ES2257360T3 - Condensador. - Google Patents
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Abstract
Uso de un condensador, que comprende: un par de cabezales derecho e izquierdo (11, 11); una serie de tubos intercambiadores de calor (12) dispuestos a intervalos predeterminados entre dichos cabezales con los extremos opuestos de los mismos conectados a dichos cabezales; por lo menos una partición (16) dispuesta en uno correspondiente de dichos cabezales (11) para agrupar la citada serie de tubos intercambiadores de calor (12) en una serie de recorridos (P1, P2, P3); y una entrada de refrigerante (11a) dispuesta en una porción extrema de uno de los citados cabezales (11), y una salida de refrigerante (11b) dispuesta en una porción extrema opuesta del otro de dichos cabezales (11); en que dicha serie de recorridos incluye tres o más pasos que incluyen un primer recorrido (P1), un segundo recorrido (P2) y un tercer recorrido (P3) a través de los cuales pasa secuencialmente dicho refrigerante introducido por la citada entrada de refrigerante (11a), de modo que un área de sección transversal decada uno de dichos recorridos (P1, P2, P3) se reduce escalonadamente hacia un costado descendente de dichos recorridos (P1, P2, P3) para cada paso, en que una tasa de reducción de dicha área de sección transversal del citado segundo recorrido (P2) con respecto al área de sección transversal de dicho primer recorrido (P1) es del 50% o más, y en que la tasa de reducción de un área de sección transversal de dicho tercer recorrido (P3) con respecto al área de sección transversal del mencionado segundo recorrido (P2) es del 40% o más; de tal modo que se proporciona el condensador con sus cabezales (11, 11) extendido verticalmente y con los tubos intercambiadores de calor (12) extendidos horizontalmente, de modo que dicha entrada de refrigerante (11a) se encuentra en una posición inferior, y la citada salida de refrigerante (11b) se encuentra en una posición superior de manera que un refrigerante introducido por la entrada de refrigerante (11a) pase secuencialmente hacia arriba a través de dichaserie de recorridos (P1, P2, P3) a modo de serpentín, y salga por dicha salida de refrigerante (11b).
Description
Condensador.
El presente invento hace referencia al uso de un
condensador y un sistema de refrigeración, por ejemplo para
acondiciones de aire para automóviles.
Tal como puede verse en la figura 8, un
condensador tipo multiflujo convencional, para ser utilizado en
acondicionadores de aire para automóviles, incluye un par de
cabezales verticales 1 y 1 dispuestos separados uno del otro y una
serie de tubos planos horizontales 2 como tubos intercambiadores de
calor, dispuestos entre los cabezales a determinados intervalos en
sentido ascendente y descendente con sus extremos opuestos
conectados a los cabezales. Uno de los cabezales 1 dispone de una
entrada de refrigerante 1a en la porción superior extrema del
mismo, mientras que el otro cabezal 1 tiene una salida de
refrigerante 1b en la porción inferior del mismo. Además, los
cabezales 1 están provistos de particiones 5 cada una de las cuales
va colocada a una porción predeterminada para dividir el interior
del cabezal a fin de agrupar así la antes mencionada serie de tubos
planos 2 en una serie de recorridos P1 a P3.
Así pues, en este condensador, el refrigerante
introducido por la entrada de refrigerante 1a pasa secuencialmente
hacia abajo a través de cada recorrido P1 a P3 a modo de serpentín,
y luego sale por la salida de refrigerante 1b. Durante su paso a
través de dichos recorridos, el refrigerante intercambia calor con
el aire ambiente para condensar en un refrigerante licuado.
Los inventores de la presente solicitud
analizaron el estancamiento del refrigerante licuado en el antes
mencionado condensador utilizando una termografía. Según los
resultados del análisis, tal como puede verse en las figuras 9 y 10,
el refrigerante licuado RL tiende a estancarse en la porción
inferior situada corriente abajo de cada recorrido
P1-P3. Con detalle, en el condensador convencional,
la licuación del refrigerante ya se ha iniciado en la porción
extrema del primer recorrido P1. Por consiguiente, el refrigerante
licuado RL empieza en el fondo de la porción del cabezal que
conecta el primer y segundo recorridos P1 y P2, lo cual puede
producir el denominado estancamiento líquido. Dado que este
refrigerante licuado estancando RL bloquea las entradas de tubo en
la porción más baja del segundo recorrido P2, tan solo el
refrigerante licuado RL pasa dentro de los tubos inferiores 2 del
segundo recorrido P2. De manera similar, tan solo el refrigerante
licuado RL fluye dentro de los tubos inferiores 2 del tercer
recorrido P3. Puesto que aquellas porciones por las cuales tan solo
pasa refrigerante licuado RL no pueden realizar un eficaz
intercambio térmico, se reducen una eficaz área de transferencia
térmica, lo cual ocasiona un deterioro del rendimiento
refrigerante.
