BRPI0921060B1 - Placa de trocador de calor, e, trocador de calor - Google Patents

Abstract

placa de trocador de calor, e, trocador de calor uma placa de trocador de calor, onde a placa é provida com uma superficie de transferência de calor que tem um padrão corrugadoincluindo uma seção de suporte de distribuição diagonal aberta e fechada posicionada entre um sulco diagonal aberto respectivamente fechado e a superficie de transferência de calor, e uma seção de suporte adiabática diagonal aberta e fechada lateral posicionada entre o sulco respectivamente aberto e fechado e um orificio onde a placa de trocador de calor inclui adicionalmente um trajeto de transferência entre a seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral e a superficie de transferência de calor e um trajeto de desvio entre a seção de suporte de distribuição diagonal fechada lateral e a superficie de transferência de calor. é divulgado também, um trocador de calor que inclui uma pluralidade de placas permutadoras e calor. a vantagem dessa placa de trocador de calor é que ela possibilita trocadores de calor com uma eficiência melhorada.

Description

“PLACA DE TROCADOR DE CALOR, E, TROCADOR DE CALOR” CAMPO TÉCNICO A presente invenção se refere a uma placa de trocador de calor que irá capacitar e melhorar a distribuição do fluxo usado em um trocador de calor. A invenção se refere adicionalmente a um trocador de calor que inclui uma pluralidade de placas de trocador de calor.

FUNDAMENTO DA ARTE

Um tipo convencional de trocador de calor de placa usa placas de transferência de calor ajustadas com gaxetas que vedam cada canal do seguinte e direcionam os fluidos para canais alternados. Esse tipo de trocador de calor de placa é usado na indústria como equipamento padrão para o aquecimento eficiente, refrigeração, recuperação de calor, condensação e evaporação.

Tal trocador de calor de placa consiste em uma série de placas de trocador de calor corrugadas finas ajustadas às gaxetas. As placas são, em seguida, comprimidas juntas entre uma placa de armação e uma placa de pressão a fim de criar um arranjo de canais de fluxo paralelo. Os dois fluidos fluem em canais alternados o que gera uma grande área de superfície sobre a qual a transferência de energia de calor a partir de um fluido para o outro pode ocorrer. Os canais são providos com diferentes matrizes corrugadas projetadas para induzir turbulência máxima em ambos os fluxos de fluido a fim de tomar a transferência de calor Tao eficiente quanto possível. Os dois fluidos diferentes entram e saem normalmente, pelo topo e pelo fundo do trocador de calor, respectivamente. Isso é conhecido como sendo o princípio de fluxo contracorrente.

Uma vantagem dos trocadores de calor que têm gaxetas, em comparação com trocadores de calor que têm as juntas soldadas é que se toma fácil separar as placas de trocador de calor. Essa é a vantagem, de, por exemplo, quando eles precisam ser limpos ou quando a capacidade do permutados de calor tem que ser ajustada. Isso é feito, simplesmente, adicionando ou removendo placas de trocador de calor, quando necessário.

Em um tipo de trocadores de calor de placa, o trocador de calor inclui um tipo de placa, que é montado com outra placa qualquer girada em 180° para formar dois diferentes canais pata os fluidos, sendo um canal para o meio refrigerante e um canal para o produto a ser refrigerado. Uma vedação é provida entre cada placa. Esse tal arranjo é rentável e funciona para muitas aplicações, cada placa é provida com cristas e recessos a fim de por um lado, fornecer uma rigidez mecânica, e por outro lado, melhorar a transferência de calor para o líquido. As placas incidirão uma sobre a outra onde as matrizes das placas se encontram uma com a outra, o que irá melhorar a rigidez mecânica do conjunto de placas. Isso é importante, especialmente quando os fluidos têm pressões diferentes. Para esse tipo de trocador de calor, as regiões de abertura de entrada e saída devem ser adaptadas de maneira que funcionem para ambos os canais.

Em um canal trocador de calor, é vantajoso que a distribuição de temperatura sobre a largura do canal seja tão uniforme quanto possível. Uma distribuição de temperatura desigual sobre a largura do canal influenciará na eficiência do trocador de calor de forma negativa. Isso é, por exemplo, o caso de um fluido que deve ser aquecido. Com uma distribuição desigual de temperatura, parte do fluido será mais aquecida do que o suficiente e parte do fluido será menos aquecida do que o suficiente. No orifício de saída, o fluido é misturado, o que significa que parte do fluido aquecido será resfriada por outra parte do fluido. O problema com uma distribuição desigual de temperatura está presente na maioria dos trocadores de calor. Isso se deve ao fato de que os orifícios de entrada e saída são colocadas de forma assimétrica em relação à superfície do trocador de calor. De uma maneira convencional, os orifícios de entrada e de saída são colocados nos cantos das placas de trocador de calor.

Dessa maneira, a superfície de transferência de calor é mantida tão grande quanto possível. A desvantagem desse arranjo é que a distancia que o fluido precisa percorrer difere sobre a largura da placa. São conhecidas diferentes abordagens para a resolução desse problema. E comum melhorar a distribuição de fluxo usando tipos diferentes de matrizes no fluxo do canal. Em trocadores de calor maiores, um padrão específica é usada na área de distribuição do trocador de calor. E outro padrão é usada na área de transferência de calor do trocador de calor. O objetivo das matrizes diferentes é o de aumentar a queda de pressão sobre o canal de transferência de calor a fim de distribuir mais uniformemente o fluido. Entretanto, não é possível aumentar demais a queda de pressão. Para trocadores de calor menores, não é possível ter uma área de distribuição específica, devido ao tamanho das placas de trocador de calor. Em trocadores de calor que incluem diferentes placas de trocador de calor, é possível ter matrizes de distribuição diferentes para os diferentes canais de fluxo. Isso não é o caso para os trocadores de calor que têm apenas um tipo de placas de trocador de calor.

