ES2728297T3 - Placa de transferencia de calor e intercambiador de calor de placas - Google Patents

Placa de transferencia de calor e intercambiador de calor de placas Download PDF

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Abstract

Placa de transferencia de calor configurada para estar dispuesta en un intercambiador de calor de placas (2), comprendiendo la placa de transferencia de calor un primer lado (101), un segundo lado (102), un tercer lado (103) y un cuarto lado (104) que forman una periferia de la placa de transferencia de calor, estando el primer lado (101) opuesto al segundo lado (102) y estando el tercer lado (103) opuesto al cuarto lado (104), una primera abertura de puerto (22) y una segunda abertura de puerto (23) que están dispuestas separadas entre sí para permitir que un primer fluido (F1) fluya sobre una superficie superior (88) de la placa de transferencia de calor, desde la primera abertura de puerto (22) hasta la segunda abertura de puerto (23), en donde un eje (A1) de la placa de transferencia de calor se extiende a través de un centro (C2) de la primera abertura de puerto y a través de un centro (C3) de la segunda abertura de puerto (23), una primera abertura lateral (24) en el primer lado (101) y una segunda abertura lateral (25) en el segundo lado (102) para permitir que un segundo fluido (F2) fluya sobre una superficie inferior (89) de la placa de transferencia de calor, desde la primera abertura lateral (24) hasta la segunda abertura lateral (25), una serie de filas (73, 74) donde cada fila (73, 74) tiene partes superiores (76) y ranuras (77) alternos que se extienden a lo largo de un plano central (P1) de la placa de transferencia de calor, entre un plano superior (P2) y un plano inferior (P3) de la placa de transferencia de calor, estando el plano superior (P2) y el plano inferior (P3) sustancialmente paralelos al plano central (P1) y situados en un lado respectivo del plano central (P1), donde una transición entre una parte superior (76) y una ranura adyacente (77) en la misma fila (73) está formada por una porción (78) de la placa de transferencia de calor (21) que está inclinada con respecto al plano central (P1), caracterizada por porciones de placa (80, 81) que se extienden a lo largo del plano central (P1) de la placa de transferencia de calor, entre las filas (73, 74) de partes superiores (76) y ranuras (77), de modo que al menos algunas de las filas (73, 74) de partes superiores (76) y ranuras (77) están separadas entre sí y las porciones de placa (80, 81) forman así canales de flujo entre las filas (73, 74) de partes superiores (76) y ranuras (77) .

Description

DESCRIPCIÓN
Placa de transferencia de calor e intercambiador de calor de placas
Campo técnico
La invención se refiere a una placa de transferencia de calor con el llamado patrón de montaña rusa, que comprende una serie de filas en las que cada fila tiene partes superiores y ranuras alternas que se extienden a lo largo de un plano central de la placa de transferencia de calor, entre un plano superior y un plano inferior de la placa de transferencia de calor. El plano superior y el plano inferior son sustancialmente paralelos al plano central y están situados en un lado respectivo del plano central, donde una transición entre cada parte superior y ranura adyacente en la misma fila está formada por una porción de la placa de transferencia de calor que está inclinada con respecto al plano central.
Estado de la técnica
Hoy en día existen muchos tipos diferentes de intercambiadores de calor de placas y se emplean en diversas aplicaciones dependiendo de su tipo. Algunos tipos de intercambiadores de calor de placas tienen una carcasa que forma un recinto sellado en el que se disponen las placas de transferencia de calor que están unidas. Las placas de transferencia de calor forman una pila de placas de transferencia de calor donde se forman rutas de flujo alternas primera y segunda para un primer y un segundo fluido entre las placas de transferencia de calor.
Dado que las placas de transferencia de calor están rodeadas por una carcasa, el intercambiador de calor puede soportar altos niveles de presión en comparación con muchos otros tipos de intercambiadores de calor de placas. Algunos ejemplos de intercambiadores de calor con una carcasa que rodea las placas de transferencia de calor se encuentran en los documentos de patente EP2508831 y EP2527775. Los intercambiadores de calor de placa divulgados por estos documentos manejan bien los niveles de alta presión. Sin embargo, en algunas aplicaciones, la carcasa debe ser relativamente gruesa para poder manejar los niveles de presión deseados, lo que aumenta el peso total y el coste general del intercambiador de calor. Además, las placas de transferencia de calor dentro de la carcasa deben estar diseñadas para soportar niveles de alta presión. Sin embargo, al mismo tiempo, las placas de transferencia de calor deben ser capaces de transferir el calor de manera eficiente. En general, las placas de transferencia de calor son del llamado tipo chevron, es decir, tienen un patrón con un conjunto de rebordes y ranuras alargados que están inclinados hacia otro conjunto de rebordes y ranuras alargados (a veces denominado patrón de espiga).
Se necesitan nuevos tipos de intercambiadores de calor de placas, así como placas de transferencia de calor que puedan soportar altos niveles de presión. Los intercambiadores de calor y las placas de transferencia de calor deben requerir, de manera preferible, relativamente poco material para su estructura, al tiempo que garantizan que el calor se transfiera de manera eficiente entre las placas de transferencia de calor.
El documento US 2003/0000688 A1 divulga un intercambiador de calor de placas que comprende una serie de casetes encerrados dentro de una carcasa que comprende un armazón cilíndrico. Cada casete consiste en un par de placas de transferencia de calor. Cada casete tiene un puerto de entrada y un puerto de salida. Las placas de transferencia de calor están provistas de orificios para los puertos de entrada y salida. Un fluido primario fluye hacia el puerto de entrada y luego a través de los canales alternos de los casetes y a través del puerto de salida. Un fluido secundario entra en el lado del armazón a través de una boquilla de entrada y fluye hacia una cámara de entrada de un área circular que rodea los casetes. El área circular que rodea los casetes se divide por un par de sellos metálicos en la cámara de entrada y en la cámara de salida. El fluido secundario fluye desde el canal de entrada a través de canales alternos situados en cada uno de los casetes y hacia la cámara de salida del área circular que rodea a los casetes y sale a través de una boquilla de salida. Cada uno de los canales a través de los cuales fluye el fluido secundario está situado entre los canales provistos para el fluido primario. Las placas de transferencia de calor tienen una pluralidad de canales generalmente en forma de V y paralelos formados en su interior, cada uno de los cuales tiene rebordes internos y externos.
Sumario
Es un objetivo de la invención superar al menos parcialmente una o más de las limitaciones del estado de la técnica identificadas anteriormente. En particular, es un objetivo proporcionar una nueva placa de transferencia de calor que pueda soportar altos niveles de presión al tiempo que permite una transferencia eficiente de calor. Otros objetivos, características, aspectos y ventajas de la invención aparecerán en la siguiente descripción detallada, así como en los dibujos.
Por lo tanto, se proporciona una placa de transferencia de calor, que está configurada para estar dispuesta en un intercambiador de calor de placas y comprende: un primer lado, un segundo lado, un tercer lado y un cuarto lado que forman una periferia de la placa de transferencia de calor, estando el primer lado opuesto al segundo lado y el tercer lado opuesto al cuarto lado; una primera abertura de puerto y una segunda abertura de puerto que están dispuestas a una distancia entre sí para permitir que un primer fluido fluya sobre una superficie superior de la placa de transferencia de calor, desde la primera abertura de puerto hasta la segunda abertura de puerto, en la que un eje de la placa de transferencia de calor se extiende a través del centro de la primera abertura de puerto y a través del centro de la segunda abertura de puerto; una primera abertura lateral en el primer lado y una segunda abertura lateral en el segundo lado, para permitir que un segundo fluido fluya sobre una superficie inferior de la placa de transferencia de calor, desde la primera abertura lateral hasta la segunda abertura lateral; y una serie de filas en las que cada fila tiene partes superiores y ranuras alternas que se extienden a lo largo de un plano central de la placa de transferencia de calor, entre un plano superior y un plano inferior de la placa de transferencia de calor, siendo el plano superior y el plano inferior sustancialmente paralelos al plano central y situados en un lado respectivo del plano central, donde una transición entre una parte superior y una ranura adyacente en la misma fila está formada por una porción de la placa de transferencia de calor que está inclinada con respecto al plano central.
La placa de transferencia de calor tiene porciones de placa que se extienden a lo largo del plano central de la placa de transferencia de calor, entre las filas de partes superiores y ranuras, de manera que al menos algunas de las filas de partes superiores y ranuras están separadas entre sí y, de este modo, las porciones de placa forman canales de flujo entre las filas de partes superiores y ranuras.
La placa de transferencia de calor tiene, en virtud de los canales de flujo entre las filas de partes superiores y ranuras, un denominado patrón de montaña rusa. La placa de transferencia de calor es ventajosa porque proporciona resistencia a las porciones de placa que forman los canales de flujo. Las placas de transferencia de calor con perfiles de placa tradicionales, como las de tipo chevron, tienden a aplanarse bajo presión. El patrón de montaña rusa, por otro lado, es capaz de mantener un espacio constante entre las placas adyacentes a niveles de presión relativamente más altos.
