INTERCAMBIADOR DE CALOR DE PLACAS.

Un intercambiador de calor de placas, destinado a intercambiar calor entre por lo menos un fluido de alta temperatura y por lo menos un fluido de refrigeración,

que comprende una pluralidad de placas (21, 31) apiladas del intercambiador de calor, cada una de los cuales comprende: (a) una abertura de entrada (3) para el fluido de alta temperatura, (b) una abertura de salida (4) para un fluido de refrigeración (c) una abertura de salida (5) para el fluido de alta temperatura y (d) una abertura de entrada (6) para el fluido de refrigeración, las placas apiladas del intercambiador de calor limitando canales para por lo menos dos fluidos que intercambian calor, y en el que pares de placas que limitan canales para un fluido de refrigeración están soldadas juntas a lo largo de áreas de contacto (10) para formar pestañas que se extienden en la entrada del flujo del fluido de alta temperatura, caracterizado porque hay provistos dos canales (23, 26) separados para el fluido de refrigeración adyacente a dichas áreas de contacto (10) que forman una pestaña que se extiende en el flujo de dicho fluido de alta temperatura que pasa a través de la abertura de entrada (3), estando dichos dos canales (23, 26) separados para el fluido de refrigeración provistos de una entrada común (24), y de una salida común (25), estando dicha entrada común (24) situada en una posición con presión de flujo más elevada que la de dicha salida común (25), estando uno (23) de dichos canales (23, 26) limitado en parte por una arista a presión (22) en una (21) de dichas placas (21, 31) que forman dichos pares de placas que limitan canales para el fluido de refrigeración, estando dicha arista a presión (22) destinada a hacer contacto con una arista correspondiente (32) en la otra placa (31) en dicho par (21, 31) de placas, dicho un canal (23) adyacente a dicha arista a presión (22) que tiene menos altura que dicha arista a presión (22)

Intercambiador de calor de placas.

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor de placas destinado a intercambiar calor entre por lo menos un fluido de alta temperatura y por lo menos un fluido de refrigeración que comprende una pluralidad de placas apiladas del intercambiador de calor, comprendiendo cada una de las cuales: (a) una abertura de entrada para el fluido de alta temperatura, (b) una abertura de salida para un fluido de refrigeración, (c) una abertura de salida para dicho fluido de alta temperatura y (d) una abertura de entrada para el fluido de refrigeración, limitando, las placas apiladas del intercambiador de calor, canales para por lo menos dos líquidos que intercambian calor, y en el que pares de placas que limitan los canales para un fluido de refrigeración están soldadas juntas a lo largo de áreas de contacto para formar pestañas que se extienden en la entrada del flujo de fluido de alta temperatura.

Dicho fluido de alta temperatura puede ser una corriente de gas generada por la combustión de un combustible tal como petróleo o gas natural, y el fluido de refrigeración puede ser un flujo de agua utilizado para calentar las casas de viviendas. Ciertamente se desea diseñar el intercambiador de calor tan pequeño como sea posible y a un coste de fabricación bajo. Esto puede obtenerse haciendo el intercambiador capaz de recibir el flujo del gas de calentamiento a una temperatura muy alta.

Un límite de temperatura de los gases calientes utilizados es establecido, por ejemplo, mediante el uso de material para soldar para interconectar placas adyacentes del intercambiador de calor alrededor de los agujeros de la portilla a través de los cuales pasan los gases calientes. El material de soldadura -a menudo cobre o níquel- es propenso a la fatiga cuando está expuesto a temperaturas que cambian rápidamente, es decir, está expuesto a elevados gradientes de temperatura. Incluso el material utilizado en las placas del intercambiador de calor -generalmente acero- es propenso a la fatiga cuando está expuesto a variaciones grandes y rápidas de la temperatura. Por lo tanto, la vida del intercambiador disminuirá generalmente con el aumento de la temperatura del fluido de alta temperatura que pasa por el intercambiador.

El objeto de la presente invención es diseñar un intercambiador de calor de placas del tipo referido más arriba, en el cual los gradientes de temperatura máxima del material en el intercambiador pueden ser reducidos substancialmente y en el cual la vida del intercambiador puede prolongarse substancialmente.