No pedido JP 09152127, é mostrado um trocador de calor que tem placas de trocador de calor com áreas planas. Cada placa de trocador de calor é fornecida com três áreas sem nenhum padrão. O propósito desse projeto é o de permitir que o fluxo de água se misture nas áreas planas, igualando assim a distribuição de temperatura no trocador de calor. Essa solução pode funcionar para trocadores de calor maiores, onde o tamanho não é a questão, mas parece ser consumidora de espaço. As superfícies planas reduzirão a superfície de transferência de calor efetiva, o que toma melhor o trocador de calor. O padrão é também longitudinalmente assimétrica, o que exige um projeto de duas placas para o trocador de calor.

Essas soluções podem funcionar para algumas aplicações, mas mesmo assim apresentam algumas desvantagens. Há portanto, espaço para melhoramentos.

DESCOBERTA DA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é, portanto, fornecer uma placa de trocador de calor para um trocador de calor que tenha uma distribuição de fluxo melhorada. Um objetivo adicional da presente invenção é o de prover um trocador de calor que tenha uma distribuição de fluxo melhorada. A solução do problema de acordo com a invenção está descrita na parte de caracterização de acordo com a reivindicação 1. As reivindicações de 2 a 6 contêm configurações vantajosas da placa de trocador de calor. A reivindicação 7 contém um trocador de calor vantajoso e as reivindicações de 8 a 12 contêm configurações vantajosas do trocador de calor.

Com uma placa de trocador de calor, quando a placa é provida com uma superfície de transferência de calor que tem um padrão corrugado, com uma pluralidade de saliências e recessos, e onde a placa de trocador de calor inclui uma área de distribuição adiabática aberta posicionada entre um orifício de orifício e a superfície de transferência de calor, e uma área adiabática fechada posicionada entre um orifício e a superfície de transferência de calor, onde a área de distribuição adiabática aberta inclui uma seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral posicionada entre um sulco aberto diagonal e a superfície de transferência de calor, e a seção de suporte adiabática diagonal aberta lateral posicionada entre o sulco diagonal aberto e o orifício, onde a área adiabática fechada inclui uma seção de suporte de distribuição diagonal fechada lateral posicionada entre um sulco fechado diagonal e a superfície de transferência de calor, e uma seção de suporte adiabática lateral fechada posicionada entre o sulco diagonal fechado e o orifício, o objetivo da invenção é alcançado pelo fato de que a placa de trocador de calor inclui adicionalmente um trajeto de transferência entre a seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral e a superfície de transferência de calor e um trajeto de desvio entre a seção de suporte de distribuição diagonal fechada lateral e a superfície de transferência de calor.

Por essa primeira configuração da placa de trocador de calor, a placa de trocador de calor é obtida, a qual permite uma distribuição de fluxo melhorada dentro de um trocador de calor. Dessa maneira, a eficiência de um trocador de calor pode ser aprimorada. Em particular, a invenção permite uma distribuição de fluxo uniforme sobre toda a largura da passagem de transferência de calor em um trocador de calor de placa. Isso é alcançado pelo fato de que uma passagem de desvio é criada nos canais de fluxo do trocador de calor sobre toda a largura do trocador de calor. Áreas nas quais nenhum fluido pode fluir, ou, nas quais a velocidade do fluxo é baixa, são, portanto, evitadas.

Em um desenvolvimento vantajoso da placa de trocador de calor da invenção, o trajeto de desvio é mais largo do que o trajeto de transferência. A vantagem disso é que as aberturas a partir da passagem de desvio para dentro da passagem de transferência de calor são criadas, tendo uma queda de pressão relativamente baixa. Isso permitirá que o fluido flua da passagem de desvio para dentro da passagem de transferência de calor de uma maneira uniforma.

Em um desenvolvimento vantajoso da placa de trocador de calor da presente invenção, o trajeto de transferência e o trajeto de desvio têm uma altura de metade da profundidade de pressionamento do padrão corrugado. A vantagem disso é que as aberturas a partir da passagem de desvio para dentro da passagem de transferência de calor, podem ser otimizadas, aprimorando assim, adicionalmente, a distribuição de fluxo no trocador de calor.

Em um trocador de calor da invenção, o trocador de calor inclui uma passagem de transferência entre uma passagem adiabática e a passagem de transferência de calor, e uma passagem de desvio entre um canal, vedando a gaxeta e a superfície de transferência de calor. Isso possibilita um trocador de calor com uma eficiência melhorada.

Por essa primeira configuração do trocador de calor, é obtido um trocador de calor que possibilita uma distribuição de fluxo melhorada. Isso é alcançado pelo fato de que a passagem de desvio entre uma gaxeta de vedação de canal e a superfície de transferência de calor. As áreas onde nenhum fluido pode fluir ou nas quais a velocidade dos fluxos é baixa, são, portanto evitadas.

