ES2979362T3 - Placa de intercambiador de calor e intercambiador de calor para el tratamiento de una alimentación líquida - Google Patents

Placa de intercambiador de calor e intercambiador de calor para el tratamiento de una alimentación líquida Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor de placas para el tratamiento de un líquido de alimentación. El intercambiador de calor de placas comprende un paquete de placas que tiene al menos dos placas intercambiadoras de calor opuestas que definen un espacio intermedio entre las placas. Cada placa intercambiadora de calor define una primera ranura de junta no corrugada y una segunda ranura de junta no corrugada, por lo que un primer elemento de junta sella entre las primeras ranuras de junta y un segundo elemento de junta sella entre las segundas ranuras de junta de las placas opuestas. De este modo se establece un canal de flujo entre el primer elemento de junta y el segundo elemento de junta en el espacio intermedio entre las placas. Cada placa intercambiadora de calor define además una primera región corrugada exterior y una primera región corrugada interior que se extienden en lados opuestos de la primera ranura de junta no corrugada, y una segunda región corrugada exterior y una segunda región corrugada interior que se extienden en lados opuestos de la segunda ranura de junta no corrugada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Placa de intercambiador de calor e intercambiador de calor para el tratamiento de una alimentación líquida
La presente invención se refiere a una placa de intercambiador de calor para un intercambiador de calor de placas para el tratamiento de una alimentación líquida, a un intercambiador de calor de placas para el tratamiento de una alimentación líquida y a un método para fabricar un intercambiador de calor de placas para el tratamiento de una alimentación líquida.
Antecedentes de la invención
Los equipos para desalinización de agua de mar, donde uno o varios paquetes de placas de placas de intercambiador de calor forman los componentes principales del proceso, se fabrican desde hace muchos años. La empresa solicitante fabrica desde hace varios años un generador de agua dulce donde la evaporación, separación y condensación tienen lugar en el paquete de placas. Los detalles se pueden encontrar en la solicitud internacional W O 2006/ 104443 A1 asignada a Alfa Laval Corporate AB. Se divulga un intercambiador de calor de placas para desalinización que tiene espacios intermedios de primer y segundo tipo entre placas formados en orden alterno en el intercambiador de calor. Los espacios intermedios entre placas de primer tipo forman secciones de evaporación, secciones de separación y secciones de condensación, mientras que los espacios intermedios entre placas de segundo tipo forman secciones de calentamiento, secciones de separación y secciones de enfriamiento. Una placa de intercambio de calor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se divulga en el documento US 2011/247790 A1.
La sección de evaporación se utiliza para evaporar una alimentación líquida, tal como agua de mar, la sección de separación se utiliza para separar la alimentación evaporada de la no evaporada y la sección de condensación se utiliza para condensar la alimentación evaporada. La sección de calentamiento calienta la sección de evaporación y la sección de enfriamiento enfría la sección de condensación. La ventaja del intercambiador de calor mencionado anteriormente es que no necesita ningún recipiente puesto que todo el tratamiento del agua de mar se realiza en el paquete de placas. El intercambiador de calor de placas anterior tiene puertos ubicados centralmente para el fluido de calentamiento, el fluido de enfriamiento y agua dulce y los puertos para salmuera y alimentación están dispuestos simétricamente alrededor de un eje central de la placa de intercambiador de calor. De esta forma solo se necesita un tipo de placa. Los espacios intermedios de primer tipo y los espacios intermedios de segundo tipo se forman utilizando dos juntas diferentes y disponiendo las placas de intercambio de calor cara a cara girando cada segunda placa 180 grados alrededor del eje central. De esta forma, las corrugaciones en las placas opuestas en las secciones de evaporación y las secciones de condensación formarán un patrón en forma de cruz en el que se apoyan las crestas opuestas.
En la sección de separación, las placas están diseñadas de forma que el patrón ondulado de dos placas adyacentes encaje y no se toquen. De esta forma, se consigue una trayectoria de flujo serpenteante que atrapa las gotas de alimento no evaporado que se desprenden de la sección de evaporación, mientras que el alimento evaporado puede pasar a la sección de condensación. A continuación, las gotas de alimento no evaporado se conducen a los bordes de la placa y en cada borde hay un canal de salida de salmuera para transportar las gotas separadas de la sección de separación y el alimento no evaporado de la sección de evaporación a una salida de salmuera situada debajo de la sección de evaporación.
En el generador de agua dulce mencionado anteriormente, el canal de salida de la salmuera se crea teniendo un semiplano entre dos elementos de junta. Cada elemento de junta se mantiene en su lugar en una ranura de junta no corrugada respectiva entre las regiones corrugadas. Cada una de las regiones corrugadas entre las ranuras de junta y el semiplano está constituida por una fila de partes superiores y partes inferiores. Las partes superiores y partes inferiores se apoyarán respectivamente en las partes superiores y partes inferiores de las placas adyacentes, formando así un canal. El inconveniente de este diseño es que el área efectiva de flujo del canal estará restringida por la sección más estrecha que se crea entre cada par de partes superiores y partes inferiores de las regiones corrugadas respectivas en lados opuestos del semiplano.
Esto ha funcionado con resultados satisfactorios para los generadores de agua dulce más grandes, sin embargo, para los generadores de agua dulce más pequeños, donde el espacio es limitado, sería ventajosa una solución más eficaz.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es encontrar una solución más eficaz en área para el canal de salmuera.
La técnica anterior adicional incluye el documento CN203820488UU, que divulga una placa de intercambio de calor que se divide secuencialmente de arriba a abajo en una zona de condensación, una zona de evaporación y una zona de calentamiento.
