MICROEVAPORADOR.

Microevaporador (1), del tipo que comprende una carcasa, que está constituida por un material conductor del calor,

en cuya carcasa están previstos una cámara (13) de alimentación del líquido y una cámara (17) colectora del vapor, entre las cuales están dispuestos adyacentemente en un plano canales (20, 20', 20") del microevaporador con dimensiones en sección transversal a escala del submilímetro, así como con medios para llevar a cabo el calentamiento del líquido que debe ser evaporado, caracterizado porque los canales (20, 20', 20") del microevaporador están dispuestos en una zona (15), que tiene forma de trapecio, que presenta una zona (14) de entrada, de sección transversal más pequeña, que desemboca en la cámara (13) de alimentación del líquido, y una zona (16) de salida, de sección transversal mas grande, que desemboca en la cámara (17) colectora del vapor, porque los canales (20, 20', 20") del microevaporador presentan una sección transversal constante a través de toda su longitud y porque los canales (20, 20', 20") del microevaporador presentan una sección transversal comprendida entre 100 m 2 y 0,0025 mm 2

La invención se refiere a un microevaporador, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1.

Los microevaporadores son empleados con objeto de llevar a cabo la evaporación de medios 5 líquidos, tales como por ejemplo agua, alcoholes o mezclas de alcohol-agua, de gases licuados o de alcanos líquidos para su elaboración ulterior. Tales microevaporadores son empleados, por ejemplo, en el sector de la tecnología de las células de combustible.

Hasta el presente han sido dados a conocer evaporadores con diversas formas de construcción. Los denominados intercambiadores de calor de placas son ensamblados según el tipo 10 de las prensas filtrantes, a partir de placas de acero onduladas, que están dotadas con canales para el líquido intercambiador. Las placas son mantenidas a distancia por medio de empaquetaduras de goma resistentes y obturan herméticamente entre sí a los canales de ambos fluidos. Como consecuencia de las empaquetaduras de goma, los intercambiadores de calor de placas están limitados a una temperatura máxima de 250ºC. Los dos fluidos fluyen en corrientes paralelas o a contracorriente en 15 forma de capas delgadas, alternativamente hacia arriba o hacia abajo a través de las filas de cámaras y se encuentran en contacto mutuo sobre ambas paredes de la cámara. Los perfiles ondulados de las placas aumentan las turbulencias y mejoran los índices de transmisión del calor. Tales evaporadores no son compactos y tienen bajas densidades de potencia, cuando se hacen trabajar con gas caliente. Tales intercambiadores de calor de placas son conocidos, por ejemplo, por la publicación de los 20 autores Vauck/Müller; Grundoperation der Verfahrenstechnik; Leipzig 1994.

La publicación US 3,817,321 divulga una bomba de burbujeo para llevar a cabo la refrigeración de tiristores, que presenta una agrupación de nervaduras, a través de las cuales fluye el líquido de refrigeración. Se trata de una agrupación con dimensiones a escala de cm, pudiéndose evaporar únicamente una parte del líquido de refrigeración. Con objeto de predeterminar un sentido de 25 flujo, se ha previsto un ensanchamiento de la sección transversal entre las nervaduras. En este caso no pueden ser excluidos efectos de retención.

La publicación US 2003/0151896 A1 describe una instalación para llevar a cabo la refrigeración de semiconductores. La sección transversal de los canales se ensancha en el sentido del flujo y la zona de salida está elegida con el mismo tamaño que el de la zona de entrada. 30

Se conoce por la publicación US 6,126,723, por ejemplo, un evaporador con componentes realizados por microconstrucción para llevar a cabo la evaporación parcial o total de líquidos. El reactor está constituido por dos recintos de fluido para un primer fluido y para un segundo fluido, estando unidos los recintos para el fluido por medio de una placa porosa o que está dotada con agujeros realizados por microconstrucción. El reactor está pensado para la transmisión de un fluido de 35 trabajo, que está contenido en un primer fluido, hasta un segundo fluido, siendo únicamente permeables al fluido de trabajo las placas, que están dotadas con agujeros realizados por microconstrucción. Este reactor puede ser empleado, también, como evaporador.

