Tubo de transmisión de calor.

Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico, que presenta al menos un tubo de transmisión de calor

(10) con un elemento de tubo (12) y varias nervaduras (14, 15) dispuestas en la periferia exterior del elemento de tubo (12) y que se extienden hacia fuera y un material acumulador que rodea el tubo de transmisión de calor (10), caracterizado por que las nervaduras (14, 15) están configuradas en segmentos anulares (16, 18) que rodean el elemento de tubo (12) y que están fijados entre sí con una instalación de fijación elástica de resorte, en particular en dos segmentos anulares (16, 18) que forman, respectivamente, una semicáscara, en el que el al menos un tubo de transmisión (10) está dispuesto esencialmente perpendicular en el acumulador de calor

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/059673.

Solicitante: DEUTSCHES ZENTRUM FUR LUFT- UND RAUMFAHRT E.V..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: LINDER HOHE 51147 KOLN ALEMANIA.

Inventor/es: BAUER, THOMAS, HACHMANN,BERND.

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... > F28F1/20 (pudiendo fijarse los medios al elemento (F28F 1/22 tiene prioridad))

PDF original: ES-2463769_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Tubo de transmisión de calor

La presente invención se refiere a un acumulador de calor latente o un acumulador termo-químico, que presenta al menos un tubo de transmisión de calor con un elemento de tubo y con varias nervaduras dispuestas en la periferia exterior del elemento de tubo y que se extienden hacia fuera y un material acumulador que rodea un tubo de transmisión de calor. Un acumulador de este tipo corresponde al preámbulo de la reivindicación 1 y se conoce a partir del documento US 4.624.242.

Actualmente se conocen diferentes acumuladores de calor, que se diferencian entre sí con respecto a su estructura así como su modo de funcionamiento. Los acumuladores de calor sensibles utilizan el calor detectable o la capacidad térmica de un material. Modifican durante la carga y descarga el nivel de temperatura del material acumulador. Los acumuladores de calor latente utilizan, por ejemplo, la entalpía de modificaciones de estado termodinámicas reversibles de un medio acumulador, en particular la transición de fases de sólido a líquido y a la inversa. Durante la carga del acumulador de calor se funde un material de cambio de fases previsto en este acumulador de calor. Durante el proceso de fundición, el material de cambio de fases absorbe una gran cantidad de calor en forma del calor de fundición. En virtud de la reversibilidad de este proceso, el material de cambio de fases cede de nuevo esta cantidad de calor durante la solidificación. Los llamados acumuladores de calor termo-químicos siguen un principio similar, los cuales aprovechan la entalpía de reacciones químicas reversibles, como por ejemplo procesos de absorción y procesos de desorción, que se basan en la absorción química.

Durante la carga de un acumulador de calor debe transmitirse calor al medio acumulador. A tal fin, se emplean los llamados tubos de transmisión de calor, a través de los cuales se realiza una transmisión de calor desde un medio en circulación indirectamente hasta el medio acumulador. Para la conducción del medio, los tubos de transmisión de calor comprenden un elemento de tubo. Para el incremento de la superficie de transmisión de calor, en la periferia exterior del elemento de tubo están dispuestas normalmente unas nervaduras que se extienden hacia fuera. Las nervaduras pueden estar configuradas de una sola pieza con el elemento de tubo, pueden estar en contacto metálico con el elemento de tubo, o están conectadas con el elemento de tubo metálicamente a través de una unión estañada o unión soldada.

En el caso de una configuración de una sola pieza, las nervaduras son generadas, por ejemplo, con la ayuda de un proceso de laminación en la periferia exterior del elemento de tubo. Una configuración de una sola pieza de este tipo es, sin embargo, desfavorable en el sentido de que el elemento de tubo y las nervaduras deben estar constituidos del mismo material, con lo que no se pueden cumplir óptimamente los requerimientos de alta resistencia a la temperatura en el interior y una alta capacidad de conducción térmica en el exterior. Los tubos bimetálicos no presentan este inconveniente, pero se pueden emplear, en virtud de la dilatación térmica diferente de los componentes solamente en un intervalo limitado de temperatura. Los materiales del elemento de tubo y de las nervaduras no se pueden seleccionar libremente en este caso de manera correspondiente. Además, la libertad de configuración de la geometría de las nervaduras está limitada por el proceso de fabricación. Así, por ejemplo, especialmente el diámetro de las nervaduras, que se puede fabricar a través de un proceso de laminación, es muy reducido.

De manera alternativa a la configuración de una sola pieza, las nervaduras se pueden fijar en forma de componentes separados en la periferia exterior del elemento de tubo. Por ejemplo, se conoce prever elementos anulares en forma de chapas que definen nervaduras, que se disponen en la periferia exterior del elemento de tubo, después de lo cual se puede realizar un ensanchamiento del tubo desde el interior, para fijar el elemento anular en el elemento de tubo. A pesar de todo, en este caso, se consigue una unión técnica térmica mala del elemento de tubo y las nervaduras. También la temperatura máxima de empleo es limitada. Adicionalmente, también el espesor de pared del elemento de tubo está limitado en el sentido de que debe poder ensancharse en la medida deseada.

Además, los elementos de tubo del tipo descrito anteriormente o también las nervaduras se pueden estañar o soldar en forma de tiras de chapa o similar con la periferia exterior del elemento de tubo. No obstante, en este caso debe garantizarse la compatibilidad de la soldadura.

