Intercambiador de calor que incluye un distribuidor de múltiples tubos.

Un intercambiador de calor (28) que comprende:

una pluralidad de tubos (44),

en donde el calor es intercambiado entre un primer fluido y un segundo fluido en la pluralidad de tubos;

un colector de entrada (40) para dirigir el primer fluido al interior de la pluralidad de tubos en una tercera dirección; y

un tubo distribuidor (34) situado dentro del colector de entrada (40), el intercambiador de calor está caracterizado por que el tubo distribuidor (34) incluye un tubo corto (34a) que incluye una pluralidad de primeros orificios (58a) que dirigen el primer fluido al interior del colector de entrada (40) en una primera dirección y un tubo largo (34b) que incluye una pluralidad de segundos orificios (58b) que dirigen el primer fluido al interior del colector de entrada en una segunda dirección.

Intercambiador de calor que incluye un distribuidor de múltiples tubos

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere generalmente a un intercambiador de calor con un colector de entrada y un tubo distribuidor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Tal intercambiador de calor es conocido a partir del documento WO 94/14021.

Un intercambiador de calor de microcanales (MCHX) incluye unos tubos planos que se extienden entre un colector de entrada y un colector de salida. El refrigerante fluye a través de los tubos planos e intercambia calor con el aire que pasa sobre los tubos.

Una mala distribución del refrigerante de dos fases en los tubos planos puede ser un problema. Se puede usar un tubo distribuidor para disminuir una mala distribución del refrigerante en el colector de entrada. El tubo distribuidor incluye una entrada, una salida y unos orificios. El refrigerante entra en el tubo a través de la entrada, y la salida está bloqueada para descargar el refrigerante a través de los orificios. El aumento de la presión en el tubo distribuidor hace que el refrigerante se distribuya uniformemente a lo largo de la longitud del tubo distribuidor. Los orificios están dimensionados apropiadamente para provocar una caída o un aumento de la presión en el tubo distribuidor. El tubo distribuidor y los orificios están también dimensionados apropiadamente para reducir la cantidad de separación del vapor refrigerante y del líquido refrigerante en el flujo del refrigerante de dos fases.

No obstante, cuando el colector de entrada es largo (tal como mayor de 800 mm) , la caída de presión a lo largo de la longitud del tubo distribuidor no será regular, y el refrigerante no se distribuirá uniformemente a lo largo de la longitud del tubo distribuidor.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

Las realizaciones a modo de ejemplo de la invención incluyen un intercambiador de calor que incluye unos tubos y un colector de entrada para dirigir un primer fluido al interior de los tubos en una tercera dirección. El calor es intercambiado entre el primer fluido y el segundo fluido en los tubos. El intercambiador de calor incluye también un tubo distribuidor situado dentro del colector de entrada. El tubo distribuidor incluye un tubo corto que incluye una pluralidad de primeros orificios que dirigen el primer fluido al interior del colector de entrada en una primera dirección, y un tubo largo que incluye una pluralidad de segundos orificios que dirigen el primer fluido al interior del colector de entrada en una segunda dirección.

Otras realizaciones a modo de ejemplo incluyen un sistema refrigerante que incluye un compresor para comprimir un refrigerante, un condensador para enfriar el refrigerante, un dispositivo de expansión para expandir el refrigerante, y un evaporador de microcanales para calentar el refrigerante. El evaporador de microcanales incluye unos tubos, un colector de entrada para dirigir el refrigerante al interior de los tubos en una tercera dirección, y un tubo distribuidor situado dentro del colector de entrada. El tubo distribuidor incluye un tubo corto que incluye una pluralidad de primeros orificios que dirigen el refrigerante al interior del colector de entrada en una primera dirección y un tubo largo que incluye una pluralidad de segundos orificios que dirigen el refrigerante al interior del colector de entrada en una segunda dirección.

