SISTEMA TERMODINÁMICO QUE PONE EN PRÁCTICA UN DISPOSITIVO DE PRODUCCIÓN DE CALOR MEDIANTE CIRCULACIÓN DE UN FLUIDO A PRESIÓN A TRAVÉS DE UNA PLURALIDAD DE TUBOS.

Sistema termodinámico en circuito cerrado que asocia medios (1) principales de producción de calor mediante compresión de un fluido y un intercambiador (2) de calor,

que están conectados entre sí por un canal (3) de encaminamiento del fluido a presión, caracterizado porque comprende al menos un dispositivo (5) de producción secundario de calor que comprende una pluralidad de canales (8, 9) elementales interpuestos entre una cámara (11) de entrada y una cámara (13) de salida, comprendiendo cada una de esas cámaras (11, 13) un conducto (10) de entrada y (12) de salida, respectivamente, de sección principal respectiva idéntica y correspondiente a la sección acumulada de los canales (8, 9) elementales, comprendiendo los canales elementales canales (8) elementales periféricos que están radialmente desplazados alrededor del eje común (A) de los conductos (10) de entrada y (12) de salida, que son coaxiales, estando ese dispositivo (5) colocado en el canal (3) de encaminamiento en interposición en el sentido de circulación del fluido entre los medios (1) principales de producción de calor y el intercambiador (2)

Sistema termodinámico que pone en práctica un dispositivo de producción de calor mediante circulación de un fluido a presión a través de una pluralidad de tubos.

La presente invención es del campo de la termodinámica, y más particularmente del campo de los aparatos productores de calor a partir del aprovechamiento de un fluido a presión. Tiene por objeto un dispositivo para producir calor a partir de una circulación a su través de un fluido a presión.

En el campo de la termodinámica, se conocen sistemas que asocian medios de producción de calor mediante compresión de un primer fluido, concretamente gas, que ponen en práctica un compresor, y medios de aprovechamiento del calor producido que ponen en práctica un aparato intercambiador de calor entre el primer fluido mantenido a presión y un segundo fluido. Tales sistemas comprenden más particularmente el compresor, para poner el primer fluido a alta presión tal como del orden de 30 bares por ejemplo, un canal de encaminamiento del primer fluido comprimido entre el compresor y el intercambiador, y este último. El sistema está concretamente organizado en circuito cerrado en cuyo interior circula el primer fluido a presión, comprendiendo este circuito cerrado el compresor y el intercambiador, que están conectados entre sí por dicho canal. Se comprenderá que ese canal comprende un conducto de llegada, interpuesto en el sentido de circulación del fluido entre el compresor y el intercambiador, y un conducto de retorno interpuesto siempre en el sentido de circulación del fluido entre el intercambiador y el compresor. De una manera general, la temperatura del primer fluido en la salida del compresor depende de su naturaleza y de la presión a la que se somete. Tales sistemas son susceptibles de colocarse aguas abajo de un grupo frigorífico, que pone en práctica una bomba de calor concretamente, o de un grupo de geotermia por ejemplo. El documento FR 2 850 738 describe un dispositivo de la técnica anterior.

El objetivo de la presente invención es proponer un sistema termodinámico que comprende un dispositivo que asocia medios principales de producción de calor mediante compresión de un fluido, y un intercambiador de calor, que están conectados entre sí por un canal de encaminamiento del fluido. El dispositivo de la presente invención es concretamente un dispositivo secundario de producción de calor, destinado a aumentar la temperatura del fluido comprimido aguas arriba del intercambiador en el sentido de circulación del fluido en el interior del sistema. Más particularmente, el dispositivo de la presente invención pretende aumentar el calor desprendido por el primer fluido en la salida del compresor y aguas arriba del intercambiador, sin por ello modificar sensiblemente la presión de consigna del fluido en el interior de la mayor parte del sistema, correspondiendo esta presión de consigna a la obtenida bajo el efecto del compresor.

