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ES2989399T3 - Unidad intercambiadora de calor y caldera de condensación que la utiliza - Google Patents

Unidad intercambiadora de calor y caldera de condensación que la utiliza Download PDF

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ES2989399T3
ES2989399T3 ES19814468T ES19814468T ES2989399T3 ES 2989399 T3 ES2989399 T3 ES 2989399T3 ES 19814468 T ES19814468 T ES 19814468T ES 19814468 T ES19814468 T ES 19814468T ES 2989399 T3 ES2989399 T3 ES 2989399T3
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heat exchange
fin
flow passage
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Jun Kyu Park
Duck Sik Park
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Kyungdong Navien Co Ltd
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Kyungdong Navien Co Ltd
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Abstract

Una unidad de intercambiador de calor según la presente invención comprende: un intercambiador de calor sensible que incluye un tubo de intercambio de calor sensible dispuesto en un área de intercambio de calor sensible para calentar agua utilizada para calentar mediante la recepción de calor sensible generado por una reacción de combustión, en donde el tubo de intercambio de calor sensible recibe el agua utilizada para calentar y la hace fluir a través del interior, y una aleta de calor sensible dispuesta en el área de intercambio de calor sensible, en donde la aleta de calor sensible está formada en forma de placa a través del tubo de intercambio de calor sensible y penetrada por el tubo de intercambio de calor sensible; y un intercambiador de calor latente situado aguas abajo del área de intercambio de calor sensible sobre la base de una dirección de referencia, que es una dirección de flujo de gas de combustión generado durante la reacción de combustión, incluyendo el intercambiador de calor latente un tubo de intercambio de calor latente dispuesto en un área de intercambio de calor latente para calentar el agua utilizada para calentar al recibir calor latente generado durante un cambio de fase del gas de combustión, en donde el tubo de intercambio de calor latente recibe el agua utilizada para calentar y la hace fluir a través del interior, y una aleta de calor latente dispuesta en el área de intercambio de calor latente, en donde la aleta de calor latente está formada en forma de placa a través del tubo de intercambio de calor latente y penetrada por el tubo de intercambio de calor latente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad intercambiadora de calor y caldera de condensación que la utiliza
Campo técnico
La presente invención se refiere a una caldera de condensación y a una unidad intercambiadora de calor utilizada en ella.
Antecedentes de la invención
Una caldera es un aparato para calentar un área deseada mediante el calentamiento de fluido en un recipiente. En consecuencia, para calentar el agua de calefacción de la caldera, ésta dispone generalmente de una fuente de calor, un quemador que incluye la fuente de calor y una unidad intercambiadora de calor para calentar el agua de calefacción utilizando gas de combustión. En una caldera de condensación que utiliza integralmente el calor del gas de combustión, el calor sensible generado por un quemador se suministra al agua de calefacción, y el calor sensible del gas de combustión generado por el quemador y el calor latente causado por un cambio de fase del gas de combustión se suministran al agua de calefacción. En consecuencia, se calienta el agua de calefacción.
Para suministrar el calor sensible y el calor latente al agua de calefacción, se utiliza principalmente un método que consiste en situar un recipiente para almacenar el agua de calefacción en una posición cercana a un área en la que fluyen los gases de combustión y una fuente de calor para suministrar calor sensible. El calor se transfiere indirectamente al agua de calefacción a través del recipiente para elevar la temperatura del agua de calefacción a una temperatura adecuada para calentar, y a continuación el agua de calefacción se suministra a un área que debe calentarse.
Para la transferencia de calor se utiliza principalmente un intercambiador de calor de placas con una pluralidad de placas apiladas. Sin embargo, la unidad intercambiadora de calor de placas tiene problemas que consisten en la dificultad en el proceso de fabricación y un coste elevado a pesar de su excelente eficacia térmica.
Divulgación
Problema técnico
La presente divulgación se ha realizado para resolver los problemas mencionados que se dan en la técnica anterior. Las calderas de condensación y los intercambiadores de calor son conocidos por CN205299948U, EP2722 610A1, KR20060000590A y WO 2007/102653A1. Un aspecto de la presente divulgación proporciona una caldera de condensación y una unidad intercambiadora de calor utilizada en la misma que tiene una eficiencia térmica excelente mientras utiliza un dispositivo de intercambio térmico de tipo tubo de aleta.
Solución técnica
Una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la invención se define en la reivindicación independiente 1.
Una caldera de condensación de acuerdo con la invención se define en la reivindicación independiente 21.
Efectos ventajosos
Por consiguiente, la eficacia de la transferencia de calor puede no deteriorarse a pesar del uso de una unidad intercambiadora de calor de tipo tubo de aleta barata y fácil de fabricar.
Descripción de los dibujos
La FIGURA 1 es una vista en sección vertical de parte de una unidad intercambiadora de calor ejemplar.
La FIGURA 2 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor y una caldera de condensación que utiliza la misma de acuerdo con una primera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 3 es una vista lateral de la unidad intercambiadora de calor y de la caldera de condensación que utiliza la misma de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 4 es una vista de planta de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 5 es una vista en planta de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 6 es una vista que ilustra un área en la que están dispuestos un tubo de intercambio térmico sensible y una aleta de calor sensible en la vista seccional vertical de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 7 es una vista que ilustra un área en la que están dispuestos un tubo de intercambio térmico sensible y una aleta de calor sensible en una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 8 es una vista que ilustra una segunda placa lateral de calor sensible general de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación y tapas de paso de flujo incluidas en una segunda placa de tapa de paso de flujo cuando se ve desde el exterior a lo largo de una dirección predeterminada.
La FIGURA 9 es una vista que ilustra una primera placa lateral de calor sensible general de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación y tapas de paso de flujo incluidas en una primera placa de tapa de paso de flujo cuando se ve desde el interior a lo largo de la dirección predeterminada.
La FIGURA 10 es una vista que ilustra una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, vista desde el exterior de una segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión.
La FIGURA 11 es una vista que ilustra una primera placa de la tapa del paso de flujo de conexión de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 12 es una vista que ilustra un área parcial de una segunda placa lateral general principal de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación junto con las tapas de paso de flujo incluidas en la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión cuando se ve desde el exterior a lo largo de una dirección predeterminada.
La FIGURA 13 es una vista que ilustra una primera placa lateral general principal de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación junto con las tapas de paso de flujo incluidas en la primera placa de tapa de paso de flujo de conexión cuando se ve desde el interior a lo largo de una dirección predeterminada.
La FIGURA 14 es una vista en perspectiva que ilustra un paso de flujo de calor sensible y un paso de flujo de calor latente de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 15 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con una segunda realización de la presente divulgación.
La FIGURA 16 es una vista frontal que ilustra una placa de tapa de paso de flujo de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un ejemplo modificado de la segunda realización de la presente divulgación junto con tubos.
La FIGURA 17 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor y una caldera de condensación que utiliza la misma de acuerdo con una tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 18 es una vista lateral de la unidad intercambiadora de calor y de la caldera de condensación que utiliza la misma de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 19 es una vista del plan de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 20 es una vista en sección vertical de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 21 es una vista en perspectiva que ilustra una pluralidad de aletas aguas abajo de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación y el condensado situado entre ellas.
La FIGURA 22 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un primer ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 23 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un segundo ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 24 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un tercer ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 25 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un cuarto ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 26 es una vista que ilustra una segunda placa lateral general de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación junto con las tapas de paso de flujo incluidas en la segunda placa de tapa de paso de flujo.
La FIGURA 27 es una vista que ilustra una primera placa lateral general de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación junto con las tapas de paso de flujo incluidas en la primera placa de tapa de paso de flujo.
La FIGURA 28 es una vista en perspectiva que ilustra todos los pasos de flujo incluidos en la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 29 es una vista en perspectiva que ilustra una situación en la que las placas de la tapa de paso del flujo de conexión están separadas entre sí en la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación.
Modo de invención
En lo sucesivo, algunas realizaciones de la presente divulgación se describirán en detalle con referencia a los dibujos ejemplares. Al añadir los números de referencia a los componentes de cada dibujo, debe tenerse en cuenta que el componente idéntico o equivalente se designa con el número idéntico aunque aparezcan en otros dibujos. Además, al describir la realización de la presente divulgación, se descartará una descripción detallada de características o funciones bien conocidas para no oscurecer innecesariamente la esencia de la presente divulgación.
Al describir los componentes de la realización de acuerdo con la presente divulgación, pueden utilizarse términos como primero, segundo, "A", "B", (a), (b) y similares. Estos términos sólo pretenden distinguir un componente de otro, y los términos no limitan la naturaleza, secuencia u orden de los componentes. Cuando un componente se describe como "conectado", "acoplado" o "vinculado" a otro componente, esto puede significar que los componentes no sólo están directamente "conectados", "acoplados" o "vinculados", sino que también están indirectamente "conectados", "acoplados" o "vinculados" a través de un tercer componente.
Como método de disposición de un quemador, intercambiadores de calor y una cámara de combustión que constituyen una caldera de condensación, se puede considerar un método de configuración de la caldera de condensación situando el quemador en la posición más baja y disponiendo secuencialmente la cámara de combustión rodeada de aislamiento de tipo seco, un intercambiador de calor sensible de tipo tubo de aleta y un intercambiador de calor latente de tipo placa en dirección ascendente. Este tipo de caldera de condensación se denomina caldera ascendente. En el caso de la caldera ascendente, el condensado generado por la condensación del gas de combustión en el intercambiador de calor latente puede caer sobre el intercambiador de calor sensible y la cámara de combustión. Por lo tanto, el intercambiador de calor sensible y el aislamiento del tipo seco que rodea la cámara de combustión pueden corroerse fácilmente por el condensado con alta acidez. Además, como los distintos tipos de intercambiadores de calor están conectados entre sí, los costes de fabricación pueden aumentar debido a las piezas de conexión adicionales.
Para resolver los problemas causados por el condensado, se puede considerar un método de configuración de una caldera de condensación situando un quemador en la posición más alta y disponiendo secuencialmente una cámara de combustión aislada térmicamente al estar rodeada por un tubo de aislamiento térmico, un intercambiador de calor sensible de tipo tubo de aleta y un intercambiador de calor latente de tipo placa en dirección descendente. Este tipo de caldera de condensación se denomina caldera descendente. En este caso, como el intercambiador de calor latente está situado en la posición más baja, el condensado se descarga inmediatamente a través de un recipiente de condensado y no llega al intercambiador de calor sensible ni a la cámara de combustión, con lo que se puede resolver el problema de la corrosión. Sin embargo, se utilizan muchas piezas, incluido el tubo de aislamiento térmico utilizado para refrigerar la cámara de combustión, y debido a ello aumenta el número de pasos de ensamblaje, lo que conlleva un incremento de los costes de fabricación. Además, como los distintos tipos de intercambiadores de calor están conectados entre sí, los costes de fabricación pueden aumentar debido a las piezas de conexión adicionales.
La FIGURA 1 es una vista en sección vertical de parte de una unidad intercambiadora de calor ejemplar. Como se ilustra en la FIGURA 1, se puede utilizar una caldera descendente, y se puede considerar un método para realizar el aislamiento térmico en seco rodeando una cámara de combustión 102 y un intercambiador de calor sensible 103 con aislamiento 101. Es decir, se puede considerar un caso en el que el aislamiento de tipo seco, que se utiliza para la cámara de combustión 102, está dispuesto para aislar el calor irradiado desde el área del intercambiador de calor sensible 103. Sin embargo, en este caso, debido al intercambiador de calor sensible 103, a la llama generada a través de una reacción de combustión y al calor excesivo generado por el gas de combustión, el aislamiento 101 puede resultar dañado y la durabilidad puede disminuir. Además, es más probable que se genere condensado en una posición adyacente al intercambiador de calor sensible 103 que en la cámara de combustión 102 y, por lo tanto, cuando el aislamiento 101, como en el dibujo, se extiende hacia abajo más allá de la posición a la que se extiende hacia abajo y llega la cámara de combustión 102, el condensado puede entrar en contacto con el aislamiento 101 de tipo seco, de modo que el aislamiento 101 puede resultar dañado.
Primera realización
La FIGURA 2 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor y una caldera de condensación 1 que utiliza la misma de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación. La FIGURA 3 es una vista lateral de la unidad intercambiadora de calor y de la caldera de condensación 1 que utiliza la misma de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación.
Con referencia a los dibujos, la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación incluye un intercambiador de calor sensible 30, un intercambiador de calor latente 40 y tubos de aislamiento térmico sensible 34. Los componentes que constituyen la unidad intercambiadora de calor pueden fijarse en posiciones como las ilustradas.
Además, la caldera de condensación 1 que incluye la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación incluye una cámara de combustión 20 y un ensamble de quemador 10 que incluye un quemador 11. El ensamble del quemador 10 y la unidad intercambiadora de calor están dispuestos en secuencia a lo largo de una dirección de flujo D1 de gas de combustión, y los componentes están dispuestos en la unidad intercambiadora de calor a lo largo de la misma dirección en el orden de la cámara de combustión 20, el intercambiador de calor sensible 30, el intercambiador de calor latente 40, y los tubos de aislamiento térmico sensible 34 dispuestos junto con el intercambiador de calor sensible 30. Por consiguiente, los componentes de la caldera de condensación 1 se describirán a continuación siguiendo el orden de disposición descrito anteriormente.
La unidad intercambiadora de calor y la caldera de condensación 1 que utiliza la misma de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación se describirán a continuación basándose en una caldera de condensación 1 descendente en la que los gases de combustión fluyen verticalmente hacia abajo. En consecuencia, la dirección de flujo D1 del gas de combustión que se representa mediante una flecha puede ser la misma que la dirección vertical descendente en la posición en la que está instalada la caldera de condensación 1. Al seleccionar la caldera de condensación descendente 1, el condensado producido por la condensación del gas de combustión puede generarse únicamente en el extremo inferior de la caldera de condensación 1 y puede descargarse inmediatamente al exterior a través de un extremo inferior de la caldera de condensación 1. De este modo, se puede evitar que se corroan los componentes que constituyen la caldera de condensación 1. Sin embargo, la configuración de la presente divulgación puede utilizarse para una caldera de condensación ascendente capaz de formar naturalmente un camino de agua de calefacción en dirección descendente utilizando una propiedad por la cual el gas de combustión calentado se desplaza hacia arriba por convección.
La caldera de condensación 1 de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación puede incluir un recipiente de condensado 55 situado en el lado más descendente a lo largo de la dirección de flujo D1 de los gases de combustión. Cuando el condensado generado por el intercambiador de calor latente 40 cae en dirección vertical descendente por el peso del condensado, el recipiente de condensado 55 puede recoger el condensado. Para permitir que el condensado recogido se descargue a través de una salida de condensado 53 que se extiende en dirección vertical descendente, el recipiente de condensado 55 puede tener una superficie interior inclinada hacia la salida de condensado 53.
Además, para permitir que el gas de combustión residual se descargue al mismo tiempo que el condensado, puede formarse un conducto de escape 52 que esté en comunicación con el recipiente de condensado 55. El conducto de escape 52 se extiende en dirección vertical hacia arriba y descarga el gas de combustión residual al exterior.
Ensamble del quemador 10
El ensamble del quemador 10 es un componente que incluye el quemador 11 que irradia calor y que provoca una reacción de combustión del combustible inyectado y el aire para generar gas de combustión.
Se puede utilizar un quemador de premezcla como ensamble del quemador 10 utilizado en la caldera de condensación 1 de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación. El quemador de tipo premezcla es un dispositivo que mezcla aire y combustible inyectados en una proporción predeterminada y quema el aire y el combustible mezclados utilizando calor radiante para generar gas de combustión. Para esta operación, el ensamble del quemador 10 de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación puede incluir una cámara de mezcla 12 que es un espacio en el que se prepara combustible mezclado para una reacción de combustión mezclando combustible inyectado y aire en una proporción predeterminada, y el quemador 11 que aplica calor al combustible mezclado por la cámara de mezcla 12. El ensamble del quemador 10 que tiene la estructura descrita anteriormente se proporciona para obtener una eficiencia óptima de combustible y eficiencia térmica al provocar una reacción de combustión calentando aire y combustible mezclados en una proporción adecuada para la reacción de combustión.
Para suministrar aire a la cámara de mezcla 12 y soplar el gas de combustión generado en el ensamble del quemador 10 en dirección vertical descendente, la caldera de condensación 1 de la presente divulgación puede incluir además un soplador 54. El soplador 54 puede incluir una bomba que esté conectada con la cámara de mezcla 12 y que suministre aire a la fuerza hacia el ensamble del quemador 10 que está conectado a la cámara de mezcla 12 en dirección vertical descendente.
Cámara de combustión 20
La FIGURA 4 es una vista del plan de la cámara de combustión 20 de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación.
