DISPOSITIVO DE REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN Y PROCEDIMIENTO DE REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN EN EL QUE SE EMPLEA DICHO DISPOSITIVO.

Dispositivo de refrigeración por absorción y procedimiento de refrigeración por absorción en el que se emplea dicho dispositivo.

La invención se refiere a un dispositivo de refrigeración por absorción

, que comprende un absorbedor de burbujas vertical en el que se realiza la transferencia de calor y materia, en el que el absorbedor está constituido por una pluralidad de tubos provistos en su interior de microaletas. También se refiere a un procedimiento que comprende las etapas de someter nanotubos de carbono multipared a un tratamiento físico-químico, preparar una mezcla de refrigerante y absorbente, añadir los nanotubos a la mezcla y emplear la mezcla resultante en el dispositivo. Este dispositivo y este procedimiento aumentan considerablemente la capacidad del absorbedor.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201330333.

Solicitante: UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CORONAS SALCEDO,ALBERTO, VALLES RASQUERA,Joan Manel, BOUROUIS CHEBATA,Mahmoud.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > PARTES CONSTITUTIVAS DE APLICACION GENERAL DE LOS... > Elementos tubulares; Conjuntos de elementos tubulares... > F28F1/40 (estando los medios solamente en el interior del elemento tubular)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > F25B17/00 (Máquinas, instalaciones o sistemas por sorción, de marcha discontinua, p. ej. absorción o adsorción)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > F25B15/00 (Máquinas, instalaciones o sistemas por sorción, de marcha continua, p. ej. de absorción)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > F25B37/00 (Absorbedores; Adsorbedores (hervidores-absorbedores F25B 35/00; procedimientos de separación que comportan el tratamiento de líquidos con sorbentes sólidos B01D 15/00; separación de gas o de vapores por adsorción B01D 53/02; separación de gas o de vapores por absorción B01D 53/14; investigación o análisis utilizando la adsorción o la absorción G01N 30/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > F25B35/00 (Hervidores-absorbedores, es decir, hervidores utilizables para la absorción o la adsorción)

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Fragmento de la descripción:

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DISPOSITIVO DE REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN Y PROCEDIMIENTO DE REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN EN EL QUE SE EMPLEA DICHO DISPOSITIVO

La presente invención se refiere a un equipo de refrigeración por absorción, y más particularmente, a un procedimiento para intensificar los procesos de transferencia de calor y de materia en los absorbedores de burbuja de los dispositivos de refrigeración por absorción.

Un primer objetivo de la invención es construir equipos más compactos gracias a la intensificación de los procesos de transferencia de calor y materia en el absorbedor.

Un segundo objetivo de la invención es reducir el gradiente de temperatura con el sumidero de calor, gracias a la intensificación de los procesos de transferencia de calor y materia en el absorbedor, lo cual permitiría la disipación del calor de absorción directamente al aire exterior, prescindiendo de la torre de refrigeración.

El procedimiento de la presente invención permitirá que el equipo de absorción esté

especialmente adaptado para los sectores residencial y comercial y otras aplicaciones en las que se dispone de poco espacio.

Antecedentes de la invención La preocupación internacional en relación al problema del cambio climático ha renovado el interés en el uso de equipos de refrigeración por absorción, que utilizan fluidos naturales respetuosos con el medio ambiente, y que se activan mediante calor residual o energía solar térmica.

En el absorbedor de un equipo de refrigeración por absorción, el vapor de refrigerante es absorbido en la solución diluida con disipación de una cantidad sustancial del calor de absorción. Debido a los bajos coeficientes de transferencia de calor y de materia, el absorbedor es generalmente el elemento más voluminoso de las máquinas de refrigeración por absorción, el que determina el diseño final del sistema en su conjunto y finalmente, el que gobierna la viabilidad de todo el ciclo. Esto es aún más acentuado en el caso en que el P201330333

calor de absorción se quiera disipar directamente al aire exterior puesto que se limitan las opciones constructivas del absorbedor. Por lo tanto, aunque técnicamente es posible disipar el calor de los equipos de absorción, en especial los de amoniaco/ agua, directamente con aire exterior, es habitual que los equipos comerciales se acoplen a una torre de refrigeración, la cual ocupa espacio y hace que la aplicación de estos dispositivos se reduzca por razones de coste, seguridad ambiental y ocupación de espacio.

Por ello es fundamental intensificar los procesos de transferencia de calor y materia que tienen lugar en el absorbedor con el objetivo de reducir su tamaño o bien reducir el gradiente de temperatura con el sumidero de calor para poder realizar la disipación directamente con el aire exterior.

Los equipos de absorción que utilizan un refrigerante con alta presión de vapor como el amoniaco pueden utilizar tanto absorbedores de película descendente como absorbedores de burbuja. Sin embargo, la absorción en burbuja es en general más eficiente que la absorción de película descendente (Castro et al. 2009) . Por consiguiente, la presente invención tiene preferente aplicación para fluidos de trabajo que utilizan amoniaco o compuestos halogenados como el R134a como refrigerante. Como absorbentes típicos para estos refrigerantes figuran el agua, el nitrato de litio, el tiocianato sódico y el nitrato de litio y agua para el amoniaco mientras que para los refrigerantes halogenados se utilizan absorbentes orgánicos como DMF o DMAC.

