0,28XD'i'7<L<1,10XD't".

30 Refriqerante Usado em um Circuito de Refriqerante (Refrigerante Único) Na modalidade descrita acima, um refrigerante misturado com-

posto por dois compostos orgânicos HFO-1234yf e HFC-32 é usado como o refrigerante, mas o refrigerante não está limitado a esta opção apenas.

Por exemplo, a figura 10 é uma tabela de composição de refrigerantes usados 4 no circuito de refrigerante contendo o trocador de calor de acordo com a 5 presente modalidade, e um refrigerante único composto por um composto orgânico cuja fórmula molecular é expressa como C3HmFn (onde m = 1 a 5, n = 1 a 5, e m + n = 6), e cuja estrutura molecular tem uma ligação dupla, tal como HFO-1234yf, pode ser usado.

Especificamente, os exemplos possÍveis conforme mostrado na

- 10 linha superior da figura 10 incluem HFO-1225ye (1, 2, 3, 3, 3-pentafluoro-1- propeno, fórmula química: CF,,-CF=CHF), HFO-1234ze (1, 3, 3, 3-tetrafluoro- 1-propeno, fórmula química: CF3-CH=CHF), HFO-1234ye (1, 2, 3, 3- tetrafluoro-1-propeno, fórmula química: CF|F2-CF=CHF), HFO-1243M (3, 3, 3-trif|Lloro-1-propeno, fórmula química: CF3-CH=CH2, ou 1, 2, 2-trifluoro-1- 15 propeno, fórmula química: CH3-CF=CF2), 2-fluoro-1-propeno (fórmula quími- ca: CH3-CF=CH2), e similares.

Em nome da conveniência, na descrição, es- tes refrigerantes únicos são classificados como refrigerantes de referência. (Refrigerante Misturado) Uma outra opção é usar um refrigerante misturado composto por 20 qualquer um dos refrigerantes de referência listados acima e qualquer um dos segundos componentes mostrados na figura 10. Por exemplo, o refrige- rante misturado pode conter 22% em massa de HFC-32- Mais ainda, a per- centacjem de HFC-32 é preferencialmente de 6°6 em massa ou mais e 30°6 em massa ou menos, mais preferencialmente de 13% em massa ou mais e 25 23% em massa ou menos, e ainda mais preferencialmente de 21% em mas- sa ou mais e 23% em massa ou menos.

O refrigerante misturado também pode conter qualquer um dos refrigerantes de referência Iistados acima e 1O°/o em massa ou mais de HFC- 125 (pentafluoroetano, CF3-CHF2), e mais ainda, a percentagem de HFC- 30 125 é preferencialmente de 1O°/j em massa ou mais e 20% em massa ou menos.

O refrigerante misturado pode conter qualquer um dos refrige-

rantes de referência listados acima, e qualquer um dos seguintes: HFC-I 34

" (1, 1, 2, 2-tetrafluoroetano, CHF2-CHF2), HFC-134a (1, 1, 1, 2- tetrafluoroetano, CH2F-CF3), HFC-143a (1, 1, l-trifluoroetano, CH3CF3), +

HFC-152a (1, l-difluoroetano, CHF2-CH3), HFC-161 (fluoroetano, CH3- 5 CH2F), HFC-227ea (1, 1, 1, 2, 3, 3, 3-heptafluoropropano, CF3-CHF-CF3), HFC-236ea (1, 1, 1, 2, 3, 3-hexafluoropropano, CF3-CHF-CHF2), HFC-236fa (1, 1, 1, 3, 3, 3-hexafluoroetano, CF3-CH2-CF3), e HFC-365mfc (1, 1, 1, 3, 3- pentafluorobutano, CF3-CH2CF2-CH3). O refrigerante misturado descrito acima é um refrigerante mistu-

" 10 rado contendo qualquer um dos refrigerantes de referência listados acima e um refrigerante à base de HFC, mas não está limitado a estas opções ape- nas, e também pode ser um refrigerante misturado contendo qualquer um dos refrigerantes de referência listados acima e um refrigerante à base de hidrocarboneto. 15 Especificamente, o refrigerante misturado pode conter qualquer um dos refrigerantes de referência listados acima e qualquer um dos seguin- tes: metano (CH4), etano (CH3-CH3), propano (CH3-CH2-CH3), propeno (CH3- CH=CH2), butano (CH3-CF|2-CH2-CH3), isobutano (CH3-CH(CH3)-CH3), pen- tano, (CH3-CH2-CH2-CH2-CH3), 2-metilbutano (CH3-CF|(CH3)-CH2-CH3), e 20 ciclopentano (cic|o-C5H10). O refrigerante misturado também pode conter qualquer um dos refrigerantes de referência listados acima e qualquer um dos seguintes: éter dimetílico (CH3-O-CH3), sulfeto de bis-trifluorometila (CF3-S-CF3), dióxido de carbono (CO2), e hélio (He). 25 Na modalidade descrita acima, um refrigerante misturado com- posto por dois refrigerantes HFO-1234yf e HFC-32 é usado como o refrige- rante, mas um refrigerante misturado composto por qualquer um dos refrige- rantes de referência listados acima e quaisquer dois dos segundos compo- nentes listados acima também pode ser usado.