La placa de transferencia de calor puede tener forma de placa circular con dos lados cortados que forman el primer lado y el segundo lado, en la que el tercer lado y el cuarto lado tienen forma de lados curvados.
Esta forma es ventajosa, por ejemplo, porque permite un flujo de fluido a través de las aberturas de puerto y sobre las aberturas laterales en una configuración llamada multipaso (los flujos giran en direcciones opuestas) sin la necesidad de ningún desviador de flujo adicional. Además, la forma puede coincidir fácilmente con un lado interno del armazón de un intercambiador de calor en el que está dispuesta la placa, y puede ofrecer una buena distribución de flujo sobre los dos lados cortados.
Al menos tres de las filas de partes superiores y ranuras pueden extenderse adyacentes entre sí, de manera simétrica a lo largo del eje que se extiende a través de los centros de las aberturas de puerto primera y segunda, formando así un conjunto central de filas de partes superiores y ranuras que se extienden axialmente.
Una serie de filas de partes superiores y ranuras pueden extenderse en una dirección radialmente hacia el exterior desde el centro de la primera abertura de puerto, formando así filas de partes superiores y ranuras que se extienden radialmente.
Las filas de partes superiores y ranuras que se extienden radialmente pueden rodear una circunferencia de la primera abertura de puerto.
Una serie de filas de topes y ranuras puede extenderse en una dirección longitudinal, paralela al eje que se extiende a través de los centros de las aberturas de puerto primera y segunda, formando así filas de topes y ranuras que se extienden longitudinalmente.
Las extensiones de filas de partes superiores y ranuras descritas anteriormente contribuyen todas, solas y en combinación, a una buena distribución de fluidos sobre ambos lados de la placa de transferencia de calor. Las pruebas han demostrado que es posible lograr una humectación total o casi total (flujo de fluido) de un área de transferencia de calor de la placa.
Una serie de filas de partes superiores y ranuras pueden extenderse en paralelo al tercer lado y con una curvatura, formando así filas curvadas de partes superiores y ranuras.
Las filas curvadas de partes superiores y ranuras son ventajosas porque crean una distribución de fluido en forma de paraguas desde la abertura de puerto que está situada más cerca del tercer lado, lo que facilita una distribución uniforme de fluido a través de la placa de transferencia de calor.
La placa de transferencia de calor puede comprender una primera fila lateral de partes superiores que están situadas a lo largo de la primera abertura lateral, y una segunda fila lateral de partes superiores que están situadas a lo largo de la segunda abertura lateral, en la que las partes superiores de la primera y segunda filas laterales tienen un paso diferente al de las partes superiores en las filas de partes superiores y ranuras que están separadas entre sí por las porciones de placa que forman canales de flujo.
Esto es ventajoso porque la distribución del segundo fluido que fluye desde la primera abertura lateral hasta la segunda abertura lateral se hace más uniforme.
La placa de transferencia de calor puede comprender un primer bloqueador de fluido y un segundo bloqueador de fluido que están dispuestos en la superficie superior de la placa de transferencia de calor y situados entre la primera abertura de puerto y la segunda abertura de puerto, en donde el primer bloqueador de fluido tiene forma de cuña y tiene una sección cónica enfrentada a la primera abertura de puerto, y el segundo bloqueador de fluido tiene forma de cuña y tiene una sección cónica enfrentada a la segunda abertura de puerto.
La placa de transferencia de calor puede comprender un tercer bloqueador de fluido y un cuarto bloqueador de fluido que están dispuestos en la superficie inferior de la placa de transferencia de calor, estando dispuesto el tercer bloqueador de fluido entre la primera abertura de puerto y el tercer lado, a través de un canal de fluido que se extiende a lo largo del tercer lado y estando dispuesto el cuarto bloqueador de fluido entre la segunda abertura de puerto y el cuarto lado, a través de un canal de fluido que se extiende a lo largo del cuarto lado.
La placa de transferencia de calor puede comprender un quinto bloqueador de fluido y un sexto bloqueador de fluido que están dispuestos en la superficie inferior de la placa de transferencia de calor, extendiéndose el quinto bloqueador de fluido a lo largo del tercer lado y extendiéndose el sexto bloqueador de fluido a lo largo del cuarto lado. Los quinto y sexto bloqueadores de fluido son ventajosos porque proporcionan una buena distribución del flujo sobre la placa sin la necesidad de ningún desviador de flujo adicional (como un manguito ajustado entre la placa y una carcasa del intercambiador de calor de placa en la que está dispuesta la placa).
La placa de transferencia de calor puede comprender un primer reductor de flujo y un segundo reductor de flujo que están dispuestos en la superficie inferior de la placa de transferencia de calor, extendiéndose el primer reductor de flujo desde la primera abertura de puerto hasta el tercer lado y extendiéndose el segundo reductor de flujo desde la segunda abertura de puerto hasta el cuarto lado.
Los bloqueadores de fluido y el reductor de flujo son, cada uno solo o en combinación, ventajosos porque aseguran una distribución uniforme de los fluidos sobre la placa de transferencia de calor, incluso alrededor de las aberturas de puerto.
Una serie de porciones de placa que separan las filas de partes superiores y ranuras pueden extenderse primero en una dirección hacia el exterior desde la primera abertura de puerto, luego en una dirección que es paralela al tercer lado y con una curvatura, de manera que las porciones de placa comprenden porciones de placa curvada. Estas porciones de placa pueden continuar con una extensión en una dirección que es paralela a una dirección desde la primera abertura de puerto hasta la segunda abertura de puerto.
Una serie de porciones de placa que separan las filas de partes superiores y ranuras pueden extenderse primero en una dirección radial hacia el exterior desde la primera abertura de puerto, luego en una dirección que es paralela a una dirección desde la primera abertura de puerto hasta la segunda abertura de puerto, y finalmente en una dirección radial hacia adentro hasta la segunda abertura de puerto.
El tercer lado puede comprender dos cortes y el cuarto lado comprende dos cortes. Cada uno de estos cortes está dispuesto para recibir un elemento de sellado respectivo que proporciona un sello entre la placa y una carcasa de un intercambiador de calor de placa en el que está dispuesta la placa de transferencia de calor. Esto es ventajoso porque facilita la eliminación de un flujo de derivación de fluido entre la carcasa y la placa, sin la necesidad de ningún desviador de flujo adicional. También puede proporcionar soporte para la placa y cualquier placa que esté unida a la placa (para formar una pila de placas de transferencia de calor) al montarla en la carcasa al mismo tiempo que deja cierta flexibilidad para la expansión térmica radial.
Los lados primero, segundo, tercero y cuarto de la placa de transferencia de calor pueden configurarse para sellarse con los lados correspondientes de una placa de transferencia de calor similar que está situada en el lado superior de la placa de transferencia de calor, y la primera y segunda aberturas pueden configurarse para sellarse con las correspondientes aberturas de una placa de transferencia de calor similar que se encuentra en el lado inferior de la placa de transferencia de calor.
De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un intercambiador de calor, que comprende una serie de placas de transferencia de calor que corresponden a la placa de transferencia de calor descrita anteriormente, que incluye cualquiera de las características descritas anteriormente. Las placas de transferencia de calor están dispuestas dentro de una carcasa y están unidas permanentemente entre sí de manera que: un primer conjunto de canales de flujo para un primer fluido está formado por uno de cada dos espacios intermedios entre las placas de transferencia de calor, con entradas y salidas de fluido en la primera y las segundas aberturas de puerto; un segundo conjunto de canales de flujo para un segundo fluido está formado por cada segundo espacio intermedio entre las placas de transferencia de calor, con entradas de fluido y salidas de fluido en las aberturas laterales primera y segunda.
Un primer tubo de distribución se extiende a través de las primeras aberturas de puerto de las placas de transferencia de calor y comprende una salida de fluido y una entrada de fluido que están separadas entre sí por un primer bloqueador de fluido, también conocido como deflector de tubo de distribución, y un segundo tubo de distribución se extiende a través de las segundas aberturas de puerto de las placas de transferencia de calor y comprende una entrada de fluido y una salida de fluido, estando dispuesta la entrada de fluido del segundo tubo de distribución, como se ve a través de las placas de transferencia de calor, opuesta a la salida de fluido del primer tubo de distribución, y estando dispuesta la salida de fluido del segundo tubo de distribución, como se ve a través de las placas de transferencia de calor, opuesta a la entrada de fluido del primer tubo de distribución.
Un primer paso se extiende a lo largo de la carcasa y las primeras aberturas laterales de las placas de transferencia de calor y comprende una sección de salida de fluido y una sección de entrada de fluido que están separadas entre sí por un segundo bloqueador de fluido, también conocido como deflector, y un segundo paso se extiende a lo largo de la carcasa y las segundas aberturas laterales de las placas de transferencia de calor y comprende una sección de entrada de fluido y una sección de salida de fluido, estando dispuesta la sección de entrada de fluido del segundo paso, como se ve a través de las placas de transferencia de calor, opuesta a la sección de salida de fluido del primer paso y estando dispuesta la sección de salida de fluido del segundo paso, como se ve a través de las placas de transferencia de calor, opuesta a la sección de entrada de fluido del primer paso.
