ES2926660T3

ES2926660T3 - Torre de refrigeración con intercambiador de calor directo e indirecto

Info

Publication number: ES2926660T3
Application number: ES18777106T
Authority: ES
Inventors: Yoon Shin; David Aaron
Original assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Current assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: WO2018183371A1; EP3601920A1; CN110462323B; US11029093B2; CN110462323A; EP3601920B1; US20180283792A1; EP3601920A4

Abstract

Un aparato de intercambio de calor mejorado está provisto de una sección de intercambio de calor por evaporación indirecta encerrada en una carcasa y una sección de intercambio de calor por evaporación directa, ambas situadas dentro del mismo aparato. Una corriente de fluido interno pasa a través de los conductos internos de la sección de intercambio de calor indirecto. Se hace pasar un líquido de evaporación a través del exterior de los conductos externos de la sección de intercambio de calor indirecto para intercambiar calor indirectamente con la corriente de fluido interno. El líquido de evaporación que sale de la carcasa de la sección de intercambio de calor por evaporación indirecta pasa luego a través de la sección de intercambio de calor directo. El líquido evaporativo que sale de la sección de intercambio de calor directo se recoge en un sumidero y luego se bombea hacia arriba para distribuirlo nuevamente a través de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto. La sección de intercambio de calor indirecto puede estar compuesta por un intercambiador de calor de tipo placa o un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito ubicado dentro de una carcasa. La carcasa de intercambio de calor indirecto puede estar en contacto directo con el aire que se mueve a través de la sección de intercambio de calor directo, estar en contacto directo con el líquido evaporativo frío, o ambos, para mejorar la transferencia de calor desde la sección de intercambio de calor indirecto. Se puede bombear aire junto con el líquido de evaporación a través de la sección de intercambio de calor indirecto para agitar y aumentar la velocidad del fluido de evaporación que fluye a través del intercambiador de calor indirecto. También se puede bombear aire hacia ya través de la carcasa de la sección de intercambio de alimentos indirectos cuando la bomba de fluido evaporativo está apagada durante un modo seco de operación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Torre de refrigeración con intercambiador de calor directo e indirecto

La presente invención se refiere en general a un aparato de intercambio de calor mejorado como un enfriador de fluidos de circuito cerrado, un calentador de fluidos, un condensador, un evaporador, un sistema de almacenamiento térmico, un enfriador de aire o un calentador de aire. Más concretamente, la presente invención se refiere a una combinación o combinaciones de secciones separadas de intercambio de calor indirecto encerradas en una carcasa y secciones de intercambio de calor directo por evaporación dispuestas en la misma estructura para lograr una capacidad mejorada, un rendimiento mejorado y permitir un modo húmedo y seco. Los documentos DEI0203229C1, FR2969268A1 y FR1600281A divulgan aparatos de intercambio de calor de la técnica anterior que incluyen secciones de intercambio de calor directo e indirecto.

La invención incluye el uso de un intercambiador de calor de tipo placa o de tipo tubo de circuito de bobina como una sección de intercambio de calor indirecto. Dicha sección de intercambio de calor indirecto puede combinarse con una sección de intercambio de calor directo, que normalmente está compuesta por una sección de llenado sobre la que se transfiere un líquido de evaporación como agua, normalmente en una operación de flujo descendente. Dicha sección de intercambio de calor indirecto y sección de intercambio de calor directo combinados juntos proporcionan un rendimiento mejorado como un aparato de intercambio de calor general como un enfriador de fluido de circuito cerrado, calentador de fluido, condensador, evaporador, enfriador de aire o calentador de aire.

Parte del rendimiento mejorado de la sección de intercambio de calor indirecto que comprende un intercambiador de calor de placas es la capacidad de la sección de intercambio de calor indirecto, en lo sucesivo denominado intercambiador de calor de tipo placa, pero también podría ser un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina, para proporcionar intercambio de calor sensible y latente con el líquido de evaporación que fluye o se transporta de otro modo sobre y a través de la sección de intercambio de calor indirecto. El rendimiento mejorado se logra asegurando que el 100 % del intercambiador de calor de placas se humedezca mientras también funciona a velocidades de fluido de evaporación sustancialmente más altas, lo que resulta en coeficientes de transferencia de calor por convección forzada externa más altos en relación con los intercambiadores de calor indirectos de drenaje por gravedad.

Son posibles varias combinaciones de las disposiciones de intercambio de calor según la presente invención. Tales disposiciones podrían incluir una disposición, en donde la sección de intercambio de calor indirecto esté ubicada físicamente dentro de la disposición y esté por encima, junto o por debajo de la sección de intercambio de calor directo. En tales disposiciones, la sección de intercambio de calor indirecto se compone de un intercambiador de calor de tipo placa ubicado en una carcasa ubicada dentro del intercambiador de calor por evaporación. Una corriente de fluido interno para enfriar, calentar, evaporar o condensar pasa a través de los conductos internos del intercambiador de calor de tipo placa. Un líquido de evaporación pasa a través de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto y se distribuye a través de los conductos externos del intercambiador de calor de tipo placa para intercambiar calor indirectamente con la corriente de fluido interno. Debido a las diferentes cargas de calor, las variables condiciones ambientales, las necesidades económicas de ahorrar energía o agua y las necesidades de intercambio de calor, el intercambiador de calor indirecto de la presente invención podría funcionar en donde tanto el aire como un líquido de evaporación, como el agua, se extraigan o suministren a través del intercambiador de calor indirecto. Eso se logra bombeando aire de forma selectiva en el intercambiador de calor indirecto para que se desplace con el líquido de evaporación, lo que provoca un aumento de la agitación y de la velocidad del fluido de evaporación y, por tanto, un aumento de los coeficientes de transferencia de calor externo, mientras que permite que se produzca el intercambio de calor por evaporación en el exterior del intercambiador de calor indirecto. Resulta posible un modo seco de funcionamiento al bombear solo aire a través de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto en contacto térmico con el exterior de los conductos internos del intercambiador de calor de tipo placa para intercambiar calor indirectamente con la corriente de fluido interno. Debido a la mayor eficiencia de la sección de intercambio de calor indirecto, el tamaño del intercambiador de calor indirecto se puede reducir, lo que permite mayor espacio para añadir un área de superficie de intercambio de calor directo e incluso permitir un ventilador de mayor diámetro en algunas orientaciones, lo que aumenta la capacidad mejorada del intercambiador de calor. Debido a que la sección de intercambio de calor indirecto está situada dentro de la disposición mejorada y está por encima, junto o por debajo de la sección de intercambio de calor directo, el aire o el líquido de evaporación o ambos están en contacto directo con la carcasa del intercambiador de calor indirecto, lo que aumenta la transferencia de calor de la sección de intercambio de calor indirecto.

El líquido de evaporación luego sale de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto para distribuirse sobre y a través de la sección de intercambio de calor directo, que normalmente se compone de una disposición de llenado. El aire se mueve sobre la sección de intercambio de calor directo para enfriar por evaporación el líquido de evaporación. El líquido de evaporación que drena desde la sección de intercambio de calor directo normalmente se recolecta en un sumidero y luego se bombea hacia arriba para su redistribución a través de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto.

Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de intercambio de calor mejorado, que podría ser un enfriador de fluido de circuito cerrado, un calentador de fluido, un condensador, un evaporador, un enfriador de aire o un calentador de aire, que incluye una sección de intercambio de calor indirecto situada dentro de una carcasa y situada por encima, por debajo o junto al intercambiador de calor directo, todos los cuales están situados dentro del aparato de intercambio de calor mejorado.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de intercambio de calor mejorado, como un enfriador de fluido de circuito cerrado, un calentador de fluido, un condensador, un evaporador, un enfriador de aire o un calentador de aire, que incluye una sección de intercambio de calor indirecto que comprende un intercambiador de calor de tipo placa o un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina situado dentro de una carcasa. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de intercambio de calor mejorado, como un enfriador de fluido de circuito cerrado, un calentador de fluido, un condensador, un evaporador, un enfriador de aire o un calentador de aire, que incluye una sección de intercambio de calor indirecto situada dentro de una carcasa, en donde el líquido de evaporación, aire o líquido de evaporación y aire intercambian calor con la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de intercambio de calor mejorado, como un enfriador de fluido de circuito cerrado, un calentador de fluido, un condensador, un evaporador, un enfriador de aire o un calentador de aire, que incluye una sección de intercambio de calor indirecto situada dentro de una carcasa, en donde la tubería del cliente entre la bomba y la sección de intercambio de calor indirecto ha sido eliminada.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de intercambio de calor mejorado, como un enfriador de fluido de circuito cerrado, un calentador de fluido, un condensador, un evaporador, un enfriador de aire o un calentador de aire, que incluye una sección de intercambio de calor indirecto situada dentro de una carcasa, en donde el costo de la carcasa se reduce sustancialmente debido a un requisito de presión más bajo.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de intercambio de calor mejorado, como un enfriador de fluido de circuito cerrado, un calentador de fluido, un condensador, un evaporador, un enfriador de aire o un calentador de aire, mediante la disminución del tamaño del intercambiador de calor indirecto mientras se aumenta el tamaño del intercambiador de calor directo situado dentro del mismo aparato de intercambio de calor mientras aumenta el tamaño del ventilador mientras se mantiene el tamaño o la huella de la torre de refrigeración para aumentar la capacidad térmica y reducir el coste de fabricación para una huella determinada de la torre de refrigeración.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de intercambio de calor mejorado, como un enfriador de fluido de circuito cerrado, un calentador de fluido, un condensador, un evaporador, un enfriador de aire o un calentador de aire, que incluye una sección de intercambio de calor indirecto situada dentro de una carcasa, en donde las corrientes de aire se inyectan en el líquido de evaporación de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto durante el funcionamiento en húmedo.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de intercambio de calor mejorado, como un enfriador de fluido de circuito cerrado, un calentador de fluido, un condensador, un evaporador, un enfriador de aire o un calentador de aire, que incluye una sección de intercambio de calor indirecto situada dentro de una carcasa, en donde la sección de intercambio de calor indirecto puede funcionar en un modo seco al funcionar un soplador de aire que sopla los conductos del intercambiador de calor indirecto para enfriar indirecta y sensiblemente la corriente de fluido interno.

Sumario de la invención

Un método de intercambio de calor según la invención se define en las reivindicaciones 1 y 2; un aparato para el intercambio de calor se define en la reivindicación 15.

La presente invención proporciona un aparato de intercambio de calor mejorado que normalmente está compuesto por una combinación de una sección de intercambio de calor indirecto y una sección de intercambio de calor directo. La sección de intercambio de calor indirecto proporciona un rendimiento mejorado mediante el uso de un intercambiador de calor de tipo placa generalmente dentro de una carcasa. Una pluralidad de conductos internos y conductos externos están formados entre placas. Dichas placas están diseñadas para permitir el paso de una corriente de fluido interno a través de los conductos internos y el paso de un líquido de evaporación, aire o líquido de evaporación con aire a través de los conductos externos para intercambiar indirectamente calor con la corriente de fluido interno dentro del intercambiador de calor de placas. Dicha utilización de un intercambiador de calor de placas en el enfriador de fluidos de circuito cerrado, calentador de fluidos, condensador, evaporador, enfriador de aire o calentador de aire de la presente invención proporciona un rendimiento mejorado y también permite un funcionamiento combinado o funcionamiento alternativo, en donde solo el aire o solo un líquido de evaporación o una combinación de los dos se puede hacer pasar a través de los conductos externos del intercambiador de calor de placas. Dado que la carcasa del intercambiador de calor indirecto está situada dentro de la estructura de evaporación, el líquido de evaporación que se mueve dentro de la carcasa a medida que absorbe calor puede enfriarse aún más mediante el líquido de evaporación, el aire o el líquido de evaporación y el aire que está en contacto y se mueve a través la superficie externa de la carcasa.

Una sección de intercambio de calor directo está situada debajo, junto o encima de la sección de intercambio de calor indirecto. El líquido de evaporación que sale de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto pasa hacia y a través del relleno de la sección de intercambio de calor directo y, por consiguiente, permite extraer calor de dicho líquido de evaporación mediante el paso de aire por o a través del relleno de la sección de intercambio de calor directo mediante el aire que se mueve a través del mismo.

El líquido de evaporación que sale de la sección de intercambio de calor directo se recolecta en un sumidero y luego se bombea nuevamente para distribuirlo a través de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto. Mientras que el sumidero normalmente se ubica en la parte inferior del intercambiador de calor por evaporación, también es posible situar el sumidero de manera remota como se conoce en la técnica.

La presente invención se refiere además al diseño de un aparato de intercambio de calor mejorado que tiene un intercambiador de calor directo, normalmente un paquete de relleno y un intercambiador de calor indirecto, normalmente un intercambiador de calor de tipo placa. El tamaño del intercambiador de calor indirecto más costoso puede reducirse mientras que el tamaño del intercambiador de calor directo económico puede aumentarse. Además, debido a que algunos intercambiadores de calor por evaporación indirectos y directos tienen el intercambiador de calor indirecto y el ventilador ubicados en la parte superior, el ventilador y el intercambiador de calor indirecto compiten por una huella preciosa y en este aparato de intercambio de calor mejorado, dado que el intercambiador de calor indirecto es más pequeño o está ubicado al lado o por debajo de la sección de intercambio de calor directo, el diámetro del ventilador puede aumentar mientras se mantiene el tamaño o la huella de la torre de refrigeración para aumentar la capacidad térmica y reducir el costo de fabricación para una huella determinada de la torre de refrigeración.

La reducción del tamaño del intercambiador de calor indirecto se puede lograr aumentando la tasa de transferencia de calor sensible entre el líquido de evaporación y el intercambiador de calor indirecto. En general, la tasa de transferencia de calor sensible aumenta cuando aumenta la velocidad del líquido que se expande a través de la superficie del intercambiador de calor indirecto. Dado que la fuerza de gravedad es constante y no puede aumentarse, la velocidad del líquido de evaporación que fluye naturalmente sobre la superficie externa de las secciones de intercambio de calor indirecto de la técnica anterior está limitada y no puede aumentarse sustancialmente. Sin aumentar significativamente la velocidad del líquido de esta torre de refrigeración, es difícil aumentar la tasa de transferencia de calor sensible entre el líquido de evaporación y la superficie de las placas del intercambiador de calor indirecto. En una realización de esta invención, las placas del intercambiador de calor indirecto están encerradas en una carcasa impermeable y luego se utiliza una bomba para forzar una mayor cantidad de líquido de evaporación en la carcasa y luego rápidamente a través de la pluralidad de conductos entre las placas adyacentes. Debido a que la velocidad forzada del líquido puede ser sustancialmente mayor que la del líquido que fluye naturalmente por gravedad, se logra una mayor tasa de transferencia de calor sensible entre el líquido de evaporación y la superficie externa de las placas.

Debido a que las placas del intercambiador de calor indirecto generalmente están hechas de metal o de un plástico altamente conductivo, que por lo general es más costoso que el paquete de relleno de la sección de intercambio de calor directo que generalmente está hecho de plástico, el coste total de fabricación de la torre de refrigeración puede reducirse sustancialmente. Al aumentar significativamente la tasa de transferencia de calor sensible sin reducir significativamente el tamaño de las placas del intercambiador de calor indirecto, la capacidad térmica general de la torre de refrigeración aumenta sin aumentar la huella de la torre de refrigeración.

El rendimiento general de la torre de refrigeración podría incrementarse además mediante la inyección de corrientes de aire en la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto durante el funcionamiento en húmedo. La corriente de aire inyectada, que se convierte en burbujas de aire dentro de la carcasa cuando se llena con líquido de evaporación, aumenta la tasa de transferencia de calor al agitar y aumentar la velocidad local del líquido de evaporación. Además, el aire inyectado en el líquido de evaporación permite que se produzca la transferencia de calor por evaporación además de una refrigeración sensible solo por el fluido de evaporación.