Además, el refrigerante licuado RL impide la
circulación del refrigerante, dando como resultado un aumento de la
resistencia al flujo de refrigerante.
La patente US-6.021.846 describe
un intercambiador de calor duplex que comprende: una serie de
intercambiadores de calor unitarios; teniendo cada unidad
intercambiadora de calor un circuito formado en la misma para un
medio intercambiador térmico; y medios de conexión para conectar
entre sí los circuitos en comunicación de fluido, comprendiendo
cada unidad intercambiadora de calor: una serie de tubos dispuestos
en paralelo unos respecto a otros; y un par de cabezales huecos a
los que van conectados ambos extremos de cada tubo en comunicación
de fluido, de modo que los intercambiadores de calor unitarios están
colocados adelante y detrás en el sentido del flujo de aire, de
forma que uno de dichos intercambiadores de calor unitarios queda
cara el viento, mientras las otros intercambiadores de calor
unitarios quedan en el costado opuesto al viento, estando conectados
en paralelo entre sí, para el medio intercambiador térmico, los
circuitos formados por los intercambiadores de calor unitarios.
La patente US-5.730.212 describe
un condensador de refrigerante para ser utilizado en un sistema de
aire acondicionado para automóvil, comprendiendo en par de
cabezales que forman una entrada y una salida para refrigerante, y
que están conectados mediante una serie de tubos, de modo que puede
establecerse el número de vueltas en dos por medio de separadores,
donde los tubos pueden fijarse para una combinación de 11, 11, y 10
ó bien 16, 12, y 4.
La patente US-6.062.303 describe
un condensador tipo multiflujo que comprende un par de tubos
cabezales dispuestos en paralelo uno al otro y colocados para tener
una entrada y una salida; una serie de tubos, cada uno de los
cuales va conectado a dichos tubos cabezales por los extremos
opuestos del mismo, con por lo menos un par de deflectores
dispuestos en dichos tubos cabezales; y un área de paso en el
costado de entrada definido por la cámara en el costado de entrada
de las cámaras divididas por los deflectores, en los cuales se
introduce el refrigerante a través de dicha entrada y que está
formada en uno de los tubos cabezales, mientras que la cámara
opuesta está formada en el otro de los tubos cabezales, y siendo una
serie de tubos que se extienden entre las cámaras aproximadamente
del 30 al 65% del área global de todos los pasos.
La patente US-5.482.112 describe
un condensador que comprende una serie de elementos tubulares que
definen pasos de flujo, y un par de cabezales dispuestos en los
extremos opuestos de los elementos tubulares, definiendo uno y otro
cabezales una entrada de refrigerante y una salida de refrigerante,
de manera que ambos cabezales están divididos en dos secciones
mediante una partición que divide todo el paso de refrigerante
dentro un grupo lateral de entrada, un grupo intermedio y un grupo
lateral de salida, y en que el grupo intermedio tiene un área de
sección transversal menor que la del grupo lateral de entrada y
mayor que la del grupo lateral de salida.
Es un objeto del presente invento proporcionar un
condensador que tiene una reducida resistencia al paso de
refrigerante y un mejor rendimiento de refrigeración.
Esto se consigue mediante las materias que
presentan las características que figuran en la reivindicación 1 y
en la reivindicación 3, respectivamente.