Se conocen por la publicación DE 199 63 594 A1 y por la publicación DE 100 10 400 C2 dispositivos realizados por tecnología de microestructura para la conducción de medios, que son 40 especialmente adecuados para llevar a cabo la evaporación de medios líquidos.

El dispositivo de conformidad con la publicación DE 199 63 594 A1 presenta una estructura en forma de capas, presentando al menos una primera capa un número de microcanales, a través de los cuales fluye el medio que debe ser evaporado. En una segunda capa se ha dispuesto, de la misma manera, un número de microcanales, a través de los cuales fluye un medio caloportador. Los 45 microcanales presentan, respectivamente, un orificio de entrada y un orificio de salida. Con objeto de conseguir una evaporación satisfactoria del medio líquido, se ha previsto que los orificios de salida de los microcanales para el medio que debe ser evaporado, sean menores desde el punto de vista de su superficie y/o que estén configurados con una forma geométrica diferente, con respecto a la de sus correspondientes orificios de entrada. De este modo, se aumenta la presión del medio líquido en los 50 microcanales de tal manera que el medio recalentado, todavía líquido, pasa bruscamente desde el estado líquido hasta el estado de vapor, tras la salida por los orificios de salida menores desde el punto de vista su superficie.

De conformidad con la publicación DE 100 10 400 C2 se ha previsto que puede ser ajustada por tramos la potencia de caldeo de la instalación de calefacción, con objeto de ajustar un perfil 55 deseado de las temperaturas para las superficies de los canales de paso, al menos en zonas

individuales de los canales de paso en el sentido de flujo independientemente de otras zonas.

De conformidad con el estado de la técnica, los microcanales destinados a la conducción del líquido, que debe ser evaporado, están dispuestos paralelamente entre sí. El inconveniente de este microevaporador consiste en que pueden presentarse golpes de vapor y burbujas de vapor cuando no sea ajustado el intervalo óptimo de temperaturas. En este caso, debe respetarse el punto óptimo de 5 trabajo, lo cual requiere el ajuste entre varios parámetros, tales como, por ejemplo, la velocidad de flujo y la presión del medio que debe ser evaporado, la potencia de caldeo, etc. Por lo tanto, los microevaporadores de este tipo son propensos a las averías y no pueden ser empleados de una manera flexible.

La tarea de la invención consiste en proporcionar un microevaporador, que pueda ser 10 manipulado de una manera sencilla y que pueda hacerse trabajar en ausencia de averías a través de un mayor intervalo de temperaturas.

Esta tarea se resuelve con un microevaporador, en el que los canales del microevaporador están dispuestos en una zona, que tiene forma de trapecio,, que presenta una zona de entrada de sección transversal mas pequeña, que desemboca en la cámara de alimentación del líquido y que 15 presenta una zona de salida de sección transversal mas grande, que desemboca en la cámara colectora de vapor, en el que los canales del microevaporador presentan una sección transversal constante a través de toda su longitud y en el que los canales del microevaporador presentan una sección transversal comprendida entre 100 m2 y 0,0025 mm2.

Por medio de la agrupación de los canales del microevaporador en una zona, que tiene forma 20 de trapecio,, los orificios de entrada de los canales del microevaporador se encuentran en una posición adyacente entre sí, compacta. La anchura de las nervaduras, que separan a los canales de microevaporador, puede tender a 0 en la zona de entrada de la zona que tiene forma de trapecio. Por lo tanto, el líquido que se encuentra en la cámara de alimentación, es evacuado de una manera muy rápida, con lo cual puede evitarse de manera eficaz una evaporación prematura ya en la cámara de 25 alimentación.