El documento CN206262115UU describe una placa colectora de agua de mar de evaporación-separacióncondensación tres en uno. La estructura de separación de la zona de separación de gas-líquido utilizando una solapa. La solapa está provista de nervaduras de refuerzo.
El documento GB1211065A describe un intercambiador de calor de placas en el que se ensamblan dos placas en relación superpuesta. Una de las placas se gira 180° en su propio plano con respecto a la otra y se obtiene un paso entre las placas.
El documento KR101345733B1 describe una placa de intercambiador de calor con barreras.
El documento US8646517B2 describe una placa de intercambiador de calor de placa de intercambiador de calor para un intercambiador de calor de placas, cuya placa tiene un número de puertos, una región de distribución, una región de transferencia de calor, una primera región adiabática, una segunda región adiabática y un área de borde que se extiende fuera de los puertos y las regiones.
Sumario de la invención
Los objetivos anteriores se logran en un primer aspecto mediante un intercambiador de calor de placas para el tratamiento de una alimentación líquida, comprendiendo el intercambiador de calor de placas un paquete de placas que tiene al menos dos placas de intercambiador de calor opuestas que definen un espacio intermedio entre placas entre ellas, definiendo cada placa de intercambio de calor:
una primera ranura de junta no corrugada y una segunda ranura de junta no corrugada que se extiende paralela a la primera ranura de junta no corrugada, por lo que un primer elemento de junta sella entre las primeras ranuras de junta no corrugadas de las placas de intercambio de calor opuestas y un segundo elemento de junta sella entre las segundas ranuras de junta no corrugadas de las placas de intercambio de calor opuestas, estableciendo así un canal de flujo entre el primer elemento de junta y el segundo elemento de junta en el espacio intermedio entre placas,
una primera región corrugada exterior y una primera región corrugada interior que se extienden en lados opuestos de la primera ranura de junta no corrugada, extendiéndose la primera región corrugada interior dentro del canal de flujo y definiendo una primera fila de partes superiores y partes inferiores alternas, y
una segunda región corrugada exterior y una segunda región corrugada interior que se extienden en lados opuestos de la segunda ranura de junta no corrugada, extendiéndose la segunda región corrugada interior dentro del canal de flujo y definiendo una segunda fila de partes superiores y partes inferiores alternas, por lo que las partes superiores de la primera fila están niveladas horizontalmente con las partes inferiores de la segunda fila y viceversa.
El paquete de placas se forma típicamente disponiendo al menos dos, pero típicamente más de dos, de las placas de intercambio de calor cara a cara, por lo que cada segunda placa se gira 180 grados. Por tanto, las superficies frontales se enfrentan entre sí y las superficies posteriores se enfrentan entre sí. Las superficies frontales opuestas formarán el primer espacio intermedio entre placas y, en consecuencia, las superficies posteriores opuestas formarán los segundos espacios intermedios entre placas. Se disponen juntas entre las placas y normalmente se usan alternativamente dos tipos diferentes de juntas, formando espacios intermedios de primer y segundo tipo entre placas. Normalmente, el intercambio de calor se establece entre los fluidos en el primer espacio intermedio entre placas y los fluidos en el segundo espacio intermedio entre placas.
El canal de flujo se proporciona para permitir que los líquidos fluyan dentro del espacio intermedio entre placas desde, p. ej., una región superior del espacio intermedio entre placas hasta una región inferior del espacio intermedio entre placas. El canal de flujo se define en los espacios intermedios entre placas entre las juntas paralelas que entran en contacto con ambas placas opuestas en las áreas no corrugadas. Las partes superiores opuestas de las regiones corrugadas mantienen la junta en su sitio en el área no corrugada, ya que las partes superiores de las placas opuestas entran en contacto y evitan que las juntas se abomben en el canal de flujo. La colocación incorrecta de la junta puede provocar fugas, etc.
En el presente contexto, debe entenderse que las partes superiores de la superficie frontal se convertirán en partes inferiores de la superficie posterior. Por consiguiente, las partes superiores en un espacio intermedio entre placas se convertirán en partes inferiores en los espacios intermedios entre placas vecinas y viceversa, y a medida que las partes superiores en un espacio intermedio de espacio entren en contacto entre sí, las partes inferiores se convertirán en partes superiores en los espacios intermedios entre placas vecinas y entrarán en contacto con las partes superiores correspondientes de placas opuestas.
En el canal de flujo de la técnica anterior, las partes superiores de las regiones corrugadas interiores opuestas están niveladas horizontalmente y el área de flujo efectiva del canal de flujo viene dada por el área de sección transversal entre dos partes superiores opuestas de las regiones corrugadas interiores opuestas. La región no corrugada define un semiplano, es decir, entre las partes superiores y partes inferiores. El área de sección transversal más pequeña del canal entre la región superior y la región inferior definirá el límite para el flujo de líquido que puede transportarse a través del canal de flujo. En caso de que las partes superiores estén muy juntas, el área de flujo será pequeña y se reducirá el flujo máximo de líquido. Para aumentar el flujo máximo de líquido, la distancia entre las partes superiores puede aumentarse ampliando la distancia entre las partes superiores de las regiones corrugadas interiores opuestas, p. ej., en que el área no corrugada, es decir, el semiplano, entre las partes superiores puede ensancharse, sin embargo, ocupará espacio en la placa.