Con este condensador, el refrigerante gaseoso que
sale de los tubos intercambiadores de calor que constituyen el
recorrido del costado ascendente (recorrido del costado inferior)
pasa vigorosamente en la porción de giro de refrigerante del
cabezal que conecta los recorridos adyacentes, y el refrigerante
ascendente pasa dentro de los tubos intercambiadores de calor que
constituyen el recorrido del costado descendente (recorrido del
costado superior). Por tanto, el refrigerante licuado es empujado
por el efecto de soplado de este refrigerante ascendente, y pasa
suavemente dentro de los tubos intercambiadores de calor que
constituyen el recorrido lateral descendente (recorrido lateral
superior). Esto evita un estancamiento del refrigerante licuado, el
cual mantiene una gran área de transferencia térmica efectiva de la
porción intercambiadora de calor y permite un suave flujo de
refrigerante distribuido equitativamente en cada recorrido.
De acuerdo con el invento, la serie de pasos
incluye tres o más recorridos que comprenden un primer recorrido,
un segundo recorrido y un tercer recorrido a través de los cuales
pasa secuencialmente el refrigerante introducido por la entrada de
refrigerante, siendo la tasa de reducción de un área de sección
transversal del segundo recorrido con respecto a un área de la
sección transversal del primer recorrido del 50% o más, y la tasa de
reducción de un área de sección transversal del tercer recorrido con
respecto a un área de sección transversal del segundo recorrido del
40% o más. Esto tiene por efecto que puede conseguirse completamente
el antes mencionado efecto de soplado del refrigerante causado por
la porción de giro de refrigerante que conecta los recorridos
adyacentes, lo cual puede evitar el estancamiento del refrigerante
licuado en la porción de giro de refrigerante.
En las reivindicaciones complementarias 2 y 4 se
describen otras formas de realización del invento.
Otros objetos y particularidades del invento
resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada
del presente invento, hecha con referencia a los dibujos
adjuntos.
Se describirá de modo más completo y se
comprenderá mejor el presente invento a partir de la siguiente
descripción, hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los
cuales:
La figura 1 es una vista frontal que muestra un
condensador para ser utilizado en sistemas de aire acondicionado
para automóviles según una forma de realización del presente
invento;
La figura 2 es una vista frontal esquemática
mostrando una disposición del circuito refrigerante del condensador
de acuerdo con la forma de realización;
La figura 3 es una vista en sección transversal
ampliada, mostrando una primera porción del giro de refrigerante y
el entorno del condensador de acuerdo con la forma de
realización;
La figura 4 es una vista esquemática en sección
transversal, mostrando una disposición de circuito refrigerante de
un condensador para ser utilizado en acondicionadores de aire para
automóviles, de acuerdo con una segunda forma de realización del
presente invento;
La figura 5 es una vista esquemática en sección
transversal mostrando una disposición de circuito refrigerante de un
condensador para ser utilizado en acondicionadores de aire para
automóviles, de acuerdo con una tercera forma de realización del
presente invento;
La figura 6 es una vista esquemática en sección
transversal mostrando una disposición de circuito refrigerante de un
condensador para ser utilizado en acondicionadores de aire para
automóviles, según un ejemplo comparativo;
La figura 7 es un gráfico que muestra una
relación entre la resistencia al flujo de refrigerante y la
circulación de refrigerante arriba de los condensadores según el
invento y comparativo;
La figura 8 es una vista frontal, parcialmente
suprimida, mostrando un condensador convencional para usar en
acondiciones de aire para automóviles;
La figura 9 es una vista frontal esquemática
mostrando una disposición de circuito refrigerante del condensador
convencional; y
La figura 10 es una vista esquemática, en sección
transversal, mostrando una primera porción del giro de refrigerante
y el entorno del condensador convencional.
Las figuras 1 y 2 muestran un condensador tipo
multiflujo para ser utilizado en acondiciones de aire para
automóviles, según una forma de realización del presente
invento.
Tal como muestran estas figuras, este condensador
tiene un par de cabezales, derecho e izquierdo 11 y 11, dispuestos
a una cierta distancia. Entre dichos cabezales 11 y 11, va colocada
horizontalmente una serie de tubos planos 12, como tubos
intercambiadores de calor, a determinados intervalos en sentido
vertical con sus extremos opuestos conectados a los cabezales 11 y
11. Además, hay aletas onduladas 13 dispuestas entre los tubos
planos adyacentes 12 y colocadas en los tubos planos más exteriores
12. Asimismo, en el costado exterior de cada aleta ondulada más
externa 13, va colocada una placa lateral en forma de cincha 14 para
proteger la aleta ondulada más externa 13.