Em um desenvolvimento adicionalmente vantajoso desse trocador de calor da presente invenção, uma região de extremidade da superfície de transferência de calor de uma placa de trocador de calor se estende sobre o trajeto de desvio de outra placa de trocador de calor. Isso é vantajoso pelo fato de que, são criadas aberturas relativamente longas na passagem para entrar na passagem de transferência de calor as quais permitem que o fluido que flui na passagem de desvio entre na passagem de transferência de calor com uma baixa queda de pressão. As propriedades de fluxo melhoradas evitam regiões de fluxo que tenham uma velocidade de fluxo baixa na passagem de transferência de calor. Toda a passagem de transferência de calor do trocador de calor pode, portanto, ser usada para transferência de calor entre os dois canais de fluxo do trocador de calor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A invenção será descrita em maiores detalhes a seguir, com referencia às configurações que são mostradas nos desenhos anexados, nos quais: Fig. (1) mostra uma primeira configuração de uma placa de trocador de calor de acordo com a invenção.

Fig. (2) mostra uma segunda configuração de uma placa de trocador de calor de acordo com a invenção, Fig. 3 mostra um detalhe da placa de trocador de calor de acordo com a Fig. 2, e Fig. 4 mostra parte de um trocador de calor de acordo com a invenção.

MANEIRAS DE CONCEBER A INVENÇÃO

As configurações da invenção com desenvolvimentos adicionalmente descritos a seguir devem ser consideradas apenas como exemplos e não são de forma nenhuma para limitar o escopo de proteção provido pelas reivindicações anexas. A seguir, a placa de trocador de calor da invenção e o trocador de calor da invenção serão descritos. Nas Figuras de 1 a 3, placas de trocador de calor são mostradas e na Fig. 4, é mostrada parte de um trocador de calor. A Fig. 1 mostra uma primeira configuração de uma placa de trocador de calor de acordo com a invenção. A placa de trocador de calor pretende ser usada em trocadores de calor para aquecimento geral e tarefas de resfriamento de diferentes líquidos por toda a indústria. A placa de trocador de calor 1 inclui quatro orifícios de orifício 2, 3, 4, 5 que constituirão, tanto os orifícios de entrada ou os orifícios de saída no trocador de calor. A placa do trocador de calor mostrada é projetada de tal forma que um tipo de placa é suficiente para montar um trocador de calor. Portanto cada outra placa de trocador de calor é virada de cabeça para baixo em relação ao eixo horizontal 10 a fim de obter os diferentes canais de fluxo quando o trocador de calor for montado. Dessa maneira, o padrão irá interagir tal que o padrão de uma placa se apoiará no padrão da outra placa, criando uma pluralidade de pontos de contato intermediários.

As placas de trocador de calor incluem adicionalmente uma superfície de transferência de calor corrugada (6) que tem um padrão corrugado incluindo cristas (7) e vales (8). O padrão corrugado pode ter projetos diferentes. Um projeto de matriz comum é o chamado Chevron ou matriz de esqueleto de peixe, na qual as corrugações mostram uma ou mais mudanças de direção. Uma única forma do padrão em forma de Chevron é uma forma V. Nos exemplos mostrados, o padrão corrugado inclui corrugações longitudinais retas. O padrão da superfície corrugada, isto é as cristas (7) e vales (8) são anguladas em relação ao eixo longitudinal9 da placa de trocador de calor. Nesse exemplo, o padrão corrugado muda a direção no eixo horizontal 10 da placa de trocador de calor de forma que o padrão seja espelho invertido em relação ao eixo horizontal 10. Dependendo do padrão usado, o padrão pode ou não pode ser espelho invertido em relação ao eixo 10. As áreas da placa fora da superfície de transferência de calor, isto é as regiões de orifício de entrada e de saída, estão nos exemplos mostrados fora do espelho invertido. O ângulo a com o qual o padrão corrugado está inclinado em relação ao eixo longitudinal 9 pode ser escolhido dependendo do uso para o qual o trocador de calor se destina. Ângulos na faixa entre 20 e 70 graus são preferidos. Um ângulo maior a dará uma queda de pressão mais alta para os canais de fluxo, enquanto um ângulo menor a dará uma queda de pressão mais baixa aos canais de fluxo. Para a placa do trocador de calor mostrada na Fig. 1, o ângulo a é de 30 graus. Para a placa do trocador de calor mostrada na Fig. (2) o ângulo a é de 60 graus.

Perto de cada orifício, entre o orifício e a superfície de transferência de calor, está localizada uma área de transferência adiabática. Uma área de transferência inclui um sulco diagonal, uma seção de suporte adiabática diagonal e uma seção de suporte de distribuição diagonal. A área de transferência entre o orifício (2) e a superfície de transferência de calor está, nesse exemplo, referenciada como a área lateral aberta, uma vez que o fluido fluirá sobre essa área através do canal de fluxo ativo. A área de transferência entre o orifício (5) e a superfície de transferência de calor está, nesse exemplo, referenciada como a área lateral fechada, uma vez que essa área será delimitada pela gaxeta de vedação do canal de fluxo ativo. A área de transferência adiabática superior aberta lateral (11) está localizada, portanto, entre o orifício (2) e a superfície de transferência de calor (6) e a área de transferência adiabática superior fechada lateral (12) está localizada entre o orifício (5) e a superfície de transferência de calor 6. A área de transferência adiabática superior aberta lateral (11) inclui um sulco diagonal aberto lateral 13, uma seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral (14) e uma seção de suporte adiabática diagonal aberta lateral 15. A área adiabática superior fechada lateral (12) inclui um sulco diagonal fechado lateral 16, uma seção de suporte de distribuição diagonal fechada lateral (17) e uma seção de suporte adiabática diagonal fechada lateral 18. As seções de suporte incluem botões de suporte salientes.