Al disponer el canal de flujo de tal manera que las partes superiores de la primera región corrugada interior estén niveladas horizontalmente con las partes inferiores de la segunda región corrugada interior, la media platina, es decir, la región no corrugada entre las regiones corrugadas interiores, puede ser más pequeña o la región no corrugada entre las regiones corrugadas interiores puede omitirse por completo de modo que las regiones corrugadas interiores primera y segunda sean adyacentes entre sí. Las regiones corrugadas incluyen flancos que rodean e interconectan las partes superiores y partes inferiores. Los flancos forman una transición suave entre las partes superiores y partes inferiores. Al disponer la región corrugada interior horizontalmente nivelada con las partes inferiores de la segunda región corrugada interior, se logra una mayor distancia entre las partes superiores de las regiones corrugadas interiores, ya que las partes superiores estarán desplazadas tanto horizontal como verticalmente. De esta forma, el área mínima de flujo viene dada por los flancos entre las partes superiores opuestas de las regiones corrugadas interiores respectivas. Por tanto, el flujo podrá fluir en un patrón serpenteante en el canal de flujo establecido entre la región corrugada primera y segunda.
La presente invención se utiliza típicamente en conexión con un generador de agua dulce que tiene una sección de evaporación ubicada en la parte inferior del paquete de placas, una sección de condensación ubicada en la parte superior del paquete de placas y una sección de separación ubicada entre la sección de evaporación y la sección de condensación. Las placas de intercambio de calor en la sección de evaporación y la sección de condensación están corrugadas con una corrugación de crestas y valles. Cada cresta forma una parte superior y cada valle forma una parte inferior.
De acuerdo con una realización adicional, las partes superiores de las placas de intercambiador de calor opuestas están en contacto entre sí.
Normalmente, las partes superiores de las placas de intercambiador de calor opuestas en el espacio intermedio entre placas están en contacto entre sí formando puntos de contacto. De esta manera, la estabilidad estructural entre las placas aumenta en la ranura de junta y la junta se mantiene mejor en su lugar en la ranura de junta. Las partes inferiores forman partes superiores en los espacios intermedios entre placas vecinas y, por lo tanto, entran en contacto con partes superiores opuestas de placas opuestas.
De acuerdo con una realización adicional, cada una de las regiones corrugadas exteriores define una fila de partes superiores y partes inferiores alternas.
Las regiones corrugadas exteriores pueden formar partes superiores y partes inferiores para soportar la junta en la ranura de junta. Las partes superiores pueden entrar en contacto para mejorar la estabilidad estructural y para mantener la junta en su lugar. Las partes superiores y partes inferiores en la región exterior orientada hacia el borde de la placa pueden estar fuera del área de transferencia de calor y constituyen una fila simple de partes superiores y partes inferiores para mantener la junta en su lugar y para mejorar la estabilidad estructural del paquete de placas. La región exterior que se aleja del borde de la placa, es decir, orientada hacia el interior de la placa, puede constituir una parte de una región de transferencia de calor corrugada y, por lo tanto, se entiende que las partes superiores y las partes inferiores de esta región exterior forman parte de un área de transferencia de calor corrugada.
De acuerdo con una realización adicional, el canal de flujo se extiende entre una sección de separación y una salida.
En un ejemplo típico, el canal de flujo se extiende entre una sección de separación de un generador de agua dulce y una salida del generador de agua dulce para eliminar salmuera y gotas de salmuera de la sección de separación. Las regiones de flujo se ubican típicamente en lados opuestos de una sección de evaporación/sección de calentamiento entre los bordes longitudinales de la placa y la sección de evaporación.
De acuerdo con una realización adicional, la alimentación líquida es agua de mar y el canal de flujo es un canal de salmuera.
Una aplicación típica es un generador de agua dulce para hacer agua dulce a partir de agua de mar. El subproducto es salmuera que debe retirarse de la sección de separación a medida que se introduce nueva alimentación en la sección de evaporación. El canal de flujo es entonces un canal de salmuera.
De acuerdo con una realización adicional, la primera región corrugada exterior está ubicada adyacente a un borde lateral vertical de la placa.
Las gotas pueden ser empujadas hacia los bordes de la placa de intercambiador de calor por la corriente de vapor orientada hacia arriba. Por tanto, puede ser beneficioso tener el canal de flujo adyacente al borde de la placa.
De acuerdo con una realización adicional, la segunda región corrugada exterior está ubicada adyacente a una sección de evaporación o una sección de calentamiento.
Además, la sección de evaporación y la sección de calentamiento están ubicadas centralmente en la placa de intercambiador de calor, pero en espacios intermedios entre placas opuestos. Por tanto, el canal de flujo puede extenderse desde la sección de separación hasta la salida entre la sección de calentamiento y el borde.
De acuerdo con una realización adicional, una región no corrugada está ubicada entre la primera región corrugada interior y la segunda región corrugada interior, las regiones no corrugadas adicionales forman parte del canal de flujo o, como alternativa, donde la primera fila está ubicada inmediatamente adyacente a la segunda fila.
Normalmente, al disponer las regiones corrugadas interiores adyacentes entre sí, el espacio ocupado por el canal de flujo puede minimizarse y no hay necesidad de una región no corrugada entre las filas de partes superiores y partes inferiores de las regiones corrugadas interiores primera y segunda. Sin embargo, en caso de que fuera necesario transportar una mayor cantidad de líquido, se puede usar una región no corrugada entre la primera región corrugada interior y la segunda región corrugada interior para aumentar el área de sección transversal para el flujo.
De acuerdo con una realización adicional, cada placa de intercambio de calor define un canal de flujo opuesto en el lado opuesto de la placa de intercambio de calor.