El documento DE-A-2 002 572 publica un evaporador de aire ambiental con tubos de transmisión de calor, en los que las nervaduras están configuradas en el elemento de tubo sujetando segmentos anulares circundantes.

El documento US-A-3.280.907 publica una instalación de transmisión de calor con un tubo de transmisión de calor constituido de forma similar, en el que los segmentos anulares que configuran las nervaduras pueden estar retenidos utilizando una instalación de fijación elástica de resorte en el elemento de tubo correspondiente.

En función del procedimiento de fabricación, los tubos de transmisión de calor que se pueden obtener actualmente se distinguen, por lo tanto, con respecto a la temperatura máxima de empleo, la libertad de configuración con respecto a la geometría de las nervaduras, el espesor máximo de la pared del elemento de tubo, la calidad de la unión técnica térmica entre el elemento de tubo y las nervaduras, la compatibilidad de los materiales para el

elemento de tubo y las nervaduras y la compatibilidad de los materiales de estañado y de soldadura, respectivamente.

Partiendo de este estado de la técnica, un cometido de la presente invención es crear un acumulador de calor latente o un acumulador termo-químico del tipo mencionado al principio, en el que se pueden seleccionar libremente la configuración de la geometría de las nervaduras, en particular del diámetro de las nervaduras, la temperatura máxima de empleo, el espesor máximo de la pared del elemento de tubo así como los materiales del elemento de tubo y de las nervaduras entre el elemento de tubo y las nervaduras, debiendo realizarse una buena unión técnica térmica entre el elemento de tubo y las nervaduras, y en el que se garantiza un modo de funcionamiento correcto.

Para la solución de este cometido, la presente invención crea un tubo de transmisión de calor del tipo mencionado al principio, en el que las nervadura están configuradas en segmentos anulares que rodean el elemento de tubo y que están fijados entre sí con una instalación de fijación elástica de resorte, en particular en forma de al menos un elemento de abrazadera elástico de resorte, en particular en dos segmentos anulares que forman, respectivamente, una semicáscara, y en el que el al menos un tubo de transmisión de calor está dispuesto esencialmente perpendicular en el acumulador de calor. La previsión de varios segmentos anulares que rodean el elemento de tubo y que están fijados entre sí con una instalación de fijación elástica de resorte posibilita la utilización de materiales con diferentes coeficientes de dilatación para el elemento de tubo y las nervaduras a altas temperaturas máximas de empleo. En virtud de su elasticidad de resorte, la instalación de fijación asegura siempre un buen contacto térmico entre el elemento de tubo y los segmentos anulares y de una manera correspondiente una buena unión técnica térmica entre el elemento de tubo y las nervaduras, puesto que reacciona de una manera flexible a dilataciones térmicas del material. En el caso de la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico, que presenta al menos un tubo de transmisión de calor

(10) con un elemento de tubo (12) y varias nervaduras (14, 15) dispuestas en la periferia exterior del elemento de tubo (12) y que se extienden hacia fuera y un material acumulador que rodea el tubo de transmisión de calor (10) , caracterizado por que las nervaduras (14, 15) están configuradas en segmentos anulares (16, 18) que rodean el elemento de tubo (12) y que están fijados entre sí con una instalación de fijación elástica de resorte, en particular en dos segmentos anulares (16, 18) que forman, respectivamente, una semicáscara, en el que el al menos un tubo de transmisión (10) está dispuesto esencialmente perpendicular en el acumulador de calor.

2. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la instalación de fijación presenta al menos un elemento de abrazadera elástico de resorte (20) .

3. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de abrazadera (20) están fabricados de acero para muelles.

4. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado por que cada elemento de abrazadera (20) es una pieza de flexión con una sección de base (28) y dos secciones de abrazadera (30, 32) que se extienden desde lados opuestos de la sección de base (28) , en el que en las secciones de abrazadera (30, 32) se conectan con preferencia secciones extremas (34, 36) extendidas una fuera de la otra, que sirven como ayuda de acoplamiento.

5. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los segmentos anulares (16, 18) están configurados como perfiles prensados por extrusión, en el que las nervaduras (14, 15) se extienden en dirección longitudinal del elemento de tubo (12) .

6. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la geometría del elemento de tubo (12) y de los segmentos anulares (16, 18) están adaptadas entre sí de tal manera que los segmentos anulares (16, 18) se apoyan esencialmente en toda la superficie en el elemento de tubo (12) .

7. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las nervaduras (14, 15) presentan ramificaciones 8. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por que los segmentos anulares (16, 18) presentan nervaduras de abrazamiento (24, 25) , que son rodeadas por los elementos de abrazadera (20) .

9. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los segmentos anulares (16, 18) están fabricados de una aleación de aluminio o de aluminio no aleado, en particular de aleaciones de los grupos de aluminio 1xxx, 3xxx y 6xxx.

10. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el elemento de tubo (12) se trata de un elemento de tubo soldado o de un elemento de tubo estirado.

11. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de tubo (12) está fabricado de acero o de acero noble.

12. Acumulador de calor latente o acumulador termo-químico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material del acumulador de cambio de fases está previsto en forma de sales o mezclas de sales, en particular nitratos de metal alcalino, nitritos, sulfatos, carbonatos, cloruros, hidróxidos, bromuros, tiocianatos y fluoruros o combinaciones de éstos, en particular sales libres de agua con una temperatura de fundición por encima de 120ºC o hidratos de sal con una conversión máxima de las fases de has 200ºC.