Os sulcos diagonais são adaptados para receber uma gaxeta de vedação que é usada para definir e delimitar um canal de fluxo. Um sulco diagonal pode incluir ou pode não incluir uma gaxeta de vedação dependendo do canal de fluxo criado entre as placas de trocador de calor. Na Fig. 3, a extremidade superior e a extremidade inferior da placa de trocador de calor são conhecidas. A extremidade superior e a extremidade inferior são apenas termos relativos e se referem a uma posição aberta na qual a placa de trocador de calor pode ser usada. Elas são usadas nessa descrição para distinguir entre as duas extremidades.

Na Fig. 3, uma gaxeta de vedação de canal 20 é posicionada no sulco da gaxeta em tomo da superfície de transferência de calor tal que um primeiro canal de fluxo será obtido quando uma segunda placa de trocador de calor for montada na primeira placa de trocador de calor. Na Fig. 4, ambos, primeiro e segundo canais de fluxo são mostrados. O sulco da gaxeta é suportado por seções de suporte pressionadas na placa de trocador de calor. Os botões de suporte de uma seção irão suportar nas áreas entre os botões de suporte de outra seção quando as placas de trocador de calor são montadas no trocador de calor. Uma gaxeta de vedação de orifício 23 delimita o orifício passivo 4.

Na área adiabática superior aberta lateral 11, a seção de suporte de distribuição diagonal (14) está localizada entre a superfície de transferência de calor (6) e o sulco diagonal 13, e a seção de suporte adiabática diagonal (15) está localizada entre o sulco diagonal (13) e o orifício 2. A seção de suporte adiabática diagonal (15) é essencial para estabilizar ambas, a área adiabática superior (11) e o sulco diagonal 13. A seção de suporte de distribuição diagonal (14) é essencial para estabilizar o sulco diagonal 13. Os botões de suporte podem ter formas diferentes, por exemplo, quadrados, retangulares ou redondos, mas eles são projetados para permitir que o fluido no canal de fluxo flua do orifício para a passagem de transferência de calor com um mínimo de restrição de fluxo, isto é a queda de pressão através da passagem de transferência adiabática podería ser tão baixa quanto possível. Enquanto ao mesmo tempo proveria um suporte suficiente ao sulco diagonal.

Uma área de transferência adiabática similar inferior aberta lateral 30 é localizada na parte inferior da placa, entre o orifício 3 e a superfície de transferência de calor. A área de transferência adiabática inferior inclui um trajeto de transferência inferior 31, uma seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral 34, um sulco diagonal 33 e uma seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral 35.

Na área de transferência adiabática superior fechada lateral 12, a seção de suporte de distribuição diagonal (17) está localizada entre a superfície de transferência de calor e o sulco diagonal 16. E a seção de suporte adiabática diagonal (18) está localizada entre o sulco diagonal (16) e o orifício 5. A seção de suporte adiabática diagonal (18) é essencial para estabilizar ambas, a área de transferência adiabática (12) e o sulco diagonal 16. A seção de suporte de distribuição diagonal (17) é essencial para estabilizar o sulco diagonal. Aos botões de suporte podem ter formas diferentes, mas eles são projetados para permitir que o fluido flua no canal de fluxo para fluir do orifício para a passagem de transferência de calor com um mínimo de restrição de fluxo, isto é a queda de pressão através da passagem de transferência adiabática podería ser tão baixa quanto possível. Uma área de transferência adiabática similar inferior fechada lateral é localizada na parte inferior da placa de trocador de calor, entre o orifício 4 e a superfície de transferência de calor. A profundidade de pressionamento do padrão da placa de permutação de calor pode variar entre diferentes seções da placa. No exemplo mostrado, a área de transferência adiabática superior aberta lateral 11, incluindo o sulco diagonal (13) é pressionada para a profundidade total de pressão. A área de transferência adiabática (11) incluirá, portanto, um primeiro nível de altura de base salientando botões de suporte da seção de suporte de distribuição diagonal (14) e a seção de suporte adiabático diagonal (15) que tem uma altura da profundidade total de pressão. A área de transferência adiabática superior fechada lateral 12, incluindo o sulco diagonal (16) é pressionada da mesma forma, incluindo toda a profundidade de pressionamento. No exemplo mostrado, as áreas entre os botões de suporte e a área de transferência adiabática (12) são providas com bordas pressionadas até a metade da altura, a fim de aumentar a rigidez das seções de suporte 17, 18. Alguns botões de suporte são providos da mesma forma com emboço de rigidez até a metade da altura. Esses pressionamentos até a metade da altura podem ser usados para enrijecer a área de transferência adiabática superior fechada uma vez que o lado da área de transferência adiabática não será parte de um canal de fluxo. As bordas não irão, portanto, interferir com o fluxo do fluido em cada um dos canais de fluxo.