El intercambiador de calor es ventajoso porque es muy duradero y porque incorpora una placa de transferencia de calor que tiene todas las ventajas de la placa de transferencia de calor descrita anteriormente.
Los tubos de distribución primero y segundo pueden extenderse desde una cubierta superior hasta una cubierta inferior de la carcasa, y están unidos a la cubierta superior y a la cubierta inferior.
Esto es ventajoso porque las cargas de la boquilla son soportadas por las cubiertas, lo que reduce significativamente la tensión en las placas de transferencia de calor dentro de la carcasa. Además, los tubos de distribución funcionan como vigas de unión, lo que es ventajoso porque se puede reducir el grosor de las cubiertas.
El primer tubo de distribución puede comprender una segunda salida de fluido que está situada junto a la entrada de fluido del primer tubo de distribución y el segundo tubo de distribución puede comprender una segunda entrada de fluido que está dispuesta, como se ve a través de las placas de transferencia de calor, opuesta a la segunda salida de fluido del primer tubo de distribución, y que está separada de la salida de fluido del segundo tubo de distribución por un tercer bloqueador de fluido. El primer paso puede comprender una segunda sección de salida de fluido que está situada junto a la sección de entrada de fluido del primer paso, y el segundo paso puede comprender una segunda sección de entrada de fluido que está dispuesta, como se ve a través de las placas de transferencia de calor, opuesta a la segunda sección de salida de fluido del primer paso, y que está separada de la sección de salida de fluido del segundo paso por un cuarto bloqueador de fluido.
Otros objetivos, características, aspectos y ventajas de la invención aparecerán a partir de la siguiente descripción detallada, así como a partir de los dibujos.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones de la invención se describirán ahora, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un intercambiador de calor de placas.
La Figura 2 es una vista en perspectiva, en sección transversal, del intercambiador de calor de la Figura 1, con las vistas en sección transversal vistas a lo largo de una entrada para un primer fluido y una salida para un segundo fluido.
La Figura 3 es una vista en sección transversal del intercambiador de calor de la Figura 1, que muestra una trayectoria de flujo del primer fluido,
La Figura 4 es una vista en sección transversal del intercambiador de calor de la Figura 1, que muestra una trayectoria de flujo del segundo fluido,
La Figura 5 es una vista desde arriba en sección transversal del intercambiador de calor de la Figura 1, que muestra una placa de transferencia de calor que está dispuesta en el intercambiador de calor,
La Figura 6 es una vista ampliada de la sección A de la Figura 5,
La Figura 7 es una vista lateral en sección transversal como se ve a lo largo de la línea C-C en la Figura 7, cuando la placa de transferencia de calor está dispuesta en la parte superior de una placa de transferencia de calor similar.
La Figura 8 es una vista lateral en sección transversal como se ve a lo largo de la línea D-D en la Figura 7, cuando la placa de transferencia de calor está dispuesta encima de una placa de transferencia de calor similar. La Figura 9 es una vista ampliada de la placa de transferencia de calor mostrada en la Figura 5,
La Figura 10 es una vista en sección ampliada que muestra un cuarto de la placa de transferencia de calor de la Figura 5,
La Figura 11 es una vista superior de una primera realización de un bloqueador de fluido que se puede usar para el intercambiador de calor de la Figura 1.
La Figura 12 es una vista superior de una segunda realización de un bloqueador de fluido que puede usarse para el intercambiador de calor de la Figura 1, y
Las Figuras 13 a 15 son vistas principales que ilustran un bloqueador de derivación que se puede usar para el intercambiador de calor de la Figura 1.
Descripción detallada
Con referencia a las Figuras 1 y 2, se ilustra un intercambiador de calor de placas 1. Todas las partes ilustradas del intercambiador de calor de placas 1 están hechas generalmente de metal. Algunas partes, como las juntas convencionales, pueden estar hechas de otros materiales. El intercambiador de calor de placas 1 tiene una carcasa 10 en forma de carcasa cilíndrica 11 que está sellada por una cubierta superior 12 y una cubierta inferior 13, de manera que se forma un recinto sellado dentro de la carcasa 10. El intercambiador de calor de placas 1 tiene en la cubierta superior 12 una primera entrada de intercambiador de calor 3 para un primer fluido F1 y tiene en la cubierta inferior 13 una primera salida de intercambiador de calor 4 para el primer fluido F1. Una segunda entrada de intercambiador de calor 5 para un segundo fluido F2 está dispuesta en la carcasa cilíndrica 11, en un extremo de la carcasa cilíndrica 11 que está cerca de la cubierta inferior 13. Una segunda salida de intercambiador de calor 6 para el segundo fluido F2 está dispuesta en la carcasa cilíndrica 11, en un extremo de la carcasa cilíndrica 11 que está cerca de la cubierta superior 12. Cada una de las entradas 3, 5 y salidas 4, 6 tiene una brida que facilita la conexión de las entradas 3, 5 y salidas 4, 6 a tubos que pueden transportar el primer fluido F1 y el segundo fluido F2.
Una serie de placas de transferencia de calor 20 están dispuestas dentro de la carcasa 10 y están unidas permanentemente entre sí, por ejemplo, mediante soldadura, para formar una pila de placas de transferencia de calor 201, de manera que se forman espacios intermedios entre las placas de transferencia de calor en la pila 201. Cada segundo espacio intermedio entre las placas de transferencia de calor 20 forma un primer conjunto de canales de flujo 31 para el primer fluido F1, mientras que cada otro segundo espacio intermedio entre las placas de transferencia de calor 20 forma un segundo conjunto de canales de flujo 32 para el segundo fluido F2.
Con referencia adicional a la Figura 5, se muestra una placa de transferencia de calor 21. Las placas de transferencia de calor 20 dentro de la carcasa 10 pueden ser del mismo tipo que la placa de transferencia de calor 21. Por lo tanto, cada una o alguna placa de transferencia de calor en la pila 201 puede tener la forma de la placa de transferencia de calor 21 que se muestra en la Figura 5. Sin embargo, cada segunda placa de transferencia de calor en la pila 201 puede girar 180° alrededor de un eje A1 que es paralelo a la placa de transferencia de calor 21 y que se extiende a través de un centro C1 de la placa de transferencia de calor 21, a través de un centro C2 de una primera abertura de puerto 22 y a través de un centro C3 de una segunda abertura de puerto 23. Las aberturas de puerto 22, 23 están situadas a una distancia entre sí para permitir que el primer fluido F1 fluya sobre una superficie superior 88 (véase la Figura 7) de la placa de transferencia de calor 21, desde la primera abertura de puerto 22 hasta la segunda abertura de puerto 23 o en la dirección opuesta.
La placa de transferencia de calor 21 tiene un primer lado 101, un segundo lado 102, un tercer lado 103 y un cuarto lado 104 que forman una periferia de la placa de transferencia de calor 21. El primer lado 101 es opuesto al segundo lado 102 y el tercer lado 103 es opuesto al cuarto lado 104. Como puede verse en la Figura 5, la placa de transferencia de calor 21 tiene forma de placa circular con dos lados cortados que forman el primer lado 101 y el segundo lado 102. El tercer lado 103 y el cuarto lado 104 tienen forma de lados curvados. Específicamente, el tercer lado 103 y el cuarto lado 104 forman un arco circular respectivo con sus centros en el centro C1 de la placa de transferencia de calor 21.
Para llevar a cabo el primer conjunto de canales de flujo 31 y el segundo conjunto de canales de flujo 32, la primera abertura de puerto 22 y la segunda abertura de puerto 23 de una placa de transferencia de calor 21 en la pila 201 están soldadas a aberturas similares de puertos primero y segundo de una primera placa de transferencia de calor adyacente (superior), alrededor de toda su periferia, de manera que se forma un límite de flujo para el segundo fluido F2. Además, toda la periferia de la placa de transferencia de calor 21 en la pila 201 está soldada a la periferia similar de una segunda placa de transferencia de calor adyacente (inferior). El primer fluido F1 puede luego entrar en las placas de transferencia de calor 20 solo a través de las primeras aberturas de puerto 22 y las segundas aberturas de puerto 23 de las placas de transferencia de calor en la pila 201, mientras que no puede escapar fuera de la periferia de las placas de transferencia de calor 20. El segundo fluido F2 puede entrar en las placas de transferencia de calor 20 en sus periferias, pero no fluirá hacia las aberturas de puerto ya que están selladas.
De este modo, las placas de transferencia de calor 20 están unidas entre sí de manera alternativa en sus puertos, respectivamente, en sus periferias. El espacio, o canales, formados entre las placas de transferencia de calor 20 se denominan espacios intermedios. Esto se hace para todas las placas en la pila 201, y significa que los lados primero, segundo, tercero y cuarto 101, 102, 103, 104 están sellados con los lados correspondientes de una placa de transferencia de calor similar que se encuentra en el lado superior de la placa de transferencia de calor. Las aberturas de puerto primera y segunda 22, 23 están selladas con las correspondientes aberturas de una placa de transferencia de calor similar que se encuentra en el lado inferior de la placa de transferencia de calor.
