CONJUNTO DE INTERCAMBIO DE CALOR.

Un conjunto de intercambio de calor que comprende:

una pluralidad de placas (16) dispuestas en una disposición separada,

incluyendo cada una de dicha pluralidad de placas (16) una pluralidad de pasajes extendidos internamente desde un primer extremo a un segundo extremo para dirigir el flujo de un fluido de transferencia de calor en un primer plano;

una pluralidad de primeras piezas extremas (96) que igualan el número de placas (16) y una pluralidad de segundas piezas extremas (98) que también igualan el número de placas (16), incluyendo cada una de dichas piezas extremas primeras y segundas (96, 98) una región rebajada (42) adaptada para conectar y acoplar fluidamente con los extremos primero y segundo (44, 50) de dicha placa (16), respectivamente, y adaptada además para ser fijada a las piezas extremas primera y segunda adyacentes respectivas, en una formación apilada, e incluyendo además cada una de dichas piezas extremas primeras y segundas al menos una cavidad (40) para permitir la entrada de dicho fluido de transferencia de calor dentro de la placa, la salida de dicho fluido de transferencia de calor de dicha placa o la vuelta (giro) en 180º de dicho fluido dentro de la placa para crear un trayecto de flujo de fluido entre los puntos de entrada y salida de dicho fluido;

al menos dos conductos (34, 36) de fluido extendidos a través de la pluralidad apilada de piezas extremas primeras y segundas para proporcionar primeras conexiones (34) de fluido entre los puntos de entrada de fluido en paralelo de placas (16) adyacentes y una entrada (22) de suministro de fluido, y segundas conexiones (36) de fluido entre los puntos de salida de fluido en paralelo de placas (16) adyacentes y una salida (24) de descarga de fluido de modo que el fluido de transferencia de calor se desplaza en trayectos paralelos a través de cada placa (16) respectiva;

medios selladores (18) situados en cada extremo de la pluralidad apilada de piezas extremas primeras y segundas (96, 98) para sellar fluidamente dicha al menos una cavidad (40) y dichos al menos dos conductos (34, 36) de fluido; y

caracterizado por unos medios (86, 88) de descarga de líquido para descargar un líquido a porciones superficiales de la pluralidad de placas (16) próximas a sus primeros extremos (44)

Conjunto de intercambio de calor.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un conjunto de intercambio de calor y, más particularmente, a un conjunto de intercambio de calor por placas que puede ser utilizado opcionalmente como un intercambiador de calor de líquido a gas, un elemento absorbente por desecante líquido enfriado internamente de flujo reducido, un regenerador de desecante líquido o un refrigerador de fluido enfriado por evaporación.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de calefacción, ventilación y acondicionamiento de aire (HVAC: heating, ventilating and air conditioning) regulan las condiciones ambientales dentro de edificios para comodidad. Tales sistemas proporcionan control del ambiente interior en un espacio dado para crear y mantener temperatura, humedad y circulación de aire deseables para los ocupantes. Un componente importante hallado en tales sistemas es un intercambiador de calor que es un dispositivo usado para transferir calor desde un medio a otro sin permitir que los medios se mezclen.

Un tipo de intercambiador de calor comprende una pluralidad de placas dispuestas en una relación separada por separadores. El espacio entre placas adyacentes proporciona un trayecto de flujo para un fluido de transferencia de calor. Cada una de las placas comprende una plancha de pared doble de metal o plástico, estando las paredes separadas por tabiques que forman una pluralidad de pasajes internos dentro de ella. Los tabiques que definen los pasajes internos proporcionan un trayecto de flujo de fluido para un segundo fluido de transferencia de calor. Ejemplos del uso de tales intercambiadores de calor y detalles de su construcción y funcionamiento son descritos en las Patentes de EE.UU. n^os 5.638.900 y 6.079.481.

La Patente de EE.UU. nº 5.469.915 describe un intercambiador de calor que comprende: una pluralidad de placas (también denominadas "paneles") dispuestas de una manera separada. Cada placa comprende una pluralidad de piezas tubulares de extremos abiertos orientadas en una disposición plana, dispuestas entre un par de películas delgadas de plástico laminadas sobre ellas. Un distribuidor está montado en cada extremo abierto de las placas. Un fluido de transferencia de calor es suministrado a las placas desde un distribuidor y sale de las placas a través del otro distribuidor. En una realización, cada distribuidor tiene orificios múltiples dentro de los cuales los extremos de los tubos de placas son insertados y sellados. En otra realización, cada distribuidor está compuesto por dos piezas, cada pieza con rebajos semicirculares que coinciden con el contorno de los tubos. Los extremos de los tubos de placas son fijados por apriete entre las dos mitades del distribuidor de modo que los extremos de los tubos de placas están contenidos completamente dentro del distribuidor y el distribuidor y la placa forman un conjunto hermético a la fuga. Para cualquier realización del distribuidor, un conjunto de intercambiador de calor compuesto por dos o más placas puede ser fabricado apilando y uniendo entre sí los distribuidores.