Os botões de suporte podem ter diferentes formas. Sua principal finalidade é estabilizar as áreas de transferência adiabática e os sulcos diagonais do trocador de calor. Usando botões de suporte que são separados do padrão corrugado da superfície de transferência de calor, é obtida uma rigidez melhorada e uniforma dos sulcos diagonais. As áreas de transferência adiabática constituirão uma superfície adiabática quando o padrão trocador de calor for montada em um trocador de calor, uma vez que as áreas de transferência adiabática não farão parte da transferência de calor entre os dois fluxos de fluido nessa área.

Entre a seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral (14) da área de transferência adiabática superior (11) e a superfície de transferência de calor (6), existe um trajeto de transferência superior longitudinal (21) que formará uma passagem de transferência no canal de fluxo criado por duas placas de trocador de calor. O trajeto de transferência superior (21) atua como uma seção de transição entre o padrão da área de transferência adiabática (11) e o padrão da superfície de transferência de calor. O trajeto de transferência tem nesse exemplo uma altura que corresponde à metade da profundidade de pressionamento. É possível também deixar que o trajeto de transferência tenha uma altura de profundidade de pressionamento total. Em todo caso, é importante que a passagem de transferência criada entre duas placas de trocador de calor obtenha uma altura de uma profundidade de pressionamento total. O lado frontal de uma placa de trocador de calor e o lado traseiro de outra placa de trocador de calor são usados para formar um canal de fluxo, e, portanto, uma passagem de transferência é criada entre o trajeto de transferência (21) e o lado traseiro de outra placa de trocador de calor. A fim de obter uma passagem de transferência que tenha uma altura de profundidade de pressionamento total é importante que as duas superfícies de placa permutadoras de calor correspondentes tenham alturas apropriadas. O trajeto de transferência superior irá criar uma passagem de transferência em um canal de fluxo e irá permitir que o fluxo, em um canal de fluxo, entre em um padrão corrugado transversal da passagem de transferência de calor de uma maneira uniforme, enquanto minimiza os distúrbios da seção de suporte de distribuição diagonal 14. Dessa maneira, o sulco diagonal (13) é suportado de uma maneira uniforme e, ao mesmo tempo, é obtido um fluxo uniforme dentro da passagem de transferência de calor. Em trocadores de calor conhecidos, onde as saliências e vales da superfície de transferência de calor se estendem para cima até um sulco de gaxeta diagonal, o sulco de gaxeta diagonal será menos rígido uma vez que o sulco de gaxeta diagonal será assimétrico. O uso de um trajeto de transferência irá, portanto, melhorar a distribuição do fluxo quando os botões de suporte de gaxeta forem usados.

Uma vez que as regiões de orifício de entrada e saída da placa de trocador de calor é espelho invertido em relação ao eixo horizontal, um trajeto de transferência mais baixo (31) é provido também na abertura do orifício de saída 3. Esse trajeto de transferência inferior irá criar uma passagem de transferência inferior que permitira que o fluido da passagem de transferência de calor flua para dentro da saída, de uma maneira uniforme, uma vez que a passagem de transferência permitirá que a pressão se iguale fora, antes de entrar na passagem de transferência adiabática inferior.

Entre a seção de suporte de distribuição diagonal fechada lateral (17) e a superfície de transferência de calor (6), é provido, adicionalmente, um trajeto de desvio longitudinal superior 22. O trajeto de desvio superior tem, nesse exemplo, uma altura de metade da profundidade de pressionamento, da mesma maneira que o trajeto de transferência superior. Isso irá permitir que passagens de desvio sejam criadas em ambos os lados das placas de permutação de calor, isto é, em ambos os canais de fluxo, os quais têm uma altura total de uma profundidade de pressionamento total.