En el costado inferior de uno de los cabezales 11
(el cabezal derecho), se encuentra una entrada de refrigerante 11a.
Por otro lado, en el costado superior del otro cabezal 11 (cabezal
izquierdo), existe una salida de refrigerante 11b.
Además, en una porción predeterminada de cada
cabezal 11, hay una partición 16 que divide el interior del cabezal
11, en sentido longitudinal del mismo, agrupando así la antes
mencionada serie de tubos planos 12 en tres recorridos, el primer
recorrido P1 (recorrido inferior), el segundo recorrido P2
(recorrido central) y el tercer recorrido P3 (recorrido
superior).
La porción de cabeza del cabezal inquierdo 11 que
conecta el primer recorrido P1 con el segundo recorrido P1 y P2
constituye una primera porción de giro de refrigerante T1, y la
porción de cabeza del cabezal derecho 11 que conecta el segundo
recorrido P2 con el tercer recorrido P3 constituye una segunda
porción de giro de refrigerante T2.
En la forma de realización antes mencionada, aun
cuando la porción de cabeza que constituye la porción de giro T1 ó
T2 está formada por la división de un simple cabezal cilíndrico 11
con la partición 16, el presente invento no está limitado a ello.
Por ejemplo, cada porción de cabeza que constituye la porción de
giro T1 y T2 puede estar formada por un tubo cabezal individual
separado.
En esta forma de realización, cada recorrido
P1-P3 tiene el área de la sección transversal
reducida escalonadamente hacia el costado lateral descendente
(recorrido lateral superior) para cada recorrido. En el presente
invento, la tasa de reducción del área de sección transversal del
recorrido lateral descendente (recorrido lateral superior) de los
dos recorridos adyacentes hasta el recorrido lateral ascendente
(recorrido lateral inferior) debe ser establecida al 20% o más, y
preferiblemente dicha tasa de reducción se establece al 30% o más.
La tasa de reducción antes citada (%) puede obtenerse mediante la
siguiente fórmula: (1-PL/PU)x100 (%), donde
"PU" es un área de la sección transversal del recorrido lateral
ascendente, y "PL" es el área del recorrido lateral
descendente. Si la antes mencionada tasa de reducción es menor del
20%, no puede garantizarse una suficiente velocidad de flujo (vigor)
del refrigerante en la porción de giro del refrigerante T1 y T2 en
el cabezal 11 entre los recorridos adyacentes, dando como resultado
un ineficaz efecto de soplado de refrigerante, lo que a su vez puede
ocasionar un estancamiento del refrigerante licuado.
En el presente invento, es preferible que la
antes mencionada tasa de reducción se establezca al 25% o más en
cualquiera de los dos recorridos adyacentes. Es más preferible que
la tasa de reducción del área de la sección transversal del segundo
recorrido con respecto el área de la sección transversal del primer
recorrido sea del 50% o más y que la tasa de reducción del área de
la sección transversal del tercer recorrido con respecto al área de
la sección transversal del segundo recorrido sea del 40% o más.
En el condensador de esta forma de realización,
todos los tubos planos 12 tienen la misma estructura, y por tanto el
área de la sección transversal de cada recorrido
P1-P3 es proporcional al número de tubos de cada
recorrido P1-P3. Por consiguiente, la tasa de
reducción del área de la sección transversal entre los recorridos
adyacentes corresponde a la tasa de reducción del número de tubos
entre los recorridos adyacentes. En el condensador de esta forma de
realización, tal como puede verse a la figura 2, el primer recorrido
P1 incluye 22 tubos planos, el segundo recorrido P2 incluye 9 tubos
planos y el tercer recorrido P3 incluye 5 tubos planos. Por
consiguiente, la tasa de reducción de las áreas de sección
transversal entre el primer y el segundo recorridos P1 y P2 es del
59,1%, y la existente entre el segundo y tercer recorridos P2 y P3
es de 44,4%.
Sin embargo, en el presente invento, la tasa de
reducción de las áreas de sección transversal entre los recorridos
adyacentes puede establecerse de tal modo que cada recorrido esté
constituido por el mismo número de tubos que tengan diferente área
de sección transversal.