La cámara de combustión 20 se describirá a continuación con referencia a la FIGURA 4 junto con las FIGURAS 2 y 3. La cámara de combustión 20 es un componente que incluye un espacio interior 22 provisto de tal forma que se localice la llama que genera una reacción de combustión del ensamble de quemador 10. En consecuencia, la cámara de combustión 20 se forma rodeando el espacio interior 22 con paredes laterales. El ensamble de quemador 10 y la cámara de combustión 20 están acoplados de tal manera que el quemador 11 del ensamble de quemador 10 está situado aguas arriba del espacio interior 22 en función de la dirección de flujo D1 del gas de combustión.
El ensamble del quemador 10 aplica calor al aire y al combustible para provocar una reacción de combustión. Como productos de la reacción de combustión se generan llamas y gases de combustión acompañados de energía térmica. La llama se encuentra en el espacio interior 22 de la cámara de combustión 20, pero se extiende desde el ensamble del quemador 10 a lo largo de la dirección de flujo D del gas de combustión. El gas de combustión fluye a través del espacio interior 22. El espacio interior 22 de la cámara de combustión 20 puede estar conectado en una dirección paralela a la dirección de flujo D1 del gas de combustión. En la primera realización de la presente divulgación, la dirección de flujo D1 del gas de combustión es la dirección vertical descendente, y por lo tanto el espacio interior 22 de la cámara de combustión 20 está formado para estar conectado en la dirección vertical.
Una pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24 puede estar formada al menos en un área parcial de una superficie interior de una pared lateral de la cámara de combustión 21 que constituye la cámara de combustión 20. La pared lateral de la cámara de combustión 21 puede estar constituida por dos placas laterales generales 211 paralelas entre sí y dos placas laterales de aislamiento térmico 212 perpendiculares a las placas laterales generales 211 y paralelas entre sí, y puede tener forma de paralelepípedo rectangular. La pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24 puede estar dispuesta en el interior de las placas laterales de aislamiento térmico 212. La pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24 puede estar formada por un aislante que bloquea un flujo de calor y puede reducir la cantidad en la que el calor generado por la reacción de combustión se transfiere al exterior de la cámara de combustión 20 a través de las superficies interiores de la cámara de combustión 20. La cantidad de calor transferida desde el espacio interior 22 de la cámara de combustión 20 al exterior de la cámara de combustión 20 puede reducirse mediante la pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24. Como ejemplo de aislamiento puede utilizarse un panel de poliestireno poroso que disminuya el flujo de calor o un mallado de agujas hecho de sílice, que es un material inorgánico. Sin embargo, el tipo de aislamiento no está limitado a ello.
La pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24 puede estar dispuesta también en las placas laterales generales 211 de la cámara de combustión 20, con lo que puede obtenerse un efecto de aislamiento térmico adicional rodeando todo el espacio interior 22 de la cámara de combustión 20 con el aislamiento.
Alrededor de la cámara de combustión 20 puede disponerse un tubo de aislamiento térmico por el que circule fluido para aislarla térmicamente. Sin embargo, si se utiliza un gran número de tuberías de aislamiento térmico, se consumen muchos costes en la producción. Sin embargo, debido a que la unidad intercambiadora de calor de la presente divulgación se implementa en el tipo de arriba abajo, la condensación del condensado no se produce en la cámara de combustión 20, y no hay riesgo de corrosión. En consecuencia, puede configurarse la cámara de combustión 20 de tipo seco que utiliza un aislamiento más barato que un tubo de aislamiento térmico como material del que está hecha la pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24.
La longitud de la pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24 puede determinarse de forma que la pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24 rodee únicamente el espacio interior 22 de la cámara de combustión 20 sin rodear el intercambiador de calor sensible 30, que se describirá más adelante, en función de la dirección de flujo D1 del gas de combustión. Es decir, la pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24 puede estar provista de manera que no se encuentre dentro de una caja de intercambiador de calor sensible 31 que se describirá más adelante. Por consiguiente, en el caso en que el aislamiento 101 esté dispuesto como se ilustra en la FIGURA 1, el aislamiento 101 puede resultar dañado por el calor excesivo y el condensado, mientras que en la primera realización de la presente divulgación, la pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24 está dispuesta como se ilustra en la FIGURA 2, y por tanto el calor excesivo generado desde el intercambiador de calor sensible 30 puede no transferirse a la pieza de aislamiento térmico de la cámara de combustión 24.
Intercambiador de calor sensible 30
La FIGURA 5 es una vista en planta del intercambiador de calor sensible 30 de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación. La FIGURA 6 es una vista que ilustra un área en la que están dispuestos un tubo de intercambio térmico sensible 32 y una aleta de calor sensible 33 en la vista seccional vertical de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación.
A continuación se describirá una configuración básica del intercambiador de calor sensible 30 con referencia a las FIGURAS 2, 3, 5 y 6.
El intercambiador de calor sensible 30 está dispuesto aguas abajo de la cámara de combustión 20 en función de la dirección de flujo D 1 del gas de combustión. El intercambiador de calor sensible 30 es un componente que recibe, por calor radiante y convección del gas de combustión, calor sensible generado por una reacción de combustión desencadenada por el ensamble de quemador 10 situado sobre el intercambiador de calor sensible 30 y que calienta el agua de calefacción que fluye en el intercambiador de calor sensible 30.
Específicamente, el intercambiador de calor sensible 30 incluye el tubo de intercambio térmico sensible 32 a través del cual fluye el agua de calefacción y alrededor del cual fluye el gas de combustión, y la caja del intercambiador de calor sensible 31 en la que se insertan los extremos opuestos del tubo de intercambio térmico sensible 32. El tubo de intercambio térmico sensible 32 está situado en la caja del intercambiador de calor sensible 31, y el gas de combustión fluye alrededor del tubo de intercambio térmico sensible 32 para intercambiar calor indirectamente con el agua de calefacción.
El tubo de intercambio térmico sensible 32 se extiende a lo largo de una dirección predeterminada D2 en un espacio formado en la caja del intercambiador de calor sensible 31. La dirección predeterminada D2 puede ser preferiblemente una dirección perpendicular a la dirección de flujo D1 del gas de combustión. El tubo de intercambio térmico sensible 32 puede incluir una pluralidad de porciones rectas 321, 322, 323 y 324 dispuestas para estar espaciadas entre sí a lo largo de una dirección ortogonal perpendicular a la dirección uno y a la dirección de flujo D1 del gas de combustión.
La pluralidad de porciones rectas 321, 322, 323, y 324 están dispuestas, y las placas de tapa de paso de flujo 361 y 362 que se describirán más adelante existen para conectar las porciones extremas de las porciones rectas 321, 322, 323, y 324 insertadas en los orificios de inserción formados en las placas laterales de calor sensible general 311 de la caja del intercambiador de calor sensible 31 que se describirán más adelante. El conjunto de las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 forma el único tubo de intercambio térmico sensible 32. En consecuencia, puede formarse un paso de flujo devanado continuo del agua de calefacción mediante la disposición del tubo de intercambio térmico sensible 32.
Por ejemplo, en un caso en el que las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 de la FIGURA 5 están conectadas en serie, el agua de calefacción puede calentarse recibiendo calor sensible del gas de combustión y del ensamble del quemador 10 mientras pasa a través del tubo de intercambio térmico sensible 32 de tal manera que el agua de calefacción introducida en la dirección de la flecha ilustrada en la FIGURA 5 se descarga fluyendo hacia la derecha en el dibujo a lo largo de la primera porción recta exterior 321 incluida en el tubo de intercambio térmico sensible 32, fluyendo hacia la izquierda en el dibujo a lo largo de la porción recta intermedia 323 situada bajo la primera porción recta exterior 321 en el dibujo, fluyendo, en un paso de descarga, hacia la derecha en el dibujo a lo largo de la porción recta intermedia 324 situada sobre la segunda porción recta exterior 322 en el dibujo, y desplazándose hacia la izquierda en el dibujo a lo largo de la segunda porción recta exterior 322.
En el tubo de intercambio térmico sensible 32 puede disponerse un turbulador (no ilustrado) con una forma que dificulte el flujo del agua de calefacción para que éste sea turbulento.
La caja del intercambiador de calor sensible 31 puede estar constituida por dos porciones de placas laterales generales separadas entre sí en la dirección predeterminada D2 y paralelas entre sí y dos porciones de placas laterales de aislamiento térmico separadas entre sí en una dirección ortogonal perpendicular a la dirección predeterminada D2 y paralelas entre sí y puede estar formada en forma de paralelepípedo rectangular. Las porciones de placa lateral general y las porciones de placa lateral de aislamiento térmico pueden ser placas laterales generales y placas laterales de aislamiento térmico separadas entre sí y pueden ser áreas parciales de una placa lateral de una caja de intercambiador de calor integrada. En esta divulgación, se ejemplificará que las porciones de placa lateral general y las porciones de placa lateral de aislamiento térmico están formadas por placas laterales generales y placas laterales de aislamiento térmico separadas entre sí.
Las placas laterales de calor sensible general 311 y las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312 forman el espacio interior de la caja del intercambiador de calor sensible 31. Aquí, las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312 se utilizan con el significado de placas laterales a las que se disponen adyacentes los tubos de aislamiento térmico sensible 34, y no con el significado de placas laterales que reducen la cantidad de calor transferido al exterior, logrando así el aislamiento térmico.
Las placas laterales de calor sensible general 311 pueden incluir una primera placa lateral de calor sensible general 3111 y una segunda placa lateral de calor sensible general 3112 separadas entre sí a lo largo de la dirección predeterminada D2. Los extremos opuestos de las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 que constituyen el tubo de intercambio térmico sensible 32 pueden insertarse en la primera placa lateral de calor sensible general 3111 y en la segunda placa lateral de calor sensible general 3112, con lo que las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 pueden alojarse en la caja del intercambiador de calor sensible 31. El gas de combustión fluye por el espacio formado en la caja del intercambiador de calor sensible 31 y pasa de la cámara de combustión 20 a una caja del intercambiador de calor latente 41 que se describirá más adelante.
Los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar dispuestos junto al intercambiador de calor sensible 30. Los tubos de aislamiento térmico sensible 34 son componentes de tipo tubo que están dispuestos para aislar térmicamente el intercambiador de calor sensible 30 permitiendo que el agua de calefacción fluya a través de los componentes. En este caso, el aislamiento térmico incluye tanto el confinamiento del calor en cualquier posición para evitar la transferencia de calor como la absorción del calor liberado desde cualquier posición hacia el exterior para disminuir la cantidad de calor liberada finalmente al exterior. El significado del aislamiento térmico puede aplicarse de forma idéntica a otras realizaciones de la presente divulgación y a ejemplos modificados de la misma.
En concreto, los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar dispuestos junto a la parte exterior de las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312. Los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar dispuestos junto a las dos placas laterales de aislamiento térmico sensible 312, respectivamente. Los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar dispuestas de modo que entren en contacto con las caras exteriores de las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312, o bien los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar dispuestas en posiciones separadas de las caras exteriores de las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312.
De acuerdo con los dibujos, en la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación, un primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 y un segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 están separados entre sí y dispuestos a lo largo de las caras exteriores de las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312. En la FIGURA 5, se ilustra que los tubos de aislamiento térmico sensible 34 están situados hacia el interior de las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312. Sin embargo, las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312 cubren los tubos de aislamiento térmico sensible 34 al mismo tiempo que están situados hacia el interior de los tubos de aislamiento térmico sensible 34 dentro del intercambiador de calor sensible 30, y las posiciones de los tubos de aislamiento térmico sensible 34 se ilustran para facilitar la descripción. En consecuencia, los tubos de aislamiento térmico sensible 34 cubiertos por las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312 se encuentran en realidad en el área donde se ilustran los tubos de aislamiento térmico sensible 34 en la FIGURA 5, y en la vista en planta, los tubos de aislamiento térmico sensible 34 no aparecen.
En consecuencia, los tubos de aislamiento térmico sensible 34 están situados fuera de la caja del intercambiador de calor sensible 31 a través de la cual pasa el gas de combustión, y por lo tanto los tubos de aislamiento térmico sensible 34 no pueden cruzarse ni encontrarse con el gas de combustión. Los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden no utilizarse para el intercambio térmico entre el gas de combustión y el agua de calefacción, sino que pueden desempeñar únicamente una función de aislamiento térmico de bloqueo de la liberación de calor desde el intercambiador de calor sensible 30 hacia el exterior mediante el agua de calefacción.
Los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar dispuestas de forma que queden separados de la cámara de combustión 20 a lo largo de la dirección de flujo D1 del gas de combustión sin hacer contacto con la cámara de combustión 20. Por consiguiente, los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden no utilizarse para el aislamiento térmico de la cámara de combustión 20, sino únicamente para el aislamiento térmico del intercambiador de calor sensible 30.
Los tubos de aislamiento térmico sensible 34, junto con el tubo de intercambio térmico sensible 32, forman un paso de flujo de calor sensible a través del cual fluye el agua de calefacción.
La forma de los espacios interiores de los tubos de aislamiento térmico sensible 34, como se ilustra en las FIGURAS 2 y 6, puede tener forma ovalada en una sección transversal obtenida cortando los tubos de aislamiento térmico sensible 34 con un plano perpendicular a la dirección en la que se extienden los tubos de aislamiento térmico sensible 34. Concretamente, los espacios interiores de los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden tener forma ovalada con un eje longitudinal paralelo a la dirección de flujo D1 del gas de combustión.
Los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar situados junto a las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312 del intercambiador de calor sensible 30 y pueden estar dispuestos en un lado aguas arriba en función de la dirección de flujo D1 del gas de combustión. Es decir, los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar dispuestos más cerca de la cámara de combustión 20 que el intercambiador de calor latente 40 que se describirá más adelante. La llama generada por el ensamble del quemador 20 en la cámara de combustión 20 puede alcanzar aguas abajo de la cámara de combustión 20 basándose en la dirección del flujo D1 del gas de combustión, y por lo tanto el lado aguas arriba del intercambiador de calor sensible 30 puede tener una temperatura más alta mientras hace contacto con la cámara de combustión 20. En consecuencia, los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar dispuestos junto al lado aguas arriba del intercambiador de calor sensible 30 y pueden aislar térmicamente el lado aguas arriba del intercambiador de calor sensible 30 del que se desprende una gran cantidad de calor debido a la mayor diferencia de temperatura entre el espacio interior del intercambiador de calor sensible 30 y el exterior. Sin embargo, los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden estar situados en el centro en función de la dirección de flujo D1 del gas de combustión.
El intercambiador de calor sensible 30 puede incluir además la aleta de calor sensible 33 capaz de elevar la conductividad térmica del tubo de intercambio térmico sensible 32, con lo que puede formarse el intercambiador de calor sensible 30 de tipo tubo de aletas. La aleta de calor sensible 33 está formada en forma de placa perpendicular a la dirección en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 32, y el tubo de intercambio térmico sensible 32 pasa a través de la aleta de calor sensible 33. Una pluralidad de aletas de calor sensible 33 puede estar dispuesta para estar espaciada entre sí a intervalos predeterminados a lo largo de la dirección predeterminada D2 en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 32. El tubo de intercambio térmico sensible 32 y la aleta de calor sensible 33 pueden estar formados por un material metálico de alta conductividad térmica para aumentar la superficie del tubo de intercambio térmico sensible 32 de la que la aleta de calor sensible 33 recibe el calor sensible, transfiriendo así una mayor cantidad de calor sensible al agua de calefacción.
En una sección transversal obtenida cortando el tubo de intercambio térmico sensible 32 con un plano perpendicular a la dirección predeterminada D2 en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 32, el espacio interior del tubo de intercambio térmico sensible 32 puede tener la forma de un agujero largo que se extiende a lo largo de la dirección de flujo D1 del gas de combustión. Como puede verse en la FIGURA 6, el tubo de intercambio térmico sensible 32 de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación puede tener una forma de agujero largo plano formado de tal manera que un valor obtenido dividiendo la longitud del espacio interior del tubo de intercambio térmico sensible 32 en la sección transversal de acuerdo con la dirección de flujo D1 del gas de combustión por la anchura de acuerdo con la dirección perpendicular a la dirección de flujo D1 del gas de combustión sea igual a 2 o más.
Cuando se emplea para el tubo de intercambio térmico sensible 32 un tubo de tipo plano con la forma descrita anteriormente, debido a un área de intercambio térmico más amplia en la relación con el gas de combustión, el agua de calefacción puede recibir una mayor cantidad de calor y calentarse suficientemente aunque fluya a lo largo del tubo de intercambio térmico sensible 32 que tiene la misma longitud, en comparación con cuando se emplea para el tubo de intercambio térmico sensible 32 un tubo que tiene una forma diferente, como una forma circular o una forma ovalada.
En la aleta de calor sensible 33 puede formarse un orificio pasante por el que pase el tubo de intercambio térmico sensible 32. El área del orificio pasante puede ser igual o menor que el área del tubo de intercambio térmico sensible 32, y el tubo de intercambio térmico sensible 32 puede insertarse firmemente en el orificio pasante. Además, la aleta de calor sensible 33 puede acoplarse integralmente con el tubo de intercambio térmico sensible 32 mediante soldadura fuerte.