El primer conjunto de canales de flujo 31 para el primer fluido F1 se forma entonces entre cada segundo espacio intermedio entre las placas de transferencia de calor 20, con las entradas de fluido 28 en la primera abertura de puerto 22 y las salidas de fluido 29 en la segunda abertura de puerto 23. Cuando el flujo del primer fluido F1 sobre una placa de transferencia de calor 21 se invierte, entonces la entrada de fluido 28 en la primera abertura de puerto 22 se convierte en una salida de fluido y la salida de fluido 29 en la segunda abertura de puerto 23 se convierte en una entrada de fluido.
El segundo conjunto de canales de flujo 32 para el segundo fluido F2 se forma entre cada otro segundo espacio intermedio entre las placas de transferencia de calor 20, con, para cada placa de transferencia de calor, una entrada de fluido 26 en una primera abertura lateral 24 en el primer lado 101 y una salida de fluido 27 en una segunda abertura lateral 25 en el segundo lado 102. Cuando el flujo del segundo fluido F2 sobre una placa de transferencia de calor 21 se invierte, entonces la entrada de fluido 26 en el primer lado 101 se convierte en una salida de fluido y la salida de fluido 27 en el segundo lado 102 se convierte en una entrada de fluido. Por lo tanto, la primera abertura lateral 24 y la segunda abertura lateral 25 permiten que el segundo fluido F2 fluya sobre una superficie inferior 89 (véase la Figura 7) de la placa de transferencia de calor 21, desde la primera abertura lateral 24 hasta la segunda abertura lateral 25 o en la dirección opuesta.
Como se mostrará más adelante, la dirección del flujo del primer fluido F1 es para algunas de las placas de transferencia de calor en la pila 201 opuesta a la de algunas de las otras placas de transferencia de calor, lo que significa que el primer conjunto de canales de flujo 31 tiene entradas de fluido en las primeras aberturas de puerto 22 y salidas y las segundas abertura de puerto 23, o entradas en las segundas aberturas de puerto 23 y salidas en las primeras aberturas de puerto 22, dependiendo de la abertura de puerto por la que entre el primer fluido F1 (dependiendo de la dirección del flujo del primer fluido F1). De manera similar, la dirección del flujo del segundo fluido F2 es para algunas de las placas de transferencia de calor en la pila 201 opuesta a la de algunas de las otras placas de transferencia de calor. Esto significa que el segundo conjunto de canales de flujo 32 tiene entradas de fluido en los primeros lados 101 y salidas en los segundos lados 102, o entradas en los segundos lados 102 y salidas en los primeros lados 101, dependiendo del lado por el que entre el segundo fluido F2 (dependiendo de la dirección del flujo del segundo fluido F2).
Con referencia a la Figura 3, el intercambiador de calor de placas 1 tiene un primer tubo de distribución 41 que se extiende a través de las primeras aberturas de puerto 22 de las placas de transferencia de calor 20. El primer tubo de distribución 41 tiene una salida de fluido 43 y una entrada de fluido 44 que están separados entre sí por un primer bloqueador de fluido 61. Cada una de las salidas de fluido 43 y la entrada de fluido 44 del primer tubo de distribución 41 tiene la forma de una abertura alargada, o un orificio pasante, que se extiende a lo largo de una longitud respectiva del primer tubo de distribución 41. El primer bloqueador de fluido61 tiene la forma de un disco que, en un borde periférico del disco 61, está soldado al interior del primer tubo de distribución 41, de manera que no puede fluir líquido más allá del primer bloqueador de fluido61. Un extremo del primer tubo de distribución 41 que se extiende a través de la cubierta superior 12 forma la primera entrada 3 del intercambiador de calor.
El intercambiador de calor de placas 1 tiene un segundo tubo de distribución 42 que se extiende a través de las segundas aberturas de puerto 23 de las placas de transferencia de calor 20. El segundo tubo de distribución 42 tiene una entrada de fluido 46 y una salida de fluido 47. La entrada de fluido 46 del segundo tubo de distribución 42 está dispuesta, como se ve a través de las placas de transferencia de calor 20, opuesta a la salida de fluido 43 del primer tubo de distribución 41. La salida de fluido 47 del segundo tubo de distribución 42 está dispuesta, como se ve a través de las placas de transferencia de calor 20, opuesta a la entrada de fluido 44 del primer tubo de distribución 41. Cada una de la entrada de fluido 46 y la salida de fluido 47 del segundo tubo de distribución 42 tiene forma de una abertura alargada, o un orificio pasante, que se extiende a lo largo de una longitud respectiva del segundo tubo de distribución 42.
En este contexto, "a través de las placas de transferencia de calor" puede referirse a una primera dirección desde la primera abertura de puerto 22 hasta la segunda abertura de puerto 23 de una placa de transferencia de calor 21, o a una segunda dirección que es opuesta a la primera dirección. Estas direcciones son paralelas a una extensión plana de las placas de transferencia de calor y al eje A1.
La salida de fluido 43 del primer tubo de distribución 41 es una salida en el sentido de que el primer fluido F1 puede, después de haber entrado en el primer tubo de distribución 41 a través de la primera entrada 3 del intercambiador de calor, fluir hacia fuera del primer tubo de distribución 41 a través de la salida de fluido 43 y hacia dentro de los espacios intermedios entre las placas de transferencia de calor 20, donde las entradas de fluido 28 de las primeras aberturas de puerto 22 se enfrentan al primer tubo de distribución 41. Por lo tanto, todas las entradas de fluido 28 en las primeras aberturas de puerto 22 de las placas de transferencia de calor que se enfrentan a la salida de fluido 43 del primer tubo de distribución 41 recibirán el primer fluido F1 del primer tubo de distribución 41. En estos espacios intermedios, el primer fluido F1 fluye a través de las placas de transferencia de calor y finalmente hacia fuera de los espacios intermedios en las salidas de fluido 29 de las segundas aberturas de puerto 23. El fluido fluye posteriormente hacia dentro de la entrada de fluido 46 del segundo tubo de distribución 42, convirtiendo así la entrada de fluido 46 en una "entrada". Esto se aplica a todas las placas de transferencia de calor entre el plano P4 en la Figura 3 y la cubierta superior 12.
Cuando el primer fluido F1 ha fluido hacia dentro del segundo tubo de distribución 42 a través de la entrada de fluido 46, fluye aún más en el segundo tubo de distribución 42 y hacia la salida de fluido 47 donde, en las segundas aberturas de puerto 23, sale del segundo tubo de distribución 42 a través de la salida de fluido 47 (haciendo que la salida de fluido 47 actúe como una "salida"). El primer fluido F1 luego entra en espacios intermedios entre las placas de transferencia de calor 20, en las segundas aberturas de puerto 23 de las placas de transferencia de calor 20 que, de este modo, actúan como entradas de fluido. El primer fluido F1 luego fluye en los espacios intermedios, es decir, a través de las placas de transferencia de calor, sale de los espacios intermedios en las primeras aberturas de puerto 22 que, de este modo, actúan como salidas de fluido y fluye hacia dentro del primer tubo de distribución 41 a través de su entrada de fluido 44. El flujo del primer fluido F1 desde la salida de fluido 47 del segundo tubo de distribución 42 hasta la entrada de fluido 44 del primer tubo de distribución 41 se aplica a todas las placas de transferencia de calor que se encuentran entre el plano P4 y P5 en la Figura 3.
El primer tubo de distribución 41 tiene también una segunda salida de fluido 45 que está situada junto a su entrada de fluido 44. El segundo tubo de distribución tiene una segunda entrada de fluido 48 que está situada, como se ve a través de las placas de transferencia de calor 20, opuesta a segunda salida de fluido 45 del primer tubo de distribución 41. La segunda entrada de fluido 48 está separada de la salida de fluido 47 del segundo tubo de distribución 42 por un tercer bloqueador de fluido 62.
Cada una de la segunda salida de fluido 45 del primer tubo de distribución 41 y la segunda entrada de fluido 48 del segundo tubo de distribución 42 tiene la forma de una abertura alargada, o un orificio pasante, que se extiende a lo largo de una longitud del primer tubo de distribución 41, respectivamente, a lo largo de la longitud del segundo tubo de distribución 42. El tercer bloqueador de fluido 62 tiene la forma de un disco, es decir, en un borde periférico del disco, soldado al interior del segundo tubo de distribución 42, de manera que no puede fluir fluido más allá del tercer bloqueador de fluido 62.
