BRPI1004579A2 - zonas de combustço convergentes-divergentes para trocas de calor de forno - Google Patents

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Shailesh S Manohar
Hans J Paller
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Lennox Ind Inc
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Abstract

ZONAS DE COMBUSTAO CONVERGENTES - DIVERGENTES PARA TROCAS DE CALOR DE FORNO. Uma unidade de forno que compreende um conjunto de queimador que tem pelo menos um queimador localizado ali e um trocador de calor que tem pelo menos um tubo de combustão contínuo. Uma extremidade do tubo de combustão tem uma primeira abertura que é acoplada ao conjunto de queimador. O tubo de combustão tem pelo menos três zonas. Uma primeira superfície da primeira zona tem um primeiro ângulo não reto com uma segunda superfície da segunda zona. A segunda superfície tem um segundo ângulo não reto com uma terceira superfície da terceira zona. A primeira zona é a mais próxima das três zonas até o conjunto de queimador e a segunda zona está entre a primeira zona e a terceira zona. As primeira, segunda e terceira zonas estão em um comprimento de chama configurado para ser emitido a partir do queimador.

Description

ZONAS DE COMBUSTÃO CONVERGENTES - DIVERGENTES PARA TROCAS
DE CALOR DE FORNO REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO
Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. N° de Série 61/295.501, depositado por Shailesh S. Manohar, et al. , em 15 de janeiro de 2010, intitulado "An Improved Heating Furnace for a HVAC System", e incorporado como referência em sua totalidade. CAMPO TÉCNICO
Este pedido é dirigido, em geral, a uma unidade de
forno de aquecimento e, mais especificamente, a uma unidade de forno de aquecimento que emprega uma unidade de trocador de calor que tem uma zona de combustão convergente divergente. ANTECEDENTES
As chamas de um trocador de calor de forno atuais são longas. Por exemplo, o comprimento de chama que pode se estender substancialmente por um ou mais passes de um tubo de condução de calor do trocador de calor. Como resultado, a chama pode distribuir calor por um comprimento substancial do tubo de condução de calor de trocador de calor. Na presença de uma chama longa como essa, contudo, freqüentemente não é desejável ter melhoramentos de transferência de calor intrusivas (por exemplo, ondulações), porque há um perigo significativo de superaquecimento do trocador de calor ou de resfriamento brusco da chama e produção de monóxido de carbono (CO) . Conseqüentemente, o primeiro passe de um trocador de calor de forno freqüentemente funciona mais frio do que o desejado, e, assim, representa uma área superficial usada de forma ineficiente para uma troca de calor. Uma outra conseqüência de uso de uma chama longa pode ser uma mistura ruim entre o combustível (por exemplo, gás natural ou propano) e ar. Isto, por sua vez, pode resultar em produção de CO ou fuligem sob certas condições de operação. SUMÁRIO
Uma modalidade da presente exposição é uma unidade de forno de aquecimento. A unidade compreende um conjunto de queimador que tem pelo menos um queimador localizado ali e um trocador de calor que tem pelo menos um tubo de combustão contínuo. Uma extremidade do tubo de combustão tem uma primeira abertura que é acoplada ao conjunto de queimador. 0 tubo de combustão tem pelo menos três zonas. Uma primeira superfície externa da primeira zona tem um primeiro ângulo externo não reto com uma segunda superfície externa da segunda zona. A segunda superfície externa tem um segundo ângulo externo não reto com uma terceira superfície externa da terceira zona. A primeira zona é mais próxima das três zonas até o conjunto de queimador e a segunda zona está entre a primeira zona e a terceira zona. As primeira, segunda e terceira zonas estão em um comprimento de chama configurado para ser emitido a partir do queimador.