Son conocidos los dispositivos de refrigeración por absorción, que comprenden un absorbedor de burbujas vertical en el que se realiza la transferencia de calor y materia (EP 0152140 A1, WO9910091 A1) .

Es objeto de esta invención aumentar los coeficientes de transferencia de calor y materia en un absorbedor de burbujas de un dispositivo de absorción que utiliza amoniaco como refrigerante. En particular se propone la utilización de tubos internamente microaleteados y/o la adición de nanotubos de carbono a la solución con el objetivo de intensificar los procesos de transferencia de calor y materia.

Aunque los tubos internamente microaleteados han sido propuestos (Patente US4658892) y P201330333

ampliamente utilizados en evaporadores y condensadores de equipos de refrigeración por compresión mecánica de vapor en los equipos de refrigeración por absorción no se ha descrito la utilización de tubos internamente microaleteados en absorbedores de burbujas. Tan sólo se hace referencia a la utilización de un tubo internamente microaleteado para un absorbedor de película descendente con la mezcla Agua/Bromuro de Litio (Tesis José Castro) .

KR20090045513 y KR20100128830 proponen la utilización de fluidos con nanopartículas diluidas para mejorar la transferencia de calor y describen el método de preparación de nanofluidos binarios mediante la adición de nanopartículas a las mezclas de trabajo tradicionales de los ciclos de absorción Amoniaco/Agua y Agua/Bromuro de Litio. Ambas patentes proponen la adición de dispersantes como 2-Ethyl-1-hexanol, n-octanol, 2-octano y goma arábica para estabilizar las nanopartículas en la solución.

Descripción de la invención Para superar las carencias del estado de la técnica, la presente invención propone un dispositivo de refrigeración por absorción, que comprende un absorbedor de burbujas vertical en el que se realiza la transferencia de calor y materia, que se caracteriza por el hecho de que dicho absorbedor está constituido por una pluralidad de tubos provistos en su interior de microaletas.

La primera invención es nueva frente a la patente US4658892, puesto que en US4658892 se propone la utilización de los tubos con superficies avanzadas en los condensadores y evaporadores de equipos de refrigeración pero no en el absorbedor de un equipo de refrigeración por absorción. La primera invención también es nueva frente a la patente WO2007082103, puesto que en WO2007082103 se describe la utilización de microcanales para el absorbedor, que también consiguen elevados coeficientes de transferencia de calor a pesar de que el flujo es laminar debido al pequeño diámetro de los tubos de microcanales pero a costa de una elevada pérdida de carga, mientras que la presente invención se basa en el efecto de turbulencia provocado por la utilización de microaletas;

Según distintas caracterícticas opcionales del dispositivo de la invención, tomadas aisladamente o en combinación siempre que sea técnicamente posible:

- las microaletas tienen una altura máxima de 0, 5 mm.

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- las microaletas tienen una altura máxima de 0, 3 mm.

- los tubos tienen un diámetro comprendido entre 8 y 10 mm, y tienen un espesor de pared comprendido entre 0, 5 y 1 mm.

-los tubos tienen una longitud de hasta 1, 5 m. -la disposición de las microaletas en los tubos es longitudinal o helicoidal, preferentemente con un ángulo de 20º . -los tubos son de aluminio.

La invención también se refiere a un procedimiento de refrigeración por absorción en el que se emplea un dispositivo de refrigeración por absorción provisto de un absorbedor según cualquiera de las variantes de la invención antes descritas que comprende las etapas de:

- Someter nanotubos de carbono multipared a un tratamiento físico-químico;

-Preparar una mezcla de refrigerante y absorbente, -Añadir los nanotubos a la mezcla; -Emplear la mezcla resultante en el dispositivo;

Este procedimiento es nuevo frente a KR20090045513, puesto que en KR20090045513 no se menciona el tratamiento previo que mejora la estabilidad de las nanopartículas en el seno de la mezcla... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

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1. Dispositivo de refrigeración por absorción, que comprende un absorbedor de burbujas vertical en el que se realiza la transferencia de calor y materia, caracterizado por el hecho de que dicho absorbedor está constituido por una pluralidad de tubos provistos en su interior de microaletas.

2. Dispositivo según la reivindicación anterior, en el que las microaletas tienen una altura máxima de 0, 5 mm. 10

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las microaletas tienen una altura máxima de 0, 3 mm.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los tubos tienen

un diámetro comprendido entre 8 y 10 mm, y tienen un espesor de pared comprendido entre 0, 5 y1 mm.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los tubos tienen una longitud de hasta 1, 5 m. 20

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la disposición de las microaletas en los tubos es longitudinal o helicoidal, preferentemente con un ángulo de 20º .

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los tubos son de aluminio.