En otra realización, la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto puede drenarse del líquido de evaporación mientras todavía tiene la capacidad de enfriar la corriente de fluido interno dentro de los conductos de la placa de la sección de intercambio de calor indirecto. Eso puede lograrse haciendo funcionar un soplador de aire que está unido a la carcasa de la placa para mover el aire ambiental frío a través de la carcasa de la placa a través de los conductos fuera de los conductos internos de la placa para enfriar de manera indirecta y sensible el fluido interno dentro de los conductos de la placa con aire ambiental.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos:

La figura 1 es una vista lateral de la primera realización que utiliza un intercambiador de calor de tipo placa en la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto que no está de acuerdo con la presente invención.

La figura 1A es una vista lateral de la primera realización que utiliza un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina en la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto que no está de acuerdo con la presente invención.

La figura 1B es una vista lateral de la primera realización que utiliza un sistema de distribución de agua diferente para dirigir el fluido de evaporación al intercambiador de calor directo que no está de acuerdo con la presente invención;

La figura 2 es una vista lateral de una segunda realización de un intercambiador de calor que no está de acuerdo con la presente invención;

La figura 3 es una vista lateral de una tercera realización de un intercambiador de calor que no está de acuerdo con la presente invención;

La figura 4 es una vista lateral de una cuarta realización de un intercambiador de calor que no está de acuerdo con la presente invención;

La figura 5 es una vista lateral de una quinta realización de un intercambiador de calor según la presente invención; La figura 6 es una vista lateral de una sexta realización de un intercambiador de calor que no está de acuerdo con la presente invención;

La figura 7 es una vista lateral de una séptima realización de un intercambiador de calor según la presente invención;

La figura 8 es una vista lateral de una octava realización de un intercambiador de calor según la presente invención; La figura 9 es una vista en perspectiva de la sección de intercambio de calor indirecto que tiene un intercambiador de calor de tipo placa situado dentro de una carcasa según una realización de la presente invención;

La figura 10 es una vista en corte de la sección de intercambio de calor indirecto que tiene un intercambiador de calor de tipo placa situado dentro de una carcasa según una realización de la presente invención;

La figura 11 es una vista en corte de la sección de intercambio de calor indirecto que tiene un intercambiador de tipo tubo de circuito de bobina situado dentro de una carcasa según una realización de la presente.

Descripción de la realización preferida

Con referencia ahora a la figura 1 de los dibujos, se muestra generalmente una primera realización como intercambiador de calor 20, que generalmente tiene la forma de una torre de refrigeración de circuito cerrado.

Tal intercambiador de calor generalmente está presente en una torre de refrigeración de circuito cerrado con una sección de intercambio de calor indirecto 25 situada sobre la sección de intercambio de calor directo 24.

La sección de intercambio de calor directo 24 se compone por lo general de un relleno que normalmente se compone de láminas de cloruro de polivinilo. La sección de intercambio de calor directo 24 recibe aire a través de la entrada de aire 28 en el exterior del intercambiador de calor 20, y el aire se arrastra generalmente a través y hacia arriba por la sección de intercambio de calor directo 24 mediante el ventilador 26 girado por el motor 27.

La sección de intercambio de calor indirecto 25 generalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa que tiene preferiblemente una entrada de fluido interno 21 y una salida de fluido interno 22 y está posicionada dentro de la carcasa 34. Debe entenderse que el funcionamiento de la entrada de fluido interno 21 y la salida de fluido interno 22 se puede invertir si así se desea.

Un líquido de la torre de refrigeración por evaporación, generalmente agua, fluye hacia abajo desde el conjunto de distribución de agua 23 de manera que el líquido de la torre de refrigeración por evaporación cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 24. Mientras cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 24, una pequeña parte del líquido de la torre de refrigeración se evapora moviendo el aire y se produce una transferencia de calor latente desde el líquido de la torre de refrigeración por evaporación al aire. Cabe señalar que, en algunas aplicaciones, la condensación se produce desde el aire hacia el líquido de la torre de refrigeración.

El líquido de la torre de refrigeración que pasa hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 24 se recolecta luego en el sumidero 31 y la bomba 29 lo bombea hacia la carcasa de la sección indirecta 34 y a través de la sección de intercambio de calor indirecto 25 y luego de vuelta al conjunto de distribución de agua 23. El conjunto de distribución de agua 23 puede estar compuesto por una variedad de tuberías con aberturas y usar orificios o boquillas rociadoras 36 como se ilustra en la figura 1 o como se ilustra en la figura 1B, puede tener un depósito de agua por gravedad 35 con orificios o boquillas 36 o puede ser de otros conjuntos de distribución de agua como se conoce en la técnica.

En la figura 1, la sección de intercambio de calor indirecto 25 normalmente está compuesta por un intercambiador de calor de tipo placa 32, pero puede ser cualquier tipo de intercambiador de calor indirecto como, entre otros, un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina como se conoce en la técnica. Un fluido que será enfriado, condensado, calentado o evaporado pasa dentro de las placas o casetes unidos del intercambiador de calor de tipo placa 32. Debe entenderse además que el intercambiador de calor 25 puede estar situado en cualquier lugar disponible dentro del aparato de intercambio de calor mejorado en cualquier posición, ya que el líquido de evaporación se bombea a través de la sección de intercambio de calor indirecto. Una ventaja de tener la sección de intercambio de calor indirecto 25 y la sección de intercambio de calor directo 24 situadas dentro del intercambiador de calor mejorado 20 es que se minimiza la tubería entre la sección de intercambio de calor indirecto 25 y el conjunto de distribución de agua 23 y se elimina la tubería del cliente. Otra ventaja de tener una sección de intercambio de calor indirecto 25 y una sección de intercambio de calor directo 24 ubicadas dentro del intercambiador de calor mejorado 20 es que el intercambiador de calor indirecto 25 está muy cerca del conjunto de distribución de agua 23, lo que requiere una presión mucho menor para bombear el líquido de evaporación; por lo tanto, el índice de presión y el coste de la carcasa 34 pueden reducirse sustancialmente.

En la figura 1A, el intercambiador de calor indirecto 30 puede construirse con tubos y un cabezal de entrada 22 y un cabezal de salida 21 en cualquier configuración y materiales conocidos en la técnica, siempre que esté encerrado por la carcasa 34.

En las figuras 1, 1A y 1B, el ventilador 26 se muestra para inducir el flujo de aire a través de la sección de intercambio de calor directo 24, pero también puede ser del tipo de aire forzado como se conoce en la técnica y no es una limitación de la invención. Eso también es cierto para todas las figuras subsiguientes.

Con referencia ahora a la figura 2 de los dibujos, se muestra generalmente una segunda realización como intercambiador de calor 10, que generalmente tiene la forma de una torre de refrigeración de circuito cerrado.

Tal intercambiador de calor generalmente está presente en una torre de refrigeración de circuito cerrado con una sección de intercambio de calor indirecto 5 situada debajo de la sección de intercambio de calor directo 4. La sección de intercambio de calor directo 4 se compone por lo general de un relleno que normalmente se compone de láminas de cloruro de polivinilo. La sección de intercambio de calor directo 4 recibe aire a través de la entrada de aire 8 en el exterior del intercambiador de calor 10, y el aire se arrastra generalmente a través y hacia arriba por la sección de intercambio de calor directo 4 mediante el ventilador 6 girado por el motor 7.

La sección de intercambio de calor indirecto 5 generalmente está compuesta por un intercambiador de calor de tipo placa 12 que tiene una entrada de fluido 1 y una salida de fluido 2 y se coloca dentro de la carcasa 16. Debe entenderse que la entrada de fluido 1 y la salida de fluido 2 pueden invertirse si así se desea.