En el presente invento, aun cuando el número
total de recorridos no está especialmente limitado, es preferible
que el número total sea de 2 a 5, más preferiblemente de 3 ó 4. El
número total más apropiado es de 3. Si el número total de
recorridos es excesivo, la tasa de reducción de las áreas de sección
transversal entre recorridos adyacentes, es decir, la tasa de
reducción del número de tubos entre los recorridos adyacentes en la
forma de realización antes mencionada, resulta demasiado baja, lo
cual produce una perturbación en la seguridad de la antes citada
tasa de
reducción.
reducción.
Además, en el presente invento, es preferible que
el área de la sección transversal de cada recorrido se reduzca
escalonadamente para cada recorrido hacia el costado de flujo
descendente (costado superior). Sin embargo, el núcleo
intercambiador de calor puede incluir recorridos adyacentes cada uno
de los cuales tenga la misma área de sección transversal. Por
consiguiente, debe entenderse que el presente invento cubre un tal
condensador incluyendo recorridos adyacentes cada uno de los cuales
tiene la misma área de sección transversal, salvo que se indique
claramente de otro modo.
Volviendo al condensador de la forma de
realización antes mencionada, el refrigerante introducido por la
entrada de refrigerante 11a pasa secuencialmente hacia arriba a
través del primer al tercer recorrido P1-P3 a modo
de serpentín, y sale por la salida de refrigerante 11b. Mientras
pasa a través de dichos recorridos, el refrigerante intercambia
calor con el aire ambiente para ser gradualmente condensado y
licuado.
En este momento, la licuación del refrigerante
gaseoso introducido por la entrada de refrigerante 11a empieza en
la porción extrema del primer recorrido P1, por ejemplo, y el
refrigerante licuado RL fluye por las salidas de tubo del primer
recorrido P1 y tiende a descender en la porción de giro de
refrigerante T1, tal como puede verse en la figura 3. Por otro
lado, el refrigerante gaseoso RG sale por las salidas de tubo del
primer recorrido P1 y sube vigorosamente en la primera porción de
giro T1. Este refrigerante gaseoso en ascenso RG empuja hacia
arriba el antes citado refrigerante licuado RL. Así pues, el
refrigerante licuado RL asciende por la primera porción de giro de
refrigerante T1 junto con el refrigerante gaseosos RG, y esta
mezcla ascendente de refrigerante será regular y suavemente
distribuida dentro de cada tubo plano 12 que constituye el segundo
recorrido P2.
En esta forma de realización, dado que el área de
sección transversal del segundo recorrido P2 se establece según la
antes citada área de reducción específica de modo que en el primer
recorrido P1, la velocidad de flujo del refrigerante líquido que
asciende por la primera porción de giro de refrigerante T1 entre el
primer y el segundo recorridos P1 y P2 pueda ser suficientemente
asegurada. Por consiguiente, puede obtenerse un suficiente efecto
de soplado en la porción de giro de refrigerante T1 mediante el
ascenso del refrigerante, lo que a su vez puede evitar con
seguridad el estancamiento del refrigerante licuado RL en la porción
inferior de la porción de giro de refrige-
rante T1.
rante T1.
Con respecto al refrigerante que pasará por el
tercer recorrido P3 a través de la segunda porción de giro de
refrigerante T2 desde el segundo recorrido P2, puede observarse un
fenómeno similar. El refrigerante gaseoso RG que sube vigorosamente
en la segunda porción de giro de refrigerante T2 empujará hacia
arriba el refrigerante licuado RL que tiende a bajar, y por tanto
este refrigerante ascendente puede fluir suavemente dentro de cada
tubo plano 12 que constituye el tercer recorrido P3.
Como resultado puede impedirse un estancamiento
de líquido mediante el refrigerante licuado.
Por tanto, de acuerdo con el condensador de esta
forma de realización, dado que es posible evitar el estancamiento
del refrigerante licuado, toda la superficie del núcleo puede
utilizarse eficazmente como porción de intercambio térmico, dando
como resultado un mejor rendimiento de la refrigeración.
Asimismo, dado que el refrigerante no se
estancará y pasará a través de toda la región de cada recorrido de
una manera regularmente distribuida, puede reducirse la resistencia
de paso de refrigerante, dando como resultado otra mejora en el
rendimiento de intercambio térmico.