Después de que el primer fluido F1 ha entrado en el primer tubo de distribución 41 a través de su entrada de fluido 44, fluye aún más en el primer tubo de distribución 41 y hacia su segunda salida de fluido 45. El primer fluido F1 sale del primer tubo de distribución 41 a través de la segunda salida de fluido 45 y fluye hacia dentro de los espacios intermedios en las primeras aberturas de puerto 22. El primer fluido F1 luego fluye en los espacios intermedios, a través de las placas de transferencia de calor que forman los espacios intermedios, hacia fuera de los espacios intermedios a través de las segundas aberturas de puerto 23 de las placas de transferencia de calor 20 y hacia dentro del segundo tubo de distribución 42 a través de la segunda entrada de fluido 48. El flujo del primer fluido F1 desde la segunda salida de fluido 45 del primer tubo de distribución 41 hasta la segunda entrada de fluido 48 del segundo tubo de distribución 42 se aplica a todas las placas de transferencia de calor que se encuentran entre el plano P5 y la cubierta inferior 13. El primer fluido F1 sale del segundo tubo de distribución 42 a través de la primera salida 4 del intercambiador de calor, que está formada por una parte del segundo tubo de distribución 42 que se extiende a través de la cubierta inferior 13.
La trayectoria de flujo general del primer fluido F1 se ilustra mediante la flecha curva marcada con el número de referencia "F1".
Como puede verse, los tubos de distribución primero y segundo 41, 42 se extienden desde la cubierta superior 12 hasta la cubierta inferior 13 de la carcasa 10. El primer tubo de distribución 41 tiene un extremo que se extiende a través de la cubierta inferior 13 y el segundo tubo de distribución 42 tiene un extremo que se extiende a través de la cubierta superior 12. Los extremos que se extienden a través de las cubiertas 12, 13 están sellados de tal manera que el fluido no se escape del intercambiador de calor de placas 1. El primer y segundo tubos de distribución 41, 42 ambos están unidos a la cubierta superior 12 y a la cubierta inferior 13, normalmente mediante soldadura, lo que aumenta la resistencia a la presión del intercambiador de calor de placas 1.
Una primera placa final 18 está dispuesta entre las placas de transferencia de calor 20 y la cubierta superior 12, y una segunda placa final 19 está dispuesta entre las placas de transferencia de calor 20 y la cubierta inferior 13. Cada uno de los tubos de distribución primero y segundo 41, 42 están soldados a las placas finales 18, 19, normalmente en los puertos de las placas finales a través de los cuales se extienden los tubos de distribución 41, 42.
Con referencia a la Figura 4, el intercambiador de calor de placas 1 tiene un primer paso 51 que se extiende a lo largo de la carcasa 10 y los primeros lados 24 de las placas de transferencia de calor 20. El primer paso 51 tiene una sección de salida de fluido 53 y una sección de entrada de fluido 54 que están separadas entre sí por un segundo bloqueador de fluido 63.
El intercambiador de calor de placas 1 tiene también un segundo paso 52, que se extiende a lo largo de la carcasa 10 y los segundos lados 25 de las placas de transferencia de calor 20. Así, el segundo paso 52 está, como se ve a través de las placas de transferencia de calor 20, opuesto el primer paso 51. El segundo paso 52 tiene una sección de entrada de fluido 56 y una sección de salida de fluido 57. La sección de entrada de fluido 56 está dispuesta, como se ve a través de las placas de transferencia de calor 20, opuesta a la sección de salida de fluido 53 del primer paso 51. La sección de salida de fluido 57 del segundo paso 52 está dispuesta, como se ve a través de las placas de transferencia de calor 20, opuesta a la sección de entrada de fluido 54 del primer paso 51.
El primer paso 51 tiene una segunda sección de salida de fluido 55 que está situada junto a su sección de entrada de fluido 54. El segundo paso 52 tiene una segunda sección de entrada de fluido 58 que está dispuesta, como se ve a través de las placas de transferencia de calor 20, opuesta la segunda sección de salida de fluido 55 del primer paso 51. La segunda sección de entrada de fluido 58 del segundo paso 52 está separada de la sección de salida de fluido 57 del segundo paso 52 por un cuarto bloqueador de fluido 64.
En detalle, el primer paso 51 está formado por un espacio entre los primeros lados 24 de las placas de transferencia de calor 20 y una superficie interior 14 (véase la Figura 5) de la carcasa cilíndrica 11 enfrentada a los primeros lados 24, entre la cubierta superior 12 y la cubierta inferior 13. El segundo paso 52 está formado por un espacio correspondiente entre los segundos lados 25 de las placas de transferencia de calor 20 y la superficie 14' de la carcasa cilíndrica 11 enfrentada a los segundos lados 25, entre la cubierta superior 12 y la cubierta inferior 13.
El segundo fluido F2 entra en el primer paso 51 a través de la entrada 5 del segundo intercambiador de calor. El segundo fluido F2 luego abandona el primer paso 51 fluyendo hacia fuera del primer paso 51 a través de la sección de salida de fluido 53 del primer paso 51, hacia dentro de los espacios intermedios entre las placas de transferencia de calor 20, en los primeros lados 24 de las placas de transferencia de calor 20 donde se encuentran las entradas de fluido 26. Todos los espacios intermedios, o aberturas en los primeros lados 24 de las placas de transferencia de calor 20, que se encuentran entre la cubierta inferior 13 y el plano P6 forman la sección de salida de fluido 53 del primer paso 51. Así, cuando el segundo fluido F2 fluye hacia fuera desde el primer paso 51, fluye hacia dentro de los espacios intermedios que forman parte del segundo conjunto de canales de flujo 32. El segundo fluido F2 luego fluye a través de las placas de transferencia de calor 20 y sale de las placas de transferencia de calor 20 en la sección de entrada 56 del segundo paso 52, es decir, el segundo fluido F2 fluye hacia dentro del segundo paso 52 en su sección de entrada de fluido 56. Todos los espacios intermedios, o aberturas en los segundos lados 25 de las placas de transferencia de calor 20 que se encuentran entre la cubierta inferior 13 y el plano P6 forman la sección de entrada de fluido 56 del segundo paso 52.
Después de que el segundo fluido F2 haya entrado en el segundo paso 52 a través de la sección de entrada de fluido 56, fluye en el segundo paso 52, hacia la sección de salida de fluido 57 del segundo paso 52. Todos los espacios intermedios, o aberturas en las segundas aberturas laterales 25 de las placas de transferencia de calor 20 que están situadas entre el plano P6 y el cuarto bloqueador de fluido 64, o plano P7, forman la sección de salida de fluido 57 del segundo paso 52. El segundo fluido F2 fluye hacia fuera del segundo paso 52, hacia dentro de los espacios intermedios de la sección de salida de fluido 57, a través de las placas de transferencia de calor 20 y sale de los espacios intermedios a través de la sección de entrada de fluido 54 del primer paso 51. Todos los espacios intermedios, o aberturas en los primeros lados 24 de las placas de transferencia de calor 20 que se encuentran entre el plano P6 y el plano P7, forman la sección de entrada de fluido 54 del primer paso 51.
Cuando el segundo fluido F2 ha entrado en el primer paso 51 a través de la sección de entrada de fluido 54, fluye en el primer paso 51, hacia la segunda sección de salida de fluido 55 del segundo paso 52. Todos los espacios intermedios, o aberturas en los primeros lados 24 de las placas de transferencia de calor 20 que están situadas entre el plano P7 y la cubierta superior 12, forman la segunda sección de salida de fluido 55 del primer paso 51. El segundo fluido F2 fluye a través de la segunda sección de salida de fluido 55 hacia fuera del primer paso 51, hacia dentro de los espacios intermedios en la segunda sección de salida de fluido 55, a través de las placas de transferencia de calor 20 y sale de los espacios intermedios a través de la segunda sección de entrada de fluido 58 del segundo paso 52. Todos los espacios intermedios, o aberturas en la segunda abertura lateral 25 de las placas de transferencia de calor 20 que están situados entre el plano P7 y la cubierta superior 12, forman la segunda sección de entrada de fluido 58 del segundo paso 52. Después de que el segundo fluido F2 haya fluido hacia dentro del segundo paso 52 en la segunda sección de entrada de fluido 58, sale del segundo paso 52 a través de la segunda salida 6 del intercambiador de calor.
La trayectoria de flujo del segundo fluido F2 se ilustra mediante la flecha curva marcada con el número de referencia "F2".
Como puede verse, los planos P4-P7 están definidos por los bloqueadores de fluido 61-64. Específicamente, el plano P4 coincide con el primer bloqueador de fluido 61, el plano P6 coincide con el segundo bloqueador de fluido 63, el plano P5 coincide con el tercer bloqueador de fluido 62 y el plano P7 coincide con el cuarto bloqueador de fluido 64.
El intercambiador de calor de placas 1 representa una posible realización de un intercambiador de calor de placas con tubos de distribución primero y segundo, respectivamente, pasos primero y segundo para un primer y un segundo fluido. La realización descrita tiene una configuración multipaso y se usa normalmente en una llamada aplicación de una sola fase. En otras realizaciones, por ejemplo, cuando el intercambiador de calor se usa en una aplicación de condensador o recalentador, entonces se puede usar una configuración de un solo paso. Las entradas y salidas para el segundo fluido pueden situarse en el centro del armazón.