Sin embargo, los tubos de aislamiento térmico sensible 34 no están acoplados a la aleta de calor sensible 33. Los tubos de aislamiento térmico sensible 34 no están sujetos a la aleta de calor sensible 33, y los tubos de aislamiento térmico sensible 34 y la aleta de calor sensible 33 pueden estar dispuestos en lados opuestos con las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312 entre ellos. La aleta de calor sensible 33 y los tubos de aislamiento térmico sensible 34 pueden entrar en contacto con las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312, pero la aleta de calor sensible 33 y los tubos de aislamiento térmico sensible 34 no entran en contacto directo entre sí. Dado que los tubos de aislamiento térmico sensible 34, como se ha descrito anteriormente, están dispuestos para el aislamiento térmico del intercambiador de calor sensible 30 y no para el intercambio térmico entre el gas de combustión y el agua de calefacción, la aleta de calor sensible 33 y los tubos de aislamiento térmico sensible 34 no están conectados directamente entre sí. En consecuencia, la aleta de calor sensible 33 y los tubos de aislamiento térmico sensible 34 están dispuestos de manera que no se crucen entre sí.
Puede formarse además un orificio de rejilla común 331 en la aleta de calor sensible 33 a lo largo de la dirección predeterminada D2 en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 32. El orificio de rejilla 331 puede formarse mediante punzonado. El orificio de rejilla 331 incluye una rebaba levantada a lo largo de su periferia. Cuando fluye el gas de combustión, la rebaba bloquea el gas de combustión para hacer que éste fluya alrededor del tubo de intercambio térmico sensible 32, facilitando así el intercambio térmico entre el gas de combustión y el agua de calefacción.
Puede formarse una pluralidad de orificios de rejilla 331. Los orificios de rejilla 331, como se ilustra en la FIGURA 6, pueden incluir una pluralidad de primeros orificios de rejilla 3311 que se extienden en dirección oblicua con respecto a la dirección de flujo D1 del gas de combustión y que están formados en las porciones más externas de la aleta de calor sensible 33, y una pluralidad de segundos orificios de rejilla 3312 que están formados entre los tubos de intercambio térmico sensible 32 adyacentes entre sí y que se extienden en dirección perpendicular a la dirección de flujo D1 del gas de combustión. Los orificios de rejilla 331 pueden estar dispuestos para estar espaciados entre sí a intervalos predeterminados a lo largo de la dirección de flujo D1 de los gases de combustión.
La aleta de calor sensible 33 puede incluir además valles 334 y porciones salientes 333. La aleta de calor sensible 33 puede estar formada básicamente para rodear el tubo de intercambio térmico sensible 32. La aleta de calor sensible 33 puede rodear áreas correspondientes a una anchura predeterminada a partir de las periferias de las porciones de extremo del lado aguas arriba del tubo de intercambio térmico sensible 32 en función de la dirección de flujo D1 del gas de combustión, de manera que las áreas se distingan de las áreas restantes del tubo de intercambio térmico sensible 32. En consecuencia, entre las porciones adyacentes del extremo del lado aguas arriba del tubo de intercambio térmico sensible 32, los valles 334 pueden estar formados cóncavamente en la aleta de calor sensible 33 a lo largo de la dirección de flujo D1 del gas de combustión. Las áreas de la aleta de calor sensible 33 que son adyacentes a las porciones del extremo aguas arriba del tubo de intercambio térmico sensible 32 sobresalen relativamente para formar las porciones salientes 33. Las áreas innecesarias se abren formando los valles 334, y así el gas de combustión puede fluir más libremente entre la aleta de calor sensible 33 y el tubo de intercambio térmico sensible 32.
La aleta de calor sensible 33 puede incluir además porciones cóncavas 332. Las porciones cóncavas 332 se forman de manera cóncava desde un borde del lado aguas abajo de la aleta de calor sensible 33 hacia porciones del extremo del lado aguas abajo del tubo de intercambio térmico sensible 32 en función de la dirección de flujo D1 del gas de combustión. La finalidad de la formación de las porciones cóncavas 332 es similar a la de la formación de los valles 334.
De acuerdo con un ejemplo modificado de la primera realización, pueden deformarse las formas de un tubo de intercambio térmico sensible 62, de los tubos de aislamiento térmico sensible 64 y de una aleta de calor sensible 63. La FIGURA 7 es una vista que ilustra un área en la que están dispuestos el tubo de intercambio térmico sensible 62 y la aleta de calor sensible 63 en una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación.
De acuerdo con un ejemplo modificado de la primera realización, los tubos de aislamiento térmico sensible 64 pueden disponerse junto a un lado aguas arriba de un intercambiador de calor sensible 60 en función de la dirección de flujo del gas de combustión, que es una de las direcciones en las que se extiende la sección transversal del tubo de intercambio térmico sensible 62 ilustrado, y una sección transversal obtenida cortando los tubos de aislamiento térmico sensible 64 con un plano perpendicular a una dirección predeterminada en la que se extienden los tubos de aislamiento térmico sensible 64 puede tener una forma circular. Además, a diferencia de la FIGURA 6, los tubos de aislamiento térmico sensible 64 pueden estar dispuestos junto a una superficie interior de una placa lateral de aislamiento térmico 65. Al contrario que en la primera realización de la FIGURA 6, en el ejemplo modificado de la primera realización de la FIGURA 7 se pueden proporcionar seis tubos de intercambio térmico sensible 62. Sin embargo, el número de tubos de intercambio térmico sensible 62 no está limitado a ello.
De acuerdo con un ejemplo modificado de la primera realización, al igual que los segundos orificios de rejilla 6312, los primeros orificios de rejilla 6311 de la aleta de calor sensible 63 pueden extenderse en una dirección perpendicular a la dirección de flujo de los gases de combustión. Pueden introducirse diversas modificaciones en la forma de los orificios de rejilla 631.
Las placas de la tapa de paso de flujo 361 y 362 del intercambiador de calor sensible 30 de acuerdo con la primera realización se describirán a continuación con referencia a las FIGURAS 2, 3, 5, 6, 8 y 9. La FIGURA 8 es una vista que ilustra la segunda placa lateral de calor sensible general 3112 de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación y las tapas de paso de flujo incluidas en la segunda placa de tapa de paso de flujo 362 vistas desde el exterior a lo largo de la dirección predeterminada D2. La FIGURA 9 es una vista que ilustra la primera placa lateral de calor sensible general 3111 de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación y las tapas de paso de flujo incluidas en la primera placa de tapa de paso de flujo 361 cuando se ve desde el interior a lo largo de la dirección predeterminada D2.
Haciendo referencia a la FIGURA 29 para explicar otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, la FIGURA 8 es una vista en la que las tapas de paso de flujo 3621, 3622 y 3623 de la segunda placa de tapa de paso de flujo 362 se ilustran mediante líneas de puntos en una vista de la segunda placa lateral general de calor sensible 3112, las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 del tubo de intercambio térmico sensible 32, y los tubos de aislamiento térmico sensible 341 y 342 de la primera realización de la presente divulgación que corresponde a una vista de una segunda placa lateral general principal 5112 y los tubos 32, 42, 341 y 342 acopladas a la misma cuando se observa desde una segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72 de la FIGURA 29 a lo largo de la línea H-H'. La FIGURA 9 es una vista en la que las tapas de paso de flujo 3611 y 3612 de la primera placa de tapa de paso de flujo 361 se ilustran mediante líneas de puntos en una vista de la primera placa lateral general de calor sensible 3111, las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 del tubo de intercambio térmico sensible 32, y los tubos de aislamiento térmico sensible 341 y 342 de la primera realización de la presente divulgación que corresponde a una vista de una primera placa lateral general principal 5111, en la que se inserta una primera placa de tapa de paso de flujo de conexión 71, cuando se observa a lo largo de la línea G-G' de la FIGURA 29 para explicar el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación.
La unidad intercambiadora de calor puede incluir la pluralidad de placas de tapa de paso de flujo 361 y 362 que incluyen una pluralidad de tapas de paso de flujo que conectan los tubos de aislamiento térmico sensible 34 y las porciones extremas del tubo de intercambio térmico sensible 32 adyacentes a los tubos de aislamiento térmico sensible 34 o conectan las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 adyacentes entre sí entre la pluralidad de porciones rectas 321, 322, 323 y 324. Las placas de tapa de paso de flujo 361 y 362 pueden incluir las tapas de paso de flujo y pueden conectar las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 espaciadas entre sí, formando así un paso de flujo a través del cual fluye el agua de calefacción en el intercambiador de calor sensible 30.
En concreto, los extremos opuestos de las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 incluidas en el tubo de intercambio térmico sensible 32 y los extremos opuestos de los tubos de aislamiento térmico sensible 34 se insertan en las placas laterales generales de calor sensible 311 de la caja del intercambiador de calor sensible 31, pero están abiertos sin cerrar. Las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 incluidas en el tubo de intercambio térmico sensible 32 y los tubos de aislamiento térmico sensible 34 se extienden de una de las placas laterales de calor sensible general 311 a la otra, y sus extremos opuestos quedan expuestos fuera de las placas laterales de calor sensible general 311. Las placas de tapa de paso de flujo 361 y 362 se acoplan a las placas laterales de calor sensible general 311 al tiempo que cubren desde el exterior las placas laterales de calor sensible general 311. En consecuencia, las tapas de paso de flujo de las placas de tapa de paso de flujo 361 y 362, junto con las placas laterales de calor sensible general 311, forman un espacio de conexión que rodea los extremos de las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 y los extremos de los tubos de aislamiento térmico sensible 34.
Las tapas de paso de flujo incluidas en las placas de las tapas de paso de flujo 361 y 362 forman un espacio de conexión vacío, en el que el fluido puede fluir, entre las placas laterales de calor sensible general 311 y las superficies interiores de las tapas de paso de flujo. Las tapas de paso de flujo que tienen el espacio de conexión en su interior pueden conectar dos porciones rectas adyacentes entre sí entre la pluralidad de porciones rectas 321, 322, 323 y 324 insertadas en las placas laterales de calor sensible general 311, o pueden conectar los tubos de aislamiento térmico sensible 34 y las porciones rectas adyacentes a los tubos de aislamiento térmico sensible 34. Las placas de tapa de paso de flujo 361 y 362 pueden acoplarse a las placas laterales de calor sensible general 311 mediante soldadura fuerte, o pueden encajarse en las placas laterales de calor sensible general 311. Sin embargo, el método de acoplamiento no se limita a ello.
El número de porciones rectas 321, 322, 323 y 324 o de tubos de aislamiento térmico sensible 34 que las tapas de paso de flujo conectan simultáneamente no se limita al contenido ilustrado en el dibujo. En consecuencia, el número de tapas de paso de flujo incluidas en una placa de tapa de paso de flujo 361 o 362 tampoco se limita al contenido ilustrado, y puede modificarse el número de tapas de paso de flujo.
Una tapa de paso de flujo puede formar un paso de flujo en serie en el que la entrada de una tubería y la salida de otra estén conectadas, o puede formar un paso de flujo paralelo en el que las entradas y salidas de los tubos conectados sean comunes. Aquí, una entrada se refiere a una abertura en un extremo de un tubo a través de la cual el agua de calefacción se introduce en el tubo, y una salida se refiere a una abertura en un extremo opuesto del tubo a través de del cual el agua de calefacción se libera del tubo. Los tubos incluyen las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 y los tubos de aislamiento térmico sensible primero y segundo 341 y 342. En el caso de formar un paso de flujo en serie utilizando los tubos, se puede reducir el ruido acústico de ebullición generado por el agua de calefacción que fluye lentamente y se sobrecalienta, y se puede permitir que el agua de calefacción fluya rápidamente. En el caso de que un paso de flujo paralelo esté incluido, al menos parcialmente, en el paso de flujo en serie, puede disminuirse la carga de una bomba que suministre forzosamente el agua de calefacción.
La porción recta en la que se encuentra un extremo del tubo de intercambio térmico sensible 32 y que está situada en la posición más exterior en función de la dirección ortogonal se denomina primera porción recta exterior 321. Un tubo de aislamiento térmico sensible adyacente a la primera porción recta exterior 321 se denomina primer tubo de aislamiento térmico sensible 341.
Además, un tubo de aislamiento térmico sensible situado en el lado opuesto al primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 en la dirección ortogonal se denomina segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342, una porción recta adyacente al segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 se denomina segunda porción recta exterior 322 y las porciones rectas situadas entre la primera porción recta exterior 321 y la segunda porción recta exterior 322 se denominan porciones rectas intermedias 323 y 324.
El primer tubo de aislamiento térmico sensible 341, la primera porción recta exterior 321, las porciones rectas intermedias 323 y 324, la segunda porción recta exterior 322 y el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 pueden estar conectados secuencialmente para formar un paso de flujo de calor sensible en serie, o pueden formar un paso de flujo paralelo en el que las entradas y salidas de al menos algunos de ellos sean comunes. Una porción recta intermedia 323 y la otra porción recta intermedia 324 también pueden estar conectadas en serie.
Los tubos pueden conectarse sólo en serie para formar un paso de flujo de calor sensible. Por ejemplo, las entradas y salidas de los tubos adyacentes entre sí pueden conectarse en serie para formar un paso de flujo de calor sensible a través del cual se suministra el agua de calefacción desde el primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 a la primera porción recta exterior 321, la porción recta intermedia 323 adyacente a la primera porción recta exterior 321, la porción recta intermedia 324 adyacente a la segunda porción recta exterior 322, la segunda porción recta exterior 322 y el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 en secuencia. Un paso de flujo de calor sensible configurado sólo en serie se describirá más adelante en detalle en la descripción de un paso de flujo de calor sensible incluido en una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación que se describirá con referencia a las FIGURAS 10 a 14.
Un paso de flujo de calor sensible puede incluir en parte un paso de flujo paralelo y, por lo tanto, un caso en el que algunas de las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 están conectadas en paralelo se describirá en la descripción de un paso de flujo de calor sensible de acuerdo con una realización de la presente divulgación que se describe con referencia a las FIGURAS 8 y 9.
Por ejemplo, un paso de flujo paralelo puede configurarse como sigue. El primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 y la primera porción recta exterior 321 pueden formar un paso de flujo paralelo, el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 y la segunda porción recta exterior 322 pueden formar un paso de flujo paralelo, las porciones rectas intermedias 323 y 324 pueden formar un paso de flujo paralelo, la primera porción recta exterior 321 y la porción recta intermedia 323 pueden formar un paso de flujo paralelo, y la segunda porción recta exterior 322 y la porción recta intermedia 324 pueden formar un paso de flujo paralelo.
Además, puede configurarse todo un paso de flujo de calor sensible combinando una pluralidad de pasos de flujo paralelos entre sí con un paso de flujo en serie. Por ejemplo, cuando el primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 y la primera porción recta exterior 321 forman un paso de flujo paralelo, el paso de flujo paralelo, las porciones rectas intermedias 323 y 324, la segunda porción recta exterior 322 y el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 pueden conectarse secuencialmente para formar un paso de flujo de calor sensible. Por el contrario, cuando el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 y la segunda porción recta exterior 322 forman un paso de flujo paralelo, el primer tubo de aislamiento térmico sensible 341, la primera porción recta exterior 321, las porciones rectas intermedias 323 y 324, y el paso de flujo paralelo pueden conectarse secuencialmente para formar un paso de flujo de calor sensible. Además, en el caso de que se formen pasos de flujo paralelos en las dos porciones descritas anteriormente, los pasos de flujo paralelos pueden conectarse con las porciones rectas intermedias 323 y 324 situadas entre ellas para formar un paso de flujo de calor sensible.
En la primera realización de la presente divulgación se describirá un caso en el que un paso de flujo paralelo recibe primero el agua de calefacción cuando ésta se introduce en el intercambiador de calor sensible 30. La primera porción recta exterior 321 y el primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 pueden estar conectados en paralelo y recibir y descargar conjuntamente el agua de calefacción. Puede formarse un orificio de suministro de agua de calefacción 371 en la tapa de paso de flujo de entrada 3621 entre las tapas de flujo incluidas en la segunda placa de tapa de paso de flujo 362 que cubre la segunda placa lateral de calor sensible general 3112. El orificio de suministro de agua de calefacción 371 puede ser una abertura que reciba el agua de calefacción de un tubo de agua de calefacción y suministre el agua de calefacción a la tapa de paso de flujo de entrada 3621. El orificio de suministro de agua de calefacción 371 puede conectar un paso de flujo de calor sensible y un paso de flujo de calor latente al recibir el agua de calefacción descargada del intercambiador de calor latente 40.
La tapa de paso de flujo de entrada 3621 conecta un extremo de la primera porción recta exterior 321 y un extremo del primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 que es adyacente al extremo de la primera porción recta exterior 321. Mientras se suministra el agua de calefacción a la tapa de paso de flujo de entrada 3621 a través del orificio de suministro de agua de calefacción 371, el agua de calefacción se introduce en un extremo de la primera porción recta exterior 321 y en un extremo del primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 que están conectados a la tapa de paso de flujo de entrada 3621.