Uma outra modalidade da presente exposição é um método de fabricação de uma unidade de forno de aquecimento. 0 método compreende a provisão de um conjunto de queimador que tem pelo menos um queimador localizado ali e provendo o tubo de combustão descrito acima de um trocador de calor. 0 método também compreende o acoplamento de uma extremidade 3 0 do tubo de combustão ao conjunto de queimador, de modo que pelo menos um queimador possa emitir uma chama para uma abertura em uma extremidade. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Uma referência é feita, agora, às descrições a seguir tomadas em conjunto com os desenhos associados, nos quais: a FIG. 1 apresenta uma vista em perspectiva explodida de uma modalidade de exemplo de porções selecionadas de uma unidade de forno de aquecimento da exposição;
a FIG. 2 apresenta uma vista em seção transversal da unidade de exemplo apresentada na FIG. 1, ao longo da linha de visão 2-2;
a FIG. 3A apresenta uma vista em seção transversal detalhada de uma porção da unidade apresentada na FIG. 2, correspondente à vista 3; a FIG. 3B apresenta uma modalidade alternativa da
porção da unidade descrita em 3A;
as FIG. 4A a J apresentam vistas em seção transversal de outras modalidades de exemplo de um tubo de combustão da unidade da exposição, análoga à visão apresentada na FIG. 3A;
a FIG. 5 apresenta um fluxograma de um método de exemplo de fabricação de uma unidade da exposição, tal como qualquer uma das unidades descritas nas FIG. 1 a 4J; e
a FIG. 6 apresenta um fluxograma de um método de exemplo de uso de uma unidade de forno de aquecimento da exposição, tal como qualquer uma das unidades descritas nas FIG. 1 a 5; DESCRIÇÃO DETALHADA
As modalidades da presente exposição melhoram a 3 0 mistura de combustível e ar e, daí, promovem uma liberação de calor, inicialmente no comprimento da chama e, desse modo, usam a área superficial de trocador de calor mais eficientemente, e permitem uma queima mais limpa do combustível. Em particular, conforme mostrado
adicionalmente aqui, foi descoberto que essas eficiências são facilitadas pela presença de uma ou mais zonas divergentes ou convergentes em um tubo de combustão.
Uma modalidade da presente exposição é uma unidade de forno de aquecimento. A FIG. 1 apresenta uma vista em perspectiva de uma modalidade de exemplo de porções selecionadas de uma unidade de forno de aquecimento 10 0 da exposição. Alguns recursos de superposição (por exemplo, algumas das coberturas de painel de topo e de lado da unidade) não são mostrados, de modo a se descreverem mais claramente os recursos internos da unidade 100. Em alguns casos, a unidade de forno de aquecimento 100 pode ser parte de uma unidade de aquecimento, ventilação e condicionamento de ar (HVAC).
A unidade de forno de aquecimento 100 compreende um 2 0 conjunto de queimador 105 que tem pelo menos um queimador 110 localizado ali. A unidade 100 também compreende um trocador de calor 120 que tem pelo menos um tubo de combustão continuo 125. Uma extremidade 130 do tubo de combustão 125 tem uma abertura 13 5 que é acoplada ao conjunto de queimador 105. Por exemplo, em algumas modalidades, o acoplamento pode incluir um acoplamento mecânico direto, enquanto no outro caso o acoplamento pode incluir um acoplamento de fluido sem um contato mecânico direto. O tubo de combustão 125 tem pelo menos três zonas 205, 207, 209. A primeira zona 2 05 do tubo de combustão 125 é a mais próxima das três zonas 205, 207, 209 até o conjunto de queimador 105 (FIG. 2). A segunda zona 2 07 está entre a primeira zona 205 e a terceira zona 209. A primeira zona 205, a segunda zona 2 07 e a terceira zona 2 09 estão todas em um comprimento 215 de chama 210 configurado para ser emitido a partir do queimador 110 (FIG. 2). Isto é, as zonas 205, 207, 209 estão em uma zona de combustão do tubo 125 .