Con referencia a la Figura 11, el segundo bloqueador de fluido 63, o deflector, puede ser una parte integral de una placa de transferencia de calor 21, con un borde periférico 67 que se apoya o está muy cerca de la superficie interior 14 (véase la Figura 5) de la carcasa cilindrica 11, y con una sección de borde periférico 66 que está unida con la primera abertura lateral 24 de la placa de transferencia de calor 21. El segundo bloqueador de fluido 63 también puede tener la forma de un disco parcial, como muestra el bloqueador de fluido 63' de la Figura 12. El bloqueador de fluido 63' también tiene bordes periféricos 66, 67 que se extienden a lo largo de la primera abertura lateral 24 de la placa de transferencia de calor 21 y a lo largo de la superficie interior 14 de la carcasa 10.
Para el soporte del segundo bloqueador de fluido 63, el intercambiador de calor de placas 1 puede comprender una varilla 69 (véase la Figura 4) que se extiende a lo largo del primer paso 51, desde una superficie de soporte interior 15 de la carcasa 10 y hasta el segundo bloqueador de fluido 63. La superficie de soporte 15 puede ser parte de la placa final 19, o la cubierta inferior 13 en caso de que no se use la placa final. La varilla 69 puede extenderse normalmente desde la superficie de soporte 15 y hasta una superficie de soporte similar en la otra placa final 18, o en la cubierta superior 12 en caso de que no se utilicen placas finales. La varilla 69 puede extenderse luego a través de un orificio pasante 68 (véanse las Figuras 11 y 12) en el segundo bloqueador de fluido 63, 63' y está conectada, por ejemplo, mediante soldadura por puntos, al segundo bloqueador de fluido 63, 63'. Esto logra eficazmente un soporte para el segundo bloqueador de fluido 63, 63', en una dirección a lo largo del primer paso 51. Una varilla similar puede estar dispuesta en el segundo paso 52 para el soporte del cuarto bloqueador de fluido 64.
Volviendo a la Figura 5 y con referencia adicional a las Figuras 6-8, se muestra la placa de transferencia de calor 21 que se puede usar para el intercambiador de calor 1 de la Figura 1. La placa de transferencia de calor 21 tiene una serie de filas 73, 74 donde cada fila 73, 74 comprende partes superiores y ranuras alternas, tales como la parte superior 76 y la ranura 77 de la fila 73 y la parte superior 76' y la ranura 77' de la fila 74. Las filas 73, 74 se extienden a lo largo de un plano central P1 de la placa de transferencia de calor 21, entre un plano superior P2 y un plano inferior P3 de la placa de transferencia de calor 21. El plano central P1 es normalmente un plano que se extiende en el centro de la placa de transferencia de calor 21, en la realización ilustrada a distancias iguales de un lado superior de la placa de transferencia de calor y un lado inferior de la placa de transferencia de calor 21. El plano superior P2 y el plano inferior P3 son sustancialmente paralelos al plano central P1 y están situados en un lado del plano central P1.
Una transición entre cada parte superior 76 y la ranura adyacente 77 en la misma fila 73 está formada por una porción 78 de la placa de transferencia de calor 21 que está inclinada con respecto al plano central P1. La fila 74 tiene una porción inclinada correspondiente 78' entre la parte superior 76' y la ranura 77'. Porciones planas de placa alargadas 80, 81 se extienden a lo largo del plano central P1 de la placa de transferencia de calor, entre las filas 73, 74 de partes superiores y las ranuras. Las filas 73, 74 están separadas entre sí. Las porciones planas de placa alargadas 80, 81 pueden denominarse secciones de refuerzo o canales de flujo, es decir, las porciones de placa 80, 81 forman canales de flujo entre las filas 73, 74 de partes superiores 76 y ranuras 77. En general, el plano central P1 está situado en, o se extiende a lo largo de, el centro de las porciones planas de placa alargadas 80, 81. Los planos P1, P2 y P3 se ven desde el lado en la Figura 7.
Las partes superiores 76 tienen una superficie superior 85 respectiva en un lado superior 88 de la placa de transferencia de calor 21 y las ranuras 77 tienen una superficie inferior 86 respectiva en un lado inferior 89 de la placa de transferencia de calor 21. El lado superior 88 puede ser denominado primer lado 88 de la placa de transferencia de calor 21 y el lado inferior 89 puede ser denominado segundo lado 89 de la placa de transferencia de calor 21. La superficie superior 85 tiene un área de contacto que se apoya en una placa de transferencia de calor que está dispuesta arriba (en el lado superior 88 de) la placa de transferencia de calor 21. La superficie inferior 86 tiene un área de contacto que se apoya en una placa de transferencia de calor que está dispuesta debajo (en el lado inferior 89 de) la placa de transferencia de calor 21. Para varias, la mayoría o incluso todas las partes superiores y ranuras, el área de contacto de la superficie superior 85 es más grande que el área de contacto de la superficie inferior 86. Algunas de las filas de partes superiores y ranuras alternas son paralelas a la primera abertura lateral 24 y la segunda abertura lateral 25 de la placa de transferencia de calor 21.
Con referencia a las Figuras 9 y 10, la placa de transferencia de calor 21 se muestra con mayor detalle y tiene diferentes tipos de secciones con diferentes características. Una primera sección S1 de un primer tipo está situada en el centro de la placa de transferencia de calor 21. Dos secciones S2, S2' de un segundo tipo están situadas alrededor de las aberturas de puerto 22, 23. Dos secciones S3, S3' de un tercer tipo están situadas a ambos lados de la primera sección S1. Dos secciones S4, S4' de un cuarto tipo están situadas a lo largo del tercer lado 103 y el cuarto lado 104, y dos secciones S5, S5' de un quinto tipo están situadas a lo largo del primer lado 101 y el segundo lado 102.
Las secciones S2, S2' son similares y simétricas con respecto al eje A2, donde el eje A2 se extiende a través del centro C1 de la placa de transferencia de calor de la placa 21 y es perpendicular al eje A1. Las secciones S3, S3' son similares y simétricas con respecto al eje A1. Las secciones S4, s4' son similares y simétricas con respecto al eje A2, mientras que las secciones S5, S5' son similares y simétricas con respecto al eje A1.
En la primera sección S1 hay tres filas de partes superiores y ranuras 375 que se extienden adyacentes entre sí y de manera simétrica a lo largo del eje A1, es decir, no hay una porción de placa que separe las tres filas entre sí. Estas filas de partes superiores y ranuras 375 forman un conjunto central de filas de partes superiores y ranuras que se extienden axialmente 375.
La primera sección S1 tiene también un primer bloqueador de fluido 210 y un segundo bloqueador de fluido 212 que están dispuestos en la superficie superior 88 de la placa de transferencia de calor de la placa de transferencia de calor 21. Los bloqueadores de fluido 210, 212 están situados entre la primera abertura de puerto 22 y la segunda abertura de puerto 23. El primer bloqueador de fluido 210 tiene forma de cuña y tiene una sección cónica 211 enfrentada a la primera abertura de puerto 22. El segundo bloqueador de fluido 212 también tiene forma de cuña y también tiene una sección cónica 213 enfrentada a la segunda abertura de puerto 23.
En la segunda sección S2, una serie de filas de partes superiores y ranuras 373 se extienden radialmente hacia el exterior desde el centro C2 de la primera abertura de puerto 22, formando así filas de partes superiores y ranuras que se extienden radialmente. Las filas de partes superiores y ranuras 373 que se extienden radialmente rodean una circunferencia de la primera abertura de puerto 22. La sección S2' tiene filas correspondientes de partes superiores y ranuras.
En la tercera sección S3, una serie de filas de partes superiores y ranuras 374 se extienden en una dirección longitudinal, paralela al eje A1, formando así filas que se extienden longitudinalmente de partes superiores y ranuras 374. La sección S3' tiene filas correspondientes de partes superiores y ranuras.
En la cuarta sección S4, una serie de filas de partes superiores y ranuras 376 se extienden en paralelo al tercer lado 103 y con una curvatura, formando así filas curvadas de partes superiores y ranuras 376. La sección S4' tiene filas correspondientes de partes superiores y ranuras que se extienden a lo largo del cuarto lado 104.
En la cuarta sección S4 también hay un tercer bloqueador de fluido 214 y en la sección S4' hay un cuarto bloqueador de fluido 218. Ambos bloqueadores de fluidos 214, 218 están dispuestos en la superficie inferior 89 de la placa de transferencia de calor 21. El tercer bloqueador de fluido 214 está situado entre la primera abertura de puerto 22 y el tercer lado 103, a través de un canal de fluido 301 que se extiende a lo largo del tercer lado del tercer lado 103. El cuarto bloqueador de fluido 218 está dispuesto entre la segunda abertura de puerto 23 y el cuarto lado 104, a través de un canal de fluido 302 que se extiende a lo largo del cuarto lado 104. Para lograr un bloqueo eficiente del canal de fluido 301, tres bloqueadores de fluido adicionales 215, 216, 217 están dispuestos a través del canal de fluido 301, mientras que tres bloqueadores de fluido adicionales 219, 220, 221 están dispuestos a través del canal de fluido 302.