Como la sección de separación normalmente se establece en cada espacio intermedio entre placas, cada espacio intermedio entre placas también tiene preferentemente al menos un, preferentemente dos, canales de flujo. Las partes superiores en un lado de la placa de intercambio de calor se convertirán en partes inferiores en el lado opuesto de la placa de intercambio de calor y viceversa. La ranura de junta forma típicamente un semiplano no corrugado entre las partes superiores y partes inferiores. Por tanto, se pueden establecer canales de flujo en todos los espacios intermedios entre placas. Los canales de flujo en todos los espacios intermedios entre placas pueden formarse, por tanto, en la misma ubicación en cada placa de intercambiador de calor con la única diferencia de que las partes superiores y las partes inferiores cambian de lugar en los espacios intermedios entre placas vecinas.
De acuerdo con una realización adicional, se define un eje central entre dos bordes laterales verticales de la placa y se proporciona un canal de flujo reflejado en la placa dispuesto simétricamente en el lado opuesto del eje central.
Como las gotas son conducidas hacia los bordes, es ventajoso tener un canal de flujo adyacente a cada uno de los bordes longitudinales. Ambos canales de flujo pueden conducir a la misma salida o se pueden usar dos salidas diferentes.
De acuerdo con una realización adicional, la placa de intercambio de calor tiene un canal de flujo adicional ubicado opuesto al canal de flujo reflejado.
De esta manera, todos los espacios intermedios entre placas pueden tener dos canales de flujo, un canal de flujo adyacente a cada borde.
De acuerdo con una realización adicional, la anchura de cada una de las regiones corrugadas interiores es menor que la anchura de cada una de las ranuras de junta no corrugadas.
En caso de que la cantidad de líquido sea baja, cada una de las regiones corrugadas interiores puede tener una anchura menor que cada una de las ranuras de junta para poder reducir la anchura total de la placa de intercambiador de calor y/o aumentar el área de la sección de evaporación.
De acuerdo con una realización adicional, la distancia entre las ranuras de junta no corrugadas primera y segunda es menor que el doble de la anchura de cada una de las ranuras de junta no corrugadas.
En caso de que la cantidad de líquido sea baja, cada una de las regiones corrugadas interiores puede tener una anchura menor que cada una de las ranuras de junta para poder reducir la anchura total de la placa de intercambiador de calor y/o aumentar el área de la sección de evaporación.
Los objetivos anteriores se logran en un segundo aspecto mediante una placa de intercambio de calor para un intercambiador de calor de placas para el tratamiento de una alimentación líquida, definiendo la placa de intercambio de calor:
una primera ranura de junta no corrugada y una segunda ranura de junta no corrugada que se extiende paralela a la primera ranura de junta no corrugada para entrar en contacto con un primer elemento de junta y un segundo elemento de junta, respectivamente, estableciendo así un canal de flujo entre la primera ranura de junta no corrugada y la segunda ranura de junta no corrugada,
una primera región corrugada exterior y una primera región corrugada interior que se extienden en lados opuestos de la primera ranura de junta no corrugada, extendiéndose la primera región corrugada interior dentro del canal de flujo y definiendo una primera fila de partes superiores y partes inferiores alternas, y
una segunda región corrugada exterior y una segunda región corrugada interior que se extienden en lados opuestos de la segunda ranura de junta no corrugada, extendiéndose la segunda región corrugada interior dentro del canal de flujo y definiendo una segunda fila de partes superiores y partes inferiores alternas, por lo que las partes superiores de la primera fila están niveladas horizontalmente con las partes inferiores de la segunda fila y viceversa.
La placa de intercambiador de calor de acuerdo con el segundo aspecto se utiliza preferentemente para fabricar el intercambiador de calor de acuerdo con el primer aspecto.
Los objetivos anteriores se logran en un tercer aspecto mediante un método de fabricación de un intercambiador de calor de placas para el tratamiento de una alimentación líquida proporcionando una pluralidad de placas de intercambio de calor, definiendo cada placa de intercambio de calor:
una primera ranura de junta no corrugada y una segunda ranura de junta no corrugada que se extiende paralela a la primera ranura de junta no corrugada, estableciendo así un canal de flujo entre la primera ranura de junta no corrugada y la segunda ranura de junta no corrugada,
una primera región corrugada exterior y una primera región corrugada interior que se extienden en lados opuestos de la primera ranura de junta no corrugada, extendiéndose la primera región corrugada interior dentro del canal de flujo y definiendo una primera fila de partes superiores y partes inferiores alternas, y
una segunda región corrugada exterior y una segunda región corrugada interior que se extienden en lados opuestos de la segunda ranura de junta no corrugada, extendiéndose la segunda región corrugada interior dentro del canal de flujo y definiendo una segunda fila de partes superiores y partes inferiores alternas, por lo que las partes superiores de la primera fila están niveladas horizontalmente con las partes inferiores de la segunda fila y viceversa,
comprendiendo el método, además:
disponer de al menos dos de las placas de intercambio de calor opuestas entre sí que definen un espacio intermedio entre placas entre ellas y que tienen un primer elemento de junta que sella entre las primeras ranuras de junta no corrugadas de las placas de intercambio de calor opuestas y un segundo elemento de junta que sella entre las segundas ranuras de junta no corrugadas de las placas de intercambio de calor opuestas.