La actividad inventiva de la presente invención ha consistido en su globalidad en organizar al menos en parte el canal que transporta el fluido comprimido entre el compresor y el intercambiador en el sentido de circulación del fluido, en una pluralidad de canales elementales. Para evitar una modificación sensible de la presión y/o del caudal de consigna del fluido transportado en el interior del sistema, por un lado la sección principal del canal en la salida del compresor y en la entrada del intercambiador es idéntica, y por otro lado las secciones acumuladas de los canales elementales es del orden lo más próximo posible a dicha sección principal.

Resulta que, de manera sorprendente, una organización de este tipo del canal de encaminamiento provoca un aumento no despreciable del calor del fluido, comparado en la entrada y en la salida de los canales secundarios. Según la naturaleza y la presión del fluido que circula en el interior del sistema, este aumento constatado mediante medición puede alcanzar el 50% de la temperatura inicial del fluido en la salida del compresor. A modo de ejemplo, siendo el fluido freón mantenido a una presión del orden de 30 bares, la temperatura del fluido en la entrada de los canales elementales es del orden de 100ºC mientras que la temperatura del fluido en la salida de los canales elementales es del orden de 150ºC.

Entonces se plantea una dificultad complementaria que debe superarse que se encuentra en el mantenimiento de la presión del fluido a la presión de consigna, a pesar de la organización estructural geométrica de la transformación del canal entre un tubo de sección principal y una pluralidad de tubos de sección elemental, y viceversa. Más particularmente, es necesario evitar las consecuencias de una eventual modificación de presión del fluido debido a su paso a través de los canales secundarios con respecto a la presión de consigna del fluido que circula en el resto del sistema. Una modificación de presión de este tipo es susceptible de resultar de la formación de un estrangulamiento y/o de una cámara de descompresión en las zonas de paso del canal entre su sección principal y sus secciones elementales, y viceversa. Para ello, la presente invención propone de manera secundaria organizar la estructura geométrica de estas zonas de paso para evitar las consecuencias de una eventual modificación de presión del fluido de este tipo.

En primer lugar, la zona de paso en la entrada de los canales elementales desde un conducto de entrada de sección principal en relación con el canal principal, hacia la pluralidad de secciones elementales, está organizada en una cámara de entrada. Esta cámara de entrada dispone por un lado un aumento progresivo de la sección principal del conducto de entrada, concretamente a partir de un ensanchamiento de su desembocadura enfrentada a los canales elementales, y por otro lado mediante una inclinación inversa de las desembocaduras de los canales elementales enfrentadas a la desembocadura del conducto de entrada. Preferiblemente, la pendiente de esta inclinación inversa debe considerarse de manera globalizada para el conjunto de las desembocaduras correspondientes de los canales elementales yuxtapuestas. No obstante, y según otra variante de realización, la inclinación de las desembocaduras de los canales elementales se individualiza, siguiendo no obstante para cada uno de los canales elementales una pendiente inversa en el ensanchamiento de la desembocadura correspondiente del conducto de entrada. La yuxtaposición de los canales elementales está concretamente compuesta por una yuxtaposición de canales elementales periféricos, que están radialmente desplazados alrededor del eje del conducto de entrada. Esta yuxtaposición de canales elementales periféricos se completa preferiblemente por la adición de un canal elemental mediano coaxial en el conducto de entrada. En este caso y más particularmente, el ensanchamiento de la desembocadura del conducto de entrada es del orden comprendido entre 45º y 75º, y está dispuesto globalmente enfrentado al conjunto de las desembocaduras de los canales elementales periféricos, incluso también dado el caso al canal elemental mediano. La pendiente de inclinación inversa de los canales elementales periféricos, considerada preferiblemente de manera global con referencia a un ángulo global con respecto al eje del conducto de entrada, es del orden comprendido entre 90º y 160º. Valores que parecen idóneos son de 60º para el ensanchamiento de la desembocadura del conducto de entrada y de 120º para el ángulo correspondiente a la pendiente de inclinación inversa de los canales elementales periféricos.