Un líquido de la torre de refrigeración por evaporación, generalmente agua, fluye hacia abajo desde el conjunto de distribución de agua 3 de manera que el líquido de la torre de refrigeración cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 4. Mientras cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 4, una pequeña parte del líquido de la torre de refrigeración se evapora moviendo el aire y se produce una transferencia de calor latente desde el líquido de la torre de refrigeración por evaporación al aire. Cabe señalar que, en algunas aplicaciones, la condensación se produce desde el aire hacia el líquido de la torre de refrigeración. El líquido de la torre de refrigeración por evaporación que pasa hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 4 y se recolecta en el sumidero 11 es bombeado por la bomba 9 hasta la carcasa de intercambio de calor indirecto 16 y a través de la sección de intercambio de calor indirecto 5 y luego de vuelta al conjunto de distribución de agua 3. El conjunto de distribución de agua 3 puede estar compuesto por una variedad de tuberías con aberturas o boquillas 13 como se muestra, o cualquier otra disposición de distribución de agua, como el uso de boquillas rociadoras, canaletas u otros conjuntos de distribución de agua.

La sección de intercambio de calor indirecto 5 encerrada en la carcasa 16 normalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 12, pero puede ser cualquier tipo de intercambiador de calor indirecto como, entre otros, un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina como se conoce en la técnica. Un fluido que será enfriado, condensado, calentado o evaporado pasa dentro de las placas o casetes unidos del intercambiador de calor de tipo placa 12.

Una ventaja de colocar la sección de intercambio de calor indirecto 5 en el sumidero 11 es que el agua de la torre de refrigeración por evaporación fluye sobre la superficie de la carcasa 16 de la sección de intercambio de calor indirecto 5 y se produce la transferencia de calor porque el agua fría en el sumidero 11 enfría la superficie de la carcasa 16 de la sección de intercambio de calor indirecto 5 que enfría aún más el fluido dentro de la pluralidad de placas 12. Cuando se produce la transferencia de calor entre la carcasa 16 y el agua del sumidero 11, el agua del sumidero 11 se vuelve más caliente y la superficie superior del agua del sumidero puede usarse como una superficie de evaporación adicional para el relleno y aumentar la eficiencia general de la torre de refrigeración.

La sección de intercambio de calor indirecto 5 puede sumergirse total o parcialmente en el sumidero de agua fría 11. Otra ventaja de colocar la sección de intercambio de calor indirecto 5 en el sumidero 11 es que ahora hay espacio para una sección de intercambio de calor directo más grande o más alta 4, aumentando así la capacidad de la unidad. Una ventaja de tener la sección de intercambio de calor indirecto 5 y la sección de intercambio de calor directo 4 situadas dentro del intercambiador de calor mejorado 10 es que se minimiza la tubería entre la sección de intercambio de calor indirecto 5 y el conjunto de distribución de agua 3 y se elimina la tubería del cliente.

Con referencia ahora a la figura 3 de los dibujos, se muestra generalmente una tercera realización como intercambiador de calor 40, que generalmente tiene la forma de una torre de refrigeración de circuito cerrado.

Tal intercambiador de calor generalmente está presente en una torre de refrigeración de circuito cerrado con una sección de intercambio de calor indirecto 45 situada en la cámara de aire 53 al lado y hacia la mitad inferior de la sección de intercambio de calor directo 44. Debe entenderse que colocar la sección de intercambio de calor indirecto 45 en la cámara de aire 53 adyacente al intercambiador de calor directo 44 permite un acceso y una limpieza más fáciles del intercambiador de calor indirecto 45 mientras que permite una sección de intercambio de calor directo 44 de mayor tamaño (altura completa) en el diseño.

La sección de intercambio de calor directo 44 se compone por lo general de un relleno que normalmente se compone de láminas de cloruro de polivinilo. La sección de intercambio de calor directo 44 recibe aire a través de la entrada de aire 48 en el exterior del intercambiador de calor 40, y el aire se arrastra generalmente a través y hacia arriba por la sección de intercambio de calor directo 44 mediante el ventilador 46 girado por el motor 47.

La sección de intercambio de calor indirecto 45 generalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 52 que tienen una entrada de fluido 41 y una salida de fluido 42 y se colocan dentro de la carcasa 56. Debe entenderse que el funcionamiento de la entrada de fluido 41 y la salida de fluido 42 se puede invertir si así se desea.

Un líquido de la torre de refrigeración por evaporación, generalmente agua, fluye hacia abajo desde el conjunto de distribución de agua 43 de manera que el líquido de la torre de refrigeración por evaporación cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 44. Mientras cae hacia abajo a través de la sección de intercambio de calor directo 44, una pequeña parte del líquido de la torre de refrigeración se evapora moviendo el aire y se produce una transferencia de calor latente desde el líquido de la torre de refrigeración al aire. Cabe señalar que, en algunas aplicaciones, la condensación se produce desde el aire hacia el líquido de la torre de refrigeración. El líquido de la torre de refrigeración por evaporación que pasa hacia abajo sobre y a través de la sección de intercambio de calor directo 44 y se recolecta en el sumidero 51 es bombeado por la bomba 49 hasta la carcasa de intercambio de calor indirecto 56 y a través de la sección de intercambio de calor indirecto 45 y luego de vuelta al conjunto de distribución de agua 43. El conjunto de distribución de agua 43 puede estar compuesto por una variedad de tuberías con aberturas o boquillas 36, o puede ser cualquier otra disposición de distribución de agua, como el uso de boquillas rociadoras, canaletas u otros conjuntos de distribución de agua.

La sección de intercambio de calor indirecto 45 normalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 52, pero puede ser cualquier tipo de intercambiador de calor indirecto como, entre otros, un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina como se conoce en la técnica. Un fluido que será enfriado, condensado, calentado o evaporado pasa dentro de las placas o casetes unidos de los intercambiadores de calor de tipo placa 52.

El aire 54 sale desde la sección de intercambio de calor directo 44 y fluye hacia la cámara de aire de descarga 53 de camino al ventilador 46, luego fluye sobre la superficie de la carcasa 56 de la sección de intercambio de calor indirecto 45 y se produce la transferencia de calor. En el caso de que la sección de intercambio de calor directo 44 se utilice para enfriar el líquido de la torre de refrigeración por evaporación, el aire 54 enfría la superficie de la carcasa 56 de la sección de intercambio de calor indirecto 45, lo que es un beneficio adicional de colocar el intercambiador de calor 45 en la cámara de aire de descarga 53. Es posible montar la sección indirecta a cualquier altura dentro de la cámara de aire 53, donde el aire estará en intercambio de calor con la carcasa 56.

Una ventaja de tener la sección de intercambio de calor indirecto 45 y la sección de intercambio de calor directo 44 situadas dentro del intercambiador de calor mejorado 40 es que se minimiza la tubería entre la sección de intercambio de calor indirecto 45 y el conjunto de distribución de agua 43 y se elimina la tubería del cliente.

Con referencia ahora a la figura 4 de los dibujos, se muestra generalmente una cuarta realización como intercambiador de calor 90, que generalmente tiene la forma de una torre de refrigeración de circuito cerrado.

Tal intercambiador de calor generalmente está presente en una torre de refrigeración de circuito cerrado con una sección de intercambio de calor directo 94 debajo del conjunto de distribución de agua 93 con una sección de intercambio de calor indirecto 95 situada en el sumidero 101.

La sección de intercambio de calor directo 94 se compone por lo general de un relleno que normalmente se compone de láminas de cloruro de polivinilo. La sección de intercambio de calor directo 94 recibe aire a través de las entradas de aire 98 en el exterior del intercambiador de calor 90, y el aire se arrastra generalmente hacia arriba a través de la sección de intercambio de calor directo 94 mediante el ventilador 96 girado por el motor 97.

La sección de intercambio de calor indirecto 95 generalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 102 que tienen una entrada de fluido 91 y una salida de fluido 92 colocadas en la carcasa 105. Debe entenderse que el funcionamiento de la entrada de fluido 91 y la salida de fluido 92 se puede invertir si así se desea.

Un líquido de la torre de refrigeración por evaporación, generalmente agua, fluye hacia abajo desde el conjunto de distribución de agua 93 de manera que el líquido de la torre de refrigeración cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 94. Mientras cae hacia abajo sobre y a través de la sección de intercambio de calor directo 94, una pequeña parte del líquido de la torre de refrigeración se evapora moviendo el aire y se produce una transferencia de calor latente desde el líquido de la torre de refrigeración al aire. Cabe señalar que, en algunas aplicaciones, la condensación se produce desde el aire hacia el líquido de la torre de refrigeración.