Éstas y otras características de la presente invención serán entendidas mejor a partir de la especificación y los dibujos que vienen a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las diferentes características y ventajas de la invención serán evidentes a los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de la realización actualmente preferida. Los dibujos que acompañan a la descripción detallada pueden ser brevemente descritos como sigue:

la Figura 1 ilustra un sistema de refrigeración de la técnica anterior;

la Figura 2 ilustra un evaporador de microcanales;

la Figura 3 ilustra una vista lateral de un tubo distribuidor;

la Figura 4 ilustra una vista en perspectiva de un colector de entrada con el tubo distribuidor mostrado en líneas discontinuas; y la Figura 5 ilustra una vista de la sección transversal del colector de entrada realizada a lo largo de la línea 5-5 de la Figura 4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

La Figura 1 ilustra un sistema de refrigeración 20 que incluye un compresor 22, un condensador 24, un dispositivo de expansión 26, y un evaporador 28. Tanto el condensador 24 como el evaporador 28 son intercambiadores de calor y pueden ser intercambiadores de calor de microcanales. En el ejemplo mostrado, el evaporador 28 es el intercambiador de calor de microcanales. El refrigerante circula a través del sistema de refrigeración 20 en circuito cerrado.

Se puede emplear una bomba de calor 35 para invertir el flujo del refrigerante a través del sistema de refrigeración 20. Cuando la bomba de calor 35 está en operación, el evaporador 28 funciona como un condensador, y el condensador 24 funciona como un evaporador.

El refrigerante sale del compresor 22 a una alta presión y una alta entalpía y fluye a través del condensador 24. En el condensador 24 el refrigerante rechaza el calor hacia el aire y sale del condensador 24 a una baja entalpía y una alta presión. Un ventilador 30 dirige el aire a través del condensador 24. El refrigerante enfriado pasa entonces a través del dispositivo de expansión 26, y expande el refrigerante hasta una baja presión. Después de la expansión, el refrigerante fluye a través del evaporador 28. En el evaporador 28 el refrigerante acepta calor del aire, que sale del evaporador 28 a una alta entalpía y una baja presión. Un ventilador 32 impulsa aire a través del evaporador 28. El refrigerante fluye a continuación al compresor 22, y termina el ciclo.

La Figura 2 muestra el evaporador 28. El evaporador 28 incluye un colector de entrada 40 y un colector de salida 42 que se extienden a lo largo de un eje X. El colector de entrada 40 incluye una parte 43 del cuerpo y unas aberturas 41 y tiene una longitud d. Una pluralidad de tubos planos 44 que tienen una longitud c se extienden entre los colectores 40 y 42 a lo largo de un eje Y. El eje X es sustancialmente perpendicular al eje Y. Cada una de las aberturas 41 del colector de entrada 40 está alineada con uno de los tubos planos 44.

El refrigerante procedente del dispositivo de expansión 26 fluye al interior del colector de entrada 40. El refrigerante procedente del colector de entrada 40 fluye a través de las aberturas 41 al interior de una pluralidad de tubos planos 44 y acepta calor del aire 46 que fluye sobre los tubos planos 44. El evaporador 28 puede también incluir una pluralidad de aletas 48 que tienen unas lamas situadas entre los tubos planos 44 para ayudar a la transferencia de calor entre el refrigerante y el aire. El refrigerante fluye a continuación al interior del colector de salida 42 a través de las aberturas 45 y es dirigido al compresor 22 a través de una abertura de salida 70.

Como se muestra en las Figuras 3 y 4, un tubo distribuidor 34 que incluye un tubo corto 34a y un tubo largo 34b está situado en la parte 43 del cuerpo del colector de entrada 40. Un divisor de flujo 52 en forma de y está unido al tubo distribuidor 34. El divisor de flujo 52 incluye una parte de entrada 56 y dos partes de salida paralelas 54a y 54b. Un tubo de entrada 50 está en comunicación fluida con la parte de entrada 52, y el tubo corto 34a y el tubo largo 34b están en comunicación fluida con las partes de salida 54a y 54b respectivamente. En un ejemplo, los tubos 34a y 34b son paralelos entre sí y con el tubo de admisión 50.

El tubo 34a incluye un primer extremo 62a conectado a la parte de salida 54a del divisor de flujo 52 y un segundo extremo opuesto 64a que está bloqueado por un obturador 60a. El tubo 34b incluye un primer extremo 62b conectado con la parte de salida 54b del divisor de flujo 52 y un segundo extremo opuesto 64b que está bloqueado por un obturador 60b. El tubo corto 34a tiene una primera longitud a, y el tubo largo 34b tiene una segunda longitud b. Esto es, la primera longitud a es menor que la segunda longitud b. La primera longitud a del tubo corto 34a es aproximadamente el 30-70% de la segunda longitud b del tubo largo 34b si se considera el equilibrio de la presión dentro de los tubos 34a y 34b.

