Placa de intercambio calorífico (6) para su utilización en un sistema de refrigeración por evaporación de tipo indirecto,

cuya placa comprende:

un lado seco (9) que tiene baja permeabilidad a un líquido de evaporación (22) y formada para permitir que el fluido producto (1) pase por encima de una zona de transferencia térmica de su superficie;

un lado húmedo (10) diseñado para tener su superficie húmeda por la acción de un líquido de evaporación y formada para permitir que un gas de trabajo (2) pase sobre su superficie para evaporar el líquido de evaporación; y caracterizándose por

una extensión en los bordes (20) formada en el borde de la placa, más allá de la zona de transferencia de calor, para provocar que el exceso de líquido de evaporación escape de la placa por goteo

Intercambiador de calor y de masa por placas, con prolongación de bordes.

Antecedentes de la invención

La Patente USA nº 6.581.402 cedida el 24 de Junio de 2003 y la patente USA nº 6.705.096 cedida el 16 de Marzo de 2004 proporcionan antecedentes útiles para esta solicitud. La patente US 2003/145609 da a conocer una placa de intercambio calorífico tal como se define en el preámbulo de la reivindicación 1.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a cambiadores de calor y de masa en forma de placas para refrigeradores por evaporación, de tipo indirecto. En particular, la presente invención se refiere a las placas que tienen prolongaciones de bordes para mejorar la eliminación de fluidos.

Explicación de la técnica anterior

La refrigeración por evaporación de tipo indirecto es un método para la refrigeración de una corriente de un fluido; usualmente aire, por evaporación de un líquido de refrigeración, usualmente agua, en una segunda corriente de aire mientras se efectúa transferencia de calor desde la primera corriente de aire a la segunda. El método tiene ciertas ventajas intrínsecas en comparación con el acondicionamiento de aire convencional: baja exigencia de corriente eléctrica, fiabilidad relativamente elevada y capacidad de prescindir de los refrigerantes tales como R-134 y todos los inconvenientes que éstos comportan.

La patente USA 6.581.402 muestra una serie de realizaciones para refrigeración evaporativa indirecta utilizando un aparato en forma de placa. La figura 1 (técnica anterior) muestra una representación en perspectiva y esquemática de dos placas mostrando los canales del lado húmedo formados por los lados húmedos de una primera y una segunda placas en oposición entre si, con sus pasos orientados en la misma área general y mostrando el gas de trabajo entrando en el lado seco, pasando por los mencionados pasos hacia adentro de los canales laterales húmedos. El producto fluido es separado del gas de trabajo al pasar a lo largo del lado seco de la primera y segunda placas. Otras placas adicionales forman un apilamiento y otras placas adyacentes tienen sus lados secos dirigidos entre si. De esta manera, el apilamiento de placas tendría cada una de las placas impares orientada con su lado seco dirigido en la misma dirección y en oposición de todas las placas pares.

La invención de la patente nº 6.581.402 da a conocer un refrigerador por evaporación de tipo indirecto que tiene canales cruzados de flujo húmedos y secos en lados opuestos de una serie de placas de intercambio calorífico que permiten transferencia de calor a través de las placas. Las placas comprenden extensiones de los bordes para facilitar la eliminación de agua (u otro fluido de evaporación similar) y minerales disueltos de las placas.

Para los objetivos de la patente nº 6.581.402 y de la presente solicitud de patente se desea definir ciertos términos:

1. Superficie de transferencia de calor o superficie de intercambio calorífico tiene múltiples configuraciones. Todas ellas están comprendidas dentro de la materia de la presente invención con ajuste apropiado de la humectación y de los flujos, siendo bien conocidas en la industria. A efectos ilustrativos se utiliza una configuración de placa.

2. Lado húmedo o parte húmeda de la superficie de intercambio calorífico significa la parte que tiene el líquido de evaporación sobre o en su superficie, posibilitando, por lo tanto, la refrigeración por evaporación de la superficie y la absorción del calor latente de la superficie.

3. Lado seco o parte seca de los medios de intercambio calorífico significa la parte de la superficie del cambiador de calor en la que existe poca o ninguna evaporación hacia el gas o fluido adyacente. Por lo tanto, no hay transferencia de vapor y de calor latente hacia los gases adyacentes. En realidad, la superficie puede encontrarse húmeda pero no con fluido de evaporación o húmeda por condensación, pero no existe evaporación.

4. Corriente de trabajo o corriente de gas de trabajo significa el flujo de gas que pasa a lo largo de la superficie de intercambio calorífico sobre el lado seco, que pasa a través de los pasos de la superficie hacia el lado húmedo y que recoge vapor y por evaporación, absorbiendo calor latente de la superficie de intercambio calorífico y transportándolo hacia la salida. En algunas realizaciones, la corriente de trabajo puede quedar dispuesta en forma de desperdicio y en otras puede ser utilizada para objetivos especiales tales como añadir humedad o eliminar calor.

5. Corriente de producto o corriente de fluido producto significa el flujo de fluido (gas, líquido o mezcla) que pasa a lo largo de la superficie de intercambio calorífico sobre el lado seco y que es refrigerado por la absorción de calor por la corriente de gas de trabajo sobre el lado húmedo que absorbe calor latente por la evaporación del área húmeda.

La placa tiene también pasos o perforaciones o medios de transferencia similares entre el lado seco de la placa y el lado húmedo en zonas determinadas proporcionando flujo desde los canales de trabajo en seco a los canales de trabajo en húmedo en los que tiene lugar la refrigeración por evaporación directa.