En la cuarta sección S4 hay un quinto bloqueador de fluido 222 que está dispuesto en la superficie inferior 89 de la placa de transferencia de calor 21 y se extiende a lo largo del tercer lado 103. En la sección S4' hay un sexto bloqueador de fluido 223 que está dispuesto en la superficie inferior 89 de la placa de transferencia de calor 21 y se extiende a lo largo del cuarto lado 104.
La cuarta sección S4 tiene también un primer reductor de flujo 224, mientras que la sección S4' tiene un segundo reductor de flujo 225. Ambos reductores de flujo 224, 225 están dispuestos sobre la superficie inferior 89 de la placa de transferencia de calor 21. El primer reductor de flujo 224 se extiende desde la primera abertura de puerto 22 hasta el tercer lado 103, en la sección S4. El segundo reductor de flujo 225 se extiende desde la segunda abertura de puerto 23 hasta el cuarto lado 104, en la sección S4'.
Una serie de porciones de placa que separan las filas de partes superiores y ranuras se extienden primero en una dirección hacia afuera desde la primera abertura de puerto 22, luego en una dirección que es paralela al tercer lado 103 y con una curvatura, de tal manera que las porciones de placa comprenden porciones de placa curvadas 84. En la quinta sección S5 hay una primera fila lateral 311 de partes superiores 313 que están situadas a lo largo de la primera abertura lateral 24. La sección S5' tiene una segunda fila lateral 312 de partes superiores que están situadas a lo largo de la segunda abertura lateral 25. Las partes superiores 313 de las filas laterales primera y segunda 311, 312 tienen un paso diferente al de las partes superiores 76 descritas anteriormente en las filas 73, 74 de partes superiores 76 y ranuras 77 que están separadas entre sí por las porciones de placa 80, 81 que forman canales de flujo.
Como puede verse en las figuras, la placa de transferencia de calor 21 tiene porciones de placa 87 (canales de flujo) que se extienden primero en una dirección hacia afuera desde la primera abertura de puerto 22, luego en una dirección que es paralela al tercer lado 103, para continuar con una extensión en una dirección que es paralela a una dirección desde la primera abertura de puerto 22 hasta la segunda abertura de puerto 23. Esta porción de placa 87, o canal de flujo 87, se indica mediante una flecha de puntos en la Figura 10.
La placa de transferencia de calor 21 también tiene porciones de placa (canales de flujo) que separan las filas de partes superiores y ranuras que se extienden primero en una dirección radial hacia afuera desde la primera abertura de puerto 22, luego en una dirección que es paralela a una dirección desde la primera abertura de puerto 22 hasta la segunda abertura de puerto 23 o en una dirección que es paralela al primer lado 101, y finalmente en una dirección radial hacia el interior de la segunda abertura de puerto 23. Esta porción de placa, o canal de flujo, se indica mediante una flecha de puntos 91 en la Figura 10.
La placa de transferencia de calor 21 tiene también al menos dos porciones de placa (canales de flujo) que separan las filas de partes superiores y ranuras que se extienden primero en una dirección radial respectiva hacia afuera desde la primera abertura de puerto 22. Estos dos canales de flujo se unen con un canal de flujo que es paralelo a una dirección desde la primera abertura de puerto 22 hasta la segunda abertura de puerto 23, o en una dirección que es paralela al primer lado 101. Estas al menos dos porciones de placa radial y el canal de flujo al que se unen se indican mediante flechas de puntos 92 en la Figura 10.
Con referencia a las Figuras 13-15, se ilustra una tercera realización de un bloqueador de derivación 130. El bloqueador de derivación 130 está situado en las placas de transferencia de calor 20, donde las placas de transferencia de calor 20 se encuentran con la carcasa cilíndrica 11 e impide que el segundo fluido F2 tome un atajo entre las placas de transferencia de calor 20 y la superficie interior de la carcasa cilíndrica 11 cuando fluye entre el primer paso 51 y el segundo paso 52, o cuando fluye en la dirección opuesta. El bloqueador de derivación 130 comprende una estructura en forma de peine 133 que se extiende a lo largo de las placas de transferencia de calor 20, desde la cubierta superior 12 hasta la cubierta inferior 13. La estructura en forma de peine 133 tiene huecos 134 en los cuales los bordes de las placas de transferencia de calor 20 se extienden y se unen a las placas de transferencia de calor 20 mediante soldaduras por puntos. Los huecos del peine suelen estar en contacto con los bordes de las placas de transferencia de calor 20, de manera que se puede lograr un cierre hermético. Cualquier hueco restante puede ser cerrado por soldadura. Desde la estructura en forma de peine 133 se extienden un primer sello 131 y un segundo sello 132. Estos sellos 131, 132 son flexibles de manera que se apoyan estrechamente en la superficie interior de la carcasa cilíndrica 11, cuando el bloqueador de derivación 130 está dispuesto entre las placas de transferencia de calor 20 y la carcasa cilíndrica 11.
Para proporcionar un buen ajuste entre el bloqueador de derivación 130 y las placas de transferencia de calor, la placa de transferencia de calor 21 puede tener en su tercer lado 103 dos cortes 231, 232 y el cuarto lado 104 puede tener dos cortes 233, 234. Cada uno de estos cortes 231, 232, 233, 234 recibe un elemento de sellado 130 respectivo. Los cortes en la placa encajan en los huecos 134 de la estructura en forma de peine 133.
De la descripción anterior se deduce que, aunque se han descrito y mostrado varias realizaciones de la invención, la invención no está restringida a las mismas, sino que también puede materializarse de otras maneras dentro del alcance del objeto definido en las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, el intercambiador de calor de placas puede estar dispuesto con un número diferente de bloqueadores de fluido y otras ubicaciones de las entradas y salidas de fluidos del intercambiador de calor. Por lo tanto, aunque se ilustran tres de los llamados pasos para los fluidos, también se puede lograr otro número de pasos para los fluidos.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Placa de transferencia de calor configurada para estar dispuesta en un intercambiador de calor de placas (2), comprendiendo la placa de transferencia de calor
un primer lado (101), un segundo lado (102), un tercer lado (103) y un cuarto lado (104) que forman una periferia de la placa de transferencia de calor, estando el primer lado (101) opuesto al segundo lado (102) y estando el tercer lado (103) opuesto al cuarto lado (104),
una primera abertura de puerto (22) y una segunda abertura de puerto (23) que están dispuestas separadas entre sí para permitir que un primer fluido (F1) fluya sobre una superficie superior (88) de la placa de transferencia de calor, desde la primera abertura de puerto (22) hasta la segunda abertura de puerto (23), en donde un eje (A1) de la placa de transferencia de calor se extiende a través de un centro (C2) de la primera abertura de puerto y a través de un centro (C3) de la segunda abertura de puerto (23),
una primera abertura lateral (24) en el primer lado (101) y una segunda abertura lateral (25) en el segundo lado (102) para permitir que un segundo fluido (F2) fluya sobre una superficie inferior (89) de la placa de transferencia de calor, desde la primera abertura lateral (24) hasta la segunda abertura lateral (25),
una serie de filas (73, 74) donde cada fila (73, 74) tiene partes superiores (76) y ranuras (77) alternos que se extienden a lo largo de un plano central (P1) de la placa de transferencia de calor, entre un plano superior (P2) y un plano inferior (P3) de la placa de transferencia de calor, estando el plano superior (P2) y el plano inferior (P3) sustancialmente paralelos al plano central (P1) y situados en un lado respectivo del plano central (P1), donde una transición entre una parte superior (76) y una ranura adyacente (77) en la misma fila (73) está formada por una porción (78) de la placa de transferencia de calor (21) que está inclinada con respecto al plano central (P1), caracterizada por
porciones de placa (80, 81) que se extienden a lo largo del plano central (P1) de la placa de transferencia de calor, entre las filas (73, 74) de partes superiores (76) y ranuras (77), de modo que al menos algunas de las filas (73, 74) de partes superiores (76) y ranuras (77) están separadas entre sí y las porciones de placa (80, 81) forman así canales de flujo entre las filas (73, 74) de partes superiores (76) y ranuras (77) .
2. Placa de transferencia de calor de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene forma de placa circular con dos lados cortados que forman el primer lado (101) y el segundo lado (102), en donde el tercer lado (103) y el cuarto lado (104) tienen forma de lados curvos.
3. Placa de transferencia de calor de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en la que al menos tres de las filas de partes superiores y ranuras se extienden adyacentes entre sí, de manera simétrica a lo largo del eje (A1) que se extiende a través de los centros (C2, C3) de la primera y de la segunda aberturas de puerto (22, 23), formando así un conjunto central de filas que se extienden axialmente de partes superiores y ranuras (375).
4. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en la que una serie de filas de partes superiores y ranuras se extienden en una dirección radialmente hacia el exterior desde un centro (C2) de la primera abertura de puerto (22), formando así filas que se extienden axialmente de partes superiores y ranuras (373).