Da mesma forma que para o trajeto de transferência, é importante que a passagem de desvio obtida tenha a altura de uma profundidade de pressionamento total. A altura atual do trajeto de desvio irá, portanto, cooperar com a superfície correspondente da outra superfície de placa de trocador de calor quando a passagem de desvio for criada. O trajeto de desvio superior criará uma passagem de desvio em um canal de fluxo criado por duas placas de trocador de calor. As passagens de desvio superiores permitirão que o fluido de entrada entre no padrão corrugado transversal completa da passagem de transferência de calor. Dessa maneira, a área completa da área da passagem de transferência de calor do canal de fluxo será usada para transferir calor. O uso de uma passagem de desvio irá assim permitir que o fluido entre na passagem de transferência de calor de uma maneira uniforme. Uma vez que a resistência de fluxo na passagem de transferência de calor é muito mais alta do que na passagem de desvio, a distribuição de fluxo do trocador de calor será melhorada. Isso permitirá que a seção do padrão corrugado transversal mais perto do orifício 5, isto é, a seção de entrada da passagem de transferência de calor mais longe do orifício de entrada, seja usada de maneira eficiente. A largura de um trajeto de transferência é de preferencia da mesma ordem que a largura de uma crista na superfície de transferência de calor. O trajeto de transferência superior forma uma transição a partir da seção de suporte de distribuição diagonal (14) para a superfície de transferência de calor. A largura do trajeto de transferência é selecionada tal que permitirá que a pressão do fluido se iguale fora da passagem de transferência antes que o fluido entre na passagem de transferência de calor. Se a largura da passagem de transferência for muito estreita, o fluxo, ao longo do comprimento da passagem de transferência será limitado. Com um trajeto de transferência suficientemente largo, as diferenças de fluxo através da seção de suporte de distribuição serão uniformizadas. A largura de um trajeto de transferência ou de um trajeto de desvio é medida na posição onde a distância entre o padrão da seção de suporte de distribuição diagonal e a superfície de transferência de calor for a menor. A seção mais estreita de um trajeto de desvio determinará a queda de pressão em uma respectiva passagem. A largura de um trajeto de desvio é de preferencia mais larga do que a largura de um trajeto de transferência a fim de permitir que o fluido entre na passagem de transferência de calor com uma queda de pressão relativamente baixa. Isso é particularmente importante para uma placa de trocador de calor que tem um padrão corrugado da superfície de transferência de calor com um ângulo na mesma ordem que o ângulo de trajeto de desvio em relação ao eixo longitudinal. Um tal exemplo pode ser visto nas Figuras (2) e 3. Aqui, uma crista 24 do padrão de transferência de calor corrugada corre em paralelo com o trajeto de desvio superior 22. Quando duas placas de trocador de calor são montadas para formar um canal de fluxo, uma passagem de desvio superior (122) é criada entre o trajeto de desvio superior (22) e o lado da placa traseira de um trajeto de transferência inferior 31. No fluido que deve entrar na passagem de transferência de calor a partir da passagem de desvio deve, portanto, se introduzir na passagem de transferência de calor através das aberturas criadas entre a crista 24 e a região de extremidade (25) r do padrão corrugado. E, portanto, importante, que a região de extremidade do padrão corrugado de uma placa de trocador de calor se estenda sobre o trajeto de desvio. No exemplo mostrado, o trajeto de desvio tem uma altura de metade da profundidade de pressionamento. Com as cristas da região de extremidade (25) se estendendo para dentro e acima do trajeto de desvio, são obtidas aberturas suficientemente grandes dentro da passagem de transferência de calor. Dessa maneira, as aberturas criadas entre a crista 24 e a região de extremidade (25) permitirão que o fluido entre através das aberturas dentro das passagens de transferência de calor com uma queda de pressão reduzida. A largura do trajeto de desvio é de preferencia na ordem de duas vezes o trajeto de transferência, e é dimensionada dependendo do uso do trocador de calor e da dimensão da placa de trocador de calor. O trajeto de desvio ajudará a distribuir o fluxo do fluido para toda a passagem de transferência de calor de uma maneira eficiente. Nas placas de trocador de calor conhecidas, o padrão corrugado terminará em um sulco de gaxeta diagonal, o que significa que o padrão corrugado transversal pode terminar diretamente na gaxeta de vedação. A área fechada para a gaxeta de vedação, isto é a que é a mais afastada do orifício de entrada, irá, portanto, mostrar uma velocidade de fluxo lenta do fluido e consequentemente irá ter uma transferência de calor pobre. Ao introduzir o trajeto de desvio e botões de suporte de gaxeta individual na seção de suporte de distribuição diagonal, uma distribuição de fluxo melhorada é obtida no canal de fluxo do trocador de calor. Isso significa que a queda de pressão através da passagem de transferência de calor será substancialmente igual sobre a largura total do trocador de calor. Através da passagem de desvio, existe uma queda de pressão relativamente baixa, especialmente se comparada com a queda de pressão através da passagem de transferência de calor.

Da mesma maneira existe um trajeto de desvio inferior (32) na região perto do orifício de saída 3. Esse trajeto de desvio ajudará a criar uma passagem de desvio de saída que permitirá que a superfície de transferência de calor completa da placa seja usada de uma maneira eficiente. Em trocadores de calor diferentes a área mais longe do orifício de saída apresentará uma velocidade de fluxo mais lenta, que, por sua vez, confere a essa área uma transferência de calor pobre.

Na Fig. 4 é mostrada uma parte do trocador de calor, incluindo quatro placas de trocador de calor. Entre as placas de trocador de calor, são criados canais de fluxo. Cada canal de fluxo transportará tanto um primeiro fluido quanto um segundo fluido. No exemplo mostrado, os canais de fluxo 101 e 301 transportarão um primeiro fluido e o canal de fluido 201 transportará um segundo fluido. No exemplo mostrado, os canais de fluxo 101 e 201 são usados em um arranjo contra fluxo, isto é, o fluxo através do canal de fluxo 101 flui na direção oposta se comparado com o canal de fluxo 201. Um trocador de calor completo incluirá uma pluralidade de placas de trocador de calor, uma placa frontal e uma placa traseira. A placa frontal e traseira (não mostrada) estabilizará o trocador de calor e também, fornecerá dispositivo de conexão para a conexão do trocador de calor.