El método de acuerdo con el tercer aspecto se usa preferentemente junto con la placa de intercambiador de calor de acuerdo con el segundo aspecto para fabricar el intercambiador de calor de acuerdo con el primer aspecto.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 divulga una vista lateral de un intercambiador de calor de placas
La Figura 2 divulga una vista frontal de una placa de intercambio de calor de la técnica anterior
La Figura 3 divulga cómo las crestas y valles orientados horizontalmente encajan entre ellos
La Figura 4 divulga una vista frontal de una placa de intercambio de calor alternativa
La Figura 5 divulga una vista del lado posterior de una placa de intercambiador de calor alternativa
La Figura 6 divulga un primer plano del canal de salmuera de una placa de intercambio de calor de la técnica anterior
La Figura 7 divulga un primer plano de dos placas de intercambio de calor opuestas de la técnica anterior La Figura 8 divulga un primer plano del canal de salmuera de una placa de intercambio de calor de la invención La Figura 9 divulga un primer plano de un canal de salmuera alternativo de una placa de la invención
La Figura 10 divulga un primer plano de dos placas de intercambio de calor opuestas de la invención
Descripción detallada de los dibujos
La Figura 1 es una vista lateral de un intercambiador de calor 10 de placas de la invención. En la siguiente descripción se describe una aplicación con respecto a la desalinización de agua de mar, es decir, la alimentación es agua de mar. Sin embargo, cabe señalar que la invención no se limita a que la alimentación sea agua de mar, sino que también puede referirse a cualquier otro tratamiento, por ejemplo, la destilación de un líquido. El intercambiador de calor de placas comprende un gran número de placas 12 de intercambiador de calor moldeadas por compresión, que están dispuestas en paralelo entre sí y sucesivamente de tal manera que forman un paquete 14 de placas. El paquete 14 de placas se proporciona entre una placa de marco 16 y una placa de presión 18.
Entre las placas 12 de intercambiador de calor, se forman primeros espacios intermedios 20 entre placas y segundos espacios intermedios 22 entre placas. Los primeros espacios intermedios 20 entre placas y los segundos espacios intermedios 22 entre placas se proporcionan en un orden alterno en el paquete 14 de placas de tal forma que sustancialmente cada primer espacio intermedio 20 entre placas está rodeado por dos segundos espacios intermedios 22 entre placas, y sustancialmente cada segundo espacio intermedio 22 entre placas está rodeado por dos primeros espacios intermedios 20 entre placas. Diferentes secciones en el paquete 14 de placas están delimitadas entre sí por medio de juntas (no mostradas) en cada espacio entre placas, por lo que el primer espacio intermedio 20 entre placas incluye un primer tipo de junta (no mostrada) y el segundo espacio intermedio 22 entre placas incluye un segundo tipo de junta (no mostrada). El paquete 14 de placas, es decir, las placas 12 de intercambiador de calor y las juntas (no mostradas) proporcionadas entre las mismas, se mantiene unido por medio de pernos de apriete 24 indicados esquemáticamente en una forma en sí conocida.
El paquete 14 de placas está conectado a un conducto de entrada de agua de enfriamiento 26, un conducto de salida de agua de enfriamiento 28 y un conducto de salida de agua dulce 30. El agua de enfriamiento es normalmente agua de mar y, por tanto, el conducto de salida de agua de enfriamiento 28 está conectado a un conducto de entrada de agua de mar 32 para recuperar el calor absorbido por el agua de enfriamiento. El paquete de placas 12 está además conectado a un conducto de entrada de fluido de calentamiento 34 y a un conducto de salida de fluido de calentamiento 36.
El fluido de calentamiento se usa para vaporizar la alimentación, es decir, el agua de mar que entra en el paquete 14 de placas a través del conducto de entrada de agua de mar 32. El fluido de calentamiento puede ser agua calentada, como el agua de camisa del motor de un barco. El agua dulce condensada sale del paquete 14 de placas a través del conducto de salida de agua dulce 30.
La Figura 2 divulga una vista frontal de una placa 12 de intercambio de calor de la técnica anterior que tiene una sección de evaporación 40, una sección de condensación 42 y una sección de separación 44. La placa 12 también define los puertos 4648505254 ubicados centralmente a lo largo del eje central C. Los puertos 4648 que constituyen puertos de entrada y salida de fluido de enfriamiento, el puerto 50 constituye un puerto de salida de agua dulce y los puertos 5254 constituyen puertos de entrada y salida de fluido de calentamiento. La placa 12 de intercambio de calor tiene corrugaciones y la sección de separación define crestas 56 y valles 58 orientados transversalmente. La placa también define una ranura de junta que tiene una junta 38 para alojar una junta.
La Figura 3 divulga cómo las crestas 56 y los valles 58 orientados horizontalmente encajan entre ellos en dos placas 12 12' adyacentes. También se ilustra cómo aumenta la profundidad de prensado de las crestas y valles en la sección de separación. Las crestas 56 y los valles 58 definen una profundidad de prensado de manera que la parte más baja de la placa superior 12 es más baja que la parte más alta de la placa adyacente 12'. De esta manera, se aumentará la trayectoria del flujo desde la sección de evaporación hasta la sección de condensación, lo que mejorará la separación de líquidos de la alimentación vaporizada, sin embargo, la profundidad de prensado de las crestas 56 y los valles 58 debe reducirse en ubicaciones donde las crestas 56 deberían entrar en contacto entre sí.
La Figura 4 divulga una vista frontal de las partes inferiores de una placa 12 de intercambio de calor de acuerdo con la presente invención. Cada placa 12 de intercambiador de calor tiene un primer borde vertical 60, un segundo borde vertical 60' opuesto sustancialmente paralelo al primer borde vertical 60 y un eje central C que se extiende en la dirección vertical sustancialmente central entre los bordes verticales 60, 60'. El eje central C se extiende sustancialmente en vertical cuando el paquete de placas está ubicado en una posición normal de uso.