El líquido de la torre de refrigeración que pasa hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 94 y se recolecta en el sumidero 101 es bombeado por la bomba 99 hasta la carcasa 105, luego a través de la sección de intercambio de calor indirecto 95 y luego de vuelta al conjunto de distribución de agua 93. El conjunto de distribución de agua 93 puede estar compuesto por una variedad de tuberías con aberturas o boquillas 100, o cualquier otra disposición de distribución de agua, como el uso de boquillas rociadoras, canaletas u otros conjuntos de distribución de agua.

La sección de intercambio de calor indirecto 95 normalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 102, pero puede ser cualquier tipo de intercambiador de calor indirecto como, entre otros, un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina como se conoce en la técnica. Un fluido que será enfriado, condensado, calentado o evaporado pasa dentro de las placas o casetes unidos del intercambiador de calor de tipo placa 102.

Se puede observar que al colocar la sección de intercambio de calor indirecto 95 debajo de la sección de intercambio de calor directo 94, hay espacio para una sección de intercambio de calor directo 94 de mayor tamaño (más alta). Una ventaja de colocar la sección de intercambio de calor indirecto 95 en el sumidero 101 es que el agua fría de la torre de refrigeración por evaporación fluye sobre la superficie de la carcasa 105 de la sección de intercambio de calor indirecto 95 y se produce a transferencia de calor. En el caso de que se utilice la sección de intercambio de calor directo 94 para enfriar el líquido de la torre de refrigeración por evaporación, el agua fría en el sumidero 101 enfría la superficie de la carcasa 105 de la sección de intercambio de calor indirecto 95, enfriando aún más el fluido dentro de la pluralidad de placas 102, que es un beneficio adicional. La sección de intercambio de calor indirecto 95 puede sumergirse total o parcialmente en el sumidero de agua fría 101.

Una ventaja de tener la sección de intercambio de calor indirecto 95 y la sección de intercambio de calor directo 94 situadas dentro del intercambiador de calor mejorado 90 es que se minimiza la tubería entre la sección de intercambio de calor indirecto 95 y el conjunto de distribución de agua 93 y se elimina la tubería del cliente.

Con referencia ahora a la figura 5 de los dibujos, se muestra generalmente una quinta realización como intercambiador de calor 110, que generalmente tiene la forma de una torre de refrigeración de circuito cerrado. Tal intercambiador de calor generalmente está presente en una torre de refrigeración de circuito cerrado con una sección de intercambio de calor indirecto 115 ubicada debajo del intercambiador de calor directo 114 y al menos parcialmente por encima del conjunto de líquido de la torre de refrigeración por evaporación en el sumidero 121. La sección de intercambio de calor directo 114 se compone por lo general de un relleno que normalmente se compone de láminas de cloruro de polivinilo. La sección de intercambio de calor directo 114 recibe aire a través de las entradas de aire 118 en el exterior del intercambiador de calor 110, y el aire se arrastra generalmente hacia arriba a través de la sección de intercambio de calor directo 114 mediante el ventilador 116 girado por el motor 117. La sección de intercambio de calor indirecto 115 generalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 122 que tienen una entrada de fluido 111 y una salida de fluido 112 y se colocan dentro de la carcasa 125. Debe entenderse que el funcionamiento de la entrada de fluido 111 y la salida de fluido 112 se puede invertir si así se desea.

Un líquido de la torre de refrigeración por evaporación, generalmente agua, fluye hacia abajo desde el conjunto de distribución de agua 113 de manera que el líquido de la torre de refrigeración cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 114. Mientras cae hacia abajo sobre y a través de la sección de intercambio de calor directo 114, una pequeña parte del líquido de la torre de refrigeración se evapora moviendo el aire y se produce una transferencia de calor latente desde el líquido de la torre de refrigeración al aire. Cabe señalar que, en algunas aplicaciones, la condensación se produce desde el aire hacia el líquido de la torre de refrigeración.

El líquido de la torre de refrigeración por evaporación que pasa hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 114 y se recolecta en el sumidero 121 es bombeado por la bomba 119 hasta la carcasa 125 a través de la sección de intercambio de calor indirecto 115 y luego de vuelta al conjunto de distribución de agua 113. El conjunto de distribución de agua 113 puede estar compuesto por una variedad de tuberías con aberturas, orificios o boquillas 120, o cualquier otra disposición de distribución de agua, como el uso de boquillas rociadoras, canaletas u otros conjuntos de distribución de agua.

La sección de intercambio de calor indirecto 115 normalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 122, pero puede ser cualquier tipo de intercambiador de calor indirecto como, entre otros, un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina como se conoce en la técnica. Un fluido que será enfriado, condensado, calentado o evaporado pasa dentro de las placas o casetes unidos del intercambiador de calor de tipo placa 122.

Parte del aire que ingresa a través de la entrada de aire 118 en el trayecto hacia la sección de intercambio de calor directo 114 sopla y enfría la superficie de la carcasa 125 de la sección de intercambio de calor indirecto 115 que, a su vez, enfría aún más los intercambiadores de calor de tipo placa 122.

Una ventaja de tener la sección de intercambio de calor indirecto 115 y la sección de intercambio de calor directo 114 situadas dentro del intercambiador de calor mejorado 110 es que se minimiza la tubería entre la sección de intercambio de calor indirecto 115 y el conjunto de distribución de agua 113 y se elimina la tubería del cliente.

Con referencia ahora a la figura 6 de los dibujos, se muestra generalmente una sexta realización como intercambiador de calor 130, que generalmente tiene la forma de una torre de refrigeración de circuito cerrado. Dicho intercambiador de calor generalmente está presente en una torre de refrigeración de circuito cerrado con una sección de intercambio de calor directo 134 debajo del conjunto de distribución de agua 133 con la sección de intercambio de calor indirecto 135 ubicada debajo de la bandeja de redistribución 149 y colocada sobre el líquido de la torre de refrigeración en el sumidero 141.

La sección de intercambio de calor directo 134 se compone por lo general de un relleno que normalmente se compone de láminas de cloruro de polivinilo. La sección de intercambio de calor directo 134 recibe aire a través de las entradas de aire 138 en el exterior del intercambiador de calor 130, y el aire se arrastra generalmente hacia arriba a través de la sección de intercambio de calor directo 134 mediante el ventilador 136 girado por el motor 137. La sección de intercambio de calor indirecto 135 generalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 142 que tienen una entrada de fluido 131 y una salida de fluido 132 y se colocan dentro de la carcasa 145. Debe entenderse que el funcionamiento de la entrada de fluido 131 y la salida de fluido 132 se puede invertir si así se desea.

Un líquido de la torre de refrigeración por evaporación, generalmente agua, fluye hacia abajo desde el conjunto de distribución de agua 133 de manera que el líquido de la torre de refrigeración cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 134. Mientras cae hacia abajo sobre y a través de la sección de intercambio de calor directo 134, una pequeña parte del líquido de la torre de refrigeración se evapora moviendo el aire y se produce una transferencia de calor latente desde el líquido de la torre de refrigeración al aire. Cabe señalar que, en algunas aplicaciones, la condensación se produce desde el aire hacia el líquido de la torre de refrigeración.

El líquido de la torre de refrigeración enfriado por evaporación que pasa hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 134 se recolecta en la bandeja de redistribución 149 y se vuelve a rociar sobre la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto 145. La bandeja de redistribución 149 guía el agua de la torre de refrigeración por evaporación sobre la carcasa 145 de manera tal que la carcasa se enfría e indirectamente ayuda a enfriar la sección de intercambio de calor indirecto 135. El líquido de la torre de refrigeración por evaporación luego se recolecta en el sumidero 141 y es bombeado por la bomba 139 hasta la carcasa 145, luego a través de la sección de intercambio de calor indirecto 135 y luego de vuelta al conjunto de distribución de agua 133. El conjunto de distribución de agua 133 puede estar compuesto por una variedad de tuberías con aberturas, orificios o boquillas 140, o cualquier otra disposición de distribución de agua, como el uso de boquillas rociadoras, canaletas u otros conjuntos de distribución de agua.