El método de la invención utiliza la separación del flujo de gas de trabajo (utilizado para evaporar líquido en los canales húmedos y, por lo tanto, refrigerar la superficie húmeda de la placa de intercambio calorífico) con respecto al flujo de fluido producto, que pasa a través de los canales de producto secos y canales de trabajo húmedos respectivamente en el mismo lado de la placa de intercambio calorífico. Ambos facilitan calor a la placa de intercambio calorífico que en su superficie opuesta está siendo refrigerada por la evaporación que se produce en los canales de trabajo húmedos.

El flujo de gas de trabajo entra, en primer lugar, en el canal de trabajo seco y a continuación a través de perforaciones, poros u otros medios adecuados de transferencia, a través de la barrera de la placa hacia el lado húmedo y, desde allí, a los canales de trabajo húmedos en los que la evaporación de líquido en la superficie de canal húmedo refrigera esta placa.

Los canales de producto secos se encuentran en el lado seco de esta placa. La placa es de un material delgado para permitir una transferencia fácil de calor a través de la placa y permitir de este modo fácilmente la transferencia de calor desde el canal seco de producto al canal de trabajo húmedo. Esta es una unidad o elemento básico de la invención que muestra el método de separación de flujos de gas de trabajo para refrigerar de manera indirecta el flujo de producto separado por refrigeración por evaporación.

Los canales de producto seco se encuentran en el lado seco de esta placa. La placa es de un material delgado para permitir una fácil transferencia de calor a través de la misma y, por lo tanto, permitir una transferencia fácil de calor desde el canal de producto seco al canal de trabajo húmedo. Ésta es una unidad o elemento básico de la invención que muestra el método de separación de los flujos de gas de trabajo para refrigerar indirectamente el producto fluido separado por refrigeración por evaporación.

Muchas realizaciones de refrigeración por evaporación comprenden un material capilar para distribuir el agua u otro líquido de evaporación sobre el lado húmedo de la placa. Ver, por ejemplo, la figura 7 de la patente nº 6.581.402, en la que el material capilar (7) distribuye el líquido de evaporación a lo largo de los canales (5) del lado húmedo. Las placas (6) forman una "forma de V" en la realización de la figura 7. El agua también se evapora mejor desde una superficie capilar que desde una superficie de agua, dado que el material capilar fracciona la tensión superficial del agua.

La capilaridad sobre una superficie vertical asegurará que no se forma un exceso de agua sobre la superficie de la placa pero también limita la altura de la placa que se puede utilizar. El agua que se desplaza por capilaridad de forma descendente sobre una superficie, ayudada por la gravedad, puede ser interesante desde una perspectiva de humectación si la cantidad de agua no supera la que se puede transportar por capilaridad. La capilaridad en una dirección más horizontal puede permitir un sistema de humectación mediante un recipiente vertical, tal como el que se muestra en la patente USA nº 6.705.096. Existen algunas aplicaciones de placa de intercambio de calor y de masa que requieren una geometría más innovativa...

1. Placa de intercambio calorífico (6) para su utilización en un sistema de refrigeración por evaporación de tipo indirecto, cuya placa comprende:

un lado seco (9) que tiene baja permeabilidad a un líquido de evaporación (22) y formada para permitir que el fluido producto (1) pase por encima de una zona de transferencia térmica de su superficie;

un lado húmedo (10) diseñado para tener su superficie húmeda por la acción de un líquido de evaporación y formada para permitir que un gas de trabajo (2) pase sobre su superficie para evaporar el líquido de evaporación; y caracterizándose por

una extensión en los bordes (20) formada en el borde de la placa, más allá de la zona de transferencia de calor, para provocar que el exceso de líquido de evaporación escape de la placa por goteo.

2. Placa, según la reivindicación 1, en la que la extensión del borde forma pendiente alejándose del lado húmedo.

3. Placa, según la reivindicación 1, formada como pieza integral de un material único.

4. Placa, según la reivindicación 3, en la que el material es aluminio.

5. Placa, según la reivindicación 4, en la que el lado húmedo está texturado para formar una superficie capilar (8).

6. Placa, según la reivindicación 3, que comprende además un material capilar (8) fijado en el lado húmedo de la placa.

7. Placa, según la reivindicación 1, en la que el lado húmedo comprende una superficie capilar (8).

8. Placa, según la reivindicación 1, en la que el lado húmedo comprende canales de guía (7) para canalizar el gas de trabajo.

9. Placa, según la reivindicación 8, en la que el gas de trabajo discurre en una dirección distinta que la dirección hacia la extensión del borde, y en el que el líquido de evaporación discurre por debajo de las guías acanaladas para alcanzar la extensión del borde.

10. Refrigerador de evaporación de tipo indirecto que comprende:

una serie de placas de intercambio calorífico (6), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, dispuestas de manera general paralelas y separadas entre sí,

en el que las extensiones de los bordes se prolongan más allá del borde de las áreas de transferencia de calor de las placas en una distancia que es, como mínimo, la distancia entre las placas.

11. Refrigerador de evaporación de tipo indirecto, según la reivindicación 10, en el que las placas están orientadas de manera general verticalmente y las extensiones de los bordes están situadas en las partes bajas de las placas.

12. Refrigerador de evaporación de tipo indirecto, según la reivindicación 10, en el que las placas están orientadas de manera general horizontalmente.

13. Refrigerador de evaporación de tipo indirecto, según la reivindicación 10, en el que las placas forman pendiente hacia abajo en cada dirección desde un eje central.

14. Refrigerador de evaporación de tipo indirecto, según la reivindicación 13, que comprende además una cubeta (23) situada en el eje central, cuya cubeta contiene el fluido de evaporación.

15. Refrigerador de evaporación de tipo indirecto, según la reivindicación 10 ó 14, en el que las placas comprenden un material capilar (25) en sus lados húmedos.