El agua de calefacción atraviesa la primera porción recta exterior 321 y el primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 y llega a la primera tapa de paso de flujo 3611 de la primera placa de tapa de paso de flujo 361 situada en el lado opuesto a la segunda placa de tapa de paso de flujo 362 basada en el tubo de intercambio térmico sensible 32. La primera tapa de paso de flujo 3611 conecta un extremo opuesto del primer tubo de aislamiento térmico sensible 341, un extremo opuesto de la primera porción recta exterior 321 y la porción recta intermedia 323 adyacente a la primera porción recta exterior 321. En consecuencia, la primera porción recta exterior 321 y el primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 están conectados en serie con la porción recta intermedia adyacente 323 en la primera tapa de paso de flujo 3611 y reciben el agua de calefacción que pasa a través de la primera porción recta exterior 321 y el primer tubo de aislamiento térmico sensible 341.
La porción recta intermedia 323 adyacente a la primera porción recta exterior 321 y la porción recta intermedia 324 adyacente a la segunda porción recta exterior 322 que se describirán a continuación pueden estar conectadas en la tapa de paso de flujo intermedia 3623 situada en la segunda placa de la tapa de paso de flujo 362 y pueden suministrar el agua de calentamiento desde una porción recta intermedia 323 a la otra porción recta intermedia 324. Las dos porciones rectas intermedias 323 y 324 forman parte de un paso de flujo de agua de calefacción en serie en la tapa de paso de flujo intermedio 3623.
Se describirá un caso en el que el agua de calefacción se descarga a través de un paso de flujo paralelo desde el intercambiador de calor sensible 30. Una porción recta dispuesta adyacente al segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342, que es el tubo de aislamiento térmico sensible 34 a través del cual se descarga el agua de calefacción, es la segunda porción recta exterior 322.
La segunda porción recta exterior 322 y el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 pueden estar conectadas en paralelo y recibir y descargar conjuntamente el agua de calefacción. Un extremo de la segunda porción recta exterior 322 y un extremo del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 que es adyacente a un extremo de la segunda porción recta exterior 322 están conectados con la porción recta 324 adyacente a la segunda porción recta exterior 322 en serie en la segunda tapa de paso de flujo 3621 entre las tapas de paso de flujo incluidas en la primera placa de tapa de paso de flujo 361 que cubre la primera placa lateral de calor sensible general 3111. En consecuencia, el agua de calefacción suministrada a la segunda tapa de paso de flujo 3612 a través de la porción recta adyacente 324 se introduce en un extremo de la segunda porción recta exterior 322 y en un extremo del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342.
El agua de calefacción atraviesa la segunda porción recta exterior 322 y el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 y se descarga en un extremo opuesto de la segunda porción recta exterior 322 y en un extremo opuesto del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342. El extremo opuesto de la segunda porción recta exterior 322 y el extremo opuesto del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 están conectados a la tapa de paso de flujo de salida 3622, que es una de las tapas de paso de flujo formadas en la segunda placa de tapa de paso de flujo 362, y por lo tanto el agua de calefacción se encuentra en la tapa de paso de flujo de salida 3622. La tapa de paso de flujo de salida 3622 incluye una salida de agua de calefacción 372, y el agua de calefacción liberada a la tapa de paso de flujo de salida 3622 se descarga a través de la salida de agua de calefacción 372. El tubo de agua de calefacción puede recibir el agua de calefacción calentada a través de la salida de agua de calefacción 372 y puede suministrar el agua de calefacción a un paso de flujo principal.
La descripción de la configuración del paso del flujo de calor sensible de la primera realización puede aplicarse a otras realizaciones de la presente divulgación y a ejemplos modificados de las mismas.
Intercambiador de calor latente 40
El intercambiador de calor latente 40 se describirá a continuación con referencia a las FIGURAS 2 y 3. El intercambiador de calor latente 40 puede disponerse a continuación del intercambiador de calor sensible 30 en función de la dirección de flujo D1 del gas de combustión. El intercambiador de calor latente 40 recibe el calor latente generado durante un cambio de fase del gas de combustión y calienta el agua de calefacción utilizando el calor latente. En consecuencia, el gas de combustión que pasa a través del intercambiador de calor sensible 30 llega al intercambiador de calor latente 40, el agua de calefacción fluye en el intercambiador de calor latente 40, y el agua de calefacción y el gas de combustión intercambian calor indirectamente entre sí.
De forma similar al intercambiador de calor sensible 30, el intercambiador de calor latente 40 puede incluir un tubo de intercambio térmico latente 42 a través del cual fluye el agua de calefacción y alrededor del cual fluye el gas de combustión. El tubo de intercambio térmico latente 42 puede suministrar calor latente mediante un cambio de fase del gas de combustión al agua de calefacción. El intercambiador de calor latente 40 puede incluir la caja del intercambiador de calor latente 41 en la que se insertan los extremos opuestos del tubo de intercambio térmico latente 42. El tubo de intercambio térmico latente 42 puede estar formado de manera similar al tubo de intercambio térmico sensible 32, y la caja del intercambiador de calor latente también puede estar formada de manera similar a la caja del intercambiador de calor sensible 31. Por lo tanto, a continuación se describirán características excepcionales, pero la descripción general se sustituye por la descripción del intercambiador de calor sensible 30. Sin embargo, puede producirse un fenómeno en el que el condensado se genere por un cambio de fase del gas de combustión alrededor del tubo de intercambio térmico latente 42 y caiga al recipiente de condensado 55 por la fuerza de la gravedad.
Al igual que el intercambiador de calor sensible 30, el intercambiador de calor latente 40 puede ser del tipo de tubo de aleta. En consecuencia, se forma una aleta de calor latente 43 en forma de placa perpendicular a la dirección predeterminada D2 en la que se extiende el tubo de intercambio térmico latente 42, y el tubo de intercambio térmico latente 42 pasa a través de la aleta de calor latente 43. La aleta de calor latente 43 puede transferir una mayor cantidad de calor latente al agua de calefacción aumentando la superficie del tubo de intercambio térmico latente 42 capaz de recibir calor latente.
Puede disponerse una pluralidad de aletas de calor latente 43 separadas entre sí a intervalos predeterminados a lo largo de la dirección predeterminada D2 en la que se extiende el tubo de intercambio térmico latente 42. Los intervalos en los que las aletas de calor latente 43 están separadas entre sí pueden ser intervalos por los que el condensado formado entre las aletas de calor latente 43 adyacentes se descargue fácilmente. Los intervalos en los que el condensado se descarga fácilmente se refieren a intervalos entre las aletas de calor latente 43 en un estado en el que el peso del condensado formado entre las aletas de calor latente 43 es mayor que la fuerza resultante vertical de las tensiones que actúan entre las aletas de calor latente 43 y el condensado. La altura del condensado formado entre las aletas de calor latente 43 es inversamente proporcional al intervalo mínimo entre las aletas de calor latente 43 por el que se descarga fácilmente el condensado. Por lo tanto, los intervalos por los que se descarga fácilmente el condensado pueden determinarse seleccionando una altura adecuada del condensado que se desea descargar del intercambiador de calor latente 40.
El número de aletas de calor latente 43 puede ser menor que el número de aletas de calor sensible 33. En consecuencia, los intervalos en los que las aletas de calor latente 43 adyacentes están separadas entre sí pueden ser mayores o iguales que los intervalos en los que las aletas de calor sensible 33 adyacentes están separadas entre sí. Las descripciones específicas de los números e intervalos de las aletas de calor sensible 33 y las aletas de calor latente 43 se sustituyen por contenidos que se describirán a continuación en una tercera realización. El área en sección transversal del espacio interior del tubo de intercambio térmico latente 42 obtenida cortando el tubo de intercambio térmico latente 42 con un plano perpendicular a la dirección en la que se extiende el tubo de intercambio térmico latente 42 puede ser menor que el área en sección transversal del espacio interior del tubo de intercambio térmico sensible 32 obtenida cortando el tubo de intercambio térmico sensible 32 con un plano perpendicular a la dirección en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 32. La dirección en la que se extiende el tubo de intercambio térmico latente 42 también puede ser la dirección predeterminada D2. Al igual que en la descripción de la aleta de calor latente 43 descrita anteriormente, al hacer que el tamaño del tubo de intercambio térmico latente 42 sea menor que el del tubo de intercambio térmico sensible 32, el tubo de intercambio térmico latente 42 puede tener una superficie mayor en el mismo volumen que el tubo de intercambio térmico sensible 32. A medida que aumenta la superficie del tubo de intercambio térmico latente 42, puede intercambiarse una mayor cantidad de calor entre el agua de calefacción que fluye a lo largo del tubo de intercambio térmico latente 42 y el condensado.
La sección transversal del tubo de intercambio térmico latente 42 obtenida cortando el tubo de intercambio térmico latente 42 con un plano perpendicular a la dirección predeterminada D 2 puede tener una forma de agujero largo similar a la sección transversal del tubo de intercambio térmico sensible 32.
En la primera realización de la presente divulgación, el intercambiador de calor latente 40 se ilustra sin medios para el aislamiento térmico. Sin embargo, en varios ejemplos modificados, el intercambiador de calor latente 40 también puede tener tubos de aislamiento térmico latente (no ilustrados) que están dispuestos de la misma manera que los tubos de aislamiento térmico sensible 34. Los tubos de aislamiento térmico latente pueden estar dispuestos junto a la caja del intercambiador de calor latente, y el agua de calefacción puede fluir a través de los tubos de aislamiento térmico latente para aislar térmicamente el intercambiador de calor latente 40.
Aunque la caja del intercambiador de calor sensible 31 y la caja del intercambiador de calor latente 41 se han descrito como separadas entre sí, la caja del intercambiador de calor sensible 31 y la caja del intercambiador de calor latente 41 pueden estar formadas integralmente entre sí, tal como se ilustra en el dibujo. En este caso, puede considerarse una caja principal integrada 51 que incluya tanto la caja del intercambiador de calor sensible 31 como la caja del intercambiador de calor latente 41. En consecuencia, las placas laterales de aislamiento térmico sensible 312 del intercambiador de calor sensible 30 y las placas laterales de aislamiento térmico latente 412 del intercambiador de calor latente 40 pueden formar integralmente placas laterales de aislamiento térmico principal 512, y las placas laterales de aislamiento térmico sensible general 311 del intercambiador de calor sensible 30 y las placas laterales de aislamiento térmico latente general 411 del intercambiador de calor latente 40 pueden formar integralmente placas laterales de aislamiento térmico latente generales principales 511. Asimismo, una primera placa lateral general principal 5111 incluida en las placas laterales generales principales 511 puede incluir la primera placa lateral de aislamiento térmico sensible 3111 y una primera placa lateral de aislamiento térmico latente 4111 situadas en el mismo lado a lo largo de la dirección predeterminada D2, y una segunda placa lateral general principal 5112 incluida en las placas laterales generales principales 511 puede incluir la segunda placa lateral de aislamiento térmico sensible 3112 y una segunda placa lateral de aislamiento térmico latente 4112 situadas en el lado opuesto a lo largo de la dirección predeterminada D2.
A continuación, con referencia a las FIGURAS 10 a 14 y 29, se describirá una situación en la que los intercambiadores térmicos 30 y 40 de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación están conectados mediante placas de tapa de paso de flujo de conexión 71 y 72 para formar un paso de flujo de calor sensible y un paso de flujo de calor latente conectados entre sí.
La FIGURA 10 es una vista que ilustra la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, vista desde el exterior de la segunda placa de tapa del paso de flujo de conexión 72. La FIGURA 11 es una vista que ilustra la primera placa de tapa de paso de flujo de conexión 71 de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación. La FIGURA 12 es una vista que ilustra un área parcial de una segunda placa lateral general principal 5112 de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación junto con las tapas de paso de flujo incluidas en la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72 cuando se ve desde el exterior a lo largo de una dirección predeterminada. La FIGURA 13 es una vista que ilustra una primera placa lateral general principal 5111 de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación junto con las tapas de paso de flujo incluidas en la primera placa de tapa de paso de flujo de conexión 71 cuando se ve desde el interior a lo largo de una dirección predeterminada. La FIGURA 14 es una vista en perspectiva que ilustra el paso del flujo de calor sensible y el paso del flujo de calor latente de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación. La FIGURA 29 es una vista en perspectiva que ilustra una situación en la que las placas de la tapa de paso del flujo de conexión están separadas entre sí en la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación.
La FIGURA 12 es una vista en la que las tapas de paso de flujo 722, 723, 724, y 725 de la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72 están ilustradas por líneas de puntos en una vista de la segunda placa lateral general principal 5112, porciones rectas 321, 322, 323, y 324 de un tubo de intercambio térmico sensible 32, y los tubos de aislamiento térmico sensible 341 y 342 de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación cuando se ve desde la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72 de la FIGURA 29 a lo largo de la línea H-H'. La FIGURA 13 es una vista en la que las tapas de paso de flujo 712, 713, y 714 de la primera placa de tapa de paso de flujo de conexión 71 están ilustradas por líneas de puntos en una vista de la primera placa lateral general principal 5111, las porciones rectas 321, 322, 323, y 324 del tubo de intercambio térmico sensible 32, y los tubos de aislamiento térmico sensible 341 y 342 de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación cuando se ve a lo largo de la línea G-G' de la FIGURA 29.
En el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, el paso de flujo de calor latente que está conectado al paso de flujo de calor sensible y a través del cual fluye el agua de calefacción está formado por un tubo de intercambio térmico latente 42, y el paso de flujo de calor sensible a través del cual fluye el agua de calefacción está formado por el tubo de intercambio térmico sensible 32 y los tubos de aislamiento térmico sensible 34. En la FIGURA 14, el paso del flujo de calor latente se representa en forma de flecha que atraviesa el tubo de intercambio térmico latente 42, y el paso del flujo de calor sensible se representa en forma de flecha que atraviesa el tubo de intercambio térmico sensible 32 y los tubos de aislamiento térmico sensible 341 y 342. Para una mejor comprensión de las áreas por las que pasan los pasos de flujo, las tapas de paso de flujo de las placas de tapa de paso de flujo de conexión 71 y 72 no se ilustran en la FIGURA 14 en un estado en el que se han retirado las placas laterales generales, las placas laterales de aislamiento térmico y las aletas de la unidad intercambiadora de calor. El paso de flujo de calor sensible y el paso de flujo de calor latente están conectados para formar un paso de flujo de agua de calefacción integrado. El paso de flujo de calor sensible puede incluir un paso de flujo en serie en al menos una sección parcial, y el paso de flujo de calor latente puede incluir un paso de flujo paralelo en al menos una sección parcial. En el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación ilustrado en las FIGURAS 10 a 14 y 29, el paso de flujo de calor sensible está configurado para incluir únicamente un paso de flujo en serie, y el paso de flujo de calor latente está configurado para incluir un paso de flujo paralelo.
Para formar el paso de flujo de agua de calefacción sin conexión mediante un cuerpo de tubo separado, las placas de tapa de paso de flujo de conexión 71 y 72 que conectan el intercambiador de calor sensible 30 y el intercambiador de calor latente 30 pueden disponerse en el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación.
Para conectar las aberturas del tubo de intercambio térmico latente 42, el tubo de intercambio térmico sensible 32 y los tubos de aislamiento térmico sensible 34 expuestos fuera de las dos placas laterales generales principales 5111 y 5112 de la carcasa principal (51 de la FIGURA 2), las placas de tapa de paso de flujo de conexión 71 y 72, un tipo de placa de tapa de paso de flujo, incluyen tapas de paso de flujo que tienen, entre la placa lateral general principal 511 y las tapas de paso de flujo, un espacio de conexión que rodea las aberturas.
Para conectar una salida del paso de flujo de calor latente que está expuesta fuera de una placa lateral de referencia, que es una de las dos placas laterales generales principales 5111 y 5112, y está formada por el tubo de intercambio térmico latente 42 y una entrada del paso de flujo de calor sensible que está expuesta fuera de la placa lateral de referencia y que introduce el agua de calefacción en los tubos de aislamiento térmico sensible 34, una de las placas de tapa del paso de flujo de conexión 71 y 72 que está situada en un lado a lo largo de la dirección predeterminada D 1 incluye una tapa de paso de flujo de conexión que tiene, entre la placa lateral de referencia y la tapa del paso de flujo de conexión, un espacio de conexión que rodea la salida del paso de flujo de calor latente y la entrada del paso de flujo de calor sensible.
En el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, la placa lateral de referencia es la segunda placa lateral general principal 5112, y la placa de tapa de paso de flujo de conexión es la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72, incluida la tapa de paso de flujo de conexión 722. Sin embargo, la posición en la que se dispone la placa lateral de referencia no está limitada a ello.
La tapa de paso de flujo de conexión 722 se extiende a lo largo de la dirección de flujo D1 del gas de combustión para conectar el intercambiador de calor sensible 30 y el intercambiador de calor latente 40 apilados entre sí. Además, como la tapa de paso de flujo de conexión 722 conecta una pluralidad de porciones rectas incluidas en el tubo de intercambio térmico latente 42 y los tubos de aislamiento térmico sensible 34, la tapa de paso de flujo de conexión 722 puede extenderse dentro del intercambiador de calor latente 40 mientras se extiende a lo largo de la dirección de flujo D1 del gas de combustión. En consecuencia, puede formarse la tapa de paso de flujo de conexión 722 que no es completamente paralela a la dirección de flujo D1 del gas de combustión y que tiene una porción en forma inclinada.
