Sistema de mejora de la transferencia de calor y procedimiento de fabricación de un dispositivo de transferencia de calor.

Un vaporizador de bastidor abierto que comprende un dispositivo de transferencia de calor,

comprendiendo eldispositivo de transferencia de calor (18):

al menos una pared de transferencia de calor (46) configurada para separar gas natural líquido (19) y aguade mar (32);

un sistema de mejora de la transferencia de calor (44) dispuesto en la al menos una pared de transferenciade calor (46), y comprendiendo una pluralidad de partículas de microturbulencias (48) aplicada a la almenos una pared de transferencia o porciones de las mismas utilizando un medio de unión, en el que almenos algunas de las partículas de microturbulencias (48) forman una o más aglomeraciones de partículasde microturbulencias (48) en el que cada una de la una o más aglomeraciones de partículas demicroturbulencia (48) no permite que el flujo de fluido penetre en el interior de la aglomeración;

en el que el sistema de mejora de la transferencia de calor (44) comprende una variación seleccionada dela dimensión de las partículas o de la densidad de distribución de las partículas o de la separación deregiones de partículas o una combinación de las mismas.

Sistema de mejora de la transferencia de calor y procedimiento de fabricación de un dispositivo de transferencia de calor

La invención se refiere, en general, a un vaporizador de bastidor abierto y un procedimiento de fabricación de tal 5 vaporizador de bastidor abierto.

Un dispositivo de transferencia de calor, tal como un intercambiador de calor, es un dispositivo que transmite energía térmica entre un fluido caliente y un fluido frío. El calor fluye desde el fluido caliente al fluido frío en el dispositivo de transferencia de calor a través de una pluralidad de superficies de transferencia de calor tales como tubos o paneles. Los intercambiadores de calor se pueden clasificar en diferentes tipos tales como de tipo de flujo paralelo, tipo de contraflujo, tipo de flujo transversal, tipo de una sola pasada, o tipo de múltiples pasadas. Los intercambiadores de calor utilizados en plantas de procesamiento de fluidos, por ejemplo vaporizadores de gas natural líquido o licuadores de gas natural, se basan en varias técnicas convencionales de transferencia de calor para mejorar la eficacia térmica o para mejorar otras características de transferencia de calor entre un lado del fluido de proceso (por ejemplo, gas natural líquido) y una fuente de calor o un lado de disipador de calor del intercambiador de calor.

Una técnica convencional para mejorar la eficacia térmica consiste en aumentar el área superficial de las superficies de transferencia de calor. Un aumento en el área superficial se puede lograr proporcionando una pluralidad de aletas, salientes, o rebajes por ejemplo, a las superficies de transferencia de calor, lo que lleva a un aumento en el flujo total de calor por unidad de área (área de superficie de base) del dispositivo de transferencia de calor que da como resultado una disminución en el tamaño y el costo del dispositivo de transferencia de calor o un aumento en la capacidad total del dispositivo.

Otra técnica convencional para mejorar la eficacia térmica es aumentar el coeficiente de transferencia de calor proporcionando turbuladores o deflectores de flujo a las superficies de transferencia de calor. Sin embargo, el suministro de turbuladores o deflectores de flujo da como resultado mayores pérdidas de presión en el dispositivo de transferencia de calor.

En consecuencia, hay necesidad de un sistema y un procedimiento para aumentar la eficacia térmica en un vaporizador de bastidor abierto al tiempo que se mantiene un tamaño compacto y pérdidas de presión aceptables.

Breve descripción Se proporciona un vaporizador de bastidor abierto tal como se define en la reivindicación 1 y un procedimiento de fabricación de un vaporizador de bastidor abierto tal como se define en la reivindicación 7.

