Un intercambiador de calor de mini-canales o un intercambiador de calor de micro-canales que comprende:

una pieza insertada (140, 240, 340, 440, 540, 640, 4, 940, 1040) que tiene un volumen, dicha pieza insertadaestá dentro de una separación entre una pluralidad de tubos (130, 230, 330, 430, 530, 630, 1, 930, 1030) delintercambiador de calor de mini-canales o el intercambiador de calor de micro-canales y una pared interior decolector de un colector (120, 220, 320, 420, 520, 620, 2, 920, 1020),

en el que dicha pieza insertada (240, 340, 440, 540, 640, 4, 1040) es un distribuidor de tubo-en-tubo quetiene una forma tubular con uno o más orificios (244, 344, 444, 544, 644, 3, 1044) a través del mismo,caracterizado porque:

dicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de D (340, 640) que tiene una parte curva(348, 648) junto a dicho colector y una parte plana (346, 646) junto a dicha pluralidad de tubos (330, 630), enla que dicha parte plana (346, 646) tiene dicho uno o más orificios (344, 644) a través de la misma, y en laque dicha pieza insertada de tubo con forma de D (640) tiene un par de patas (647) que tienen dicha parteplana (646) entremedio de las mismas, y en la que dichas patas (647) topan con dichos tubos (630); odicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de riñón (440) con dichos uno o más orificios(444) en un lado cóncavo (446) de dicha pieza insertada de tubo con forma de riñón (440), y en la que dichapieza insertada de tubo con forma de riñón (440) tiene un primer canal (448) y un segundo canal (449) quedefinen un volumen de expansión (426).

Método y aparato para mejorar la distribución de fluido en un intercambiador de calor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención Esta descripción está relacionada en general con intercambiadores de calor de mini-canales o de micro-canales y, más particularmente, con un método y un aparato para aumentar la uniformidad en la distribución de una mezcla fluida en un tubo de micro-canal o mini-canal de intercambiadores de calor de mini-canales o de micro-canales.

2. Descripción de la técnica relacionada En los intercambiadores de calor de mini-canales o de micro-canales (MCHX) , el flujo de fluido es dividido en muchos tubos paralelos (circuitos) , en los que cada tubo e incluso cada mini-canal debe recibir sólo una fracción pequeña e igual del flujo total de fluido. Sin embargo, cuando un fluido de dos fases entra al intercambiador de calor, por ejemplo, en un evaporador, condensador, enfriador de gas o en cualquier otro intercambiador de calor, la distribución no uniforme de la mezcla de dos fases en tubos paralelos de mini-canales lleva a que determinados tubos consigan más líquido mientras los demás consiguen más vapor, teniendo como resultado una reducción significativa de la eficiencia del intercambiador de calor. Esto se denomina mala distribución y es un problema común en los intercambiadores de calor que utilizan recorridos paralelos de fluido. Los problemas de mala distribución de dos fases son causados principalmente por la diferencia de densidad de las fases de vapor y de líquido.

En consecuencia, existe la necesidad de proporcionar un método y un aparato para aumentar la uniformidad de la distribución de una mezcla fluida de dos fases en un tubo de micro-canal o de mini-canal de intercambiadores de calor de mini-canales o de micro-canales.

El documento US 2005/0132744 A1 describe un intercambiador de calor de tubo plano que incluye una pieza insertada de tubo-en-tubo que tiene unos orificios y una forma tubular según el preámbulo de la reivindicación 1, y un respectivo método según el preámbulo de la reivindicación 8.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un intercambiador de calor de mini-canales o un intercambiador de calor de micro-canales que comprende: una pieza insertada que tiene un volumen, dicha pieza insertada está dentro de una separación entre una pluralidad de tubos del intercambiador de calor de mini-canales o el intercambiador de calor de micro-canales y una pared interna de colector de un colector, en el que dicha pieza insertada es un distribuidor de tubo-en-tubo que tiene una forma tubular con uno o más orificios a través del mismo, caracterizado porque dicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de D que tiene una parte curva adyacente a dicho colector y una parte plana adyacente a dicha pluralidad de tubos, en el que dicha parte plana tiene uno o más orificios a través de la misma, y que dicha pieza insertada de tubo con forma de D tiene un par de patas que tienen dicha parte plana a través de las mismas, y en el que dichas patas se topan con dichos tubos; o en la que dicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de riñón con dichos uno o más orificios en un lado cóncavo de dicha pieza insertada de tubo con forma de riñón, y en la que dicha pieza insertada de tubo con forma de riñón tiene un primer canal y un segundo canal que definen un volumen de expansión.