En la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72 se han formado una tapa de paso de flujo de entrada 721 con un orificio de suministro de agua de calefacción 7211 y una tapa de paso de flujo de salida 725 con un orificio de descarga de agua de calefacción 7251 que es la salida del paso de flujo de calor sensible. La salida del paso del flujo de calor sensible se realiza mediante la salida del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342. En el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, se supone que el agua de calefacción se introduce en el intercambiador de calor latente 40 a través del orificio de suministro de agua de calefacción 7211, el agua de calefacción fluye hacia el intercambiador de calor sensible 30 a través de la tapa de paso de flujo de conexión 722, y el agua de calefacción se calienta y se descarga a través del orificio de descarga de agua de calefacción 7251 desde el intercambiador de calor sensible 30. Sin embargo, la tapa del paso de flujo de entrada 721 y el orificio de suministro de agua de calefacción 7211 pueden estar dispuestos para conectarse con el intercambiador de calor sensible 30, la tapa del paso de flujo de salida 725 y el orificio de descarga de agua de calefacción 7251 pueden estar dispuestos para conectarse con el intercambiador de calor latente 40, y el paso de flujo de agua de calefacción puede estar formado en dirección opuesta, de modo que el agua de calefacción que pasa por el intercambiador de calor sensible 30 esté orientada hacia el intercambiador de calor latente 40.
La pluralidad de porciones rectas incluidas en el tubo de intercambio térmico latente 42 pueden estar conectadas a la tapa de paso de flujo de entrada 721 en paralelo, y el agua de calefacción introducida a través del orificio de suministro de agua de calefacción 7211 puede desplazarse a lo largo del paso de flujo paralelo. La salida del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 puede estar conectada a la tapa de paso de flujo de salida 725, y la tapa de paso de flujo de salida 725 puede recibir, del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342, el agua de calefacción calentada a través del paso de flujo de calor sensible y puede descargar el agua de calefacción.
Cuando se supone que un paralelepípedo rectangular virtual aloja tanto el intercambiador de calor latente 40 como el intercambiador de calor sensible 30, el orificio de suministro de agua de calefacción 7211 que es la entrada del paso de flujo de calor latente y el orificio de descarga de agua de calefacción 7251 que es la salida del paso de flujo de calor sensible se pueden proporcionar juntos en una superficie de referencia que es una de las seis superficies del paralelepípedo rectangular. En otras palabras, tanto el orificio de suministro de agua de calefacción 7211 como el orificio de descarga de agua de calefacción 7251 pueden estar previstos en una placa de tapa de paso de flujo que cubra una de las placas laterales que constituyen la caja principal (51 de la FIGURA 1). En el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, la placa de un lado puede ser la segunda placa lateral general principal 5111 que forma un espacio de conexión junto con las tapas de paso de flujo de la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72, y la placa de tapa de paso de flujo que cubre la placa de un lado es la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72. En consecuencia, el agua de calefacción se introduce en la unidad intercambiadora de calor y se descarga de ella a través de una superficie lateral en la que está dispuesta la segunda placa de tapa de paso del flujo de conexión 72 entre las superficies laterales de la unidad intercambiadora de calor. No obstante, la superficie de referencia puede estar dispuesta de forma diferente sin estar limitada a ello.
Como el orificio de suministro de agua de calefacción 7211 y el orificio de descarga de agua de calefacción 7251 están dispuestos en la misma superficie lateral de la unidad intercambiadora de calor, la dirección en la que se introduce el agua de calefacción a través del orificio de suministro de agua de calefacción 7211 y la dirección en la que se descarga el agua de calefacción a través del orificio de descarga de agua de calefacción 7251 pueden ser opuestas entre sí. Como el agua de calefacción se introduce y se descarga a través de la misma superficie lateral, se puede ahorrar el espacio necesario para disponer un tubo de agua de calefacción conectado al orificio de suministro de agua de calefacción 7211 y al orificio de descarga de agua de calefacción 7251. Sin embargo, el orificio de suministro de agua de calefacción 7211 y el orificio de descarga de agua de calefacción 7251 pueden estar dispuestos en superficies laterales opuestas.
Para situar el orificio de suministro de agua de calefacción 7211 y el orificio de descarga de agua de calefacción 7251 en la misma superficie lateral, el paso de flujo de agua de calefacción puede incluir un número par de secciones en las que el agua de calefacción se oriente desde un lado hacia un lado opuesto de la dirección predeterminada D2 o desde el lado opuesto hacia un lado. Es decir, el número de veces que el agua de calefacción se dirige de una superficie lateral a otra superficie lateral de la unidad intercambiadora de calor en función de la dirección predeterminada D2 puede ser un número par en todo el paso del flujo de agua de calefacción. En otras palabras, cuando sólo se cuenta un cambio en una dirección de avance de un lado a un lado opuesto de la dirección predeterminada D2 o del lado opuesto a un lado, el paso del flujo de agua de calefacción puede cambiar de dirección un número impar de veces. En el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, todo el paso del flujo de agua de calefacción cambia de dirección un total de siete veces, pero el número de veces no está limitado a ello. En otras palabras, en el paso de flujo de calor latente y en el paso de flujo de calor sensible, el número de secciones que conectan la superficie de referencia y la superficie situada en el lado opuesto a la superficie de referencia a lo largo de la dirección predeterminada D2 puede ser un número par, de manera que el agua de calefacción que fluye de la superficie de referencia a la superficie situada en el lado opuesto a la superficie de referencia vuelva de nuevo a la superficie de referencia.
La descripción de las posiciones del orificio de suministro de agua de calefacción 7211 y del orificio de descarga de agua de calefacción 7251 de la primera realización puede aplicarse a otras realizaciones de la presente divulgación y a ejemplos modificados de las mismas.
La segunda placa de la tapa de paso de flujo de conexión 72 incluye la segunda tapa de paso de flujo de calor sensible 723 y la cuarta tapa de paso de flujo de calor sensible 724 que conectan las porciones rectas 321, 322, 323 y 324 incluidas en el tubo de intercambio térmico sensible 32. La segunda tapa de paso de flujo de calor sensible 723 puede conectar la primera porción recta exterior 321 y la porción recta intermedia 323 en serie, y la tercera tapa de paso de flujo de calor sensible 724 puede conectar la segunda porción recta exterior 322 y la porción recta intermedia 324 en serie.
La primera placa de tapa de paso de flujo de conexión 71 está acoplada a la primera placa lateral general principal 5111 en el lado opuesto a la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72 en función del intercambiador de calor sensible 30 y el intercambiador de calor latente 40. En consecuencia, la tapa de paso de flujo de conexión 722 no está formada, y la primera placa de tapa de paso de flujo de conexión 71 incluye la tapa de paso de flujo de calor latente 722 que conecta las porciones rectas incluidas en el tubo de intercambio térmico latente 42, la primera tapa de paso de flujo de calor sensible 712 que conecta las porciones rectas incluidas en el tubo de intercambio térmico sensible 32, la tercera tapa de paso de flujo de calor sensible 713, y la quinta tapa de paso de flujo de calor sensible 714. En la FIGURA 11, se forma una tapa de paso de flujo de calor latente 711. Sin embargo, el número de tapas de paso de flujo de calor latente 711 no está limitado a éste, y puede formarse una pluralidad de tapas de paso de flujo de calor latente 711.
La tapa de paso del flujo de calor latente 711 puede conectarse con los extremos de la pluralidad de porciones rectas incluidas en el tubo de intercambio térmico latente 42. En consecuencia, la pluralidad de porciones rectas incluidas en el tubo de intercambio térmico latente 42 puede formar un paso de flujo paralelo. La primera tapa de paso de flujo de calor sensible 712 puede conectar el primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 y la primera porción recta exterior 321, la tercera tapa de paso de flujo de calor sensible 713 puede conectar las porciones rectas intermedias 323 y 324, y la quinta tapa de paso de flujo de calor sensible 714 puede conectar la segunda porción recta exterior 322 y el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342.
La descripción de la configuración del paso de flujo de calor latente que incluye el paso de flujo paralelo de la primera realización puede aplicarse a otras realizaciones de la presente divulgación y a ejemplos modificados de las mismas.
El paso de flujo de agua de calefacción formado por la primera placa de tapa de paso de flujo de conexión 71 y la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72 de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación se describirá a lo largo de un flujo de agua de calefacción. El agua de calefacción se introduce en el intercambiador de calor latente 40 a través del orificio de suministro de agua de calefacción 7211 formado en la tapa de paso de flujo de entrada 721 de la segunda placa de la tapa de paso de flujo de conexión 72. A medida que la tapa de paso de flujo de entrada 721 conecta en paralelo la pluralidad de porciones rectas del tubo de intercambio térmico latente 42, el agua de calefacción se suministra a la tapa de paso de flujo de calor latente 711, que está formada en la segunda placa de la tapa de paso de flujo de conexión 72, a lo largo del paso de flujo paralelo a través de la pluralidad de tubos de intercambio térmico latente 42 conectados a la tapa de paso de flujo de entrada 721.
Como la tapa de paso de flujo de calor latente 722 conecta en paralelo los tubos de intercambio térmico latente 42, el agua de calefacción se suministra a la tapa de paso de flujo de conexión 713 a través de la pluralidad de tubos de intercambio térmico latente 42 no conectados con la tapa de paso de flujo de entrada 712 y conectados con la tapa de paso de flujo de conexión 713 en paralelo. Es decir, el agua de calefacción fluye en paralelo en el área del paso del flujo de agua de calefacción que corresponde al intercambiador de calor latente 40.
La tapa de paso de flujo de conexión 722 está conectada con el primer tubo de aislamiento térmico sensible 341. El agua de calefacción fluye a través del primer tubo de aislamiento térmico sensible 341 y llega a la primera tapa de paso de flujo de calor sensible 712 de la primera placa de la tapa de paso de flujo de conexión 71, y se interrumpe la pérdida de calor del intercambiador de calor sensible 30.
El agua de calefacción se suministra a la primera porción recta exterior 321 conectada a la primera tapa de paso de flujo de calor sensible 712. El agua de calefacción se suministra a la segunda tapa de paso de flujo de calor sensible 723. Como la porción recta intermedia 323 está conectada a la segunda tapa de paso de flujo de calor sensible 723, el agua de calefacción fluye a lo largo de la porción recta intermedia 323 y llega a la tercera tapa de paso de flujo de calor sensible 713. Como la porción recta intermedia 324 está conectada a la tercera tapa de paso de flujo de calor sensible 713, el agua de calefacción fluye a lo largo de la porción recta intermedia 324 y llega a la cuarta tapa de paso de flujo de calor sensible 724. Como la segunda porción recta exterior 322 está conectada a la cuarta tapa de paso de flujo de calor sensible 724, el agua de calefacción fluye a lo largo de la segunda porción recta exterior 322 y llega a la quinta tapa de paso de flujo de calor sensible 714. Como el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 está conectado a la quinta tapa de paso de flujo de calor sensible 714, el agua de calefacción fluye a lo largo del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 y llega a la tapa de paso de flujo de salida 725.
Es decir, el agua de calefacción fluye a lo largo del paso del flujo de calor sensible en serie. El agua de calefacción se calienta por calor sensible mientras alterna entre la primera placa de tapa del paso de flujo de conexión 71 y la segunda placa de tapa del paso de flujo de conexión 72 y se suministra al segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342.
El segundo tubo de aislamiento térmico sensible 342 interrumpe la pérdida de calor del intercambiador de calor sensible 30 mientras suministra el agua de calefacción a la tapa de paso de flujo de salida 725, y el agua de calefacción se descarga a través del orificio de descarga de agua de calefacción 7251 y se utiliza para calefacción.
Paso del flujo principal
La caldera de condensación 1 que incluye el intercambiador de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación incluye el paso de flujo principal. El paso de flujo principal es un tubo que está conectado directa o indirectamente a un paso de flujo de calefacción para proporcionar calefacción y que suministra el agua de calefacción al paso de flujo de calefacción. El paso de flujo principal está conectado directa o indirectamente al intercambiador de calor sensible 30 o al intercambiador de calor latente 40 y suministra el agua de calefacción al intercambiador de calor para calentar el agua de calefacción o suministra el agua de calefacción calentada desde el intercambiador de calor al paso de flujo de calefacción. Por consiguiente, el tubo de agua de calefacción conectado con el intercambiador de calor sensible 30 y el intercambiador de calor latente 40 para suministrar o recibir el agua de calefacción puede incluirse en el paso de flujo principal.
Segunda realización
La FIGURA 15 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la segunda realización de la presente divulgación.
En referencia a la FIGURA 15, la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la segunda realización de la presente divulgación puede tener un intercambiador de calor sensible 81 y un intercambiador de calor latente 82 con dos filas de intercambiadores de calor latente. Un primer intercambiador de calor latente 821 situado en un lado aguas arriba en función de una dirección de flujo del gas de combustión puede tener una anchura mayor en una dirección ortogonal que un segundo intercambiador de calor latente 822.
Además, la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la segunda realización de la presente divulgación puede tener un mayor número de porciones rectas 8211 incluidas en un tubo de intercambio térmico latente y un mayor número de porciones rectas 811 incluidas en un tubo de intercambio térmico sensible que las unidades intercambiadoras de calor de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación y el ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación. El número de porciones rectas que tiene el primer intercambiador de calor latente 821 puede ser mayor que el número de porciones rectas que tiene el segundo intercambiador de calor latente 821.
La FIGURA 16 es una vista frontal que ilustra una placa de tapa de paso de flujo 90 de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un ejemplo modificado de la segunda realización de la presente divulgación junto con tubos. Los tubos se ilustran con líneas de puntos.
Haciendo referencia a la FIGURA 16, la placa de tapa de paso de flujo 90 de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el ejemplo modificado de la segunda realización de la presente divulgación incluye un orificio de descarga de agua de calefacción 91 no formado a través de una tapa de paso de flujo y formado directamente a través de la placa de tapa de paso de flujo 90. El orificio de descarga del agua de calefacción 91 puede no estar situado aguas abajo de un tubo de intercambio térmico sensible 95 a lo largo de una dirección de flujo D1 de gas de combustión y puede estar dispuesto en la misma línea a lo largo de una dirección ortogonal de forma que sea adyacente al tubo de intercambio térmico sensible 95.
La placa de tapa de paso de flujo 90 de acuerdo con el ejemplo modificado de la segunda realización de la presente divulgación puede incluir una tapa de paso de flujo de conexión modificada 92. Cuando la tapa de paso de flujo de conexión 92 modificada se compara con la tapa de paso de flujo de conexión (722 de la FIGURA 10) de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, la longitud de una porción inclinada 922 formada para estar inclinada con respecto a la dirección ortogonal y la dirección de flujo D1 del gas de combustión es menor que la longitud de una porción 923 que se extiende a lo largo de la dirección de flujo D1 del gas de combustión y la longitud de una porción 921 que se extiende a lo largo de la dirección ortogonal. Además, cuando la tapa de paso de flujo de conexión 92 modificada se compara con la tapa de paso de flujo de conexión (722 de la FIGURA 10) de acuerdo con el otro ejemplo modificado de la primera realización de la presente divulgación, la anchura de la porción inclinada 922 es menor que la anchura de la porción 921 que se extiende a lo largo de la dirección ortogonal.
Debido a la posición del orificio de descarga de agua de calefacción 912 y a la forma de la tapa de paso de flujo de conexión 92, la placa de la tapa de paso de flujo 90 puede tener una estructura asimétrica que no tenga simetría de líneas con respecto a una línea paralela a la dirección de flujo D1 del gas de combustión. La placa de la tapa de paso de flujo 90 puede tener una forma cónica con una anchura decreciente a lo largo de la dirección de flujo D1 del gas de combustión. En la FIGURA 16, una porción inclinada a la izquierda 93 y una porción inclinada a la derecha 94 pueden estar configuradas para tener superficies exteriores ahusadas desde ubicaciones diferentes a otras ubicaciones diferentes en función de la dirección de flujo D1 del gas de combustión. Se trata de reducir un desperdicio de material cortando una porción correspondiente a un área innecesaria.
Las formas del intercambiador de calor sensible 81 y del intercambiador de calor latente 82 de acuerdo con la segunda realización o la forma de la placa de la tapa de paso de flujo 90 de acuerdo con el ejemplo modificado de la segunda realización pueden aplicarse a otras realizaciones de la presente divulgación y a ejemplos modificados de las mismas.
Tercera realización
La FIGURA 17 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor y una caldera de condensación 2 que utiliza la misma de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación. La FIGURA 18 es una vista lateral de la unidad intercambiadora de calor y de la caldera de condensación 2 que utiliza la misma de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación.
Con referencia a los dibujos, la caldera de condensación 2 de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación incluye una cámara de combustión 20 y la unidad intercambiadora de calor.