5. Placa de transferencia de calor de acuerdo con la reivindicación 4, en la que las filas que se extienden radialmente de partes superiores y ranuras (373) rodean una circunferencia de la primera abertura de puerto (22).
6. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que una serie de filas de partes superiores y ranuras se extienden en una dirección longitudinal, paralela al eje (A1) que se extiende a través de los centros (C2, C3) de la primera y la segunda aberturas de puerto (22, 23), formando así filas que se extienden longitudinalmente de partes superiores y ranuras (374).
7. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que una serie de filas de partes superiores y ranuras se extienden en paralelo al tercer lado (103) y con una curvatura, formando así filas curvadas de partes superiores y ranuras (376).
8. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende una primera fila lateral (311) de partes superiores (313) que están situadas a lo largo de la primera abertura lateral (24), y una segunda fila lateral (312) de partes superiores que están situadas a lo largo de la segunda abertura lateral (25), en donde las partes superiores (313) de las filas laterales primera y segunda (311, 312) tienen un paso diferente a las partes superiores (76) en las filas (73, 74) de partes superiores (76) y ranuras (77) que están separadas entre sí por las porciones de placa (80, 81) que forman canales de flujo.
9. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende un primer bloqueador de fluido (210) y un segundo bloqueador de fluido (212) que están dispuestos en la superficie superior (88) de la placa de transferencia de calor y están situados entre la primera abertura de puerto (22) y la segunda abertura de puerto (23), en donde el primer bloqueador de fluido (210) tiene forma de cuña y tiene una sección cónica (211) enfrentada a la primera abertura de puerto (22), y el segundo bloqueador de fluido (212) tiene forma de cuña y presenta una sección cónica (213) enfrentada a la segunda abertura de puerto (23).
10. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende un tercer bloqueador de fluido (214) y un cuarto bloqueador de fluido (218) que están dispuestos en la superficie inferior (89) de la placa de transferencia de calor,
estando el tercer bloqueador de fluido (214) dispuesto entre la primera abertura de puerto (22) y el tercer lado (103), a través de un canal de fluido (301) que se extiende a lo largo del tercer lado (103), y
estando el cuarto bloqueador de fluido (218) dispuesto entre la segunda abertura de puerto (23) y el cuarto lado (104), a través de un canal de fluido (302) que se extiende a lo largo del cuarto lado (104).
11. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende un quinto bloqueador de fluido (222) y un sexto bloqueador de fluido (223) que están dispuestos en la superficie inferior (89) de la placa de transferencia de calor, extendiéndose el quinto bloqueador de fluido (222) a lo largo del tercer lado (103) y extendiéndose el sexto bloqueador de fluido (223) a lo largo del cuarto lado (104).
12. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende un primer reductor de flujo (224) y un segundo reductor de flujo (225) que están dispuestos en la superficie inferior (89) de la placa de transferencia de calor, extendiéndose el primero reductor de flujo (224) desde la primera abertura de puerto (22) hasta el tercer lado (103) y extendiéndose el segundo reductor de flujo (225) desde la segunda abertura de puerto (23) hasta el cuarto lado (104).
13. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que una serie de porciones de placa (80, 81) que separan las filas (73, 74) de partes superiores (76) y ranuras (77) se extienden primero en una dirección hacia el exterior desde la primera abertura de puerto (22), luego en una dirección que es paralela al tercer lado (103) y con una curvatura, de modo que las porciones de placa comprenden porciones de placa curvadas (84).
14. Placa de transferencia de calor de acuerdo con la reivindicación 13, en la que la serie de porciones de placa (80, 81) que se extienden primero en una dirección hacia el exterior desde la primera abertura de puerto (22) y luego en una dirección que es paralela al tercer lado (103), continúa con una extensión en una dirección que es paralela a una dirección desde la primera abertura de puerto (22) hasta la segunda abertura de puerto (23).
15. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en la que una serie de porciones de placa (80, 81) que separan las filas (73, 74) de partes superiores (76) y ranuras (77) se extienden primero en una dirección radial hacia afuera desde la primera abertura de puerto (22), luego en una dirección que es paralela a una dirección desde la primera abertura de puerto (22) a la segunda abertura de puerto (23), y finalmente en una dirección radial hacia el interior hasta la segunda abertura de puerto (23).
16. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en la que el tercer lado (103) comprende dos cortes (231, 232) y el cuarto lado (104) comprende dos cortes (233, 234) , estando cada uno de los cortes (231, 232, 233, 234) dispuesto para recibir un elemento de sellado (130) respectivo que proporciona un sello entre la placa y la carcasa del intercambiador de calor de placas (10) en la que está dispuesta la placa de transferencia de calor.
17. Placa de transferencia de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en la que los lados primero, segundo, tercero y cuarto (101, 102, 103, 104) están configurados para ser sellados con los lados correspondientes de una placa de transferencia de calor similar (21') que está situada en el lado superior (88) de la placa de transferencia de calor, y
la primera y la segunda aberturas (22, 23) están configuradas para ser selladas con las correspondientes aberturas de una placa de transferencia de calor similar (21") que está situada en un lado inferior (89) de la placa de transferencia de calor.
18. Intercambiador de calor de placas que comprende una serie de placas de transferencia de calor (20) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que
las placas de transferencia de calor (20) están dispuestas dentro de una carcasa (10) y unidas permanentemente entre sí de manera que:
- un primer conjunto de canales de flujo (31) para un primer fluido (F1) está formado por cada segundo espacio intermedio entre las placas de transferencia de calor (20), con entradas de fluido (28, 29) y salidas de fluido (28, 29) en la primera y la segunda aberturas de puerto (22, 23),
- un segundo conjunto de canales de flujo (32) para un segundo fluido (F2) está formado por cada otro segundo espacio intermedio entre las placas de transferencia de calor (20), con entradas de fluido (26) y salidas de fluido (27) en la primera y la segunda aberturas laterales (24, 25), caracterizado por
un primer tubo de distribución (41) que se extiende a través de las primeras aberturas de puerto (22) de las placas de transferencia de calor (20) y comprende una salida de fluido (43) y una entrada de fluido (44) que están separadas entre sí por un primer bloqueador de fluido (61),
un segundo tubo de distribución (42) que se extiende a través de las segundas aberturas de puerto (23) de las placas de transferencia de calor (20) y comprende una entrada de fluido (46) y una salida de fluido (47), estando dispuesta la entrada de fluido (46) del segundo tubo de distribución (42), como se ve a través de las placas de transferencia de calor (20), opuesta a la salida de fluido (43) del primer tubo de distribución (41) y estando dispuesta la salida de fluido (47) del segundo tubo de distribución (42), como se ve a través de las placas de transferencia de calor (20), opuesta a la entrada de fluido (44) del primer tubo de distribución (41),
un primer paso (51) que se extiende a lo largo de la carcasa (10) y las primeras aberturas laterales (24) de las placas de transferencia de calor (20) y comprende una sección de salida de fluido (53) y una sección de entrada de fluido (54) que están separadas entre sí por un segundo bloqueador de fluido (63), y
un segundo paso (52) que se extiende a lo largo de la carcasa (10) y las segundas aberturas laterales (25) de las placas de transferencia de calor (20) y comprende una sección de entrada de fluido (56) y una sección de salida de fluido (57), estando dispuesta la sección de entrada de fluido (56) del segundo paso (52), como se ve a través de las placas de transferencia de calor (20), opuesta a la sección de salida de fluido (53) del primer paso (51) y estando dispuesta la sección de salida de fluido (57) del segundo paso (52), como se ve a través de las placas de transferencia de calor (20), opuesta a la sección de entrada de fluido (54) del primer paso (51).
19. Intercambiador de calor de placas de acuerdo con la reivindicación 18, en el que los tubos de distribución primero y segundo (41, 42)
se extienden desde una cubierta superior (12) hasta una cubierta inferior (13) de la carcasa (10), y
están unidos a la cubierta superior (12) y a la cubierta inferior (13).
20. Intercambiador de calor de placas de acuerdo con las reivindicaciones 18 o 19, en el que
el primer tubo de distribución (41) comprende una segunda salida de fluido (45) que está situada junto a la entrada de fluido (44) del primer tubo de distribución (41),
el segundo tubo de distribución (42) comprende una segunda entrada de fluido (48) que está dispuesta, como se ve a través de las placas de transferencia de calor (20), opuesta a la segunda salida de fluido (45) del primer tubo de distribución (41) y separada de la salida de fluido (47) del segundo tubo de distribución (42) por un tercer bloqueador de fluido (62),
el primer paso (51) comprende una segunda sección de salida de fluido (55) que está situada junto a la sección de entrada de fluido (54) del primer paso (51), y
el segundo paso (52) comprende una segunda sección de entrada de fluido (58) que está dispuesta, como se ve a través de las placas de transferencia de calor (20), opuesta a la segunda sección de salida de fluido (55) del primer paso (51) y separada de la sección de salida de fluido (57) del segundo paso (52) por un cuarto bloqueador de fluido (64).
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