A continuación se explicarán ejemplos de acuerdo
con el presente invento, así como un ejemplo comparativo.
Primer
ejemplo
Se fabricó un condensador de acuerdo con la antes
mencionada forma de realización representada en las figuras 1 y 2.
Dicho condensador tiene tres recorridos, a saber, el primer
recorrido más bajo P1, el segundo recorrido central P2 y el tercer
recorrido más alto P3. El primer, segundo y tercer recorridos P1, P2
y P3 incluye veintidós (22) tubos, nueve (9) tubos y cinco (5)
tubos, respectivamente. En este condensador, la tasa de reducción
del área de la sección transversal del segundo recorrido P2 con
respecto al del primer recorrido P1 es de 59,1%, y la tasa de
reducción del área de sección transversal del tercer recorrido P3
con respecto al del segundo recorrido P2 es del 44,4%.
Segundo
ejemplo
Tal como puede verse en la figura 4, se fabricó
un condensador con tres recorridos, es decir, el primer recorrido
inferior P1, el segundo recorrido central P2 y el tercer recorrido
superior P3. El primer, segundo y tercer recorridos P1, P2 y P3
incluyen dieciocho (18) tubos, nueve (9) tubos y cinco (5) tubos,
respectivamente. La demás estructura es igual como el condensador
del primer ejemplo. En este condensador, la tasa de reducción del
área de sección transversal del segundo recorrido P2 con respecto al
primer recorrido P1 es del 50%, y la tasa de reducción del área de
sección transversal del tercer recorrido P3 con respecto al segundo
recorrido P2 es del 44,4%.
En la segunda forma de realización representada
en la figura 4, se han utilizado los mismos números de referencia o
equivalentes del primer ejemplo a la misma porción o porción
equivalente (similarmente, se indicará con el mismo número de
eferencia o equivalente en el siguiente tercer ejemplo representado
en la figura 5 y en el siguiente ejemplo comparativo mostrado en la
figura 6).
Tercer
ejemplo
Tal como aparece en la figura 5, se fabricó un
condensador que tiene cuatro recorridos, es decir, el primer
recorrido inferior P1, el segundo recorrido central inferior P2, el
tercer recorrido central superior P3 y el cuarto recorrido superior
P4. El primer, segundo, tercer y cuarto recorridos P1, P2, P3 y P4
incluyen trece (13) tubos, nueve (9) tubos, seis (6) tubos y cuatro
(4) tubos, respectivamente. Por lo demás, la estructura es igual
como el condensador del primer ejemplo. En este condensador, la tasa
de reducción del área de sección transversal del segundo recorrido
P2 con respecto al primer recorrido P1 es del 30,8%, la tasa de
reducción del área de sección transversal del tercer recorrido P3
con respecto al segundo recorrido P2 es del 33,3% y la tasa de
reducción del área de sección transversal del cuarto recorrido P4
con respecto al tercer recorrido P3 es del 33,3%. En la figura 5,
el número de referencia T4 indica una cuarta porción de giro de
refrigerante (se utilizará el mismo número en la figura 6).
Ejemplo
comparativo
Tal como puede verse en la figura 6, se fabricó
un condensador que tiene cuatro recorridos, es decir, el primer
recorrido superior P1, el segundo recorrido central superior P2, el
tercer recorrido central inferior P3 y el cuarto recorrido inferior
P4. El primer, segundo, tercer y cuarto recorridos P1, P2, P3 y P4
incluyen trece (13) tubos, nueve (9) tubos, seis (6) tubos y cuatro
(4) tubos, respectivamente. Por lo demás, la estructura es igual
como el condensador del primer ejemplo. En este condensador según el
ejemplo comparativo tiene una configuración simétrica girada 180
grados respecto al antes citado condensador de acuerdo con el tercer
ejemplo. Por consiguiente, en este condensador, la tasa de
reducción del área de sección transversal del segundo recorrido P2
con respecto al primer recorrido P1 es del 30,8%, la tasa de
reducción del área de sección transversal del tercer recorrido P3
con respecto al segundo recorrido P2 es del 33,3% y la tasa de
reducción del área de sección transversal del cuarto recorrido P4
con respecto al tercer recorrido P3 es del 33,3%.