La placa de intercambiador de calor comprende una sección de evaporación 40 en la parte inferior para evaporar la alimentación, es decir, el agua de mar, una sección de condensación (no mostrada) en la parte superior para condensar la alimentación evaporada y una sección de separación 44 ubicada entre la sección de evaporación 40 y la sección de condensación para separar la alimentación evaporada y la alimentación no evaporada. La alimentación vaporizada puede fluir desde la sección de evaporación 40 a través de la sección de separación 44 hasta la sección de condensación (no mostrada). La parte superior de la placa 12 de intercambiador de calor, que incluye la parte superior de la sección de separación 44 y la sección de condensación, se ha omitido de la vista y está ubicada por encima de la línea discontinua.
La sección de evaporación 40 y la sección de condensación (no mostrada) son valles y crestas corrugados que tienen ángulos oblicuos que forman un patrón corrugado transversal junto con la placa opuesta para aumentar la transferencia de calor a través de la placa 12 de intercambiador de calor. Un primer espacio intermedio entre placas se forma disponiendo dos placas 12 cara a cara que tienen una junta de un primer tipo ubicada entre las placas de intercambiador de calor. Las dos placas que forman el espacio intermedio entre placas son idénticas, sin embargo, una de las placas de intercambiador de calor se gira 180 grados alrededor del eje central C. De esta manera, la corrugación de las placas de intercambiador de calor puede disponerse de tal manera que las crestas opuestas formen un patrón en forma de cruz y entren en contacto entre sí en los puntos de contacto en la sección de evaporación 40 y la sección de condensación 42.
Ubicados centralmente junto a la sección de evaporación 40, se proporcionan un puerto de entrada de fluido de calentamiento 52 y un puerto de salida de fluido de calentamiento 54. El puerto de entrada de fluido de calentamiento 52 se comunica con el conducto de entrada de fluido de calentamiento y el puerto de salida de fluido de calentamiento 54 se comunica con el conducto de salida de fluido de calentamiento.
Se proporcionan canales de salmuera 62 62' en lados opuestos de la sección de evaporación 40 para transportar gotas de alimentación no evaporada desde la sección de separación 40 y alimentación no evaporada desde la sección de evaporación 40 a las salidas 64 64' ubicadas en la parte inferior de la placa 12 de intercambiador de calor. Los canales de salmuera 6262' están ubicados entre un borde 6060' respectivo y la sección de evaporación 40.
Adicionalmente, un puerto de entrada de alimentación 66 conectado al conducto de entrada de agua de mar para suministrar agua de mar a la sección de evaporación 40 está ubicado centralmente adyacente a la parte inferior entre los dos puertos de salida 64. Las salidas 6464' para recoger el alimento no evaporado que fluye hacia abajo desde la sección de separación 44 están ubicadas en lados opuestos, pero separadas del puerto de entrada de alimentación 66 en la parte inferior de la placa 12.
Además, la placa 12 de intercambiador de calor define una o más aberturas 68 ubicadas entre la sección de evaporación 40 y la sección de separación 44 para permitir que parte de la alimentación vaporizada de la sección de evaporación 40 pase al espacio intermedio entre placas opuesto que incluye una sección de separación paralela.
La Figura 5 divulga una vista del lado posterior de una placa 12' de intercambiador de calor y un segundo tipo de junta de un intercambiador de calor de placas de acuerdo con la presente invención. La placa 12' de intercambiador de calor es, por tanto, la misma que la placa 12 de intercambiador de calor excepto que ha sido girada 180 grados alrededor del eje central 46. Define una sección de calentamiento 40' opuesta a la sección de evaporación. El puerto de entrada de fluido de calentamiento 52 y el puerto de salida de fluido de calentamiento 54 se comunican con la sección de calentamiento 40'. La sección de calentamiento 40' está sellada con respecto a los otros puertos, respectivamente. La sección de calentamiento 40' está dispuesta para calentar la sección de evaporación opuesta. El lado posterior forma un segundo espacio intermedio entre placas.
El lado posterior de una placa 12' de intercambiador de calor también incluye una sección de separación 44' entre la sección de calentamiento 40' y la sección de enfriamiento 42'. La sección de separación 44' solo es parcialmente visible en la presente vista. La alimentación vaporizada se introduce a través de la abertura de vapor 68 desde el primer espacio intermedio entre placas. La sección de separación 44' funciona de manera idéntica a la del lado opuesto y separa la alimentación evaporada de la alimentación no evaporada. La alimentación evaporada fluye hacia arriba a través de las aberturas de vapor superiores (no mostradas) mientras que la alimentación no evaporada fluye hacia abajo a las salidas 6464' a través de un canal de salmuera 6262' respectivo ubicado entre la sección de calentamiento 40' y un borde vertical 60 60' respectivo. Los canales de salmuera 62 62' en el lado posterior están ubicados directamente opuestos a los del lado frontal y son idénticos a los canales de salmuera presentes en el lado frontal, excepto que las partes superiores se convierten en partes inferiores y viceversa.
La Figura 6 divulga una vista frontal en primer plano del canal de salmuera/canal de flujo 62 de acuerdo con la técnica anterior, que se describe a continuación como canal de flujo. El canal de flujo 62 se establece entre el primer elemento de junta 74 que está ubicado en el borde de la placa de intercambiador de calor y el segundo elemento de junta 74' que está ubicado adyacente a la sección de evaporación 40. La primera junta 74 se aloja en una ranura de junta no corrugada de la placa de intercambiador de calor y se mantiene en su lugar entre una primera región corrugada interior 70 72 que forma parte del canal de flujo 62 y una primera región corrugada exterior 76 adyacente al borde de la placa de intercambiador de calor. De manera parecida, la segunda junta 74' se aloja en una ranura de junta no corrugada de la placa de intercambiador de calor y se mantiene en su lugar entre una segunda región corrugada interior 70' 72' que forma parte del canal de flujo 62 y una segunda región corrugada exterior 76' que forma parte de la sección de evaporación 40.