La Patente de EE.UU. nº 4.898.153 describe un intercambiador de calor solar construido a partir de una placa de pared doble con pasajes múltiples de flujo interno. Se expone además que los extremos de la placa están acoplados a componentes extremos que proporcionan rebajos para hacer volver (girar) en 180º un fluido que circula a través de las placas, y accesorios de salida y entrada están fijados a los componentes extremos.

En un sistema de calefacción, ventilación y acondicionamiento de aire (HVAC), un deshumidificador puede ser usado para extraer humedad del aire de proceso para producir aire relativamente seco. El aire a ser procesado es deshumidificado usualmente por refrigeración y/o por deshidratación. En un proceso de deshidratación, aire es pasado usualmente a través de un dispositivo denominado como un elemento absorbente que incluye típicamente cámaras que contienen un material absorbente tal como, por ejemplo, gel de sílice o cloruro de calcio. Un tipo de elemento absorbente, denominado en esto como un elemento absorbente por desecante líquido, utiliza un desecante líquido, o agente secador, para eliminar vapor de agua de aire que es procesado. Un ejemplo de un elemento absorbente por desecante líquido y detalles adicionales de su funcionamiento son expuestos en la Patente de EE.UU. nº 5.351.497.

Los elementos absorbentes por desecante líquido incluyen típicamente un lecho poroso de un medio de contacto saturado con un desecante líquido. Cuando el desecante fluye y penetra a través del lecho, entra en contacto con el aire conteniendo agua que circula a través de él. El desecante, que por definición tiene una fuerte afinidad por el vapor de agua, absorbe o extrae la humedad del aire de proceso.

Durante el proceso de deshumidificación, calor es liberado generalmente cuando el vapor de agua se condensa y se mezcla con el desecante. La cantidad total de calor generado es igual usualmente que el calor latente de condensación del agua más el calor generado mezclando el desecante y el agua. En un elemento absorbente típico, el calor de mezcla será aproximadamente un orden de magnitud menor que el calor latente de condensación. El calor liberado durante la deshumidificación sube la temperatura del hielo y del desecante. El aire sale del elemento absorbente con la misma entalpía aproximadamente que cuando entró. Por ejemplo, el aire entra en el elemento absorbente a temperatura de 26,7ºC, humedad relativa del 50% (entalpía de 17,39 kcal/kg) y sale a temperatura de 36,1ºC, humedad relativa del 20% (entalpía de 17,50 kcal/kg). En esta configuración, el elemento absorbente funciona estrictamente como un deshumidificador.

El elemento absorbente puede ser incorporado en un sistema de refrigeración de aire. Enfriando el desecante y el aire de proceso a través de un intercambiador de calor que utiliza un refrigerante, el aire de proceso sale del elemento absorbente con una entalpía y una humedad relativa menores que cuando entró, generando así un efecto de refrigeración neta deseable. Los elementos absorbentes que utilizan tales conjuntos de refrigerante exhiben frecuentemente capacidad de deshumidificación y rendimiento incrementados respecto a los que no los utilizan. Sin embargo, los elementos absorbentes refrigerados internamente de técnica anterior son típicamente de fabricación más difícil y cara. Además, tales elementos absorbentes sufren frecuentemente dificultades para mantener separadas las corrientes respectivas de fluido de intercambio de calor y el desecante líquido debido a problemas de fuga persistentes.

Por tanto, en la técnica de intercambiadores de calor sería un avance significativo proporcionar un conjunto de intercambio de calor que pueda mantener eficazmente los fluidos o medios respectivos de transferencia de calor separados entre sí y que pueda ser construido eficazmente con materiales resistentes a la corrosión en una configuración que pueda ser utilizada en una gran variedad de sistemas de transferencia de calor que incluyen, pero no limitados a, intercambiadores de calor de líquido a gas, elementos absorbentes por desecante líquido enfriados internamente y refrigeradores de fluido enfriados por evaporación.