En segundo lugar, la zona de paso en la salida de los canales elementales hacia un conducto de salida de sección principal, está organizada en una cámara de salida globalmente dispuesta como un dispositivo de efecto Venturi. Más particularmente, las desembocaduras de los canales elementales periféricos enfrentadas a la desembocadura del conducto de salida están inclinadas según una pendiente orientada según una dirección análoga a la pendiente de un ensanchamiento que comprende la desembocadura del conducto de salida. Preferiblemente, la pendiente de la inclinación de las desembocaduras de los canales elementales periféricos debe considerarse de manera globalizada para el conjunto de las desembocaduras de los canales elementales periféricos. No obstante, y según otra variante de realización, la inclinación de las desembocaduras de los canales elementales periféricos se individualiza, según no obstante para cada uno de los canales elementales una pendiente orientada según una dirección análoga a la pendiente del ensanchamiento de la desembocadura correspondiente del conducto... [Seguir leyendo]

1. Sistema termodinámico en circuito cerrado que asocia medios (1) principales de producción de calor mediante compresión de un fluido y un intercambiador (2) de calor, que están conectados entre sí por un 5 canal (3) de encaminamiento del fluido a presión, caracterizado porque comprende al menos un dispositivo (5) de producción secundario de calor que comprende una pluralidad de canales (8, 9) elementales interpuestos entre una cámara (11) de entrada y una cámara (13) de salida, comprendiendo cada una de esas cámaras (11, 13) un conducto (10) de entrada y (12) de salida, respectivamente, de sección principal respectiva idéntica y correspondiente a la sección acumulada de los canales (8, 9) elementales, comprendiendo los canales elementales canales (8) elementales periféricos que están radialmente desplazados alrededor del eje común (A) de los conductos (10) de entrada y (12) de salida, que son coaxiales, estando ese dispositivo (5) colocado en el canal (3) de encaminamiento en interposición en el sentido de circulación del fluido entre los medios (1) principales de producción de calor y el intercambiador (2) .

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los canales elementales comprenden además un conducto (9) elemental medio coaxial a los conductos (10) de entrada y (12) de salida.

3. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara (11) de

entrada forma un ensanchamiento (20) de la desembocadura del conducto (10) de entrada globalmente en los canales (8, 9) elementales.

4. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque la cámara (11) de entrada forma una inclinación (21) de las desembocaduras de los canales (8) elementales periféricos en el conducto (10) de entrada según una pendiente de orientación inversa a la pendiente del ensanchamiento (20) de la desembocadura del conducto (10) de entrada.

5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cámara (13) de salida está globalmente organizada como un dispositivo de efecto Venturi. 30

6. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque la cámara (13) de salida forma un ensanchamiento (22) de la desembocadura del conducto (12) de salida en los canales (8, 9) elementales.

7. Sistema según la reivindicación 6, caracterizado porque la cámara (12) de salida forma una inclinación (23)

de las desembocaduras de los canales (8) elementales periféricos en el conducto (12) de salida según una pendiente de orientación análoga a la orientación de la pendiente del ensanchamiento (22) de la desembocadura del conducto (12) de salida.

8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es indistintamente 40 monobloque y/o está compuesto por elementos ensamblados entre sí.

9. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un par de cuerpos (6, 7) respectivamente (6) de entrada y (7) de salida, en cuyo interior están dispuestos respectivamente para el cuerpo (6) de entrada el conducto (10) de entrada prolongado por la cámara (11)

45 de entrada, y para el cuerpo (7) de salida el conducto (12) de salida prolongado por la cámara (13) de salida, estando conectados estos cuerpos (6, 7) entre sí por los canales (8, 9) elementales y estando dotados de medios de ensamblaje en desembocaduras respectivas de un canal (3) de encaminamiento de un fluido a presión.

50 10. Sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque los medios de ensamblaje son indistintamente medios de ensamblaje reversible y/o irreversible, que comprenden elementos (14) de unión térmicamente aislantes que están destinados a interponerse entre los cuerpos (6, 7) y las desembocaduras del canal (3) de encaminamiento correspondientes.