O termo zona conforme usado aqui se refere a uma seção do tubo de combustão cuja superfície (por exemplo, a superfície externa e a interna, ou, em alguns casos, apenas a superfície interna) forma um ângulo não reto ou ângulos (por exemplo, ângulos agudos, retos, obtusos ou reflexos) com respeito à superfície ou às superfícies da zona ou das zonas adjacentes. Quando a superfície se refere a uma superfície interna do tubo 125, o ângulo não reto ou os ângulos se referem aos ângulos internos da superfície. Quando a superfície se refere a uma superfície interna e a uma superfície externa do tubo 125, o ângulo não reto ou os ângulos se referem a ângulos internos da superfície interna e ao ângulo externo correspondente da superfície externa. Em algumas modalidades, o ângulo interno e o ângulo externo correspondentes estão relacionados pela relação de a soma dos dois ângulos eqüivaler a 360 graus. Por exemplo, conforme ilustrado, por exemplo, na
modalidade mostrada na FIG. 3A, uma primeira superfície externa 310 da primeira zona 205 tem um primeiro ângulo não reto 312 (por exemplo, um ângulo externo obtuso) com uma segunda superfície externa 315 da segunda zona 207 do tubo de combustão 125. A segunda superfície 315 tem um segundo ângulo não reto 318 (por exemplo, ura outro ângulo externo obtuso) com uma terceira superfície externa 320 da terceira zona 209 do tubo de combustão 125. Para uma modalidade como essa, também há uma superfície interna 310' (por exemplo, a superfície interna 310' oposta à superfície externa 310 do tubo 125) da primeira zona 205 que tem um primeiro ângulo não reto 322 (por exemplo, um ângulo interno obtuso) com uma segunda superfície interna 315' (por exemplo, a superfície interna 315' oposta à superfície externa 315) da segunda zona 207 do tubo de combustão 125. A segunda superfície interna 315' tem um segundo ângulo não reto 328 (por exemplo, um outro ângulo interno obtuso) com uma terceira superfície interna (por exemplo, a superfície interna 315' oposta à superfície externa 320) da terceira zona 209 do tubo de combustão 125. A soma do ângulo externo 312 e do ângulo interno 322 eqüivale a 3 60 graus, e a soma do ângulo externo 318 e do ângulo interno 328 eqüivale a 3 60 graus.
Em ainda outras modalidades, as superfícies externas 310, 315, 320 podem não ter ângulos externos não retos. Por exemplo, conforme descrito na FIG. 3B, as superfícies externas 310, 315, 320 das zonas 205, 207, 209 do tubo de combustão 125 podem ser retas, enquanto as superfícies internas 310', 315', 320' formam ângulos internos não retos 322, 328 similares àqueles discutidos acima no contexto da FIG. 3A.
Em algumas modalidades da unidade 100, tal como descrito nas FIG. 1 a 3A, a segunda zona 207 é uma zona divergente, com o primeiro ângulo externo não reto 312 e o 3 0 ângulo interno 322 (ou o ângulo interno 322 apenas em algumas modalidades) entre 0 e 180 graus. Por exemplo, em algumas modalidades preferidas, o ângulo 312 (e/ou o ângulo 322) está em uma faixa de em torno de 125 a 145 graus. Em algumas dessas modalidades, conforme também ilustrado na FIG. 3A, a primeira zona 205 e a terceira zona 209 podem ser zonas substancialmente retas. Por exemplo, nessas modalidades, as superfícies 310, 320 (e/ou as superfícies 310' e 320' das primeira e terceira zonas 205, 209 de preferência são substancialmente paralelas (por exemplo, em 10 graus) para uma direção pretendida 220 da chama 210 emitida pelo queimador 110 (FIG. 2). Por exemplo, em algumas dessas modalidades, o segundo ângulo externo não reto 318 preferencialmente eqüivale a 360 graus menos o primeiro ângulo externo não reto 312 em graus. Outras modalidades podem incluir esses recursos para os ângulos internos 322, 328 sozinhos ou em combinação com os ângulos externos 312, 318. Em algumas modalidades da unidade 100, conforme adicionalmente ilustrado na FIG. 3A, a superfície externa 315 da segunda zona 207 (e/ou a superfície interna 2 0 315') pode divergir de forma linear a partir da primeira zona 205 até a terceira zona 209.
Há numerosas outras configurações que as zonas 205, 207, 209 do tubo de combustão 125 podem ter para melhoria da mistura de combustível e ar. Isto é adicionalmente ilustrado nas FIG. 4A a J, as quais apresentam vistas em seção transversal de modalidades de exemplo de uma porção do tubo de combustão 125, análoga à vista apresentada na FIG. 3A. Por clareza nos exemplos que se seguem, as superfícies externas 310, 315, 320 e os ângulos externos não retos 312, 318 do tubo de combustão 125 são principalmente discutidos. Contudo7 com base na exposição precedente, alguém versado na técnica apreciaria que as propriedades análogas aplicar-se-iam às superfícies internas 310', 315', 320' e aos ângulos internos 322, 328, sozinhos ou em combinação com as superfícies externas 310, 315, 320 e as propriedades de ângulos externos não retos 312, 318 descritas aqui.