Además, la caldera de condensación 2 que incluye la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación incluye un ensamble de quemador 10 que incluye un quemador 11. El ensamble de quemador 10 y la unidad intercambiadora de calor están dispuestos en secuencia a lo largo de una dirección de referencia D1, que es una dirección de flujo del gas de combustión, y los componentes están dispuestos en la unidad intercambiadora de calor a lo largo de la misma dirección en el orden de la cámara de combustión 20 y la unidad intercambiadora de calor. Por consiguiente, los componentes de la caldera de condensación 2 se describirán a continuación siguiendo el orden de disposición descrito anteriormente.
La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación, y el ensamble del quemador 10, la cámara de combustión 20, un recipiente de condensado 55, una salida de condensado 53 y un conducto de escape 52 incluidos en la caldera de condensación 2 que utiliza la unidad intercambiadora de calor son idénticos o muy similares a los componentes correspondientes de la primera realización. Por lo tanto, las descripciones de los mismos se sustituyen por los contenidos descritos anteriormente de la primera realización.
Unidad intercambiadora de calor
La FIGURA 19 es una vista del plan de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación. La FIGURA 20 es una vista en sección vertical de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación.
Con referencia a los dibujos, la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación incluye una parte de intercambio térmico sensible 300 y una parte de intercambio térmico latente 400. Además, la unidad intercambiadora de calor de la presente divulgación puede incluir un alojamiento 510 que define áreas de intercambio térmico en su interior rodeando un área de intercambio térmico sensible y un área de intercambio térmico latente en las que se disponen las piezas intercambiadoras de calor 300 y 400.
La parte de intercambio térmico sensible 300 y la parte de intercambio térmico latente 400 pueden estar dispuestas en el área de intercambio térmico sensible y en el área de intercambio térmico latente, respectivamente. El área de intercambio térmico sensible y el área de intercambio térmico latente pueden estar conectadas, y el gas de combustión suministrado desde la cámara de combustión 20 puede fluir en el área de intercambio térmico sensible y el área de intercambio térmico latente a lo largo de la dirección de referencia D1 que es la dirección de flujo.
Unidad intercambiadora de calor - Pieza de intercambio térmico sensible 300
El área de intercambio térmico sensible es un área que se encuentra aguas abajo de la cámara de combustión 20 en función de la dirección de referencia D1 y que recibe el calor sensible generado en el lado aguas arriba y calienta el agua de calefacción. El tamaño del área de intercambio térmico sensible viene determinado por un espacio comprendido entre el lado más aguas arriba y el lado más aguas abajo de la pieza de intercambio térmico sensible 300 a lo largo de la dirección de referencia D1 en el espacio rodeado por el alojamiento 510. En consecuencia, el área de intercambio térmico sensible puede estar conectada con un espacio interior 22 de la cámara de combustión 20 y puede recibir calor radiante del quemador 11, y el gas de combustión puede fluir en el área de intercambio térmico sensible. Además, como el área de intercambio térmico sensible tiene que ser capaz de transferir calor sensible al agua de calefacción, la pieza de intercambio térmico sensible 300, que incluye un tubo de intercambio térmico sensible 320 y una aleta de calor sensible 330, está dispuesta en el área de intercambio térmico sensible.
El tubo de intercambio térmico sensible 320 es un componente de tipo tubería por el que circula el agua de calefacción y alrededor del cual fluye el gas de combustión. El tubo de intercambio térmico sensible 320 se extiende a lo largo de una dirección predeterminada D2 en el área de intercambio térmico sensible 32. La dirección predeterminada D2 puede ser preferiblemente una dirección perpendicular a la dirección de referencia D1. El tubo de intercambio térmico sensible 320 puede extenderse a lo largo de la dirección predeterminada D2 y puede estar acoplado al alojamiento 510.
El tubo de intercambio térmico sensible 320 puede incluir una pluralidad de porciones rectas de calor sensible. Las porciones rectas de calor sensible pueden estar dispuestas para estar espaciadas entre sí a lo largo de una dirección ortogonal perpendicular a la dirección predeterminada D2. La pluralidad de porciones rectas de calor sensible del tubo de intercambio térmico sensible 320 pueden acoplarse a las placas de la tapa de paso de flujo 363 y 364 del alojamiento 510, que se describirán más adelante, para formar un paso de flujo de calor sensible a través del cual fluye el agua de calefacción.
La aleta de calor sensible 330 está formada en forma de placa a lo largo de la dirección en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 320, y el tubo de intercambio térmico sensible 320 pasa a través de la aleta de calor sensible 330. Dado que la aleta de calor sensible 330 tiene una forma a través de la cual pasa el tubo de intercambio térmico sensible 320, la pieza de intercambio térmico sensible 300 puede configurar un intercambiador de calor de tipo tubo de aleta.
Como la parte de intercambio térmico sensible 300 incluye la aleta de calor sensible 330, la conductividad térmica del tubo de intercambio térmico sensible 320 puede elevarse. Una pluralidad de aletas de calor sensible 330 puede estar dispuesta para estar espaciada entre sí a intervalos predeterminados a lo largo de la dirección predeterminada D2 en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 320. La aleta de calor sensible 330 puede transferir una mayor cantidad de calor sensible al agua de calefacción aumentando la superficie del tubo de intercambio térmico sensible 320 capaz de recibir calor sensible. Por consiguiente, para que la transferencia de calor sea eficaz, el tubo de intercambio térmico sensible 320 y la aleta de calor sensible 330 pueden estar formados por un metal que tenga una conductividad térmica elevada.
Una sección transversal obtenida cortando el tubo de intercambio térmico sensible 320 con un plano perpendicular a la dirección predeterminada D2 en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 320 puede tener la forma de un orificio largo que se extiende a lo largo de la dirección de referencia D1. Como puede verse en los dibujos, el tubo de intercambio térmico sensible 320 de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación puede tener una forma plana formada de tal manera que un valor obtenido dividiendo la longitud del espacio interior en la sección transversal de acuerdo con la dirección de referencia D1 por la anchura de acuerdo con la dirección perpendicular a la dirección de referencia D 1 sea igual a 2 o más. Cuando se emplea para el tubo de intercambio térmico sensible 320 el tubo de tipo plano con la forma descrita anteriormente, debido a un área de intercambio térmico más amplia en la relación con el gas de combustión, el agua de calefacción puede recibir una mayor cantidad de calor y puede calentarse suficientemente aunque fluya a lo largo del tubo de intercambio térmico sensible 320 que tiene la misma longitud, en comparación con cuando se emplea para el tubo de intercambio térmico sensible 320 un tubo que tiene una forma diferente, como una forma circular o una forma ovalada.
En la aleta de calor sensible 330 puede formarse un orificio pasante por el que pase el tubo de intercambio térmico sensible 320. El área del orificio pasante puede ser igual o menor que el área del tubo de intercambio térmico sensible 320, y el tubo de intercambio térmico sensible 320 puede insertarse firmemente en el orificio pasante. Además, la aleta de calor sensible 330 puede acoplarse integralmente con el tubo de intercambio térmico sensible 320 mediante soldadura fuerte. En las descripciones de las FIGURAS 15 y 16 se describirá en detalle un método de acoplamiento de la aleta de calor sensible 330 y el tubo de intercambio térmico sensible 320 mediante soldadura fuerte.
Los orificios de rejilla comunes 3303 y 3304 pueden estar formados adicionalmente en la aleta de calor sensible 330 a lo largo de la dirección en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 320. Los orificios de rejilla 3303 y 3304 pueden formarse mediante punzonado. Los orificios de rejilla 3303 y 3304 incluyen una rebaba levantada a lo largo de la periferia de los mismos. Cuando fluye el gas de combustión, la rebaba bloquea el gas de combustión para hacer que éste fluya alrededor del tubo de intercambio térmico sensible 320, facilitando así el intercambio térmico entre el gas de combustión y el agua de calefacción. Pueden formarse una pluralidad de orificios de rejilla 3303 y 3304. Los orificios de rejilla 3303 y 3304, como se ilustra en los dibujos, pueden incluir los primeros orificios de rejilla 3303 que se extienden en dirección oblicua con respecto a la dirección de referencia D1 y los segundos orificios de rejilla 3304 que se forman entre las porciones rectas de calor sensible adyacentes del tubo de intercambio térmico sensible 320 y que se extienden en dirección ortogonal perpendicular a la dirección de referencia D1. Los orificios de rejilla 3303 y 3304 pueden estar dispuestos para estar separados entre sí a intervalos predeterminados a lo largo de la dirección de referencia D1.
La aleta de calor sensible 330 puede incluir además valles 3302 y porciones salientes 3301. La aleta de calor sensible 330 puede estar formada básicamente para rodear el tubo de intercambio térmico sensible 320. La aleta de calor sensible 33 puede rodear áreas correspondientes a una anchura predeterminada a partir de las periferias de las porciones extremas del lado aguas arriba del tubo de intercambio térmico sensible 320 en función de la dirección de referencia D1, de modo que las áreas se distingan de las áreas restantes del tubo de intercambio térmico sensible 320. En consecuencia, entre las porciones extremas adyacentes del lado aguas arriba del tubo de intercambio térmico sensible 320, los valles 3302 pueden estar formados cóncavamente en la aleta de calor sensible 330 a lo largo de la dirección de referencia D1. Las áreas de la aleta de calor sensible 330 que son adyacentes a las porciones extremas aguas arriba del tubo de intercambio térmico sensible 320 sobresalen relativamente para formar las porciones salientes 3301. Las áreas innecesarias se abren formando los valles 3302, y así el gas de combustión puede fluir más libremente entre la aleta de calor sensible 330 y el tubo de intercambio térmico sensible 320.
Unidad intercambiadora de calor - Pieza de intercambio térmico latente 400
El área de intercambio térmico latente es un área situada aguas abajo del área de intercambio térmico sensible en función de la dirección de referencia D1 y que recibe el calor latente generado durante un cambio de fase del gas de combustión y calienta el agua de calefacción. El tamaño del área de intercambio térmico latente viene determinado por un espacio comprendido entre el lado más aguas arriba y el lado más aguas abajo de la pieza de intercambio térmico latente 400 a lo largo de la dirección de referencia D1 en el espacio rodeado por el alojamiento 510. La parte de intercambio térmico latente 400 que incluye un tubo de intercambio térmico latente 420 a través del cual fluye el agua de calefacción y alrededor del cual fluye el gas de combustión y una aleta de calor latente 430 que está formada en forma de placa a través de la dirección predeterminada D2, en la que se extiende el tubo de intercambio térmico latente 420, y a través de la cual pasa el tubo de intercambio térmico latente 420 está dispuesta en el área de intercambio térmico latente.
Las configuraciones del tubo de intercambio térmico latente 420 y de la aleta de calor latente 430 son similares a las configuraciones del tubo de intercambio térmico sensible 320 y de la aleta de calor sensible 330. Por lo tanto, las descripciones de las estructuras básicas del tubo de intercambio térmico latente 420 y de la aleta de calor latente 430 se sustituyen por las descripciones anteriores de las estructuras del tubo de intercambio térmico sensible 320 y de la aleta de calor sensible 330. En consecuencia, la pieza de intercambio térmico latente 400 también puede estar configurada de tipo tubo de aleta.
El tubo de intercambio térmico latente 420 puede incluir una pluralidad de porciones rectas aguas arriba 421 y una pluralidad de porciones rectas aguas abajo 422 situadas aguas abajo de las porciones rectas aguas arriba 421 en función de la dirección de referencia D1. Una de la pluralidad de porciones rectas aguas abajo 422 puede estar conectada con una porción recta aguas arriba 421 entre la pluralidad de porciones rectas aguas arriba 421. Es decir, el tubo de intercambio térmico latente 420 puede estar dispuesto en dos filas. El tubo de intercambio térmico latente 420 puede estar dispuesto para tener más de dos filas. Como el tubo de intercambio térmico latente 420 tiene la pluralidad de filas de porciones rectas, el tubo de intercambio térmico latente 420 puede mejorar la eficiencia térmica que es probable que se degrade cuando se utiliza un tipo de tubo de aleta.
En la FIGURA 20, se disponen cuatro porciones rectas 421 aguas arriba y tres porciones rectas 422 aguas abajo. Esto se debe a que el área transversal de referencia del área de intercambio térmico latente disminuye a lo largo de la dirección de referencia D1, como se describirá más adelante. Sin embargo, el número de porciones rectas de calor latente 421 y 422 que constituyen el tubo de intercambio térmico latente 420 y que se extienden en la dirección predeterminada D2 no está limitado a la misma.
Como el tubo de intercambio térmico latente 420 está dispuesto en dos filas, la aleta de calor latente 430 también puede estar dispuesta para separarse en función del tubo de intercambio térmico latente 420. Es decir, una aleta aguas arriba 431 incluida en la aleta de calor latente 430 puede acoplarse a las porciones rectas aguas arriba 421, y una aleta aguas abajo 432 incluida en la aleta de calor latente 430 puede acoplarse a las porciones rectas aguas abajo 422.
Como el tubo de intercambio térmico latente 420 está dispuesto en dos filas, puede evitarse una situación en la que el gas de combustión no transfiera suficiente calor al agua de calefacción debido a una deficiencia de un área de transferencia de calor en el área de intercambio térmico latente, y como se produce un intercambio térmico suficiente en un área amplia para todo el gas de combustión, puede reducirse una fracción en la que el gas de combustión se descarga sin experimentar un cambio de fase.
El área en sección transversal de los espacios interiores de las porciones rectas de calor latente 421 y 422 del tubo de intercambio térmico latente 420 puede ser menor que el área en sección transversal de los espacios interiores de las porciones rectas de calor sensible del tubo de intercambio térmico sensible 320. En lugar de hacer que el área en sección transversal de las porciones rectas de calor latente 421 y 422 sea menor que el área en sección transversal de los espacios interiores de las porciones rectas de calor sensible, el número total de porciones rectas de calor sensible puede ser menor que el número total de porciones rectas de calor latente 421 y 422, de manera que el producto del área en sección transversal de los espacios interiores de las porciones rectas de calor sensible y la longitud total del tubo de intercambio térmico sensible 320 se mantenga en un valor numérico correspondiente al producto del área en sección transversal de los espacios interiores de las porciones rectas de calor latente 421 y 422 y la longitud total del tubo de intercambio térmico latente 420.
En otras palabras, el tubo de intercambio térmico latente 420 puede estar formada de tal manera que en una sección transversal obtenida cortando el tubo de intercambio térmico sensible 320 con un plano perpendicular a la dirección en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 320, el número de curvas cerradas formadas por las periferias de las porciones rectas de calor sensible sea menor que el número de curvas cerradas formadas por las periferias de las porciones rectas de calor latente 421 y 422. En el caso de que en la parte de intercambio térmico sensible 300 se disponga el mismo número de tubos o más que tengan un área de sección transversal mayor que las porciones rectas de calor latente 421 y 422, cuando el agua de calefacción se desplace al tubo de intercambio térmico sensible adyacente 320 a través de las placas de la tapa de paso de flujo 363 y 364, es posible que el agua de calefacción no circule de forma eficiente debido a una rápida caída de presión en el agua de calefacción que se produce en una sección en la que un paso de flujo se dobla bruscamente. En consecuencia, las áreas transversales y los números totales de los tubos de intercambio térmico sensible 320 y de los tubos de intercambio térmico latente 420 se ajustan como se ha descrito anteriormente. El contenido relativo a las áreas transversales y a los números totales de los tubos de intercambio térmico puede aplicarse a otras realizaciones y a ejemplos modificados de las mismas. Del mismo modo que la aleta de calor sensible 330, una pluralidad de aletas de calor latente 430 están dispuestas para estar espaciadas entre sí a intervalos predeterminados a lo largo de la dirección en la que se extiende el tubo de intercambio térmico latente 420.
Pueden formarse una o varias capas en las que las aletas de calor latente 430 situadas en la misma posición en función de la dirección de referencia D1 estén dispuestas. El número total de aletas de calor latente 430 dispuestas en la capa más adyacente a la aleta de calor sensible 330 entre las capas puede ser menor que el número total de aletas de calor sensible 330.
En referencia a los dibujos, pueden disponerse un total de dos capas, incluyendo una capa formada por la aleta aguas arriba 431 y una capa formada por la aleta aguas abajo 432. La aleta aguas arriba 431 está dispuesta en la capa más adyacente a la aleta de calor sensible 330 entre las capas. El número total de aletas aguas arriba 431 puede ser menor que el número total de aletas de calor sensible 330.
La distancia entre las dos aletas de calor latente adyacentes 430 puede ser mayor que la distancia entre las dos aletas de calor sensible adyacentes 330. Para evitar que el condensado se forme fácilmente entre las aletas de calor latente 430 y obstaculice el movimiento del gas de combustión, el intervalo entre las aletas de calor latente 430 es mayor que el intervalo entre las aletas 330 de calor sensible. En la aleta de calor latente 430, la distancia por la que las dos aletas adyacentes aguas abajo 432 están separadas entre sí puede ser mayor que la distancia por la que las dos aletas adyacentes aguas arriba 431 están separadas entre sí.