Las regiones corrugadas interiores primera y segunda están formadas por una fila respectiva de partes superiores 70 70' y partes inferiores 7272' que forman flancos entre ellas. Las partes superiores 70 de la primera región corrugada interior se ubican horizontalmente al nivel de las partes superiores 70 de la segunda región corrugada interior y las partes inferiores 72 de la primera región corrugada interior se ubican horizontalmente al nivel de las partes inferiores 72 de la segunda región corrugada interior. El canal de flujo 62 está formado como una región no corrugada entre la primera región corrugada interior y la segunda región corrugada interior, por lo que el área de sección transversal entre las partes superiores adyacentes 7070' es limitante para el flujo.
La Figura 7 divulga una vista lateral en primer plano del canal de salmuera 62 de acuerdo con la técnica anterior. Como se puede ver claramente, el canal de flujo efectivo está limitado al área en la región no corrugada 62 entre las partes superiores en contacto 7070A y las partes superiores en contacto 70' 70'A. También son visibles las juntas 74 74'
La Figura 8 divulga una vista frontal en primer plano del canal de salmuera/canal de flujo 62 de acuerdo con la presente invención. Al igual que en la técnica anterior, el canal de flujo 62 se establece entre el primer elemento de junta 74 que está ubicado en el borde de la placa de intercambiador de calor y el segundo elemento de junta 74' que está ubicado adyacente a la sección de evaporación 40. La primera junta 74 se aloja en una ranura de junta no corrugada de la placa de intercambiador de calor y se mantiene en su lugar entre una primera región corrugada interior 7072 que forma parte del canal de flujo 62 y una primera región corrugada exterior 76 adyacente al borde de la placa de intercambiador de calor. De manera parecida, la segunda junta 74' se aloja en una ranura de junta no corrugada de la placa de intercambiador de calor y se mantiene en su lugar entre una segunda región corrugada interior 70' 72' que forma parte del canal de flujo 62 y una segunda región corrugada exterior 76' que forma parte de la sección de evaporación 40. Una región no corrugada, también designada con el 62, también se proporciona entre la primera región corrugada interior y la segunda región corrugada interior.
Las regiones corrugadas interiores primera y segunda están formadas por una fila respectiva de partes superiores 70 70' y partes inferiores 7272' que forman flancos entre ellas. Las partes superiores 70 de la primera región corrugada interior se ubican horizontalmente al nivel de las partes inferiores 72' de la segunda región corrugada interior y las partes inferiores 72 de la primera región corrugada interior se ubican horizontalmente al nivel de las partes superiores 7' de la segunda región corrugada interior. De esta manera, se logra un área de flujo efectiva más grande en el canal de flujo 62 en comparación con la técnica anterior sin necesidad de hacer que la distancia entre el elemento de junta 70 70' primero y segundo sea mayor.
En el presente caso, el canal de flujo efectivo tiene una forma serpenteante y está definido entre las partes superiores 7070' adyacentes de las regiones corrugadas interiores primera y segunda respectivas. El área de sección transversal limitante para el flujo se extiende, por lo tanto, entre las partes superiores 7070' adyacentes de las regiones corrugadas interiores primera y segunda respectivas, la región no corrugada entre las entre las partes superiores 70 70' adyacentes las regiones corrugadas interiores primera y segunda respectivas y los flancos que interconectan las partes superiores 70 70' adyacentes de las regiones corrugadas interiores primera y segunda respectivas y la región no corrugada entre las entre las partes superiores 70 70' adyacentes de las regiones corrugadas interiores primera y segunda respectivas.
La Figura 9 divulga una vista lateral en primer plano de un canal de flujo 62 alternativo de acuerdo con la presente invención. La presente realización es idéntica a la realización anterior, excepto que, en la presente realización, no hay una región no corrugada entre la primera región corrugada interior y la segunda región corrugada interior. El área de sección transversal limitante para el flujo se extiende, por lo tanto, entre las partes superiores 70 70' adyacentes de las regiones corrugadas interiores primera y segunda respectivas y los flancos que interconectan las partes superiores 70 70' adyacentes de las regiones corrugadas interiores primera y segunda respectivas.
La Figura 10 divulga una vista lateral en primer plano del canal de salmuera 62 de acuerdo con la presente invención. La presente realización es idéntica a la realización anterior, es decir, no hay región no corrugada entre las partes superiores 70 70' adyacentes de las regiones corrugadas interiores primera y segunda respectivas. Por lo tanto, el canal de flujo se establece entre los flancos que interconectan las partes superiores 7070' adyacentes de las regiones corrugadas interiores primera y segunda respectivas. Como se puede ver, las partes superiores de la primera fila están niveladas horizontalmente con las partes inferiores de la segunda fila y viceversa

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Una placa (12) de intercambio de calor para un intercambiador de calor (10) de placas para el tratamiento de una alimentación líquida, definiendo la placa (12) de intercambio de calor:
una primera ranura de junta no corrugada y una segunda ranura de junta no corrugada que se extiende paralela a la primera ranura de junta no corrugada para entrar en contacto con un primer elemento de junta (74) y un segundo elemento de junta (74'), respectivamente, estableciendo así un canal de flujo (62) entre la primera ranura de junta no corrugada y una segunda ranura de junta no corrugada,
una primera región corrugada exterior (76) y una primera región corrugada interior (70, 72) que se extienden en lados opuestos de la primera ranura de junta no corrugada, extendiéndose la primera región corrugada interior (70, 72) dentro del canal de flujo (62) y definiendo una primera fila de partes superiores (70) y partes inferiores (72) alternas,caracterizada por quela placa (12) de intercambio de calor define, además,
una segunda región corrugada exterior (76') y una segunda región corrugada interior (70', 72') que se extienden en lados opuestos de la segunda ranura de junta no corrugada, extendiéndose la segunda región corrugada interior (70', 72') dentro del canal de flujo (62) y definiendo una segunda fila de partes superiores (70') y partes inferiores (72') alternas, por lo que las partes superiores (70) de la primera fila están niveladas horizontalmente con las partes inferiores (72') de la segunda fila y viceversa.
