BLOQUE INTERCAMBIADOR DE CALOR.

Bloque intercambiador de calor que comprende: · dos placas (1a,

1b) cuyas superficies adyacentes tienen ranuras (2a, 2b), que quedan delimitadas por nervios (3a, 3b), siendo complementarias las ranuras (2a, 2b) en las superficies de ambas placas y constituyendo de esta forma canales (2) de flujo para un medio gaseoso, que quedan delimitados por los nervios (3a, 3b) en contacto de ambas placas (1a, 1b) estando hechas las placas de grafito, de un material cerámico o de un material compuesto de una matriz polimérica con una alta fracción de partículas conductoras de calor distribuidas en ella. · espacios (5a, 5b) bañados por un medio frío adyacentes a las superficies (4a, 4b) de las placas (1a, 1b) tumbadas orientadas hacia fuera y que hacen de superficies de transmisión de calor y que quedan delimitados respectivamente por una cubierta (6a, 6b) montada en la placa (1a, 1b) y de material metálico. · juntas (7a, 7b) perimetrales para hermetizar los huecos entre las superficies (4a, 4b) de las placas y los bordes de las cubiertas (6a, 6b) · medios para hermetizar el hueco entre las placas (1a, 1b) · medios (8) para mantener unido el bloque y · conexiones (9, 9') de gases de humos estando fijada cada conexión (9, 9') de gases de humos a ambas cubiertas (6a ,6b) por medio de tornillos y un anillo (10, 10') de retención

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05018507.

Solicitante: SGL Carbon SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: RHEINGAUSTRASSE 182 65203 WIESBADEN ALEMANIA.

Inventor/es: Franz,Marcus,Dr, Künzel,Jürgen,Dr.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 25 de Agosto de 2005.

Clasificación PCT:

  • F28F21/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F28 INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL.F28F PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS APARATOS INTERCAMBIADORES O DE TRANSFERENCIA DE CALOR (materiales de transferencia de calor, de intercambio de calor o de almacenamiento de calor C09K 5/00; purgadores de agua o aire, ventilación F16). › F28F 21/00 Estructura de los aparatos intercambiadores de calor caracterizada por el empleo de materiales específicos. › de carbón, p. ej. de grafito.
  • F28F21/04 F28F 21/00 […] › de cerámica; de cemento; de piedra natural.
  • F28F21/06 F28F 21/00 […] › de material plástico.
  • F28F3/04 F28F […] › F28F 3/00 Elementos en forma de placas o de láminas; Conjuntos de elementos en forma de placas o de láminas (especialmente adaptados para el movimiento F28F 5/00). › formando los medios parte integrante del elemento.
  • F28F3/08 F28F 3/00 […] › Elementos construidos para ser apilados, p. ej. pudiendo separarlos para su limpieza.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2374818_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