Em algumas modalidades, a segunda superfície externa da segunda zona diverge de forma curvilínea a partir da primeira zona para a terceira zona. Por exemplo, conforme mostrado na FIG. 4A, a segunda superfície externa 315 pode formar uma superfície côncava (e/ou uma superfície interna convexa 315') que diverge (converge) a partir da primeira zona 205 até a terceira zona 209. Em algumas modalidades, conforme mostrado na FIG. 4B, a superfície externa 315 pode formar uma superfície convexa (e/ou uma superfície interna côncava 315') que diverge (converge) a partir da primeira zona 205 até a terceira zona 209.
Em algumas modalidades da unidade 100, tal como
2 0 descrito na FIG. 4C, a segunda zona 207 é uma zona
convergente, com o primeiro ângulo externo não reto 312 sendo maior do que 180 graus (e/ou o ângulo interno 322 menor do que 18 0 graus) . Por exemplo, em algumas modalidades, o ângulo 312 é um ângulo externo em uma faixa de em torno de 18 0 a 270 graus e, em alguns casos, a partir de em torno de 215 a 235 graus. Por exemplo, em algumas modalidades, o ângulo 322 é um ângulo interno em uma faixa de em torno de 0 a 90 graus e, em alguns casos, a partir de a 55 graus. De modo similar a algumas modalidades
3 0 discutidas no contexto da FIG. 3A, conforme ilustrado na FIG. 4C, em casos em que a segunda zona 207 é uma zona convergente, a primeira zona 2 05 e a terceira zona 209 podem ser zonas substancialmente retas. Por exemplo, nessas modalidades, as superfícies 310, 320 (e/ou superfícies 310', 320') das primeira e terceira zonas 205, 209 de preferência são substancialmente paralelas (por exemplo, em graus) para uma direção pretendida 220 da chama 210 emitida pelo queimador 110 (FIG. 2). Por exemplo, em algumas dessas modalidades, o ângulo externo não reto 318 preferencialmente eqüivale a 360 graus menos o primeiro ângulo externo não reto 312 (em graus) . De modo similar a algumas modalidades discutidas no contexto da FIG. 3A, a superfície externa 315 de segunda zona 207 (e/ou a superfície interna 315') pode convergir de forma linear ou curvilínea a partir da primeira zona 205 até a terceira zona 2 09.
Em algumas modalidades, mais de uma das zonas 205, 207, 209 podem ser zonas convergentes ou divergentes. Por exemplo, conforme ilustrado nas FIG. 4D e 4E, a primeira
2 0 zona 205 pode ser configurada como uma dentre divergente
(FIG. 4D) ou convergente (FIG. 4E) a partir de uma extremidade 13 0 do tubo de combustão 125 até a segunda zona 207, e a segunda zona 207 pode ser configurada como a outra dentre convergente (FIG. 4D) ou divergente (FIG. 4E) a partir da primeira zona 205 até a terceira zona 209. Em algumas dessas modalidades, conforme mostrado
adicionalmente nas FIG. 4D e 4E, a terceira zona 209 pode ser configurada como uma zona reta.
Por exemplo, conforme mostrado nas FIG. 4 F e 4G, a
3 0 primeira zona 2 05 pode ser configurada como uma dentre divergente (FIG. 4F) ou convergente (FIG. 4G) a partir de uma extremidade 13 0 do tubo de combustão 125 até a segunda zona 2 07, e a terceira zona 2 09 pode ser configurada como a outra dentre convergente (FIG. 4F) ou divergente (FIG. 4G) a partir da segunda zona 207 até uma quarta zona 410 do tubo de combustão 125. A quarta zona 410 está localizada mais distante a partir de uma extremidade 13 0 do tubo 125 do que as três zonas 205, 207, 209. Em algumas modalidades como essas, a terceira superfície externa 320 da terceira
zona 209 pode ter um terceiro ângulo externo não reto 415 com uma quarta superfície externa 420 da quarta zona 410 do tubo de combustão 125. Conforme também ilustrado nas FIG. 4F e 4G, em alguns casos, uma ou ambas a segunda zona 207 e a quarta zona 410 pode ser configurada como zonas retas.