Dibujos Los aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando la siguiente descripción detallada, proporcionada a modo de ejemplo solamente, se lea con referencia a los dibujos adjuntos, en los que los números idénticos representan piezas idénticas a lo largo de todos los dibujos, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática de un sistema vaporizador de bastidor abierto que tiene un dispositivo de transferencia de calor, por ejemplo un intercambiador de calor de gas natural líquido, de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención; La figura. 2 es una vista en perspectiva de un tubo intercambiador de calor que tiene un sistema de mejora de la transferencia de calor de acuerdo con los aspectos de la realización de la figura 1; La figura 3 es una vista esquemática de un sistema de mejora de la transferencia de calor de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención; La figura 4 es una vista esquemática de un vaporizador de bastidor abierto que tiene un dispositivo de transferencia de calor provisto de una pluralidad de aletas que tiene un sistema de mejora de la transferencia de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención; La figura 5 es una vista en perspectiva de un dispositivo de transferencia de calor que tiene un panel

corrugado provisto de un sistema de mejora de la transferencia de calor de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención; La figura 6 es una vista esquemática de un sistema de mejora de la transferencia de calor de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención; La figura 7 es una vista esquemática de un sistema de mejora de la transferencia de calor de acuerdo con 50 una realización ejemplar de la presente invención; La figura 8 es una vista esquemática de un sistema de mejora de la transferencia de calor de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención; La figura 9 es una vista esquemática de un sistema de mejora de la transferencia de calor de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención;

La figura 10 es un gráfico que representa la variación del número de Reynolds de chorro respecto de la mejora de la transferencia de calor de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención; La figura 11 es una vista esquemática una técnica ejemplar utilizada para proporcionar un sistema de

mejora de la transferencia de calor a un dispositivo de transferencia de calor, por ejemplo un intercambiador de calor, de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención, y La figura 12 es una vista esquemática de una técnica ejemplar utilizada para proporcionar un sistema de mejora de la transferencia de calor a un dispositivo de transferencia de calor, por ejemplo, un enfriador intermedio, de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención.

Descripción detallada Como se discute en detalle a continuación, las realizaciones de la presente invención proporcionan un dispositivo de transferencia de calor que tiene una pluralidad de paredes de transferencia de calor diseñadas para separar un primer fluido y un segundo fluido. Un sistema ejemplar de mejora de la transferencia de calor de acuerdo con las realizaciones ejemplares de la presente invención está dispuesto en una o más paredes de transferencia de calor. El sistema de mejorar de la transferencia de calor incluye una pluralidad de partículas de microturbulencias unidas a una o más paredes de transferencia de calor usando un medio de unión. Las partículas de microturbulencias pueden incluir partículas de forma esférica, o partículas de diferentes formas dependiendo de la necesidad. Se usan técnicas ejemplares de acuerdo con las realizaciones de la presente invención para unir las partículas de microturbulencias de manera aleatoria a según un patrón predeterminado a las superficies de transferencia de calor. El sistema de mejora de la transferencia de calor utiliza partículas de microturbulencias para mejorar la eficacia térmica de las superficies de transferencia de calor: tal como por ejemplo, una pluralidad de tubos o paneles en un intercambiador de calor de gas natural líquido. El tamaño, densidad de distribución, espaciamiento y patrón de partículas puede variar para lograr la mejora térmica deseada. La "densidad de distribución de partículas de microturbulencias " puede denominarse como el aumento medio en el área superficial humedecida debido a las partículas de microturbulencias. En un ejemplo, un aumento medio es del 50 %. Las partículas de microturbulencias actúan para mejorar la transferencia de calor entre el primer fluido y el segundo fluido a través de las paredes de transferencia de calor. La pérdida de presión adicional en el dispositivo de transferencia de calor es mínima. Realizaciones específicas de la presente invención se discuten a continuación en general referente a las figuras 1-12.

Refiriéndonos a la figura 1, un sistema 10 ejemplar (por ejemplo, un sistema de de gas natural líquido (GNL) ) se ilustra de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención. En la realización ilustrada, el sistema 10 es un sistema de vaporizador de bastidor abierto. El sistema ilustrado 10 incluye una bomba de GNL 12 acoplada a un tanque de GNL 14. La bomba de GNL 12 está también acoplada a través de una tubería 16 a un panel (intercambiador de calor) 18.