La sección de intercambio de calor indirecto 135 normalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 142, pero puede ser cualquier tipo de intercambiador de calor indirecto como, entre otros, un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina como se conoce en la técnica. Un fluido que será enfriado, condensado, calentado o evaporado pasa dentro de las placas o casetes unidos del intercambiador de calor de tipo placa 142.

Una ventaja de tener la sección de intercambio de calor indirecto 145 y la sección de intercambio de calor directo 134 situadas dentro del intercambiador de calor mejorado 130 es que se minimiza la tubería entre la sección de intercambio de calor indirecto 145 y el conjunto de distribución de agua 133 y se elimina la tubería del cliente.

Con referencia ahora a la figura 7 de los dibujos, se muestra de manera general una séptima realización de la presente invención como intercambiador de calor 150, que generalmente tiene la forma de una torre de refrigeración de circuito cerrado.

Tal intercambiador de calor generalmente está presente en una torre de refrigeración de circuito cerrado con una sección de intercambio de calor indirecto 155 situada en la cámara 163 adyacente y hacia la mitad inferior de la sección de intercambio de calor directo 154. Cabe señalar que el intercambiador de calor indirecto 155 puede ubicarse encima, debajo o junto al intercambiador de calor directo 154, como se muestra en otras figuras, pero se presenta junto al intercambiador de calor directo 154 con fines ilustrativos.

La sección de intercambio de calor directo 154 se compone por lo general de un relleno que normalmente se compone de láminas de cloruro de polivinilo. La sección de intercambio de calor directo 154 recibe aire a través de la entrada de aire 158 en el exterior del intercambiador de calor 150, y el aire se arrastra generalmente a través y hacia arriba por la sección de intercambio de calor directo 154 mediante el ventilador 156 girado por el motor 157.

La sección de intercambio de calor indirecto 155 generalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 162 que tienen una entrada de fluido 151 y una salida de fluido 152. Debe entenderse que el funcionamiento de la entrada de fluido 151 y la salida de fluido 152 se puede invertir si así se desea.

Un líquido de la torre de refrigeración por evaporación, generalmente agua, fluye hacia abajo desde el conjunto de distribución de agua 153 de manera que el líquido de la torre de refrigeración por evaporación cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 154. Mientras cae hacia abajo sobre y a través de la sección de intercambio de calor directo 154, una pequeña parte del líquido de la torre de refrigeración se evapora moviendo el aire y se produce una transferencia de calor latente desde el líquido de la torre de refrigeración al aire. Cabe señalar que, en algunas aplicaciones, la condensación se produce desde el aire hacia el líquido de la torre de refrigeración. El líquido de la torre de refrigeración por evaporación que pasa hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 154 y se recolecta en el sumidero 161 es bombeado por la bomba 159 hasta la carcasa 169, luego a través de la sección de intercambio de calor indirecto 155 y luego de vuelta al conjunto de distribución de agua 153. El conjunto de distribución de agua 153 puede estar compuesto por una variedad de tuberías con aberturas, orificios o boquillas 160, o cualquier otra disposición de distribución de agua, como el uso de boquillas rociadoras, canaletas u otros conjuntos de distribución de agua.

La sección de intercambio de calor indirecto 155 se coloca en la carcasa 169 y generalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor 162 de tipo placa. Un fluido que será enfriado, condensado, calentado o evaporado pasa dentro de las placas o casetes unidos de los intercambiadores de calor de tipo placa 162.

El aire 164 sale desde la sección de intercambio de calor directo 154 hacia la cámara 163 de camino al ventilador 156 y fluye sobre la carcasa 169 de la sección de intercambio de calor indirecto 155 y se produce la transferencia de calor. En el caso de que se utilice la sección de intercambio de calor directo 154 para enfriar el líquido de la torre de refrigeración por evaporación, el aire 164 enfría la carcasa 169 de la sección de intercambio de calor indirecto 155, que a su vez enfría el líquido de la torre de refrigeración por evaporación y el intercambiador de calor de tipo placa 162 dentro de la sección de intercambio de calor indirecto 155.

Según la invención, la bomba de aire 166 está unida al intercambiador de calor 150 y suministra aire ambiental presurizado al tubo de distribución de aire 167 dentro y cerca de la parte inferior de la carcasa 169 y la sección de intercambio de calor indirecto 155. Cabe señalar que la fuente de aire presurizado también podría ser la instalación que utiliza el intercambiador de calor 150, como una fuente de aire presurizado disponible. La válvula de control 168 evita que el líquido de la torre de refrigeración por evaporación fluya hacia la bomba de aire 166 cuando la bomba de aire 166 está apagada. Durante el funcionamiento, corrientes de burbujas de aire salen del tubo de distribución de aire 167 y se desplazan hacia arriba con el líquido de la torre de refrigeración por evaporación que es bombeado por la bomba 159. Inyectar burbujas de aire en el líquido de la torre de refrigeración por evaporación que se desplaza a través de la pluralidad de conductos de líquido dentro de la pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 162 aumenta la agitación y aumenta la velocidad del líquido de la torre de refrigeración por evaporación, y también sirve para mejorar la transferencia de calor entre el agua de la torre de refrigeración/mezcla de aire en comparación con el agua de la torre de refrigeración por evaporación sola. Con el líquido de la torre de refrigeración por evaporación desplazándose a mayor velocidad, la tasa de transferencia de calor sensible entre el líquido de la torre de refrigeración por evaporación y la superficie de la pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 162 aumenta, y con la presencia de burbujas de aire en el líquido de la torre de refrigeración por evaporación, ahora puede producirse la transferencia de calor latente, lo que aumenta la capacidad térmica general del intercambiador de calor 150.

Cabe señalar que la sección de intercambio de calor indirecto 155 puede ubicarse debajo de la sección de intercambio de calor directo, como se muestra en las figuras 4, 5 y 6, con el aire arrastrado generalmente hacia arriba a través de la sección de intercambio de calor directo y no es una limitación de la invención.

Una ventaja de tener la sección de intercambio de calor indirecto 155 y la sección de intercambio de calor directo 154 situadas dentro del intercambiador de calor mejorado 150 es que se minimiza la tubería entre la sección de intercambio de calor indirecto 155 y el conjunto de distribución de agua 153 y se elimina la tubería del cliente.

Con referencia ahora a la figura 8 de los dibujos, se muestra de manera general una octava realización de la presente invención como intercambiador de calor 60, que generalmente tiene la forma de una torre de refrigeración de circuito cerrado. Tal intercambiador de calor generalmente está presente en una torre de refrigeración de circuito cerrado con una sección de intercambio de calor indirecto 65 situada en la cámara 73 adyacente y hacia la mitad inferior de la sección de intercambio de calor directo 64. Cabe señalar que el intercambiador de calor indirecto 65 puede ubicarse encima, debajo o junto al intercambiador de calor directo 64, como se muestra en otras figuras, pero se presenta junto al intercambiador de calor directo 64 con fines ilustrativos.

La sección de intercambio de calor directo 64 se compone por lo general de un relleno que normalmente se compone de láminas de cloruro de polivinilo. La sección de intercambio de calor directo 64 recibe aire a través de la entrada de aire 68 en el exterior del intercambiador de calor 60, y el aire se arrastra generalmente a través y hacia arriba por la sección de intercambio de calor directo 64 mediante el ventilador 66 girado por el motor 67. Cabe señalar que la sección de intercambio de calor indirecto 65 puede ubicarse debajo de la sección de intercambio de calor directo, como se muestra en las figuras 4, 5 y 6, con el aire arrastrado generalmente hacia arriba a través de la sección de intercambio de calor directo y no es una limitación de la invención.