La presente invención también proporciona un método para reducir la mala distribución de fluido en un intercambiador de calor de mini-canales o un intercambiador de calor de micro-canales, el método comprende: la reducción de un volumen interno de un colector que distribuye un flujo que incluye tanto un vapor como un líquido a una pluralidad de tubos del intercambiador de calor de mini-canales o el intercambiador de calor de micro-canales mediante la inserción de una pieza insertada, caracterizado porque dicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de D que tiene una parte curva adyacente a dicho colector y una parte plana adyacente a dicha pluralidad de tubos, en el que dicha parte plana tiene uno o más orificios a través de la misma, y en la que dicha pieza insertada de tubo con forma de D tiene un par de patas que tienen dicha parte plana a través de las mismas, y en el que dichas patas se topan con dichos tubos; o en la que dicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de riñón con dicho uno o más orificios en un lado cóncavo de dicha pieza insertada de tubo con forma de riñón, y en la que dicha pieza insertada de tubo con forma de riñón tiene un primer canal y un segundo canal que definen un volumen de expansión.

La pieza insertada puede ser un cilindro sólido que tiene una forma cilíndrica sólida. Por lo menos uno del uno o más orificios pueden ser colocados en la pieza insertada con un ángulo mayor de 0 grados con respeto a un eje vertical paralelo a la pluralidad de tubos. El uno o más orificios pueden ser colocados en la pieza insertada con un ángulo que es aproximadamente de +30° a aproximadamente +330° con respeto a los ejes de los tubos de mini-canal. La pieza insertada puede tener un diámetro hidráulico equivalente comprendido entre aproximadamente 1, 5875 mm (1/16 pulgada) y aproximadamente 76, 2 mm (3 pulgadas) . El colector y la pieza insertada pueden tener una relación de volúmenes de colector a pieza insertada comprendido entre aproximadamente 1, 10 y aproximadamente 5. El uno o más orificios pueden tener un tamaño de orificio comprendido entre aproximadamente 0, 05 mm y aproximadamente 4, 0 mm. El uno o más orificios pueden ser dimensionados de modo que un refrigerante experimente un efecto de expansión parcial o total. El uno o más orificios pueden crear una caída de presión desde un volumen interior de la pieza insertada a un volumen interno del colector. La caída de presión puede ser mayor o igual que otra caída de presión generada por el flujo a través de un volumen interno a uno de la pluralidad de tubos. La pieza insertada puede ser formada integralmente con el colector. La pieza insertada puede formar una primera cámara separada de una segunda cámara en el colector. La segunda cámara puede tener un refrigerante que fluye a través de la misma y los tubos pueden ser insertados en la primera cámara. La primera cámara y la segunda cámara pueden estar conectadas mediante el uno o más orificios a través de la pieza insertada. La pieza insertada puede ser una pieza insertada de tipo hélice que tiene unas paletas.

La reducción puede comprender el reducir el volumen interno insertando una pieza insertada o conformando el colector. El método puede comprender además crear una caída de presión desde un volumen interior de una pieza insertada al volumen interno o mezclar el vapor y el líquido en el volumen interno.

Las características y las ventajas descritas y otras de la presente descripción serán apreciadas y entendidas por los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada, los dibujos y las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un esquema de una vista frontal en sección transversal de un intercambiador de calor que tiene un primer ejemplo de realización de una pieza insertada que no está reivindicada; La Figura 2 es un esquema de una vista frontal en sección transversal de un intercambiador de calor que tiene un segundo ejemplo de realización de una pieza insertada que no está reivindicada; La Figura 3 es un esquema de una vista frontal en sección transversal de un intercambiador de calor que tiene un tercer ejemplo de realización de una pieza insertada que no está reivindicada; La Figura 4 es un esquema de una vista frontal en sección transversal de un intercambiador de calor que tiene un cuarto ejemplo de realización de una pieza insertada dentro del alcance de las reivindicaciones; La Figura 5 es un esquema de una vista frontal en sección transversal de un intercambiador de calor que tiene un quinto ejemplo de realización de una pieza insertada que no está reivindicada; La Figura 6 es un esquema de una vista frontal en sección transversal de un intercambiador de calor que tiene un sexto ejemplo de realización de una pieza insertada dentro del alcance de las reivindicaciones; La Figura 7 es un esquema de una vista frontal en sección transversal de un intercambiador de calor que tiene un séptimo ejemplo de realización de una pieza insertada que no está reivindicada; La Figura 8 es un esquema de una vista lateral en sección transversal del intercambiador de calor que tiene la pieza insertada de la Figura 7; La Figura 9 es una... [Seguir leyendo]