El panel 18 incluye una pluralidad de tubos de transferencia de calor 20 dispuestos los unos cerca de los otros. La bomba de GNL 12 está configurado para suministrar un primer fluido o un líquido de proceso 19 (es decir, gas natural líquido) desde el tanque de GNL 14 al panel 18 a través de la tubería 16. Una válvula 22 es proporcionada al tubo 16 y está configurada para controlar la cantidad de gas natural líquido que fluye a través de la tubería 16. El sistema 10 incluye, además, otra bomba 24 acoplada a un tanque de admisión 26. La bomba 24 está acoplada también, a un colector... [Seguir leyendo]

1. Un vaporizador de bastidor abierto que comprende un dispositivo de transferencia de calor, comprendiendo el dispositivo de transferencia de calor (18) :

al menos una pared de transferencia de calor (46) configurada para separar gas natural líquido (19) y agua de mar (32) ; un sistema de mejora de la transferencia de calor (44) dispuesto en la al menos una pared de transferencia de calor (46) , y comprendiendo una pluralidad de partículas de microturbulencias (48) aplicada a la al menos una pared de transferencia o porciones de las mismas utilizando un medio de unión, en el que al menos algunas de las partículas de microturbulencias (48) forman una o más aglomeraciones de partículas de microturbulencias (48) en el que cada una de la una o más aglomeraciones de partículas de microturbulencia (48) no permite que el flujo de fluido penetre en el interior de la aglomeración; en el que el sistema de mejora de la transferencia de calor (44) comprende una variación seleccionada de la dimensión de las partículas o de la densidad de distribución de las partículas o de la separación de regiones de partículas o una combinación de las mismas.

2. El vaporizador de bastidor abierto de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de partículas de microturbulencias (48) comprende níquel, cobalto, aluminio, silicio o hierro, o cobre, o aleaciones de los mismos, o una combinación que incluye cualquiera de los anteriores.

3. El vaporizador de bastidor abierto de la reivindicación 1, en el que el medio de unión comprende material epoxídico, o chapa metálica o de soldadura blanda, o material de soldadura fuerte, o material para soldadura, o una combinación de los mismos.

4. El vaporizador de bastidor abierto de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de partículas de microturbulencias

(48) están unidas de manera aleatoria o uniforme a la al menos una pared de transferencia de calor (46) utilizando el medio de unión.

5. El vaporizador de bastidor abierto de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de partículas de microturbulencias

(48) están unidas según un patrón predeterminado a la al menos una pared de transferencia de calor (46) , o porciones de la misma, utilizando el medio de unión.

6. El vaporizador de bastidor abierto (18) de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de partículas de microturbulencias (48) están unidas a una pluralidad de aletas o salientes (66) en la al menos una pared de transferencia de calor (46) usando el medio de unión.

7. Un procedimiento de fabricación de un vaporizador de bastidor abierto de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un dispositivo de transferencia de calor (18) , comprendiendo el procedimiento:

proporcionar al menos una pared de transferencia de calor (46) configurada para separar gas natural líquido (19) y agua de mar (32) ; proporcionar un sistema de mejora de la transferencia de calor (44) a la al menos una pared de transferencia de calor (46) , y que comprende unir una pluralidad de partículas de microturbulencias (48) a la al menos una pared de transferencia (46) o porciones de la misma utilizando un medio de unión, en el que al menos algunas de las partículas de microturbulencias (48) forman una o más aglomeraciones de partículas de microturbulencias (48) en el que cada una de la una o más aglomeraciones de partículas de microturbulencia (48) no permite que el flujo de fluido penetre en el interior de la aglomeración.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, que comprende unir la pluralidad de partículas de microturbulencias (48) según un patrón predeterminado a la al menos una pared de transferencia de calor (46) , o porciones de la misma, utilizando el medio de unión.

9. El procedimiento de la reivindicación 7, que comprende unir la pluralidad de partículas de microturbulencias (48) parcialmente a la al menos una pared de transferencia de calor (46) usando el medio de unión.