Según la presente invención, esto se obtiene por medio de que dos canales separados para un fluido de refrigeración estén provistos adyacentes a dichas áreas de contacto formando una pestaña que se extiende en el flujo de dicho fluido de alta temperatura que pasa a través de la abertura de entrada, estando dichos dos canales separados para el fluido de refrigeración proporcionados con una entrada común y con una salida común, estando dicha entrada común situada en una posición en la que la presión del flujo es más alta que la de dicha salida común, estando uno de dichos canales limitado parcialmente por una arista a presión en una de dichas placas que forman dichos pares de placas que limitan los canales para el fluido de refrigeración, estando dicha arista a presión destinada a hacer contacto con una arista correspondiente en la otra placa en dicho par de placas, teniendo dicho canal adyacente a dicha arista a presión menos altura que dicha arista a presión.

Así se asegura que un flujo estable de medio refrigerante será pasado entre las placas que están interconectadas mediante soldadura a lo largo de las áreas que confinan las aberturas de entrada en las placas para el flujo de alta temperatura, estando dicho flujo del medio de refrigeración cerca de las juntas soldadas y al material de la placa expuesto a máximos gradientes de temperatura en el intercambiador.

La invención será descrita más detalladamente haciendo referencia al dibujo adjunto, en el cual

la figura 1 muestra, esquemáticamente y en vista en planta, una placa de un intercambiador de calor de la técnica anterior destinada a calentar agua fría mediante gases calientes de combustión.

La figura 2 muestra, esquemáticamente y en vista en planta, una placa de un intercambiador de calor según la presente invención.

La figura 3 muestra, esquemáticamente y en vista en planta, una placa de un intercambiador de calor destinada a estar colocada en la parte superior de una placa del tipo mostrado en la figura 2 en un intercambiador de calor según la presente invención.

La figura 4 muestra una sección vertical a través de un intercambiador de calor según la presente invención, siendo tomada dicha sección a lo largo de las líneas X-X en las figuras 2 y 3.

La figura 5 muestra, como una vista en despiece ordenado, el flujo que define las placas como las mostradas en la figura 4.

La figura 6 es una vista en planta de una placa de intercambiador de calor de un intercambiador de calor de tres circuitos que corresponde a la placa mostrada en la figura 1.

La figura 7 es una vista en planta de una placa de intercambiador de calor de un intercambiador de calor de tres circuitos según la invención que muestra cómo el enfriamiento de las pestañas de la placa en la entrada para un fluido caliente puede ser mejorado en relación con la realización de la figura 6.

La figura 8 es una vista en planta de una placa de intercambiador de calor de un intercambiador de calor de tres circuitos que tiene una entrada central para fluido de calentamiento.

La figura 9 es una vista en planta de una placa de intercambiador de calor de un intercambiador de calor de tres circuitos según la invención, que muestra cómo el enfriamiento de las pestañas de la placa en la entrada para un fluido caliente puede ser mejorado en relación con la realización de la figura 8.

La figura 10 es una vista en planta de una placa de intercambiador de calor de un intercambiador de calor de tres circuitos en el cual el calor es intercambiado entre un fluido de refrigeración y dos fluidos de calentamiento.

La figura 11 es una vista en planta de una placa de intercambiador de calor de un intercambiador de calor de tres circuitos según la invención que muestra cómo el enfriamiento de las pestañas de la placa en las entradas para dos fluidos de calentamiento puede ser mejorado en relación con la realización de la figura 10.

La figura 12 es una sección vertical a lo largo de la línea Y-Y de la figura 11.

Una placa 1 conocida de intercambiador de calor mostrada en la figura 1 está provista de un patrón de salientes y entrantes curvos a presión con aristas y depresiones -mostrado esquemáticamente y designado mediante 2. La placa 1 es mostrada desde arriba y la cara superior está destinada a limitar un flujo de agua de refrigeración, mientras su otra cara está destinada a limitar un flujo de gas caliente, por ejemplo, que tiene una temperatura de 1300ºC. La placa 1 está provista de cuatro agujeros 3-6, siendo el agujero 3 una entrada para el fluido de alta temperatura, siendo el agujero 4 una salida para el agua de refrigeración, siendo el agujero 5 una salida para el fluido de alta temperatura y siendo el agujero 6 una entrada para el agua de refrigeración.