Un intervalo predeterminado en el que las aletas de calor latente adyacentes 430 están separadas entre sí a lo largo de la dirección predeterminada D2 puede ser una distancia en la que el condensado formado por la condensación del gas de combustión entre las aletas de calor latente adyacentes 430 no conecte las aletas de calor latente adyacentes 430. Es decir, la distancia entre las aletas de calor latente adyacentes 430 puede ser un intervalo por el que se descargue fácilmente el condensado.
La FIGURA 21 es una vista en perspectiva que ilustra una pluralidad de aletas aguas abajo 432 de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación y el condensado W situado entre ellas. La distancia entre las aletas de calor latente adyacentes 430 se describirá con referencia a la FIGURA 21, con las aletas 432 aguas abajo entre las aletas de calor latente 430 como ejemplo.
Pueden formarse gotas de condensado que se adhieren a las superficies de las aletas aguas abajo 432. Las gotas de condensado formadas en las superficies de las aletas aguas abajo adyacentes 432 pueden combinarse para formar una gran gota de condensado W que bloquea el espacio entre las aletas de calor latente 430, y el gas de combustión puede no moverse suavemente a lo largo de la dirección de referencia D1 debido a la gran gota de condensado W. En consecuencia, las aletas aguas abajo 432 están dispuestas para estar separadas entre sí a un intervalo predeterminado o más, de forma que las gotas de condensado no se combinen entre sí y el gas de combustión fluya entre las aletas aguas abajo 432 adyacentes.
Específicamente, el intervalo por el que el condensado W se descarga fácilmente se refiere al intervalo entre las aletas adyacentes aguas abajo 432 en un estado en el que el peso del condensado W formado entre las aletas aguas abajo 432 es mayor que la fuerza resultante vertical de las tensiones T que actúan entre las aletas aguas abajo 432 y el condensado W.
Con referencia al dibujo, el condensado W existe entre las aletas aguas abajo 432 que están separadas entre sí por una distancia d y adyacentes entre sí y que tienen una anchura b en la dirección predeterminada D2. En este momento, el peso (o, la fuerza del cuerpo) del condensado W formado a una altura h está representado por el producto del volumen del condensado W (la distancia d x la anchura b x la altura h) y la gravedad específica Y del condensado W. El peso actúa sobre el condensado en la dirección vertical descendente.
Mientras tanto, la fuerza que actúa sobre el condensado W en la dirección vertical aguas arriba está formada por la fuerza resultante de las tensiones superficiales. La distancia d que satisface la Ecuación 1 siguiente es el intervalo por el que el condensado W se descarga fácilmente, donde 0 es el ángulo que forma un conducto que se extiende desde la superficie del condensado W con cada una de las aletas 432 situadas aguas abajo y T es la tensión superficial por la que el condensado W es arrastrado por la aleta 432 situada aguas abajo. [Ecuación 1]
y x b x d x h x g > 2(T x b x cos0)
Aquí, g es la aceleración de la gravedad. Cuando se equilibra la ecuación 1 anterior suponiendo que las demás condiciones son iguales, la altura h del condensado W y el intervalo d entre las aletas aguas abajo 432 por el que se descarga fácilmente el condensado W tienen una relación inversa. En consecuencia, el intervalo por el que se descarga fácilmente el condensado puede determinarse seleccionando una altura adecuada del condensado que se desea descargar del intercambiador de calor latente 40.
La tensión T medida en una situación es de 0,073 N/m. A temperatura ambiente, la gravedad específica del condensado es de 1000 kg/m3, 0 puede aproximarse a 0 grados y g puede aproximarse a 9,8 m/s2 Como la altura h del condensado oscila principalmente entre 5 mm y 8 mm, el intervalo predeterminado d de 1,9 mm a 3 mm puede obtenerse en la única situación sustituyendo los valores en la ecuación 1. Las descripciones del número de aletas y del intervalo pueden aplicarse a otras realizaciones de la presente divulgación y a ejemplos modificados de la misma.
Unidad intercambiadora de calor -Alojamiento 510 y placas de tapa de paso de flujo 363 y 364
El alojamiento 510 se describirá a continuación con referencia a las FIGURAS 17 a 20. El alojamiento 510 es un componente que rodea y define el área de intercambio térmico sensible y el área de intercambio térmico latente y puede incluir una placa lateral de aislamiento térmico 5120 y una placa lateral general 5110. La placa lateral general 5110 puede incluir una primera placa lateral general 5113 y una segunda placa lateral general 5114 separadas entre sí a lo largo de la dirección predeterminada D2 y cubiertas por las placas de la tapa de paso de flujo 363 y 364. La placa lateral de aislamiento térmico 5120 es un componente en forma de placa que se extiende a lo largo de la dirección de referencia D1 y la dirección predeterminada D2. Pueden disponerse dos placas laterales de aislamiento térmico 5120 separadas entre sí en dirección ortogonal. En consecuencia, las placas laterales de aislamiento térmico 5120 forman dos superficies laterales de la unidad intercambiadora de calor. Las formas laterales del área de intercambio térmico sensible y del área de intercambio térmico latente se determinan en función de la forma de las superficies interiores de las placas laterales de aislamiento térmico 5120.
Aquí, las placas laterales de aislamiento térmico 5120 se utilizan con el significado de placas laterales a las que se disponen tubos sensibles de aislamiento térmico 340 para que sean adyacentes, y no con el significado de placas laterales que reducen la cantidad de calor transferido al exterior, logrando así el aislamiento térmico. Los tubos de aislamiento térmico sensible 340 pueden estar dispuestas adicionalmente junto a las placas laterales de aislamiento térmico 5120. Los tubos de aislamiento térmico sensible 34 son componentes de tipo tubería que se disponen junto al alojamiento 510 rodeando el área de intercambio térmico sensible y que permiten que el agua de calefacción fluya a través de ellas para reducir la cantidad en que el calor del área de intercambio térmico sensible se libera fuera del alojamiento 510. Como se ilustra, dos tubos de aislamiento térmico sensible 340 pueden extenderse en la dirección predeterminada D2 que es la misma que la dirección en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 320.
Como se ilustra en los dibujos, los tubos de aislamiento térmico sensible 340 pueden tener forma ovalada en una sección transversal obtenida cortando los tubos de aislamiento térmico sensible 340con un plano perpendicular a la dirección en la que se extienden los tubos de aislamiento térmico sensible 340. En concreto, los tubos de aislamiento térmico sensible 340 pueden tener forma ovalada con un eje largo paralelo a la dirección de referencia D1. La descripción de los tubos de aislamiento térmico sensible (34 de la FIGURA 2) de la primera realización puede aplicarse de forma idéntica a los tubos de aislamiento térmico sensible 340 de la tercera realización.
Las placas laterales generales 51110 y las placas de la tapa de paso de flujo 363 y 364 son componentes en forma de placa que se extienden a lo largo de la dirección de referencia D1 y la dirección ortogonal. Las dos placas laterales generales 5110 pueden estar dispuestas para estar separadas entre sí en la dirección predeterminada D2 en la que se extiende el tubo de intercambio térmico sensible 320 o el tubo de intercambio térmico latente 420. Las dos placas laterales generales 5110, cuando están dispuestas, pueden colocarse en los extremos opuestos de las porciones rectas de calor sensible y las porciones rectas de calor latente 421 y 422. Los extremos opuestos de las porciones rectas de calor sensible y las porciones rectas de calor latente 421 y 422 pueden acoplarse a través de las dos placas laterales generales 5113 y 5114. Asimismo, las dos placas de tapa de paso de flujo 363 y 364 pueden acoplarse cubriendo desde el exterior las placas laterales generales 5110. En consecuencia, las placas laterales generales 5110 y las placas de tapa de paso de flujo 363 y 364 pueden formar las dos superficies laterales restantes de la unidad intercambiadora de calor que las placas laterales de aislamiento térmico 512 no cubren. Otras formas laterales del área de intercambio térmico sensible y del área de intercambio térmico latente se determinan en función de la forma de las superficies interiores de las placas laterales generales 5110.
Las placas de tapa de paso de flujo 312 y 313 pueden incluir la segunda placa de tapa de paso de flujo 364 y la primera placa de tapa de paso de flujo 363 sobre las que se forma una pluralidad de tapas de paso de flujo. La segunda placa de tapa del paso de flujo 364 y la primera placa de tapa del paso de flujo 363 pueden cubrir la segunda placa lateral general 5114 y la primera placa lateral general 5113 y pueden estar dispuestas junto a los extremos opuestos de las porciones rectas de calor sensible o las porciones rectas de calor latente 421 y 422. Un orificio de suministro de agua de calefacción 3710 y un orificio de descarga de agua de calefacción 3720 pueden estar dispuestos en la segunda placa de tapa de paso de flujo 364. El orificio de suministro de agua de calefacción 3710 puede ser una abertura a través de la cual el agua de calefacción se suministra desde el exterior a un extremo de un paso integrado de flujo de calor latente formado por el tubo de intercambio térmico latente 420 y puede ser una entrada del paso de flujo de calor latente, y el orificio de descarga de agua de calefacción 3720 puede ser una abertura a través de la cual el agua de calefacción se descarga al exterior desde un extremo de un paso integrado de flujo de calor sensible formado por el tubo de intercambio térmico sensible 320 y puede ser una salida del paso de flujo de calor sensible.
El agua de calefacción puede introducirse desde el exterior a través del orificio de suministro de agua de calefacción 3710 situado en un lado relativamente aguas abajo en función de la dirección de referencia D1 y puede suministrarse al tubo de intercambio térmico latente 420. El agua de calefacción calentada en el tubo de intercambio térmico sensible 320 puede descargarse al exterior a través del orificio de descarga de agua de calefacción 3720 situado en un lado relativamente aguas arriba en función de la dirección de referencia D1. Sin embargo, las posiciones del orificio de suministro de agua de calefacción 3710 y del orificio de descarga de agua de calefacción 3720 no están limitadas a ello.
Para conectar la salida del paso de flujo de calor latente expuesta fuera de una de las placas laterales que constituyen el alojamiento 510 y la entrada del paso de flujo de calor sensible expuesta fuera de la otra placa lateral, una de las placas de tapa de paso de flujo 363 y 364 puede incluir, entre la otra placa lateral y la otra placa de tapa de paso de flujo, una tapa de paso de flujo que tenga un espacio de conexión que rodee la salida del paso de flujo de calor latente y la entrada del paso de flujo de calor sensible. En la tercera realización de la presente divulgación, la tapa de paso de flujo puede ser una segunda tapa de paso de flujo 3642 provista sobre la segunda placa de tapa de paso de flujo 364. Por consiguiente, una de las placas laterales es la segunda placa lateral general 5112 que forma el espacio de conexión junto con la segunda placa de tapa de paso de flujo 364. Sin embargo, la placa lateral y la placa de tapa del paso de flujo que conectan la entrada del paso de flujo de calor sensible y la salida del paso de flujo de calor latente no están limitadas a ello.
Las descripciones del tubo de agua de calefacción y del paso de flujo principal de la primera realización pueden aplicarse a un tubo de agua de calefacción y a un paso de flujo principal que estén conectados al orificio de suministro de agua de calefacción 3710 y al orificio de descarga de agua de calefacción 3720 de la tercera realización de la presente divulgación.
Forma del área de intercambio térmico formada por el alojamiento 510
La sección transversal de cada área de intercambio térmico definida en un plano perpendicular a la dirección de referencia D1 se denomina sección transversal de referencia. El alojamiento 510 puede estar provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas abajo sea menor que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas arriba en función de la dirección de referencia D1. El alojamiento 510 puede estar provisto de tal manera que se forme al menos una sección en la que el área en sección transversal de referencia del área de intercambio térmico disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 para permitir que el gas de combustión fluya a mayor velocidad en el área de intercambio térmico latente que en el área de intercambio térmico sensible.
El alojamiento 510 puede estar formado para incluir al menos una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1. En consecuencia, el área de intercambio térmico puede tener una forma cónica a lo largo de la dirección de referencia D1 en su conjunto. Como el alojamiento 510 está formado de tal manera que el área en sección transversal de referencia del área de intercambio térmico disminuye, se puede evitar, por el principio de Bernoulli, la aparición de una zona muerta en la que se deteriora la eficacia de la transferencia de calor debido a una reducción brusca de la velocidad del flujo en una posición específica cuando el gas de combustión fluye en el área de intercambio térmico latente. En particular, en un caso en el que el tubo de intercambio térmico latente 420 esté formado por dos o más capas como en la tercera realización de la presente divulgación, el condensado puede bloquear el espacio entre las aletas de calor latente 430, o la longitud del área de intercambio térmico latente a lo largo de la dirección de referencia D1 puede alargarse, y por lo tanto la eficiencia térmica puede deteriorarse. Sin embargo, el problema puede superarse porque el área de intercambio térmico tiene una forma cónica debido al alojamiento. Específicamente, el alojamiento 510 puede estar formado para incluir al menos una sección en la que la anchura del área de intercambio térmico en la dirección ortogonal disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1, y la anchura del área de intercambio térmico en la dirección predeterminada D2 puede estar formada para permanecer constante a lo largo de la dirección de referencia D1. Es decir, el área en sección transversal de referencia disminuye reduciendo únicamente la anchura en la dirección ortogonal en un estado en el que la anchura en la dirección predeterminada D2 se mantiene a lo largo de la dirección de referencia D1. Para crear la forma descrita anteriormente, las placas laterales generales 5110 pueden estar conformadas en forma de placa general, y las placas laterales de aislamiento térmico 5120 pueden estar formadas para doblarse como se ilustra.
Específicamente, refiriéndose a la FIGURA 20, una sección correspondiente al área de intercambio térmico latente es una sección desde un segundo punto A2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta aguas arriba 431 hasta un punto en el que se encuentra el extremo de salida de la aleta aguas abajo 432. Entre el segundo punto A2 y un tercer punto A3 y entre un cuarto punto A4 y un sexto punto A6 se forma una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuye a lo largo de la dirección de referencia D1 en el área de intercambio térmico latente. Entre el tercer punto A3 y el cuarto punto A4 y entre el sexto punto A6 y el extremo de salida de la aleta descendente 432 se forma una sección en la que se mantiene el área en sección transversal de referencia. Además, una sección entre un primer punto A1 y un segundo punto A2 que no corresponde al área de intercambio térmico latente, pero que forma parte del área de intercambio térmico, es también una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuye a lo largo de la dirección de referencia D1.
En la FIGURA 20, puede verse que el área de intercambio térmico está formada para incluir al menos una sección en la que la anchura en la dirección ortogonal disminuye a lo largo de la dirección de referencia D1 y al menos una sección en la que la anchura en la dirección ortogonal permanece constante.
Concretamente, se observa que la anchura del área de intercambio térmico latente en la dirección ortogonal disminuye a lo largo de la dirección de referencia D1 en la sección que va del segundo punto A2 al tercer punto A3 y en la sección que va del cuarto punto A4 al sexto punto A6. Por el contrario, puede observarse que la anchura en la dirección ortogonal permanece constante en la sección desde el tercer punto A3 hasta el cuarto punto A4 y en la sección desde el sexto punto A6 hasta el lado más aguas abajo del alojamiento 510.
Puede observarse que en la sección en la que se encuentran las porciones rectas 421 y 422 del tubo de intercambio térmico latente 420, la anchura en la dirección ortogonal permanece aproximadamente constante y el intercambio térmico se realiza suficientemente, y en la sección situada entre las porciones rectas, el área en sección transversal de referencia disminuye a lo largo de la dirección de referencia D1 para aumentar la velocidad del flujo.
La forma del área de intercambio térmico puede describirse definiendo el lado más aguas arriba de cada aleta 330, 432 o 432 en función de la dirección de referencia D1 como un extremo de entrada y definiendo el lado más aguas abajo como un extremo de salida. El alojamiento 510 puede estar provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente desde el extremo de salida de la aleta de calor sensible 330 hasta el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430 a lo largo de la dirección de referencia D1. Es decir, en la FIGURA 20, el alojamiento 510 puede estar formado de manera que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 en la sección que va desde el primer punto A1 en el que se encuentra el extremo de salida de la aleta de calor sensible 330 hasta el segundo punto A2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430.
El alojamiento 510 puede estar provisto de tal manera que el área en sección transversal de referencia del extremo de entrada de la aleta aguas abajo 432 sea menor que el área en sección transversal de referencia del extremo de entrada de la aleta aguas arriba 431. Es decir, la sección comprendida entre el segundo punto A2 y un quinto punto A5 incluye al menos una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuye a lo largo de la dirección de referencia D1, de forma que el área en sección transversal de referencia en el quinto punto A5 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta aguas abajo 432 es menor que el área en sección transversal de referencia en el segundo punto A2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta aguas arriba 431.
En referencia a la FIGURA 20, el alojamiento 510 puede estar formado de tal manera que el área en sección transversal de referencia de una sección parcial del área de intercambio térmico sensible también disminuya a lo largo de la dirección de referencia D1.
Como la anchura del área de intercambio térmico se modifica como se ha descrito anteriormente, cada aleta puede tener una sección en la que la anchura en la dirección ortogonal disminuye a lo largo de la dirección de referencia D1.