2. La placa (12) de intercambio de calor de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada una de las regiones corrugadas exteriores (76, 76') define una fila de partes superiores y partes inferiores alternas.
3. La placa (12) de intercambio de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera región corrugada exterior (76) está ubicada adyacente a un borde lateral vertical (60, 60') de la placa (12).
4. La placa (12) de intercambio de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, por lo que una región no corrugada está ubicada entre la primera región corrugada interior (70, 72) y la segunda región corrugada interior (70', 72'), las regiones no corrugadas adicionales forman parte del canal de flujo (62) o, como alternativa, donde la primera fila está ubicada inmediatamente adyacente a la segunda fila.
5. La placa (12) de intercambio de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde se define un eje central (C) entre dos bordes laterales verticales (60, 60') de la placa (12) y se proporciona un canal de flujo especular (62') en la placa dispuesto simétricamente en el lado opuesto del eje central (C).
6. La placa (12) de intercambio de calor de acuerdo con la reivindicación 5, por lo que la placa (12) de intercambio de calor tiene un canal de flujo (62') adicional ubicado opuesto al canal de flujo especular (62').
7. La placa (12) de intercambio de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la anchura de cada una de las regiones corrugadas interiores (70, 72, 70', 72') es menor que la anchura de cada una de las ranuras de junta no corrugadas.
8. Un intercambiador de calor (10) de placas para el tratamiento de una alimentación líquida, comprendiendo el intercambiador de calor (10) de placas un paquete (14) de placas que tiene al menos dos placas (12) de intercambio de calor opuestas que definen un espacio intermedio (20, 22) entre placas entre ellas, estando cada placa (12) de intercambio de calor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, incluyendo, además, el intercambiador de calor (10) de placas:
el primer elemento de junta (74) que sella entre las primeras ranuras de junta no corrugadas de las placas (12) de intercambio de calor opuestas y el segundo elemento de junta (74') que sella entre las segundas ranuras de junta no corrugadas de las placas (12) de intercambio de calor opuestas que establece el canal de flujo (62) entre el primer elemento de junta (74) y el segundo elemento de junta (74') en el espacio intermedio (20, 22) entre placas.
9. El intercambiador de calor (10) de placas de acuerdo con la reivindicación 8, en donde las partes superiores (70, 70') de las placas (12) de intercambio de calor opuestas están en contacto entre sí.
10. El intercambiador de calor (10) de placas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-9, en donde el canal de flujo (62) se extiende entre una sección de separación (44) y una salida (64), la sección de separación (44) define un patrón corrugado de dos placas (12) adyacentes que encajan y no se tocan.
11. El intercambiador de calor (10) de placas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-10, en donde la segunda región corrugada exterior (76') está ubicada adyacente a una sección de evaporación, por lo que las corrugaciones en las placas (12) opuestas en la sección de evaporación formarán un patrón en forma de cruz en el que se apoyan las crestas opuestas.
12. El intercambiador de calor (10) de placas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-11, en donde cada placa (12) de intercambio de calor define un canal de flujo (62) opuesto en el lado opuesto de la placa (12') de intercambio de calor.
13. Un método de fabricación de un intercambiador de calor (10) de placas para el tratamiento de una alimentación líquida proporcionando una pluralidad de placas (12) de intercambio de calor, definiendo cada placa (12) de intercambio de calor:
una primera ranura de junta no corrugada y una segunda ranura de junta no corrugada que se extiende paralela a la primera ranura de junta no corrugada, estableciendo así un canal de flujo (62) entre la primera ranura de junta no corrugada y la segunda ranura de junta no corrugada,
una primera región corrugada exterior (76) y una primera región corrugada interior (70, 72) que se extienden en lados opuestos de la primera ranura de junta no corrugada, extendiéndose la primera región corrugada interior (70, 72) dentro del canal de flujo (62) y definiendo una primera fila de partes superiores (70) y partes inferiores (72) alternas, y
una segunda región corrugada exterior (76') y una segunda región corrugada interior (70', 72') que se extienden en lados opuestos de la segunda ranura de junta no corrugada, extendiéndose la segunda región corrugada interior (70', 72') dentro del canal de flujo (62) y definiendo una segunda fila de partes superiores (70') y partes inferiores (72') alternas, por lo que las partes superiores (70) de la primera fila están niveladas horizontalmente con las partes inferiores (72') de la segunda fila y viceversa,
comprendiendo el método, además:
disponer al menos dos de las placas (12) de intercambio de calor opuestas entre sí que definen un espacio intermedio (20, 22) entre placas entre ellas y que tienen un primer elemento de junta (74) que sella entre las primeras ranuras de junta no corrugadas de las placas (12) de intercambio de calor opuestas y un segundo elemento de junta (74') que sella entre las segundas ranuras de junta no corrugadas de las placas (12) de intercambio de calor opuestas.
14. Uso de un intercambiador de calor (10) de placas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-12, en donde la alimentación líquida es agua de mar y el canal de flujo (62) es un canal de salmuera.
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