El flujo de agua de refrigeración a lo largo de la placa 1 ha sido indicado mediante una pluralidad de flechas 7 y 8 - indicando las flechas más grandes 7 direcciones de un flujo de masa más grande, mientras las flechas 8 indican la dirección de un flujo de masa substancialmente menor. El agujero 3 está limitado por un borde circular 9 de la placa 1 que ha sido soldada a una placa adyacente del intercambiador de calor -no mostrada en la figura 1- a lo largo de una área 10 con forma de anillo entre el borde 9 y una línea 11 que confinaba una esquina 13 de la placa 1. La área 10 con forma de anillo de las dos placas soldadas juntas formará una pestaña que, en ambas caras, están en contacto mediante gases calientes y refrigerado mediante la conducción de calor a partes de la placa adyacente expuestas al agua de refrigeración.

Sin embargo, el flujo de agua de refrigeración es muy lento a lo largo de una parte 12 de la placa 1 -mostrada mediante una trama en la figura 1. Por lo tanto, el material de soldadura -cobre o níquel- utilizado para...

1. Un intercambiador de calor de placas, destinado a intercambiar calor entre por lo menos un fluido de alta temperatura y por lo menos un fluido de refrigeración, que comprende una pluralidad de placas (21, 31) apiladas del intercambiador de calor, cada una de los cuales comprende: (a) una abertura de entrada (3) para el fluido de alta temperatura, (b) una abertura de salida (4) para un fluido de refrigeración (c) una abertura de salida (5) para el fluido de alta temperatura y (d) una abertura de entrada (6) para el fluido de refrigeración, las placas apiladas del intercambiador de calor limitando canales para por lo menos dos fluidos que intercambian calor, y en el que pares de placas que limitan canales para un fluido de refrigeración están soldadas juntas a lo largo de áreas de contacto (10) para formar pestañas que se extienden en la entrada del flujo del fluido de alta temperatura,

caracterizado porque hay provistos dos canales (23, 26) separados para el fluido de refrigeración adyacente a dichas áreas de contacto (10) que forman una pestaña que se extiende en el flujo de dicho fluido de alta temperatura que pasa a través de la abertura de entrada (3), estando dichos dos canales (23, 26) separados para el fluido de refrigeración provistos de una entrada común (24), y de una salida común (25), estando dicha entrada común (24) situada en una posición con presión de flujo más elevada que la de dicha salida común (25), estando uno (23) de dichos canales (23, 26) limitado en parte por una arista a presión (22) en una (21) de dichas placas (21, 31) que forman dichos pares de placas que limitan canales para el fluido de refrigeración, estando dicha arista a presión (22) destinada a hacer contacto con una arista correspondiente (32) en la otra placa (31) en dicho par (21, 31) de placas, dicho un canal (23) adyacente a dicha arista a presión (22) que tiene menos altura que dicha arista a presión (22).

2. Un intercambiador de calor de placas según la reivindicación 1,

Caracterizado porque en cada placa del intercambiador de calor dicha abertura de entrada (3) para dicho flujo de fluido de alta temperatura es de una área más grande que la de la abertura de salida (5) para dicho fluido de alta temperatura.

3. Un intercambiador de calor de placas según la reivindicación 1 o la 2,

caracterizado porque está adaptado para un gas como dicho fluido de alta temperatura.

4. Un intercambiador de calor de placas según cualquiera de las reivindicaciones 1-3,

caracterizado porque cada placa del intercambiador de calor es de forma generalmente rectangular y porque las aberturas de entrada y de salida (3-6) para los fluidos que intercambian calor próximo están colocadas cerca de las esquinas de la misma.

5. Un intercambiador de calor de placas según la reivindicación 1,

caracterizado porque está diseñado para tres fluidos que intercambian calor:

6. Un intercambiador de calor de placas según la reivindicación 5, caracterizado porque la entrada (3) del fluido de calentamiento ha sido situada alejada de la entrada (6) y de la salida (4) para uno de los dos fluidos de refrigeración. (Figura. 9).

7. Un intercambiador de calor de placas según la reivindicación 1, caracterizado porque ha sido diseñado para tres fluidos que intercambian calor: (i) dos fluidos de calentamiento y (ii) un fluido de refrigeración, las aberturas de entrada (3, 3') y de salida (5, 5') para los fluidos de calentamiento que están situados a ambos lados de las aberturas (4, 6) del fluido de refrigeración. (Figura. 11)