La sección de intercambio de calor indirecto 65 generalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 72 colocados en la carcasa 83 que tienen una entrada de fluido interna 61 y una salida de fluido 62. Debe entenderse que el funcionamiento de la entrada de fluido 61 y la salida de fluido 62 se puede invertir si así se desea.

Un líquido de la torre de refrigeración por evaporación, generalmente agua, fluye hacia abajo desde el conjunto de distribución de agua 63 de manera que el líquido de la torre de refrigeración por evaporación cae hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 64. Mientras cae hacia abajo sobre y a través de la sección de intercambio de calor directo 64, una pequeña parte del líquido de la torre de refrigeración se evapora moviendo el aire y se produce una transferencia de calor latente desde el líquido de la torre de refrigeración al aire. Cabe señalar que, en algunas aplicaciones, la condensación se produce desde el aire hacia el líquido de la torre de refrigeración. El líquido de la torre de refrigeración por evaporación que pasa hacia abajo y a través de la sección de intercambio de calor directo 64 y se recolecta en el sumidero 71 es bombeado por la bomba 69 hasta la carcasa 83, luego a través de la sección de intercambio de calor indirecto 65 y luego de vuelta al conjunto de distribución de agua 63. El conjunto de distribución de agua 63 puede estar compuesto por una variedad de tuberías con aberturas, orificios o boquillas 70, o cualquier otra disposición de distribución de agua, como el uso de boquillas rociadoras, canaletas u otros conjuntos de distribución de agua.

La sección de intercambio de calor indirecto 65 normalmente está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 72, pero puede ser cualquier tipo de intercambiador de calor indirecto como, entre otros, un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina como se conoce en la técnica. Un fluido que será enfriado, condensado, calentado o evaporado pasa dentro de las placas o casetes unidos de los intercambiadores de calor de tipo placa 72.

El aire 74 sale desde la sección de intercambio de calor directo 64 hacia la cámara 73. El aire 74 de camino al ventilador 66 fluye sobre la carcasa 83 de la sección de intercambio de calor indirecto 65 y se produce la transferencia de calor. En el caso de que se utilice la sección de intercambio de calor directo 64 para enfriar el líquido de la torre de refrigeración por evaporación, el aire 74 enfría la carcasa 83 de la sección de intercambio de calor indirecto 65, que a su vez enfría el líquido de la torre de refrigeración por evaporación y luego los intercambiadores de calor de tipo placa 72 dentro de la sección de intercambio de calor indirecto 65.

La realización 60 tiene un modo de funcionamiento en húmedo y en seco para enfriar el intercambiador de calor indirecto 65. Durante el funcionamiento en húmedo, las válvulas de aire 78 y 79 están cerradas y el ventilador de soplado de aire 81 está apagado mientras las válvulas de líquido 76 y 80 están abiertas. Las válvulas de aire 78 y 79, y también las válvulas de agua 76 y 80 pueden manejarse manual o automáticamente como se sabe en la técnica y no es una restricción de la invención. Durante el funcionamiento en seco, las válvulas de líquido 76 y 80 se cierran y las válvulas de aire 78 y 79 se abren. Alternativamente, la válvula de salida de aire 78 y la válvula de agua 76 pueden omitirse y el aire puede descargarse a través de la distribución 63. Durante el funcionamiento en seco, el motor del ventilador 67 se apaga y el ventilador soplador de aire 81 sopla aire ambiental frío hacia la carcasa 83 de la sección de intercambio de calor indirecto 65. El aire ambiental frío enfría la pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 72 utilizando transferencia de calor sensible, y el aire caliente sale a través de la salida de aire 77 y luego hacia exterior del intercambiador de calor 60.

Una ventaja de tener la sección de intercambio de calor indirecto 65 y la sección de intercambio de calor directo 64 situadas dentro del intercambiador de calor mejorado 60 es que se minimiza la tubería entre la sección de intercambio de calor indirecto 65 y el conjunto de distribución de agua 63 y se elimina la tubería del cliente.

Con referencia ahora a las figuras 9 y 10, se muestran una vista en perspectiva y una vista lateral recortada, respectivamente, de la sección de intercambio de calor indirecto 200 según la presente invención.

Se muestra que la sección de intercambio de calor indirecto 200 está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 201, la entrada de fluido de proceso 202, la salida de fluido de proceso 203, la salida 204 y la entrada 205 de fluido de la torre de refrigeración por evaporación, las tapas de los extremos de las placas de entrada y salida 207 y la carcasa 206. Debe entenderse que el funcionamiento de la entrada de fluido de proceso interno 202 y la salida de fluido de proceso 203 se puede invertir si así se desea.

El fluido de proceso de la torre de refrigeración de circuito cerrado interno ingresa a la pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 201 a través de la entrada de fluido de proceso 202 y se separa del exterior de la pluralidad de intercambiadores de calor de tipo placa 201 y del fluido de la torre de refrigeración por evaporación que ingresa a través de la entrada de fluido de la torre de refrigeración 205 de la carcasa 206. La carcasa 206 puede diseñarse de manera que se pueda quitar fácilmente para limpiar el exterior de los intercambiadores de calor de tipo placa 201 y no es una restricción de esta invención.

Como muestran las flechas direccionales 208, el fluido de proceso interno fluye a través de una pluralidad de conductos internos paralelos de los intercambiadores de calor de tipo placa 201 y sale a través de la salida de fluido de proceso 203. Como muestran las flechas direccionales del fluido de la torre de refrigeración 209, el fluido de la torre de refrigeración por evaporación exterior ingresa a la carcasa 206 a través de la entrada de fluido 205 y fluye a través de una pluralidad de conductos externos dentro de los intercambiadores de calor de tipo placa 201 y sale de la carcasa 206 a través de la salida de fluido 204.

Mientras fluye a través de la pluralidad de conductos dentro de los intercambiadores de calor de tipo placa 201, la transferencia de calor sensible se produce entre el fluido de la torre de refrigeración por evaporación y los intercambiadores de calor de tipo placa 201.

En todas las realizaciones de la presente invención, el intercambiador de calor de tipo placa 201 puede estar compuesto por varios metales, tales como acero inoxidable u otros aceros y aleaciones resistentes a la corrosión. También es posible que tales placas puedan estar compuestas por otros materiales que conduzcan a un buen intercambio de calor entre el fluido dentro de la placa y el líquido de la torre de refrigeración por evaporación o el aire que pasa hacia el exterior de la misma. Dichos materiales podrían ser aluminio o cobre; diversas aleaciones o plásticos que proporcionan resistencia a la corrosión y buen intercambio de calor y no son una limitación de la invención.

Con referencia ahora a la figura 11, se muestra una vista lateral de un intercambiador de calor de tipo tubo de circuito de bobina de la sección de intercambio de calor indirecto 300 según la presente invención.

Se muestra que la sección de intercambio de calor indirecto 300 está compuesta por una pluralidad de intercambiadores de calor de tipo tubo de circuito de bobina 301, la entrada de fluido de proceso 302, la salida de fluido de proceso 303, la salida 304 y la entrada 305 de fluido de la torre de refrigeración por evaporación, las tapas de los extremos del cabezal de entrada y salida 307 y la carcasa 306. Debe entenderse que el funcionamiento de la entrada de fluido de proceso interno 302 y la salida de fluido de proceso 303 se puede invertir si así se desea.

El fluido de proceso de la torre de refrigeración de circuito cerrado interno ingresa a la pluralidad de intercambiadores de calor de tipo tubo de circuito de bobina 301 a través de la entrada de fluido de proceso 302 y se separa del exterior de la pluralidad de intercambiadores de calor de tipo tubo de circuito de bobina 301 y del fluido de la torre de refrigeración por evaporación que ingresa a través de la entrada de fluido de la torre de refrigeración 305 de la carcasa 306. La carcasa 306 puede diseñarse de manera que se pueda quitar fácilmente para limpiar el exterior de los intercambiadores de calor de tipo tubo de circuito de bobina 301 y no es una restricción de esta invención.