En los ejemplos antes mencionados, y en el
ejemplo comparativo, se observó que un refrigerante licuado
(refrigerante a baja temperatura) se estanca o no en función de la
distribución de la temperatura de una imagen termográfica. Según la
observación, en los condensadores del primer al tercer ejemplos, la
temperatura del refrigerante se redujo gradualmente hacia la
porción descendente de cada recorrido, no existiendo ninguna
variación en la distribución de temperatura, y no se observó ningún
estancamiento de un refrigerante licuado. Además, en el condensador
de acuerdo con el ejemplo comparativo, existía una región de baja
temperatura en la porción inferior de cada recorrido, observándose
un estancamiento del refrigerante licuado en la porción
inferior.
Se midió la relación existente entre la
resistencia de flujo de refrigerante (kPa) y la cantidad de
circulación de refrigerante (kg/h) en cada condensador de los
ejemplos antes citados y el ejemplo comparativo. Los resultados
medidos aparecen en el gráfico de la figura 7. En dicho gráfico
"A1", "A2" y "A3" indican el primer, segundo y
tercer ejemplos, respectivamente, mientras que "B" indica el
ejemplo comparativo.
Tal como resultará evidente en este gráfico, en
el condensador de acuerdo con el primer al tercer ejemplos
A1-A3, la resistencia de flujo de refrigerante para
una circulación predeterminada de refrigerante se redujo en
comparación con el condensador de acuerdo con el ejemplo
comparativo.
Entre estos tres ejemplos, especialmente el
primer y segundo ejemplos A1 y A2 fueron capaces de reducir
notablemente la resistencia al flujo. El motivo se considera como
sigue: dado que la tasa de reducción del área de sección
transversal del segundo recorrido P2 con respecto al área de la
sección transversal del primer recorrido P1 se establece al 50% o
más, y la tasa de reducción del área de sección transversal del
tercer recorrido P3 con respecto al área de sección transversal del
segundo recorrido P2 se establece al 40% o más, el efecto de
soplado de refrigerante entre recorridos adyacentes puede
conseguirse por completo, y por consiguiente la circulación del
refrigerante puede realizarse de una manera mucho más suave.
Por consiguiente, entre recorridos adyacentes,
con el refrigerante saliendo del recorrido del costado superior
(recorrido lateral inferior) asciende y sale del recorrido lateral
inferior (recorrido lateral superior), el refrigerante licuado es
empujado hacia arriba por el efecto de soplado del refrigerante
ascendente y se introduce en el recorrido lateral inferior
(recorrido lateral superior). Como consecuencia de ello, puede
evitarse un estancamiento del refrigerante líquido, garantizando una
suficiente área efectiva de la porción intercambiadora de calor, lo
que permite un mejor rendimiento de la refrigeración. Además, dado
que el refrigerante licuado pasa a través de toda la región de cada
recorrido sin estancamiento en el mismo, puede reducirse la
resistencia de flujo de refrigerante, lo cual da como resultado un
mejor rendimiento. En casos en que la tasa de reducción del área de
sección transversal especificada entre los recorridos adyacentes
predeterminados, pueden obtenerse los efectos antes mencionados con
toda seguridad.
Esta solicitud reivindica la prioridad a la
solicitud de patente japonesa núm. 2000-183966
presentada el 20 de junio del 2000.
Los términos y descripciones de esta
especificación se emplean únicamente para fines explicatorios, por
lo que el presente invento no queda limitado a dichos términos y
descripciones. Debe observarse que existen muchas modificaciones y
sustituciones posibles sin apartarse del ámbito del presente invento
que se define en las reivindicaciones adjuntas. El presente invento
permite cualquier cambio de diseño si se halla dentro de los límites
que se establece en la reivindicación.