Por exemplo, conforme mostrado nas FIG. 4H e 41, a
primeira zona 2 05 pode ser configurada como uma dentre divergente (FIG. 4H) ou convergente (FIG. 41) a partir de uma quarta zona 43 0 do tubo de combustão 125 até a segunda zona 207 e a terceira zona 209 pode ser configurada como a
2 0 outra dentre convergente (FIG. 4H) ou divergente (FIG. 41)
a partir da segunda zona 207 até uma quinta zona 435 do tubo de combustão 125. Conforme ilustrado nas FIG. 4H e 41, a memória de parâmetro 43 0 está mais próxima da extremidade 130 do que as três zonas 205, 207, 209, e a quinta zona 435
está mais próxima da extremidade 13 0 do que as três zonas 205, 207, 209. Também conforme ilustrado nas FIG. 4H e 41, em alguns casos, uma ou mais dentre a segunda zona 207, a quarta zona 43 0 e a quinta zona 43 5 podem ser configuradas como zonas retas. De forma análoga àquilo discutido no
3 0 contexto da FIG. 3A, em algumas modalidades, pode haver ângulos não retos 44 0, 442, 444, 446 formados entre as superfícies externas e/ou internas 450, 450', 455, 455' das quarta e quinta zonas 430, 435 e as primeira e terceira zonas 205, 209, respectivamente.
Conforme mostrado nas FIG. 4F a 41, em algumas
modalidades, a segunda zona 2 07 pode ser configurada como uma zona reta. Nesses casos, para se melhorar adicionalmente a mistura de combustível e ar, a segunda zona 207, configurada como uma zona reta, pode ter um comprimento 440 (L) (por exemplo, FIG. 4F) que é de até 5 vezes um diâmetro hidráulico (DH) da referida segunda zona 207 (por exemplo, L = 5 * DH). Alguém de conhecimento comum na técnica entenderia que DH eqüivale a 4 * A/P, onde A é a área de seção transversal do tubo de combustão 125 na segunda zona 207 e P é o perímetro molhado da seção transversal do tubo de combustão 125 na segunda zona 207. Alguém de conhecimento comum na técnica estaria familiarizado com os procedimentos para a determinação de DH e P.
Em algumas modalidades, uma porção de uma ou mais das
superfícies externas 310, 315, 320 (e/ou as superfícies internas 310', 315', 320') das três zonas 205, 207, 209 não tem ângulos não retos 312, 318 (e/ou ângulos 322, 328) . Isto é, as porções 450, 452, 454 de uma ou mais das superfícies externas 310, 315, 320 (e/ou as superfícies internas 310', 315', 320') das três zonas 205, 207, 209 pode formar um ângulo externo reto 460, 4 65 com uma outra das superfícies externas 310, 315, 320 das três zonas 205, 207, 20 9. Por exemplo, conforme mostrado na FIG. 4J, as respectivas porções 450, 452, 454 das superfícies externas 310, 315, 320 (e/ou as superfícies internas 310', 315', 320') podem formar ângulos externos 460, 465 (e/ou ângulos internos 4 70, 4 75) de em torno de 180 graus entre a primeira porção de superfície 450 e'a segunda porção de superfície 452 ou entre a segunda porção de superfície 452 e a terceira porção de superfície 454.
Em algumas modalidades do trocador de calor 120, tal como mostrado nas FIG. 1 a 3, a abertura 135 do tubo de combustão 125 pode ter um formato substancialmente circular ou elíptico. Nessas modalidades, os espaços de abertura em cada uma das três zonas 205, 207, 209 e nas superfícies externas 310, 315, 320 destas zonas 205, 207, 209 também podem ter formatos similares circulares ou elípticos. Com base na presente exposição, alguém de conhecimento comum na técnica entenderia que a abertura 13 5 e as superfícies externas 310, 315, 320 do tubo de combustão 125 poderiam ter outros tipos de formatos de curva fechada.