Los documentos EP-A-0912869 y DE 4237672 A1 describen conjuntos de intercambiadores de calor como en el preámbulo de la reivindicación 1.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un conjunto de intercambio de calor que comprende:

una pluralidad de placas dispuestas en una disposición separada, incluyendo cada una de la pluralidad de placas una pluralidad de pasajes que se extienden internamente desde un primer extremo a un segundo extremo para dirigir el flujo de un fluido de transferencia de calor en un primer plano;

una pluralidad de primeras piezas extremas que igualan al número de placas y una pluralidad de segundas piezas extremas que también igualan al número de placas, incluyendo cada una de las piezas extremas primeras y segundas una región rebajada adaptada para conectar y acoplar fluidamente con los extremos primero y segundo de la placa, respectivamente, y adaptada además para ser fijada a piezas extremas primeras y segundas adyacentes respectivas en una formación apilada, e incluyendo además cada una de las piezas extremas primeras y segundas al menos una cavidad para permitir la entrada del fluido de transferencia de calor en la placa, la salida del fluido de transferencia de calor de la placa o la vuelta (giro) en 180º del fluido dentro de...

1. Un conjunto de intercambio de calor que comprende:

una pluralidad de placas (16) dispuestas en una disposición separada, incluyendo cada una de dicha pluralidad de placas (16) una pluralidad de pasajes extendidos internamente desde un primer extremo a un segundo extremo para dirigir el flujo de un fluido de transferencia de calor en un primer plano;

una pluralidad de primeras piezas extremas (96) que igualan el número de placas (16) y una pluralidad de segundas piezas extremas (98) que también igualan el número de placas (16), incluyendo cada una de dichas piezas extremas primeras y segundas (96, 98) una región rebajada (42) adaptada para conectar y acoplar fluidamente con los extremos primero y segundo (44, 50) de dicha placa (16), respectivamente, y adaptada además para ser fijada a las piezas extremas primera y segunda adyacentes respectivas, en una formación apilada, e incluyendo además cada una de dichas piezas extremas primeras y segundas al menos una cavidad (40) para permitir la entrada de dicho fluido de transferencia de calor dentro de la placa, la salida de dicho fluido de transferencia de calor de dicha placa o la vuelta (giro) en 180º de dicho fluido dentro de la placa para crear un trayecto de flujo de fluido entre los puntos de entrada y salida de dicho fluido;

al menos dos conductos (34, 36) de fluido extendidos a través de la pluralidad apilada de piezas extremas primeras y segundas para proporcionar primeras conexiones (34) de fluido entre los puntos de entrada de fluido en paralelo de placas (16) adyacentes y una entrada (22) de suministro de fluido, y segundas conexiones (36) de fluido entre los puntos de salida de fluido en paralelo de placas (16) adyacentes y una salida (24) de descarga de fluido de modo que el fluido de transferencia de calor se desplaza en trayectos paralelos a través de cada placa (16) respectiva;

medios selladores (18) situados en cada extremo de la pluralidad apilada de piezas extremas primeras y segundas (96, 98) para sellar fluidamente dicha al menos una cavidad (40) y dichos al menos dos conductos (34, 36) de fluido; y

caracterizado por unos medios (86, 88) de descarga de líquido para descargar un líquido a porciones superficiales de la pluralidad de placas (16) próximas a sus primeros extremos (44).

2. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 1, en el que las cavidades (40) de vuelta adyacentes, alineadas longitudinalmente dentro de la pluralidad apilada de piezas extremas primeras y segundas (96, 98), están conectadas fluidamente entre ellas por un conducto (38) de derivación de fluido.

3. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 1 o 2, en el que las cavidades (40) adyacentes, dentro de las piezas extremas primeras y segundas (96, 98) respectivas, están conectadas fluidamente entre ellas por un canal (64) de derivación.

4. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 1, 2 o 3, en el que la profundidad de la región rebajada (42) es igual que el espesor de la placa (16).

5. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 1, 2 o 3, en el que la profundidad de la región rebajada (42) es menor que el espesor de la placa (16), y la superficie opuesta a la región rebajada (42) de las piezas extremas primera y segunda (96, 98) correspondientes incluye una porción rebajada para recibir una porción extrema saliente (44, 50) de una placa (16) adyacente.

6. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 1, 2 o 3, en el que la profundidad de la región rebajada (42) es mayor que el espesor de la placa (16), y la superficie opuesta a la región rebajada (42) de las piezas extremas primera y segunda (96, 98) correspondientes incluye una porción saliente adaptada para ajustar dentro de la región rebajada (42) de una pieza extrema (96, 98) adyacente en conjunción con la porción extrema de una placa (16) adyacente.

7. El conjunto de intercambio de calor de cualquier reivindicación precedente, en el que la pluralidad de placas (16) están curvadas en una dirección perpendicular al eje longitudinal de las placas (16) y dichas piezas extremas primera y segunda (26, 28) están curvadas de una manera similar.