La presente invención se refiere a un bloque intercambiador de calor. En el documento DE 508965 C se describe un bloque intercambiador de calor con fluidos como medios de intercambio de calor. El diseño del bloque intercambiador de calor con canales igual de grandes para los medios de intercambio de calor sólo hace esperar un sobrecalentamiento del elemento que absorbe calor que sólo tras el bloque intercambiador de calor, en una cámara de expansión rápida, deriva en una evaporación. Por el modelo de utilidad DE 29604521 U1 se conoce un cuerpo intercambiador de calor compuesto de placas de grafito. En el interior de este intercambiador de calor hay sistemas de canales para dos medios. Los canales para el medio gaseoso que libera calor (en lo que sigue se denominarán canales de gases de humos) se forman por las ranuras hechas en la superficies de las placas en contacto, entre las que quedan nervios. Al menos dos placas de este tipo se ensamblan de modo que las ranuras de las superficies de las dos placas que están en contacto se complementan y de esta manera se forman canales que quedan limitados por los nervios en contacto de ambas placas. Los canales para el segundo medio, medio a calentar, (en lo que sigue se denominará medio frío) son perforaciones que atraviesan las placas. El espesor de las placas se elige de tal modo que entre los dos sistemas de canales sólo haya una barrera de material fina que impida poco la transmisión de calor, pero cuyo espesor sea suficiente para separar los sistemas de canales herméticamente y garantizar resistencia mecánica. Las superficies de las placas son lisas por fuera. Las placas se mantienen unidas herméticamente mediante un pegamento o mediante juntas de estanqueidad y anclas con tirante o tensoras. Se pueden disponer varios pares de placas en contacto o uno junto a otro. Esta construcción modular permite una adaptación específica de la capacidad del intercambiador de calor para distintos requisitos. Los sistemas de canales pueden estar dispuestos en paralelo o perpendicularmente dependiendo de si se pretende guiar el medio en el mismo sentido de flujo o a contraflujo o como flujo cruzado. Para la guía en paralelo de los medios es necesario, sin embargo, un coste de fabricación y procesamiento notablemente más alto para conseguir separar la corriente a calentar y a enfriar. En la guía en paralelo de los medios los orificios extremos de ambos sistemas de canales están en el mismo lado frontal de las placas. Es decir, en los lados frontales respectivos están previstos sistemas de conexión (cabeceras) para dos corrientes de medios separadas. Para mantener la barrera de material entre los dos sistemas de canalizaciones tan pequeña como se pueda las perforaciones discurren entre las ranuras hechas en las superficies de las placas, es decir, están en un plano cerca o por encima del fondo de las ranuras. Los sistemas de canales quedan, por decirlo así, entrecruzados. Esto deriva en que los orificios extremos de los canales de gases de humos y los orificios extremos de los canales del medio frío estén en los lados frontales de las placas muy próximos el uno al otro. Así para la alimentación y la distribución de los medios a cada sistema de canales respectivo o para mezclar las subcorrientes de los canales y la descarga resultan necesarias cabeceras especialmente diseñadas que hacen posible en espacio mínimo cargar/descargar por separado los diferentes medios. Como alternativa se propone en el documento DE 29604521 cerrar las perforaciones por sus extremos de los lados frontales, por ejemplo, mediante tapones pegados y hacer perforaciones afluentes desde las superficies de las placas hasta las perforaciones que forman los canales del medio frío de modo que se pueda hacer la carga y la descarga del medio frío desde las superficies de las placas. Esta variante si bien resuelve el problema de espacio en las superficies frontales resulta más costosa de producir ya que para cada perforación se tienen que cerrar herméticamente los orificios extremos frontales y además se tienen que hacer dos perforaciones afluentes. Por tanto, en la práctica se aplica preferentemente la guía de flujo cruzado aunque se consiga un enfriamiento más efectivo a contra flujo. Los canales de gases humos están diseñados preferentemente de tal manera que por un lado se consiga una proporción alta entre la superficie de transmisión (superficie de la pared) y el volumen del canal, y por otro lado la sección transversal libre para la corriente sea suficiente para garantizar la descarga de los gases por convección natural. Esto se consigue mediante canales en forma de rendijas con una proporción alta entre profundidad y anchura. La producción de las ranuras que forman los canales de gases humos se hace mayormente mediante fresado. Los canales para el medio frío siempre tienen una sección circular ya que se hacen taladrando. El diseño de estos 2 E05018507 30-12-2011   canales como perforaciones resulta sin embargo inconveniente debido al alto coste de procesamiento. Además, que las secciones transversales del canal resulten de forma circular debido al proceso de taladrado es desfavorable para la transmisión de calor. Para una forma fija de los canales el coeficiente de transmisión de calor entre las superficies de las paredes y el medio frío, que por su parte, depende entre otros del estado de flujo del medio frío y de la forma geométrica de la superficie de transmisión de calor, sólo se puede aumentar más incrementando la velocidad del flujo del medio frío por las perforaciones. Así el objetivo de la presente invención es diseñar un bloque intercambiador de calor compuesto de placas en el que no se haga la guía del medio frío por perforaciones. Además el intercambiador de calor según la invención hará posible una guía a contraflujo de la corriente de gases y del medio frío sin un coste constructivo alto. El objetivo se consigue porque en el bloque intercambiador de calor según la invención la transmisión de calor transcurre hacia el medio frío a través de las superficies de las dos placas orientadas hacia fuera que comprenden los canales de gases humos. Para ello en el bloque intercambiador de calor según la invención están previstos espacios que quedan inundados por el medio de frío conectados directamente a las superficies de las placas que orientadas hacia fuera que comprenden los canales de gases de humos. Un bloque intercambiador de calor según la invención (figura 1) comprende: dos placas 1a, 1b que se complementan y cuyas superficies adyacentes tienen ranuras 2a, 2b que quedan delimitadas por nervios 3a, 3b siendo complementarias las ranuras 2a, 2b en ambas superficies de las placas y de esta forma formando canales 2 de flujo para un medio gaseoso que quedan delimitados por los nervios 3a, 3b en contacto de ambas placas 1a, 1b. estando hechas las placas de grafito, un material cerámico o un material compuesto de una matriz polimérica con una alta fracción de partículas conductoras de calor distribuidas en ella. espacios 5a, 5b bañados por el medio frío adyacentes a las superficies 4a, 4b de las placas 1a, 1b orientadas hacia fuera y que hacen de superficies de transmisión de calor y que quedan delimitados respectivamente por una cubierta 6a, 6b puesta en la placa 1a respectivamente 1b de material metálico. Juntas 7a, 7b perimetrales para la hermetizar el hueco entre las superficies 4a, 4b de las placas y los bordes de las cubiertas 6a, 6b Medios para hermetizar el hueco entre las placas 1a, 1b Medios 8 para mantener el bloque unido Conexiones (9, 9) de gases de humos estando fijada cada conexión (9, 9) de gases humos a ambas cubiertas (6a, 6b) mediante tornillos y un anillo (10, 10) de retención Otras ventajas, detalles y variantes de la invención se pueden extraer de las figuras y de la siguiente descripción detallada. Las figuras muestran: la figura 1 estructura esquemática de un bloque intercambiador de calor según la invención la figura 2: el intercambiador de calor según la invención con las conexiones para los gases de humos la figura 3: vista en perspectiva de un diseño ventajoso del bloque intercambiador de calor según la invención la figura 4: sección transversal de otro diseño ventajoso del bloque intercambiador de calor según la invención la figura 5 bloque intercambiador de calor según el estado de la técnica (ejemplo comparativo) En las figuras 1-5 se representa el bloque intercambiador de calor según la invención, por sencillez, siempre tumbado, es decir los canales 2 de gases de humos discurren en la dirección horizontal. Esto no supone establecer una forma determinada de la colocación o del montaje, el bloque intercambiador de calor según la invención, por supuesto, se puede hacer funcionar también estando de pie (los canales 2 de gases de humos se prolongan según la dirección... 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Reivindicaciones:

dos placas (1a, 1b) cuyas superficies adyacentes tienen ranuras (2a, 2b), que quedan delimitadas por nervios (3a, 3b), siendo complementarias las ranuras (2a, 2b) en las superficies de ambas placas y constituyendo de esta forma canales (2) de flujo para un medio gaseoso, que quedan delimitados por los nervios (3a, 3b) en contacto de ambas placas (1a, 1b) estando hechas las placas de grafito, de un material cerámico o de un material compuesto de una matriz polimérica con una alta fracción de partículas conductoras de calor distribuidas en ella. espacios (5a, 5b) bañados por un medio frío adyacentes a las superficies (4a, 4b) de las placas (1a, 1b) tumbadas orientadas hacia fuera y que hacen de superficies de transmisión de calor y que quedan delimitados respectivamente por una cubierta (6a, 6b) montada en la placa (1a, 1b) y de material metálico. juntas (7a, 7b) perimetrales para hermetizar los huecos entre las superficies (4a, 4b) de las placas y los bordes de las cubiertas (6a, 6b) medios para hermetizar el hueco entre las placas (1a, 1b) medios (8) para mantener unido el bloque y conexiones (9, 9) de gases de humos estando fijada cada conexión (9, 9) de gases de humos a ambas cubiertas (6a ,6b) por medio de tornillos y un anillo (10, 10) de retención. 2. Bloque intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque los huecos entre las superficies (4a, 4b) de las placas y los bordes de las cubiertas (6a, 6b) están hermetizados mediante juntas (7a, 7b) anulares en O. 3. Bloque intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el bloque se mantiene unido mediante un sistema (8) tensor aflojable, estando hermetizado el hueco entre las placas (1a, 1b) por medio de una junta blanda. 4. Bloque intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque las superficies (4a, 4b) de las placas y/o las caras internas de las cubiertas (6a, 6b) tienen relieves (11, 11). 5. Bloque intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque los relieves (11, 11) comprenden al menos uno de los elementos de relieve siguientes estrías, protuberancias, nervios, nervaduras, resaltes, bultos. 6. Bloque intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque los relieves (11, 11) comprenden nervios que están desplazados entre sí o nervios que tienen perforaciones dispuestas desplazadas entre sí. 7. Bloque intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el medio frío se guía por los espacios (5a, 5b) a contra flujo con respecto al medio que hay que enfriar y que fluye por los canales (2) de gases de humos. 7 E05018507 30-12-2011   8 E05018507 30-12-2011   9 E05018507 30-12-2011   E05018507 30-12-2011   11 E05018507 30-12-2011   12 E05018507 30-12-2011

 

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