Claims (4)
1. Uso de un condensador, que comprende:
un par de cabezales derecho e izquierdo (11,
11);
una serie de tubos intercambiadores de calor (12)
dispuestos a intervalos predeterminados entre dichos cabezales con
los extremos opuestos de los mismos conectados a dichos
cabezales;
por lo menos una partición (16) dispuesta en uno
correspondiente de dichos cabezales (11) para agrupar la citada
serie de tubos intercambiadores de calor (12) en una serie de
recorridos (P1, P2, P3); y
una entrada de refrigerante (11a) dispuesta en
una porción extrema de uno de los citados cabezales (11), y una
salida de refrigerante (11b) dispuesta en una porción extrema
opuesta del otro de dichos cabezales (11);
en que dicha serie de recorridos incluye tres o
más pasos que incluyen un primer recorrido (P1), un segundo
recorrido (P2) y un tercer recorrido (P3) a través de los cuales
pasa secuencialmente dicho refrigerante introducido por la citada
entrada de refrigerante (11a), de modo que un área de sección
transversal de cada uno de dichos recorridos (P1, P2, P3) se reduce
escalonadamente hacia un costado descendente de dichos recorridos
(P1, P2, P3) para cada paso, en que una tasa de reducción de dicha
área de sección transversal del citado segundo recorrido (P2) con
respecto al área de sección transversal de dicho primer recorrido
(P1) es del 50% o más, y en que la tasa de reducción de un área de
sección transversal de dicho tercer recorrido (P3) con respecto al
área de sección transversal del mencionado segundo recorrido (P2)
es del 40% o más;
de tal modo que
se proporciona el condensador con sus cabezales
(11, 11) extendido verticalmente y con los tubos intercambiadores
de calor (12) extendidos horizontalmente, de modo que dicha entrada
de refrigerante (11a) se encuentra en una posición inferior, y la
citada salida de refrigerante (11b) se encuentra en una posición
superior de manera que un refrigerante introducido por la entrada
de refrigerante (11a) pase secuencialmente hacia arriba a través de
dicha serie de recorridos (P1, P2, P3) a modo de serpentín, y salga
por dicha salida de refrigerante (11b).
2. Uso del condensador tal como se ha indicado en
la reivindicación 1, en que cada una de dichas tasas de reducción se
alcanza disminuyendo el número de dichos tubos intercambiadores de
calor (12) que constituyen cada uno de los citados recorrido (P1,
P2, P3).
3. Un sistema de refrigeración que tiene un
condensador que a su vez comprende un par de cabezales derecho e
izquierdo (11, 11); una serie de tubos intercambiadores de calor
(12) dispuestos a intervalos predeterminados entre dichos cabezales
con los extremos opuestos de los mismos conectados a dichos
cabezales, con por lo menos una partición (16) dispuesta en uno
correspondiente de dichos cabezales (11) para agrupar la citada
serie de tubos intercambiadores de calor (12) en una serie de
recorridos (P1, P2, P3); una entrada de refrigerante (11a) dispuesta
en una porción extrema de uno de los citados cabezales (11); y una
salida de refrigerante (11b) dispuesta en una porción extrema
opuesta del otro de dichos cabezales (11); en que dicha serie de
recorridos incluye tres o más pasos que incluyen un primer
recorrido (P1), un segundo recorrido (P2) y un tercer recorrido (P3)
a través del cual pasa secuencialmente dicho refrigerante
introducido por la citada entrada de refrigerante (11a), de modo
que un área de sección transversal de cada uno de dichos recorridos
(P1, P2, P3) se reduce escalonadamente hacia un costado descendente
de dichos recorridos (P1, P2, P3) para cada paso, en que una tasa de
reducción de dicha área de sección transversal del citado segundo
recorrido (P2) con respecto al área de sección transversal de dicho
primer recorrido (P1) es del 50% o más, en que la tasa de reducción
de un área de sección transversal de dicho tercer recorrido (P3)
con respecto al área de sección transversal del mencionado segundo
recorrido (P2) es del 40% o más; y
en que el condensador va dispuesto de tal modo
que sus cabezales (11, 11) se extienden verticalmente con los tubos
intercambiadores de calor (12) extendidos horizontalmente, de modo
que la entrada de refrigerante (11a) se encuentra en una posición
inferior, y la citada salida de refrigerante (11b) se encuentra en
una posición superior, de manera que un refrigerante introducido
por la entrada de refrigerante (11a) pase secuencialmente hacia
arriba a través de dicha serie de recorridos (P1, P2, P3) a modo de
serpentín, y sale por dicha salida de refrigerante (11b).
4. El sistema de refrigeración tal como se ha
indicado en la reivindicación 3, en que cada una de dichas tasas de
reducción se alcanza disminuyendo el número de dichos tubos
intercambiadores de calor (12) que constituyen cada uno de los
citados recorrido (P1, P2, P3).
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