8. El conjunto de intercambio de calor de cualquier reivindicación precedente, en el que la entrada (22) de suministro de fluido y la salida (24) de descarga de fluido están presentes en áreas de la pluralidad apilada de las piezas extremas primeras y segundas (96, 98) que incluyen al menos porciones delanteras y traseras, porciones extremas, porciones superiores e inferiores o combinaciones de ellas.

9. El conjunto de intercambio de calor de cualquier reivindicación precedente, que comprende además:

medios colectores (100, 102, 104) situados cerca de los segundos extremos (50) de la pluralidad de placas (16) para recoger el líquido cuando fluye sobre las porciones superficiales desde los primeros extremos (44) a los segundos extremos (50) de ellas.

10. El conjunto de intercambio de calor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además medios (100, 102, 104) situados cerca de los segundos extremos (50) de la pluralidad de placas (16) para recoger cualquier líquido que puede caer desde las placas (16).

11. El conjunto de intercambio de calor de cualquier reivindicación precedente, en el que los medios (86, 88) de descarga de líquido incluyen:

un conducto (86) de suministro extendido longitudinalmente dentro de la pluralidad apilada de primeras piezas extremas (96) para suministrar el líquido;

una pluralidad de tuberías (88) de suministro cada una extendida dentro de cada primera pieza extrema (96) desde el conducto (86) de suministro a cada placa (16); y

una red (108) de distribución extendida desde, y en comunicación de fluido con, cada una de dicha pluralidad de tuberías (88) de suministro, estando dicha red (108) de distribución adaptada para descargar el líquido a una porción superficial próxima al primer extremo (44) de una placa (16) correspondiente.

12. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 11, en el que la red (108) de distribución incluye además acanaladuras de distribución múltiples (110) en comunicación de fluido con la tubería (88) de suministro a través de la cual el líquido es descargado a una porción superficial de una placa (16) correspondiente próxima a su primer extremo (50).

13. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 12, en el que las acanaladuras de distribución múltiples (110) se extienden hacia abajo a lo largo de ambas caras de cada una de dicha pluralidad de primeras piezas extremas (96).

14. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 12 o 13, en el que cada una de las acanaladuras de distribución múltiples (110) se extiende en un trayecto recto.

15. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 12 o 13, en el que cada una de las acanaladuras de distribución múltiples (110) se extiende en un trayecto no recto.

16. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 11, en el que la red (108) de distribución incluye además uno o más agujeros a través de los cuales el líquido pasa desde la tubería (88) de suministro a la porción superficial próxima al primer extremo (50) de una placa (16) correspondiente.

17. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 11, en el que la red (108) de distribución comprende un material poroso a través del cual el líquido fluye desde la tubería (88) de suministro a la superficie de placa próxima al primer extremo (50) de una placa (16) correspondiente.

18. El conjunto de intercambio de calor de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, en el que la primera pieza extrema (96) incluye un agujero pasante (66) de purga que forma una cavidad de purga en la pluralidad apilada de primeras piezas extremas (96), estando la cavidad de purga conectada fluidamente a la pluralidad de tuberías (88) de suministro enfrente del conducto (86) de suministro, para permitir que una porción de líquido circunvale la red (108) de distribución.

19. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 9, en el que los medios colectores (100, 102, 104) comprenden:

un par de paredes laterales (100), cada una extendida a lo largo de la periferia de la pluralidad apilada de segundas piezas extremas (98), para recoger el líquido que fluye a lo largo de las superficies de la pluralidad de placas (16) desde los primeros extremos (44) a los segundos extremos (50) de ellas; y

un conducto (104) de drenaje extendido longitudinalmente dentro de la pluralidad apilada de segundas piezas extremas (98), adaptado para recibir y eliminar el líquido recogido.

20. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 19, en el que la región rebajada (42) de la segunda pieza extrema (98) incluye una porción de borde inclinada (112) para impulsar el líquido hacia el conducto (104) de drenaje.

21. El conjunto de intercambio de calor de la reivindicación 19 o 20, en el que:

la pared lateral (100) cerca del conducto (104) de drenaje incluye una presa (120) de aire de borde posterior; y

la pared lateral (100) opuesta al conducto (104) de drenaje incluye una presa (118) de aire de borde anterior.

22. El conjunto de intercambio de calor de cualesquier reivindicación precedente, en el que el líquido es un desecante líquido.

23. El conjunto de intercambio de calor de cualquier reivindicación precedente, en el que los medios selladores (18) comprenden una placa de cubrimiento unida a las piezas extremas primeras y segundas (96, 98) en cada porción extrema de ella.