1. Un intercambiador de calor de mini-canales o un intercambiador de calor de micro-canales que comprende:

una pieza insertada (140, 240, 340, 440, 540, 640, 4, 940, 1040) que tiene un volumen, dicha pieza insertada está dentro de una separación entre una pluralidad de tubos (130, 230, 330, 430, 530, 630, 1, 930, 1030) del intercambiador de calor de mini-canales o el intercambiador de calor de micro-canales y una pared interior de colector de un colector (120, 220, 320, 420, 520, 620, 2, 920, 1020) , en el que dicha pieza insertada (240, 340, 440, 540, 640, 4, 1040) es un distribuidor de tubo-en-tubo que tiene una forma tubular con uno o más orificios (244, 344, 444, 544, 644, 3, 1044) a través del mismo, caracterizado porque:

dicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de D (340, 640) que tiene una parte curva (348, 648) junto a dicho colector y una parte plana (346, 646) junto a dicha pluralidad de tubos (330, 630) , en

la que dicha parte plana (346, 646) tiene dicho uno o más orificios (344, 644) a través de la misma, y en la que dicha pieza insertada de tubo con forma de D (640) tiene un par de patas (647) que tienen dicha parte plana (646) entremedio de las mismas, y en la que dichas patas (647) topan con dichos tubos (630) ; o dicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de riñón (440) con dichos uno o más orificios (444) en un lado cóncavo (446) de dicha pieza insertada de tubo con forma de riñón (440) , y en la que dicha pieza insertada de tubo con forma de riñón (440) tiene un primer canal (448) y un segundo canal (449) que definen un volumen de expansión (426) .

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de dicho uno o más orificios (244, 344, 444, 544, 644, 3, 1044) está colocado en dicha pieza insertada (240, 340, 440, 540, 640, 4, 1040) con un ángulo mayor que 0 grados con respeto a un eje vertical (B) paralelo a dicha pluralidad de tubos (130, 230, 330, 430, 530, 630, 1, 930, 1030) .

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho uno o más orificios (244, 344, 444, 544, 644, 3, 1044) están colocados en dicha pieza insertada (240, 340, 440, 540, 640, 4, 1040) con un ángulo que es de aproximadamente +30° a aproximadamente +330° con respeto a los ejes de los tubos de mini-canal (130, 230, 330, 430, 530, 630, 1, 930, 1030) .

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha pieza insertada (140, 240, 340, 440, 540, 640, 4, 940, 1040)

tiene un diámetro hidráulico equivalente comprendido entre aproximadamente 1, 5875 mm (1/16 pulgada) y aproximadamente 152, 4 mm (3 pulgadas) , y en el que dicho colector y dicha pieza insertada tienen una proporción de volúmenes de colector a pieza insertada comprendida entre aproximadamente 1, 10 y aproximadamente 5.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho uno o más orificios (244, 344, 444, 544, 644, 3, 1044) tienen un tamaño de orificio comprendido entre aproximadamente 0, 05 mm y aproximadamente 4, 0 mm.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho uno o más orificios (244, 344, 444, 544, 644, 3, 1044) están dimensionados de modo que un refrigerante experimenta un efecto de expansión parcial o total.

45 7. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho uno o más orificios (244, 344, 444, 544, 644, 3, 1044) crea una caída de presión desde un volumen interior de dicha pieza insertada a un volumen interno de dicho colector (120, 220, 320, 420, 520, 620, 2, 920, 1020) y en el que dicha caída de presión es mayor o igual a otra caída de presión generada por el flujo a través de un volumen interno a uno de dicha pluralidad de tubos (130, 230, 330, 430, 530, 630, 1, 930, 1030) .

8. Un método para reducir la mala distribución de fluido en un intercambiador de calor de mini-canales o un intercambiador de calor de micro-canales, el método comprende:

reducir un volumen interno de un colector (120, 220, 320, 420, 520, 620, 2, 920, 1020) que distribuye un flujo

55 que incluye a la vez un vapor y un líquido a una pluralidad de tubos (130, 230, 330, 430, 530, 630, 1, 930, 1030) del intercambiador de calor de mini-canales o el intercambiador de calor de micro-canales mediante la inserción de una pieza insertada (130, 230, 330, 430, 530, 630, 1, 930, 1030) .

caracterizado porque:

dicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de D (340, 640) que tiene una parte curva (348, 648) junto a dicho colector y una parte plana (346, 646) junto a dicha pluralidad de tubos (330, 630) , en la que dicha parte plana (346, 646) tiene dicho uno o más orificios (344, 644) a través de la misma, y en la que dicha pieza insertada de tubo con forma de D (640) tiene un par de patas (647) que tienen dicha 65 parte plana (646) entremedio de las mismas, y en la que dichas patas (647) topan con dichos tubos (630) ; o en el que dicha pieza insertada es una pieza insertada de tubo con forma de riñón (440) con dichos uno o más orificios (444) en un lado cóncavo (446) de dicha pieza insertada de tubo con forma de riñón (440) , y en la que dicha pieza insertada de tubo con forma de riñón (440) tiene un primer canal (448) y un segundo canal (449) que definen un volumen de expansión (426) .

9. El método de la reivindicación 10, que comprende además crear una caída de presión desde un volumen interior de una pieza insertada (130, 230, 330, 430, 530, 630, 1, 930, 1030) a dicho volumen interno o mezclar dicho vapor y dicho líquido en dicho volumen interno.

Flujo de aire