Cada canal de fluxo é definido por uma gaxeta de vedação 120, 220, 320 que delimita o canal de fluxo entre as placas de trocador de calor. As gaxetas de vedação são produzidas normalmente em uma única peça com membros interconectores entre elas. As gaxetas de vedação 123, 124, 223, 224, 323, 324, vedam os orifícios de orifício que não estão ativos no respectivo canal de fluxo. No canal de fluxo 101, o orifício 102 é um orifício de entrada ativa e o orifício 103 é um orifício de saída ativa. No canal de fluxo 201, o orifício 204 é um orifício de entrada ativa e o orifício 205 orifício de saída ativa. No canal de fluxo 301, o orifício 302 é um orifício de entrada ativa e o orifício 303 é um orifício de saída ativa. O primeiro fluido entra no canal de fluido 101 através do orifício de entrada 102. O fluido passa através da passagem adiabática superior 111 e parte do fluido é distribuída através da passagem de transferência superior 121 dentro da passagem de transferência de calor 106. Parte do fluido irá fluir através da passagem de desvio superior 122, para dentro da passagem de transferência de calor 106. O uso de uma passagem de transferência superior 121 irá melhorar a distribuição do fluxo de fluido que passa diretamente da passagem adiabática superior para dentro da passagem de transferência de calor. O uso de uma passagem de desvio superior irá aumentar a distribuição de fluxo por toda a passagem de transferência de calor. Depois que o fluido tiver passado através de toda a passagem de transferência de calor, o fluido sai do canal de fluxo através de um orifício de saída 103. Parte do fluido passa através da passagem de transferência inferior 131 e da passagem adiabática inferior 130, para dentro do orifício de saída 103. A outra parte do fluido passa através da passagem de desvio inferior 132 e através da passagem adiabática inferior 130 para dentro do orifício de saída 103. A outra parte do fluido passa através da passagem de desvio inferior 132 e através da passagem adiabática inferior 130 para dentro do orifício de saída 103. O uso de uma passagem de desvio permite que parte do fluido transite através da passagem de desvio. Isso permite uma distribuição de fluxo melhorada sobre a largura da passagem de transferência de calor do trocador de calor, o qual, por sua vez melhora a eficiência de da transferência de calor do trocador de calor. O segundo fluido entra no canal de fluxo 201 através do orifício de entrada 204, devido ao arranjo de contra fluxo. O fluido passa através da passagem adiabática inferior 230 e parte do fluido é distribuída através da passagem de transferência inferior 232 para dentro da passagem de transferência de calor 206. Parte do fluido fluirá através da passagem de desvio inferior 233 para dentro da passagem de transferência de calor 206. O uso de uma passagem de transferência 232 irá melhorar a distribuição de fluxo do fluido que passa diretamente da passagem adiabática para dentro da passagem de transferência de calor. O uso de uma passagem de desvio 233 aumentará a distribuição do fluxo sobre toda a passagem de transferência de calor. Depois que o fluido tiver passado através de toda a passagem de transferência de calor, o fluido sai do canal de fluxo pelo orifício de saída 205. Parte do fluido passa através da passagem de transferência superior 221 e da passagem adiabática superior 211 para dentro do orifício de saída 205. A outra parte do fluido passa através da passagem de desvio superior 227 e da passagem adiabática superior211 para dentro do orifício de saída 205. O uso de uma passagem de desvio permite que parte do fluido transite através da passagem de desvio. Isso possibilita uma distribuição de fluxo mais eficiente sobre a largura da passagem de transferência de calor, a qual, por sua vez irá melhorar a eficiência da transferência de calor do trocador de calor. O fluxo através do canal de fluxo 301 é o mesmo que o fluxo para o canal de fluxo 101. Isso é repetido para todos os canais de fluxo no trocador de calor. O numero de canais de fluxo, isto é, o número de placas de trocador de calor no trocador de calor é determinado pela capacidade de transferência de calor exigida no trocador de calor. A placa do trocador de calor de acordo com a presente invenção não inclui nenhuma área de distribuição específica, mas apenas uma superfície de transferência de calor com um padrão. A superfície de transferência de calor se estende até a área adiabática, a qual tem vantagens sobre os trocadores de calor de placa menor onde não há espaço ou possibilidade para uma área de distribuição específica. A presente invenção não deve ser considerada como sendo limitada às configurações descritas acima, numerosas variantes adicionais e modificações são possíveis dentro do escopo das reivindicações subsequentes da patente. Em um exemplo, uma patente diferente da seção de suporte de distribuição diagonal pode ser usada para as “cassettes” permutadoras de calor.

SÍMBOLOS DE REFERENCIA

Arte Anterior: 1. Placa de trocador de calor. 2. Orifício 3. Orifício 4. Orifício 5. Orifício 6. Superfície de transferência de calor 7. Crista 8. Vale 9. Eixo longitudinal 10. Eixo horizontal 11. Área adiabática superior aberta lateral r 12. Area adiabática superior fechada lateral 13. Sulco diagonal aberto lateral 14. Seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral 15. Seção de suporte adiabática diagonal aberta lateral 16. Sulco diagonal fechado lateral 17. Seção de suporte de distribuição diagonal fechada lateral 18. Seção de suporte adiabática diagonal fechada lateral 19. Endentações 20. Gaxeta de vedação de canal 21. Trajeto de transferência Superior 22. Trajeto de desvio superior 23. Gaxeta de vedação de orifício 24. Crista 25. Região terminal 30. Área adiabática inferior aberta lateral 31. Trajeto de transferência inferior 32. Trajeto de desvio inferior 33. Sulco diagonal aberto lateral 34. Seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral 35. Seção de suporte adiabática diagonal aberta lateral 101. Canal de fluxo 102. Orifício 103. Orifício 104. Orifício 105. Orifício 106. Passagem de transferência de calor 111. Passagem adiabática superior 120. Gaxeta de vedação de canal 121. Passagem de transferência superior 122. Passagem de desvio Superior 123. Gaxeta de vedação de orifício 124. Gaxeta de vedação de orifício 130. Passagem adiabática inferior 131. Passagem de transferência inferior 132. Passagem de desvio inferior 201. Canal de fluxo 202. Orifício 203. Orifício 204. Orifício 205. Orifício 206. Passagem de transferência de calor 211. Área adiabática superior 220. Gaxeta de vedação de canal 221. Passagem de transferência superior 222. Passagem de desvio superior 223. Gaxeta de vedação de orifício 224. Gaxeta de vedação de orifício 230. Área adiabática inferior 231. Passagem de transferência inferior 232. Passagem de desvio inferior 301. Canal de fluxo 302. Orifício 303. Orifício 320. Gaxeta de vedação de canal 323. Gaxeta de vedação de orifício 324. Gaxeta de vedação de orifício.

REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Placa de trocador de calor, em que a placa (1) é provida com uma superfície de transferência de calor (6) que tem um padrão corrugado com uma pluralidade de cristas (7) e vales (8), e em que a placa de trocador de calor (1) compreende um primeiro orifício (2) e um segundo orifício (5) e uma área de distribuição adiabática aberta (11) sobre a qual um fluido é posicionado para fluir e a qual é posicionada entre o referido primeiro orifício (2) e a superfície de transferência de calor (6), e uma área adiabática fechada (12) a qual é posicionada para ser delimitada a partir da superfície de transferência de calor (6) por uma gaxeta de vedação e é posicionada entre o referido segundo orifício (5) e a superfície de transferência de calor (6), em que a área de distribuição adiabática aberta (11) compreende uma seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral (14) posicionada entre um sulco diagonal aberto (13) e a superfície de transferência de calor (6), e uma seção de suporte diagonal adiabático aberta lateral (15) posicionada entre o sulco diagonal aberto (13) e o primeiro orifício (2), em que a área adiabática fechada (12) compreende uma seção de suporte de distribuição diagonal fechada lateral (17) posicionada entre um sulco diagonal fechado (16) e a superfície de transferência (6), e uma seção de suporte adiabática diagonal fechada lateral (18) posicionada entre o sulco fechado diagonal (16) e o segundo orifício (5), caracterizada pelo fato de que a placa de trocador de calor compreende adicionalmente um trajeto de transferência (21) entre a seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral (14) e a superfície de transferência de calor (6) e um trajeto de desvio (22) entre a seção de suporte de distribuição diagonal fechada lateral (17) e a superfície de transferência de calor (6), permitindo uma distribuição de fluxo uniforme sobre toda a largura da superfície de transferência de calor, em que um trajeto de desvio (22) é mais largo do que o trajeto de transferência (21), em que a largura do trajeto de transferência (21) é medida na posição onde a distância entre o padrão da seção de suporte de distribuição diagonal aberta lateral (14) e a superfície de transferência de calor (6) for menor e a largura do trajeto de desvio (22) é medida na posição onde a distância entre o padrão da seção de suporte de distribuição diagonal fechada lateral (17) e a superfície de transferência de calor (6) for menor.

2. Placa de trocador de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o trajeto de transferência (21) está mais perto do primeiro orifício (2) do que o trajeto de desvio (22).

3. Placa de trocador de calor de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o trajeto de transferência (21) e o trajeto de desvio (22) têm uma altura que é a metade da profundidade de pressionamento do padrão corrugado.

4. Placa de trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o padrão corrugado da superfície de transferência de calor (6) inclui corrugações longitudinais retas.

5. Placa de trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o ângulo do padrão corrugado da superfície de transferência de calor (6) tem um ângulo entre 20 e 70 graus em relação ao eixo longitudinal (9).

6. Trocador de calor, caracterizado pelo fato de compreender uma pluralidade de placas de trocador de calor (1) como definidas em qualquer das reivindicações de 1 a 5.

7. Trocador de calor de acordo com a reivindicação 6, em que o trocador de calor compreende um orifício de entrada (102, 104), um orifício de saída (103, 205) e, entre eles, uma passagem de transferência de calor (106, 206) tendo um padrão corrugado transversal, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor compreende adicionalmente uma passagem de transferência (121, 122) entra uma passagem adiabática (111, 121) e a passagem de transferência de calor (106, 206), e uma passagem de desvio (122, 222) entre uma gaxeta de vedação de canal (120, 220) e a passagem de transferência de calor (106, 206).

8. Trocador de calor de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a passagem de desvio (122, 222) é mais larga do que a passagem de transferência (121, 221).

9. Trocador de calor de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a passagem de transferência (121) é obtida entre o trajeto de transferência superior (21) de uma primeira placa de trocador de calor e o lado traseiro do trajeto de desvio inferior (32) de uma segunda placa de trocador de calor girada 180° sobre uma normal das placas de trocador de calor em relação à primeira placa de trocador de calor.

10 . Trocador de calor de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a passagem de desvio (122) é obtida entre o trajeto de desvio superior (22) de uma primeira placa de trocador de calor e o lado traseiro do trajeto de transferência inferior (31) de uma segunda placa de trocador de calor girada 180° sobre uma normal das placas de trocador de calor em relação à primeira placa de trocador de calor.

11 . Trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 10, caracterizado pelo fato de que, na passagem de desvio (122), uma região de extremidade (25) da superfície de transferência de calor (6) de uma placa de trocador de calor se estende sobre o trajeto de desvio (22) de outra placa de trocador de calor.