Conforme ilustrado adicionalmente nas FIG. 1 e 2, em algumas modalidades do trocador de calor 120, cada um dos tubos de combustão 125 pode incluir dois ou mais passes 230, 235, cada um dos passes 230 tendo um eixo geométrico longo 240, 245. Os eixos geométricos longos 240, 245 podem ser dispostos em uma relação substancialmente paralela e pares dos passes 23 0, 235 podem ser interconectados por um passe curvado 250 do tubo de combustão. Conforme mostrado na fIG. 2, as três zonas 205, 207, 209 podem estar localizadas no primeiro passe 23 0, o qual é mais próximo do conjunto de queimador 105.
Alguém de conhecimento comum na técnica, com base na 3 0 presente exposição, apreciaria o escopo das outras configurações que zonas do tubo de combustão 12 5 teriam. Alguém versado na técnica também apreciaria que as dimensões em particular e a configuração estrutural do tubo de combustão 125 poderiam ser ajustadas com base em outros fatores para a obtenção de um equilíbrio ótimo entre eficiência, temperatura de trocador de calor, performance de combustão e níveis de som.
Alguém versado na técnica apreciaria que a unidade de forno de aquecimento 100 incluiria componentes adicionais. Como exemplos não limitativos, a unidade 10 0 ainda pode incluir um painel de montagem 150 configurado para acoplamento do conjunto de queimador 105 e do trocador de calor 120 em conjunto. Alguém versado na técnica entenderia que a unidade também poderia incluir outros componentes, tal como um meio de circulação de ar (Por exemplo, um soprador de ar; não mostrado) A unidade 100 ainda pode incluir um conjunto de coleta 155 que é acoplado a uma extremidade oposta 160 do tubo de combustão 125, o qual é configurado para direcionar os gases para outros componentes da unidade 100 (por exemplo, trocas de calor secundárias, chaminés de descarga, etc.; não mostrados). O conjunto de queimador 105 ainda pode incluir um invólucro de queimador 165 configurado para manter um ou mais queimadores 110 ali e facilitar um acoplamento do conjunto de queimador 105 ao trocador de calor 120. O trocador de calor 120 ainda pode incluir um ou mais quadros 170 adaptados para manutenção de pelo menos um dos tubos de combustão 125 e configurados para acoplamento das aberturas 13 5, 160 de tubo de combustão 12 5 ao conjunto de queimador 105 e ao conjunto de coleta 155. Uma outra modalidade da presente exposição é um método de fabricação de uma unidade de forno de aquecimento. A FIG. 5 apresenta um fluxograma de um método de exemplo 500 de fabricação de uma unidade de forno de aquecimento da exposição, tais como as unidades de forno de aquecimento 100 com suas partes componentes, conforme descrito nas FIG. 1 a 4 J, as quais são referidas completamente.
O método 500 compreende uma etapa 510 de provisão de um conjunto de queimador que tem pelo menos um queimador localizado ali. O método 500 também compreende uma etapa 520 de provisão de um tubo de combustão 125 de um trocador de calor 120. O método ainda compreende uma etapa 530 de acoplamento de uma extremidade 13 0 do tubo de combustão 125 ao conjunto de queimador 105, de modo que pelo menos um queimador 110 possa emitir uma chama 210 para uma abertura 135 de uma extremidade 130 do tubo de combustão 125.
Conforme discutido no contexto das FIG. 1 a 4F, o tubo de combustão 125 tem pelo menos três zonas 205, 207, 209. Uma primeira superfície (por exemplo, a superfície externa 310 e/ou a superfície interna 310') da primeira zona 205 tem um primeiro ângulo externo não reto (por exemplo, o ângulo externo 312 e/ou o ângulo interno 322) com uma segunda superfície (por exemplo, a superfície externa 315 e/ou a superfície interna 315') da segunda zona, e a segunda superfície tem um segundo ângulo externo não reto (por exemplo, o ângulo externo 318 e/ou o ângulo interno 328) com uma terceira superfície (por exemplo, a superfície externa 320 e/ou a superfície interna 320') da terceira zona 209. A primeira zona 205 é a mais próxima das três zonas 205, 207, 209 até o conjunto de queimador 105, a segunda zona 207 está entre a primeira zona 205 e a terceira zona 209, e a primeira zona 205, a segunda zona 207 e a terceira zona 209 estão em um comprimento de chama 215 configurado para ser emitido a partir do queimador 110.