Como muestran las flechas direccionales 308, el fluido de proceso interno fluye a través de una pluralidad de conductos internos paralelos de los intercambiadores de calor de tipo tubo de circuito de bobina 301 y sale a través de la salida de fluido de proceso 303. Como muestran las flechas direccionales del fluido de la torre de refrigeración por evaporación 309, el fluido de la torre de refrigeración por evaporación exterior ingresa a la carcasa 306 a través de la entrada de fluido 305 y fluye a través de una pluralidad de conductos externos dentro de los intercambiadores de calor de tipo placa 301 y sale de la carcasa 306 a través de la salida de fluido 304.

Mientras fluye a través de la pluralidad de conductos dentro de los intercambiadores de calor de tipo placa 301, la transferencia de calor sensible se produce entre el fluido de la torre de refrigeración por evaporación y los intercambiadores de calor de tipo tubo de circuito de bobina 301.

En todas las realizaciones de la presente invención, los intercambiadores de calor 301 de tipo tubo y circuito de bobina pueden estar compuestos de diversos metales, tales como acero inoxidable u otros aceros y aleaciones resistentes a la corrosión. También es posible que tales tubos puedan estar compuestos por otros materiales que conduzcan a un buen intercambio de calor entre el fluido dentro de la placa y el líquido de la torre de refrigeración por evaporación o el aire que pasa hacia el exterior de la misma. Dichos materiales podrían ser aluminio o cobre; diversas aleaciones o plásticos que proporcionan resistencia a la corrosión y buen intercambio de calor y no son una limitación de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de intercambio de calor que comprende los siguientes pasos:

proporcionar una estructura que contiene una sección de intercambio de calor directo por evaporación (24) y una sección de intercambio de calor indirecto (25),

la sección de intercambio de calor indirecto (25) conduce una corriente de fluido interno dentro de una pluralidad de trayectos,

la sección de intercambio de calor directo (24) comprende una parte superior, una parte inferior, una entrada de aire (28) y una salida de aire,

la sección de intercambio de calor indirecto (25) comprende una carcasa (34) que tiene una entrada para un líquido de evaporación y una salida (22) para el líquido de evaporación,

distribuir el líquido de evaporación en la entrada de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto mediante el uso de una bomba de fluido de evaporación (69), a través de una pluralidad de conductos en el lado externo de la sección de intercambio de calor indirecto (25) y salir desde la salida de la carcasa de intercambio de calor indirecto (34) y luego distribuir el líquido de evaporación sobre y a través de la sección de intercambio de calor directo (24),

de manera que se produzca un intercambio de calor indirecto entre la corriente de fluido interno dentro de la pluralidad de trayectos en la sección de intercambio de calor indirecto (25) y el líquido de evaporación en el exterior de la pluralidad de trayectos de la sección de intercambio de calor indirecto (25),

mover el aire entre la entrada de aire (28) y la salida de aire de la sección de intercambio de calor directo (24), el aire se mueve a través de la sección de intercambio de calor directo (24) intercambiando calor directamente con el líquido de evaporación que se mueve a través de la sección de intercambio de calor directo (24), el método está caracterizado porque:

bombear aire a la carcasa de intercambio de calor indirecto, y a través de la sección de intercambio de calor indirecto, cuando la bomba de fluido de evaporación (69) está apagada para enfriar sensiblemente la sección de intercambio de calor indirecto.

2. Un método de intercambio de calor que comprende los siguientes pasos:

bombear aire a la carcasa (169) de la sección de intercambio de calor indirecto para agitar y aumentar el flujo de líquido de evaporación a través del mismo.

3. El método de intercambio de calor de la reivindicación 2

en donde el aire que se mueve a través de la carcasa (169) de la sección de intercambio de calor indirecto se mueve generalmente en contracorriente a la dirección del flujo del líquido de evaporación a través de la sección de intercambio de calor indirecto.

4. El método de intercambio de calor de la reivindicación 2

en donde el aire que se mueve a través de la carcasa (83) de la sección de intercambio de calor indirecto se mueve generalmente en contracorriente a la dirección del flujo del líquido de evaporación a través de la sección de intercambio de calor indirecto.

5. El método de intercambio de calor de cualquier reivindicación anterior, en donde la sección de intercambio de calor directo (24) comprende una pluralidad de láminas de relleno (200).

6. El método de intercambio de calor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la sección de intercambio de calor indirecto (25) se compone de:

un intercambiador de calor de tipo placa (32) ubicado dentro de la carcasa; y/o un intercambiador de calor de tipo tubo (301) ubicado dentro de la carcasa.

7. El método de intercambio de calor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además: recolectar el líquido de evaporación que sale de la sección de intercambio de calor directo (24), y

bombear el líquido de evaporación recolectado para su distribución en la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto (34).

8. El método de intercambio de calor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde:

el aire que se mueve a través de la sección de intercambio de calor directo (24) se mueve generalmente en contracorriente a la dirección del flujo del líquido de evaporación a través de la sección de intercambio de calor directo (24); o el aire que se mueve a través de la sección de intercambio de calor directo (24) se mueve generalmente en contracorriente a la dirección del flujo del líquido de evaporación a través de la sección de intercambio de calor directo (24).

9. El método de intercambio de calor de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde

la sección de intercambio de calor indirecto (25) está situada encima de la sección de intercambio de calor directo (24).

10. El método de intercambio de calor de las reivindicaciones 1-8, en donde

la sección de intercambio de calor indirecto (45) está situada adyacente a la sección de intercambio de calor directo (44).

11. El método de intercambio de calor de las reivindicaciones 1-8, en donde

la sección de intercambio de calor indirecto (5) está situada debajo de la sección de intercambio de calor directo (4).

12. El método de intercambio de calor de cualquier reivindicación anterior

en donde el aire se mueve a través de una superficie exterior de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto (56).

13. El método de intercambio de calor de cualquier reivindicación anterior

en donde el fluido de evaporación se mueve a través de una superficie exterior de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto (125).

14. El método de intercambio de calor de cualquier reivindicación anterior

en donde una bandeja de redistribución (149) distribuye el fluido de evaporación a través de la superficie exterior de la carcasa de intercambio de calor indirecto (145).

15. Un aparato para intercambiar calor que comprende:

una estructura que contiene una sección de intercambio de calor directo por evaporación (64), una sección de intercambio de calor indirecto (65), un conjunto de distribución de líquido de evaporación (63) y un ventilador (66), la sección de intercambio de calor indirecto (65) conduce una corriente de fluido interno dentro de una pluralidad de trayectos,

la sección de intercambio de calor directo (64) comprende una parte superior, una parte inferior, una entrada de aire (68) y una salida de aire,

la sección de intercambio de calor indirecto (65) comprende una carcasa (83) que tiene una entrada (61) para un líquido de evaporación y una salida (62) para el líquido de evaporación,

el conjunto de distribución de líquido de evaporación (63) comprende una bomba de fluido de evaporación (69) configurada para distribuir un líquido de evaporación en la entrada de la carcasa de la sección de intercambio de calor indirecto, a través de una pluralidad de conductos en el lado externo de la sección de intercambio de calor indirecto (65) y salir desde la salida de la carcasa de intercambio de calor indirecto (83) y luego distribuir el líquido de evaporación hacia y a través de la sección de intercambio de calor directo (64),

el ventilador (66) está configurado para mover aire entre la entrada de aire (68) y la salida de aire de la sección de intercambio de calor directo (64),

el aire que se mueve a través de la sección de intercambio de calor directo (64) intercambia calor directamente con el líquido de evaporación que se mueve a través de la sección de intercambio de calor directo (64), caracterizado porque el aparato comprende además:

una bomba de aire para bombear aire al interior de la carcasa (83) de intercambio de calor indirecto y a través de la sección de intercambio de calor indirecto (65) en donde la bomba de aire funciona ya sea para:

(i) bombear aire a la carcasa de intercambio de calor indirecto y a través de la sección de intercambio de calor indirecto cuando la bomba de fluido de evaporación (69) está apagada para enfriar sensiblemente la sección de intercambio de calor indirecto; y/o

(iii) bombear aire a la carcasa (169) de la sección de intercambio de calor indirecto para agitar y aumentar el flujo de líquido de evaporación a través del mismo.