En otro ejemplo, la segunda longitud b del tubo largo 34b es aproximadamente igual a la longitud d del colector de entrada 40. No obstante, la segunda longitud b del tubo largo 34b puede ser ligeramente menor que la longitud d del colector de entrada 40, tal como... [Seguir leyendo]

1. Un intercambiador de calor (28) que comprende:

una pluralidad de tubos (44) , en donde el calor es intercambiado entre un primer fluido y un segundo fluido en la pluralidad de tubos;

un colector de entrada (40) para dirigir el primer fluido al interior de la pluralidad de tubos en una tercera dirección; y un tubo distribuidor (34) situado dentro del colector de entrada (40) , el intercambiador de calor está caracterizado por que el tubo distribuidor (34) incluye un tubo corto (34a) que incluye una pluralidad de primeros orificios (58a) que dirigen el primer fluido al interior del colector de entrada (40) en una primera dirección y un tubo largo (34b) que incluye una pluralidad de segundos orificios (58b) que dirigen el primer fluido al interior del colector de entrada en una segunda dirección.

2. El intercambiador de calor descrito en la reivindicación 1, en donde el intercambiador de calor es un evaporador de microcanales.

3. El intercambiador de calor descrito en la reivindicación 1 o 2, en donde la pluralidad de tubos incluyen cada uno una parte aplanada.

4. El intercambiador de calor descrito en cualquier reivindicación anterior en donde el tubo distribuidor incluye un divisor de flujo que dirige la mitad del primer fluido al interior del tubo corto y la otra mitad del primer fluido al interior del tubo largo.

5. El intercambiador de calor descrito en cualquier reivindicación anterior que además incluye un colector de salida, en donde la pluralidad de tubos conecta fluidamente el colector de entrada y el colector de salida.

6. El intercambiador de calor descrito en cualquier reivindicación anterior en donde el tubo corto y el tubo largo son sustancialmente paralelos.

7. El intercambiador de calor descrito en cualquier reivindicación anterior en donde el primer fluido entra en el tubo corto y el tubo largo en un primer extremo, y un segundo extremo opuesto de cada uno del tubo corto y del tubo largo están bloqueados con un obturador.

8. El intercambiador de calor descrito en cualquier reivindicación anterior en donde el primer fluido es refrigerante y el segundo fluido es aire, y el refrigerante fluye a través de la pluralidad de tubos y el aire pasa sobre la pluralidad de tubos.

9. El intercambiador de calor descrito en cualquier reivindicación anterior en donde la pluralidad de primeros orificios y la pluralidad de segundos orificios están dispuestos en una configuración lineal.

10. El intercambiador de calor descrito en cualquier reivindicación anterior en donde un ángulo entre la primera dirección y la tercera dirección es sustancialmente igual a otro ángulo entre la segunda dirección y la tercera dirección, en donde la primera dirección es diferente de la segunda dirección, por ejemplo en donde el ángulo y el otro ángulo son cada uno aproximadamente de 45º a 135º en sentido horario desde la tercera dirección.

11. El intercambiador de calor descrito en cualquier reivindicación anterior, en donde la pluralidad de primeros orificios están situados en una sección del tubo distribuidor y la pluralidad de segundos tubos están situados en otra sección del tubo distribuidor.

12. El intercambiador de calor descrito en la reivindicación 11, en donde el primer fluido fluye a través de una sección y a continuación a través de la otra sección, y no hay ninguno de la pluralidad de segundos orificios en una sección del tubo distribuidor.

13. El intercambiador de calor descrito en la reivindicación 11 o 12, en donde el tubo corto está situado en una sección del tubo distribuidor y el tubo largo está situado en una sección y en la otra sección del tubo distribuidor.

14. El intercambiador de calor descrito en cualquier reivindicación anterior, en donde el colector de entrada tiene una longitud del colector, el tubo corto tiene una longitud corta y el tubo largo tiene una longitud larga, en donde la longitud larga es aproximadamente igual a la longitud del colector, y la longitud corta es aproximadamente e.

3. 70% de la longitud larga.

15. Un sistema de refrigeración que comprende:

un compresor para comprimir un refrigerante;

un condensador para enfriar el refrigerante;

un dispositivo de expansión para expandir el refrigerante; y

un evaporador de microcanales para calentar el refrigerante, en donde el evaporador de microcanales es un intercambiador de calor como el reivindicado en la reivindicación 2 o en cualquiera de las reivindicaciones 3 a 14 como dependientes directa o indirectamente de la reivindicación 2.