Em algumas modalidades, a etapa 52 0 de provisão do
tubo de combustão 125 inclui uma etapa 54 0 de formação das três zonas 205, 207, 209, a qual inclui a flexão de uma porção de uma ou mais folhas de metal (por exemplo, folhas de alumínio) para a formação de um primeiro ângulo não reto e do segundo ângulo não reto. Em alguns casos, por exemplo, uma ou mais das primeira, segunda ou terceira superfícies de uma folha de metal única podem ser flexionadas, como parte da etapa 54 0, para a formação dos primeiro e segundo ângulos para se talhar, desse modo, cada uma das zonas 2 05, 207, 209 em uma dentre zonas convergentes, divergentes ou retas. Em outros casos, folhas separadas de metal podem ser flexionadas, como parte da etapa 54 0, para a formação de peças separadas que correspondem às três zonas 205, 2 07, 209.
Em algumas modalidades, a etapa 520 de provisão do
tubo de combustão 125 inclui uma etapa 550 de formação das três zonas 205, 207, 209, a qual inclui o acoplamento de primeira, segunda e terceira folhas de metal em separado em conjunto para a formação dos primeiro e segundo ângulos. Por exemplo, em alguns casos, o acoplamento em
separado de primeira, segunda e terceira folhas de metal em conjunto na etapa 550 pode incluir uma etapa 560 de ligação das primeira e segunda folhas de metal em conjunto e uma etapa 565 de ligação da segunda e da terceira folha de 3 0 metal em conjunto. Os exemplos de processos de ligação incluem rebitagem, soldagem ou aparafusamento das peças em conjunto.
Uma outra modalidade da presente exposição é um método de uso de uma unidade de forno de aquecimento. A FIG. 6 apresenta um fluxograma de um método de exemplo 600 de fabricação de uma unidade de forno de aquecimento da exposição, tais como as unidades de forno de aquecimento 100 com suas partes componentes, conforme discutido no contexto das fIG. 1 a 5, e as quais são referidas
completamente.
O método 600 compreende uma etapa 610 de emissão de uma chama 210 a partir de um queimador 110 localizado em um conjunto de queimador 105. Alguém de conhecimento comum na técnica estaria familiarizado com gases apropriados (por
exemplo, gás natural), fluxos de gás e processos de ignição para a obtenção da etapa 610.
0 método também compreende uma etapa 62 0 de direcionamento da chama 210 para um tubo de combustão 125 de um trocador de calor 12 0, o queimador 110 acoplado a uma
2 0 abertura 13 5 em uma extremidade 130 do tubo de combustão
125. O tubo de combustão 125 tem três zonas 205, 207, 209 configuradas conforme descrito previamente no contexto das FIG. 1 a 4 J e da FIG. 5. As três zonas estão em uma extensão de chama 215 emitida a partir do queimador 110.
Uma mistura forçada dos gases pela passagem dos gases
e da chama através das três zonas 205, 207, 209 facilita a liberação antecipada de calor no tubo de combustão 125 resultando em uma temperatura uniforme no tubo de combustão 12 5. Alguém de conhecimento comum na técnica estaria
3 0 familiarizado com procedimentos para a medição da temperatura no tubo de combustão 125, por exemplo, usando- se um equipamento de formação de imagem térmica comercialmente disponível.