La zona de salida de la zona, que tiene forma de trapecio, es mayor que la zona de entrada, lo cual tiene la ventaja de que los orificios de salida de los canales del microevaporador se encuentran claramente distanciados y, por lo tanto, pueden salir el vapor o bien el vapor recalentado, que presenta un múltiplo del volumen del líquido de partida, sin impedimento hasta el recinto de volumen 30 correspondientemente grande de la cámara colectora de vapor. De este modo, se impide una sobrepresión en la zona de salida y un eventual retroceso a presión de las columnas de líquido en los canales del microevaporador en sentido contrario al del flujo, lo cual contribuye a un funcionamiento exento de averías.

Se ha observado que el microevaporador puede hacerse trabajar sin problemas a través de 35 un amplio intervalo de temperaturas que, en el caso del agua, se encuentra situado en el intervalo comprendido entre 100ºC y 500ºC. El microevaporador reacciona de manera insensible a las modificaciones de los parámetros, sin que sea crítica una modificación de la corriente másica del medio que debe ser evaporado a la temperatura de calentamiento dada.

Otra ventaja del microevaporador consiste en que puede hacerse trabajar 40 independientemente de su posición.

Otras ventajas consisten en la gran compacidad y en la elevada densidad...

1. Microevaporador (1), del tipo que comprende una carcasa, que está constituida por un material conductor del calor, en cuya carcasa están previstos una cámara (13) de alimentación del líquido y una cámara (17) colectora del vapor, entre las cuales están dispuestos adyacentemente en un plano canales (20, 20', 20") del microevaporador con dimensiones en sección transversal a escala 5 del submilímetro, así como con medios para llevar a cabo el calentamiento del líquido que debe ser evaporado, caracterizado porque los canales (20, 20', 20") del microevaporador están dispuestos en una zona (15), que tiene forma de trapecio, que presenta una zona (14) de entrada, de sección transversal más pequeña, que desemboca en la cámara (13) de alimentación del líquido, y una zona (16) de salida, de sección transversal mas grande, que desemboca en la cámara (17) colectora del 10 vapor, porque los canales (20, 20', 20") del microevaporador presentan una sección transversal constante a través de toda su longitud y porque los canales (20, 20', 20") del microevaporador presentan una sección transversal comprendida entre 100 m2 y 0,0025 mm2.

2. Microevaporador según la reivindicación 1, caracterizado porque los canales (20, 20', 20") del microevaporador están dispuestos en forma de abanico en la zona (15), que tiene forma de 15 trapecio.

3. Microevaporador según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los canales (20, 20', 20") del microevaporador tienen una trayectoria en línea recta.

4. Microevaporador según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los canales (20, 20', 20") del microevaporador tienen una trayectoria en forma de meandros. 20

5. Microevaporador según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la distancia entre los canales (20, 20', 20") del microevaporador aumenta en el sentido dirigido hacia la cámara (17) colectora del vapor.

6. Microevaporador según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la cámara (17) colectora del vapor presenta un volumen mayor que el de la cámara (13) de alimentación 25 del líquido.

7. Microevaporador según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los medios para llevar a cabo el calentamiento están dispuestos, al menos, en la zona situada por encima y/o por debajo de los canales (20, 20', 20") del microevaporador.

8. Microevaporador según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque 30 comprende medios para llevar a cabo el calentamiento de los microcanales (27) de calefacción.

9. Microevaporador según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque comprende, al menos, una placa (10) del evaporador, que presenta sobre el lado (11) anterior la estructura de la cámara (13) de alimentación del líquido, de los canales (20, 20', 20") del microevaporador y de la cámara (17) colectora del vapor. 35

10. Microevaporador según la reivindicación 9, caracterizado porque la placa (10) del evaporador presenta, sobre su lado posterior, microcanales (27) de calefacción.

11. Microevaporador según la reivindicación 10, caracterizado porque los microcanales (27) de calefacción presentan secciones transversales comprendidas entre 0,1 mm y 10 mm.

12. Microevaporador según una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque los 40 microcanales (27) de calefacción están recubiertos con un material catalítico.

13. Microevaporador según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque los microcanales (27) de calefacción están dispuestos paralelamente entre sí.

14. Microevaporador según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque la orientación de los microcanales (27) de calefacción corresponde a la orientación de los canales (20, 45 20', 20") del microevaporador.