Por exemplo, um refrigerante 30 misturado composto por 52% em massa de HFO-1234yf, 23% em massa de HFC-32, e 25% em massa de HFC-125 é preferido.

Características

O trocador de calor 10 é usado como um trocador de calor de

" um circuito de refrigerante o qual usa um refrigerante único ou um refrigeran- te misturado incluindo o refrigerante único, o qual é composto por um com- . posto orgânico cuja fórmula molecular é expressa como C3HmFn (onde m = 1 5 a 5, n = 1 a 5, e m + n = 6) e cuja estrutura molecular tem uma ligação dupla.

O trocador de calor 10 compreende uma pluralidade de tubos de transferên- cia de calor 12 e uma pluralidade de aletas em formato de placa 11- Os tu- bos de transferência de calor 12 formam uma ou uma pluralidade de passa- gens de refrigerante para se permitir que o refrigerante flua através dali.

As

" 10 aletas em formato de placa 11 são dispostas substancialmente paralelas à direção de fluxo de ar e à pluralidade de passes de tubos de transferência de calor através das aletas de uma maneira substancialmente vertical.

A rela- ção entre a distância de centro a centro S entre tubos de transferência de calor que sejam adjacentes em uma direção vertical e o diâmetro externo D 15 dos tubos de transferência de calor é de 2,5 < S/D < 3,5, e a relação entre o comprimento L das passagens de refrigerante e o diâmetro externo D dos tubos de transferência de calor é de 0,28 x D1¶17 < L < 1,10 x D1.1'. Como resultado, o efeito de perda de pressão de refrigerante no interior dos tubos de transferência de calor é mantido em um mínimo.

O refrigerante especifico 20 usado é um refrigerante único composto por 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno, um refrigerante misturado contendo o refrigerante único, um refrigerante mis- turado contendo 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno e difluorometano, ou um re- frigerante misturado contendo 2, 3, 3, 3-tetrafluoro-1-propeno e pentafluoroe- tano. 25 APLJCABILIDADE INDUSTRIAL Conforme descrito acima, a presente invenção é efetiva em um trocador de calor de um circuito de refrigerante o qual usa um refrigerante de baixa pressão.

Claims

REIVINDICAÇÕES . 1. Trocador de calor (4, 6, 10) de um circuito de refrigerante no qual um refrigerante único ou um refrigerante misturado incluindo o refrige- . rante ún ico é empregado, o refrigerante único compreendendo um composto 5 orgânico cuja fórmula molecular é expressa como C3HmFn (onde m = 1 a 5, n = 1 a 5, e m + n = 6) e cuja estrutura molecular tem uma ligação dupla, o trocador de calor compreendendo: uma pluralidade de tubos de transferência de calor (12) os quais formam uma ou uma pluralidade de passagens de refrigerante para se per- " 10 mitir que o refrigerante flua através dali; e uma pluralidade de aletas em formato de placa (11) alinhadas para serem empilhadas em um espaçamento predeterminado através do qual os tubos de transferência de calor (12) passam de uma maneira subs- tancialmente vertical; onde 15 a relação entre uma distância de centro a centro S entre tubos de transferência de calor (12) que são adjacentes na direção vertical e um diâmetro externo D dos tubos de transferência de calor (12) é de 2,5<S/D<3,5;e a relação entre o comprimento L das passagens de refrigerante 20 e o diâmetro externo D dos tubos de transferência de calor (12) é de 0,28xD'p"<L<1,10xD'¶17.
2. Trocador de calor (4, 6, 10), de acordo com a reivindicação 1, onde: o refrigerante é um refrigerante único compreendendo 2, 3, 3, 3- 25 tetrafluoro-l-propeno ou um refrigerante misturado contendo o refrigerante único.
3. Trocador de calor (4, 6, 10), de acordo com a reivindicação 1, onde: o refrigerante é um refrigerante misturado contendo 2, 3, 3, 3- 30 tetrafluoro-l-propeno e difluorometano.
4. Trocador de calor (4, 6, 10), de acordo com a reivindicação 1, onde:

o rehigerante é um refrigerante misturado contendo 2, 3, 3, 3- ~.uQrQ-1-prQpenQ e pentafl.uoroetano.