Em algumas modalidades, sob uma saída de regime permanente da chama 210 (por exemplo, a partir de um fluxo constante de gases para o queimador 110), pelo menos uma primeira passagem 230 e uma segunda passagem 235 do tubo de combustão 125 têm uma temperatura média substancialmente a mesma (por exemplo, por em torno de + 10 por cento) . Em algumas modalidades do tubo de combustão 125, tendo mais de dois passes, a temperatura média em qualquer um passe é substancialmente a mesma (por exemplo, por em torno de + 10 por cento) como a temperatura média em qualquer outro passe. Adicionalmente, a temperatura uniforme resultante por todo o tubo de combustão 125 com as três zonas 205, 207, 209 facilita ter uma temperatura média baixa por todo o tubo inteiro 125. Por exemplo, em alguns casos, com uma saída de regime permanente da chama 210, a temperatura média na primeira passagem 230 e na segunda passagem 235 do tubo de combustão 125 eqüivale a em torno de 343,3 0C (650 °F) ou menos.
Alguém versado na técnica apreciaria que o método 600 poderia incluir as etapas adicionais de uso de uma unidade de forno de aquecimento 100, por exemplo, para aquecimento de uma edificação ou uma outra estrutura fechada. Os exemplos não limitativos dessas etapas poderiam incluir a transferência de ar pelo trocador de calor 120 e para um ambiente (etapa 63 0) e a recirculação do ar a partir do ambiente de volta para o trocador de calor 12 0 (etapa 640). Aqueles versados na técnica à qual este pedido se refere apreciarão que outras adições e mais, apagamentos, substituições e modificações podem ser feitas nas modalidades descritas.

Claims (10)

1. Unidade de forno de aquecimento, caracterizada por compreender: um conjunto de queimador que tem pelo menos um queimador localizado ali; e um trocador de calor que tem pelo menos um tubo de combustão continuo, uma extremidade do referido tubo de combustão tendo uma primeira abertura que é acoplada ao referido conjunto de queimador, onde: o referido tubo de combustão tem pelo menos três zonas, uma primeira superfície da referida primeira zona tem um primeiro ângulo não reto com uma segunda superfície da referida segunda zona, a referida segunda superfície tem um segundo ângulo não reto com uma terceira superfície da referida terceira zona, a referida primeira zona é mais próxima das referidas três zonas até o referido conjunto de queimador e a referida terceira zona está entre a referida primeira zona e a referida terceira zona, e as referidas primeira, segunda e terceira zonas estão em um comprimento de chama configurado para ser emitido a partir do referido queimador.
2. Unidade, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida segunda superfície da referida segunda zona divergir linearmente a partir da referida primeira zona até a referida terceira zona.
3. Unidade, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida segunda superfície da referida segunda zona divergir de forma curvilinea a partir da referida primeira zona até a referida terceira zona.
4. Unidade, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida segunda zona ser uma zona convergente com o referido primeiro ângulo não reto maior do que 180 graus.
5. Unidade, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida primeira zona ser configurada como uma dentre divergente ou convergente a partir de uma referida extremidade do referido tubo de combustão até a referida segunda zona, e da referida segunda zona ser configurada como a outra dentre convergente ou divergente a partir da referida primeira zona até a referida terceira zona.
6. Unidade, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida primeira zona ser configurada como uma dentre divergente ou convergente a partir de uma referida extremidade do referido tubo de combustão até a referida segunda zona, e da referida terceira zona ser configurada como a outra dentre convergente ou divergente a partir da referida primeira zona até a referida quarta zona do referido tubo de combustão, a referida quarta zona estando localizada mais distante de uma referida extremidade do que as referidas três zonas.
7. Unidade, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de uma ou ambas as referidas segunda ou quarta zonas serem configuradas como zonas retas.
8. Unidade, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida primeira zona ser configurada como uma dentre divergente ou convergente a partir de uma quarta zona do referido tubo de combustão até a referida segunda zona, e da referida terceira zona ser configurada como a outra dentre convergente ou divergente a partir da referida segunda zona até uma quinta zona do referido tubo de combustão, a referida quarta zona estando localizada mais distante de uma referida extremidade do que as referidos três zonas e a referida quinta zona estando localizada mais distante de uma referida extremidade do que as referidas três zonas.
9. Unidade, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de uma ou mais dentre a referida segunda zona, a referida quarta zona e a referida quinta zona serem configuradas como zonas retas.
10. Unidade, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da referida segunda zona, configurada como uma zona reta, ter um comprimento de até em torno de 5 vezes o diâmetro hidráulico da referida segunda zona.
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