El área de la aleta de calor sensible 330 o de la aleta de calor latente 430 en el área de intercambio térmico que entra en contacto con la superficie interior del alojamiento 510 puede estar provista de tal forma que la anchura disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 para corresponder a una reducción gradual del área en sección transversal de referencia basada en la anchura de una aleta definida en una dirección perpendicular a la dirección de referencia D1. Refiriéndose a la FIGURA 20, puede verse que el área adyacente al extremo de salida de la aleta de calor sensible 330 y la anchura de la aleta aguas arriba 431 situada en la sección que va desde el cuarto punto A4 hasta el extremo de salida de la aleta aguas arriba 431 disminuyen a lo largo de la dirección de referencia D1 en función de la forma de la superficie interior del alojamiento 510.
La FIGURA 22 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un primer ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación.
En la FIGURA 22, se puede identificar la forma de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el primer ejemplo modificado de la tercera realización que tiene una fila de tubos de intercambio térmico sensible 320 y dos filas de tubos de intercambio térmico latente 420 como en la tercera realización de la presente divulgación.
Un alojamiento 510b de acuerdo con el primer ejemplo modificado de la tercera realización también puede estar provisto de tal manera que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas abajo sea menor que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas arriba en función de una dirección de referencia D1.
El alojamiento 510b puede estar provisto de tal manera que se forme al menos una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 para permitir que el gas de combustión fluya a mayor velocidad en un área de intercambio térmico latente que en un área de intercambio térmico sensible. Las descripciones de los efectos obtenidos por la unidad intercambiadora de calor al disponer la sección en la que disminuye el área transversal de referencia se sustituyen por los contenidos descritos anteriormente con referencia a la FIGURA 20.
El alojamiento 510b puede estar provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente desde el extremo de salida de una aleta de calor sensible 330b hasta el extremo de entrada de una aleta de calor latente 430b. El alojamiento 510b puede estar formado de manera que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 en la sección desde un primer punto B1 en el que se encuentra el extremo de salida de la aleta de calor sensible 330b hasta un segundo punto B2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430b.
En la sección que va desde el segundo punto B2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430b hasta el extremo de salida de una aleta aguas abajo 432b, el área de intercambio térmico puede tener sólo una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D 1 y una sección en la que el área en sección transversal de referencia se mantiene. En consecuencia, el área en sección transversal de referencia en el extremo de salida de la aleta aguas abajo 432b puede ser menor que el área en sección transversal de referencia en el segundo punto B2.
El alojamiento 510b puede estar provisto de tal manera que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente desde el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430b hasta el extremo de salida de la aleta de calor latente 430b. El alojamiento 510b puede estar formado de tal manera que el área en sección transversal de referencia de la sección desde el segundo punto B2 en el que se encuentra el extremo de entrada de una aleta aguas arriba 431b, que es una especie de aleta de calor latente 430b, hasta un tercer punto b3 en el que se encuentra el extremo de salida de la aleta aguas arriba 431b, disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1.
El alojamiento 510b puede estar provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia en el extremo de entrada de la aleta aguas abajo 432b sea menor que el área en sección transversal de referencia en el extremo de entrada de la aleta aguas arriba 431b. El alojamiento 510b puede estar provisto de tal manera que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 en la sección que va desde el segundo punto B2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta aguas arriba 431b hasta un cuarto punto B4 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta aguas abajo 432b, y la condición puede cumplirse.
Con referencia al dibujo, el área de intercambio térmico latente puede tener una sección desde el segundo punto B2 hasta un quinto punto B5 en la que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 y una sección desde el quinto punto B5 hasta el extremo de salida de la aleta aguas abajo 432b en la que el área en sección transversal de referencia permanece constante.
El área de la aleta de calor latente 430b que entra en contacto con la superficie interior del alojamiento 510b puede estar provista de tal forma que la anchura disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 para corresponder a una reducción gradual del área en sección transversal de referencia basada en la anchura de la aleta definida en una dirección ortogonal. En referencia al dibujo, el alojamiento 510b está provisto de tal manera que el área en sección transversal de referencia de la sección desde el segundo punto B2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de aguas arriba 431b hasta el tercer punto B3 en el que se encuentra el extremo de salida disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1. En consecuencia, puede formarse una forma cónica tal que la anchura de la aleta aguas arriba 431b definida en la dirección ortogonal disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1.
La FIGURA 23 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un segundo ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación.
En la FIGURA 23, se puede identificar la forma de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el segundo ejemplo modificado de la tercera realización que tiene una fila de tubos de intercambio térmico sensible 320c y dos filas de tubos de intercambio térmico latente 420c como en la tercera realización de la presente divulgación. Los tubos de intercambio térmico del segundo ejemplo modificado difieren de los tubos de intercambio térmico de la tercera realización en que, en este ejemplo modificado, los tubos de intercambio térmico sensibles 320c incluyen un total de cinco porciones rectas y se disponen un total de seis porciones rectas aguas arriba 421c.
Un alojamiento 510c de acuerdo con el segundo ejemplo modificado de la tercera realización también puede estar provisto de tal manera que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas abajo sea menor que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas arriba en función de una dirección de referencia D1.
El alojamiento 510c puede estar provisto de tal forma que se forme al menos una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 para permitir que el gas de combustión fluya a mayor velocidad en un área de intercambio térmico latente que en un área de intercambio térmico sensible. Las descripciones de los efectos obtenidos por la unidad intercambiadora de calor al disponer la sección en la que disminuye el área transversal de referencia se sustituyen por los contenidos descritos anteriormente con referencia a la FIGURA 20.
El alojamiento 510c puede estar provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente desde el extremo de salida de una aleta de calor sensible 330c hasta el extremo de entrada de una aleta de calor latente 430c. El alojamiento S 10c puede estar formado de tal manera que el área en sección transversal de referencia de la sección desde un primer punto C1 en el que se encuentra el extremo de salida de la aleta de calor sensible 330c hasta un segundo punto C2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430c disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1.
El alojamiento 510c puede estar provisto de tal manera que en la sección que va desde el segundo punto C2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430c hasta el extremo de salida de una aleta aguas abajo 432c, el área de intercambio térmico sólo tenga una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 y una sección en la que se mantenga el área en sección transversal de referencia. En consecuencia, el área en sección transversal de referencia en el extremo de salida de la aleta aguas abajo 432c puede ser menor que el área en sección transversal de referencia en el segundo punto C2.
Limitando más específicamente la forma del área de intercambio térmico latente, el alojamiento 510c puede estar provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia en el extremo de entrada de la aleta aguas abajo 432c sea menor que el área en sección transversal de referencia en el extremo de entrada de una aleta aguas arriba 431c. El alojamiento 510c puede estar provisto de tal manera que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 en la sección que va desde el segundo punto C2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta aguas arriba 431c hasta un quinto punto C5 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta aguas abajo 432c, y la condición puede cumplirse.
Con referencia al dibujo, el área de intercambio térmico latente puede tener una sección desde el segundo punto C2 hasta un tercer punto C3 y una sección desde el quinto punto C5 hasta un sexto punto C6, que son secciones en las que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1, y una sección desde el tercer punto C3 hasta un cuarto punto C4 y una sección desde el sexto punto C6 hasta el extremo de salida de la aleta aguas abajo 432c, que son secciones en las que el área en sección transversal de referencia permanece constante.
De acuerdo con el segundo ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación, el extremo de entrada de una de las aletas de calor latente 430c puede estar formado para ser plano sin tener una pluralidad de valles y porciones salientes, como otra aleta.
La FIGURA 24 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un tercer ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación.
En referencia a la FIGURA 24, la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el tercer ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación incluye una fila de tubos de intercambio térmico sensible 320e y una fila de tubos de intercambio térmico latente 420e. Los tubos de intercambio térmico sensible 320e incluyen cuatro porciones rectas, y los tubos de intercambio térmico latente 420e incluyen seis porciones rectas. Sin embargo, el número de porciones rectas no está limitado.
Un alojamiento 510e de acuerdo con el tercer ejemplo modificado de la tercera realización también puede estar provisto de tal manera que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas abajo sea menor que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas arriba en función de una dirección de referencia D1.
El alojamiento 510e puede estar provisto de tal forma que se forme al menos una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 para permitir que el gas de combustión fluya a mayor velocidad en un área de intercambio térmico latente que en un área de intercambio térmico sensible. Las descripciones de los efectos obtenidos por la unidad intercambiadora de calor al disponer la sección en la que disminuye el área transversal de referencia se sustituyen por los contenidos descritos anteriormente con referencia a la FIGURA 20.
El alojamiento 510e puede estar provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente desde el extremo de salida de una aleta de calor sensible 330e hasta el extremo de entrada de una aleta de calor latente 430e. El alojamiento 510e puede estar formado de manera que el área en sección transversal de referencia se mantenga en la sección desde un primer punto E1 en el que se encuentra el extremo de salida de la aleta de calor sensible 330e hasta un segundo punto E2 situado aguas abajo del primer punto E1 y el área en sección transversal de referencia de la sección desde el segundo punto E2 hasta un tercer punto E3 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430e disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1. En consecuencia, el área en sección transversal de referencia no aumenta desde el extremo de salida de la aleta de calor sensible 330e hasta el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430e.
El alojamiento 510e puede estar provisto de tal manera que en la sección que va desde el tercer punto E3 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430e hasta un quinto punto E5 en el que se encuentra el extremo de salida de la aleta de calor latente 430e, el área de intercambio térmico sólo tiene una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 y una sección en la que se mantiene el área en sección transversal de referencia. En la sección desde el tercer punto E3 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430e hasta un cuarto punto e4 situado aguas abajo del tercer punto E3, el área en sección transversal de referencia puede disminuir gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1, y en la sección desde el cuarto punto E4 hasta el quinto punto E5, el área en sección transversal de referencia permanece constante. En consecuencia, el área en sección transversal de referencia en el quinto punto E5 en el que se encuentra el extremo de salida de la aleta de calor latente 430e puede ser menor que el área en sección transversal de referencia en el tercer punto E3 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430e.
El alojamiento 510e puede estar provisto de tal manera que se formen una primera sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente desde el extremo de salida de la aleta de calor sensible 330e hasta el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430e y una segunda sección en la que el área en sección transversal de referencia se mantenga entre el lado más aguas arriba y el extremo de salida de la aleta de calor latente 430e en función de la dirección de referencia D1 en el área en la que la aleta de calor latente 430e entra en contacto con el alojamiento 510e. La primera sección es una sección desde el segundo punto E2 adyacente al extremo de salida de la aleta de calor sensible 330e hasta el tercer punto E3 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430e, y la segunda sección es una sección desde el cuarto punto E4 hasta el quinto punto E5. El área de la aleta de calor latente 430e que entra en contacto con la superficie interior del alojamiento 510e puede estar provista de tal forma que la anchura de una porción correspondiente a la segunda sección permanezca constante en función de la anchura de una aleta definida en una dirección ortogonal perpendicular a la dirección de referencia D1.
Con referencia al dibujo, el área de intercambio térmico latente puede tener una sección desde el segundo punto E2 hasta el cuarto punto E4, que es una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1, y una sección desde el primer punto E1 hasta el segundo punto E2 y una sección desde el cuarto punto E4 hasta el quinto punto E5, que son secciones en las que el área en sección transversal de referencia permanece constante.
La FIGURA 25 es una vista en sección vertical de una unidad intercambiadora de calor de acuerdo con un cuarto ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación.
En referencia a la FIGURA 25, la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con el cuarto ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación incluye una fila de tubos de intercambio térmico sensible 320f y una fila de tubos de intercambio térmico latente 420f. Los tubos de intercambio térmico sensible 320f incluyen seis porciones rectas, y los tubos de intercambio térmico latente 420f incluyen seis porciones rectas. Sin embargo, el número de porciones rectas no está limitado.
Un alojamiento 510f de acuerdo con el cuarto ejemplo modificado de la tercera realización también puede estar provisto de tal manera que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas abajo sea menor que el área en sección transversal de referencia en el lado más aguas arriba en función de una dirección de referencia D1.
El alojamiento 510f puede estar provisto de tal manera que se forme al menos una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 para permitir que el gas de combustión fluya a mayor velocidad en un área de intercambio térmico latente que en un área de intercambio térmico sensible. Las descripciones de los efectos obtenidos por la unidad intercambiadora de calor al disponer la sección en la que disminuye el área transversal de referencia se sustituyen por los contenidos descritos anteriormente con referencia a la FIGURA 20.
El alojamiento 510f puede estar provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente desde el extremo de salida de una aleta de calor sensible 330f hasta el extremo de entrada de una aleta de calor latente 430f. El alojamiento 5 10f puede estar formado de tal manera que el área en sección transversal de referencia de la sección desde un primer punto F1 en el que se encuentra el extremo de salida de la aleta de calor sensible 330f hasta un segundo punto F2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430f disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1. En consecuencia, el área en sección transversal de referencia no aumenta desde el extremo de salida de la aleta de calor sensible 330f hasta el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430f.
El alojamiento 510f puede estar provisto de tal manera que en la sección que va desde el segundo punto F2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430f hasta el extremo de salida de la aleta de calor latente 430f, el área de intercambio térmico sólo tenga una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuya gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1 y una sección en la que se mantenga el área en sección transversal de referencia. En la sección desde el segundo punto F2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430f hasta un tercer punto F3 situado aguas abajo del segundo punto F2, el área en sección transversal de referencia puede disminuir gradualmente a lo largo de la dirección de referencia D1, y en la sección desde el tercer punto f 3 hasta el extremo de salida de la aleta de calor latente 430f, el área en sección transversal de referencia puede permanecer constante. En consecuencia, el área en sección transversal de referencia en el extremo de salida de la aleta de calor latente 430f puede ser menor que el área en sección transversal de referencia en el segundo punto F2 en el que se encuentra el extremo de entrada de la aleta de calor latente 430f.
Con referencia al dibujo, la aleta de calor latente 430f de acuerdo con el cuarto ejemplo modificado de la tercera realización de la presente divulgación puede incluir una porción puntiaguda 4210f en el extremo del lado más aguas abajo de la misma. La porción puntiaguda 4210f es una porción en la que la anchura en una dirección ortogonal perpendicular a la dirección de referencia D1 disminuye a lo largo de la dirección de referencia D1, y puede proporcionarse una pluralidad de porciones puntiagudas 4210f a lo largo de la dirección ortogonal. La porción puntiaguda puede tener la forma descrita anteriormente de forma que se recoja el condensado formado en la aleta de calor latente 430f por un cambio de fase del gas de combustión.
Las descripciones de las configuraciones de los alojamientos de acuerdo con los ejemplos modificados de la tercera realización pueden aplicarse a otras realizaciones de la presente divulgación y a ejemplos modificados de las mismas.
La FIGURA 26 es una vista que ilustra la segunda placa lateral general 5114 de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación junto con las tapas de paso de flujo incluidas en la segunda placa de tapa de paso de flujo 364. La FIGURA 27 es una vista que ilustra la primera placa lateral general 5113 de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación junto con las tapas de paso de flujo incluidas en la primera placa de tapa de paso de flujo 363. La FIGURA 28 es una vista en perspectiva que ilustra todos los pasos de flujo incluidos en la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación.
Los pasos de flujo formados por el tubo de intercambio térmico sensible 320, el tubo de intercambio térmico latente 420 y las placas de tapa de paso de flujo 363 y 364 de la unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la tercera realización de la presente divulgación se describirán a continuación con referencia a las FIGURAS 26 a 28. Para una mejor comprensión de las áreas por las que pasan los pasos de flujo, las tapas de paso de flujo de las placas de tapa de paso de flujo 363 y 364 no se ilustran en la FIGURA 28 en un estado en el que se han retirado las placas laterales generales 5110, las placas laterales de aislamiento térmico 5120 y las aletas de la unidad intercambiadora de calor.
Refiriéndose al otro ejemplo modificado de la primera realización de la FIGURA 29, la FIGURA 26 es una vista en la que las tapas de paso de flujo 3641, 3642, 3643, 3644, y 3645 de la segunda placa de tapa de paso de flujo 364 se ilustran mediante líneas de puntos en una vista de la segunda placa lateral general 5114, el tubo de intercambio térmico sensible 320, el tubo de intercambio térmico latente 420, y los tubos de aislamiento térmico sensible 3410 y 3420 de la tercera realización de la presente divulgación que corresponde a una vista de la unidad intercambiadora de calor vista desde la segunda placa de tapa de paso de flujo de conexión 72 de la FIGURA 29 a lo largo de la línea H-H'. La FIGURA 27 es una vista en la que las tapas de paso de flujo 3631, 3632, 3633 y 3634 de la primera placa de tapa de paso de flujo 363 se ilustran mediante líneas de puntos sobre una vista de la primera placa lateral general de calor sensible 5111, el tubo de intercambio térmico sensible 320, el tubo de intercambio térmico latente 420 y los tubos de aislamiento térmico sensible 3410 y 3420 de la tercera realización de la presente divulgación que corresponde a una vista de la primera placa lateral general principal 5111, en la que se inserta la primera placa de tapa de paso de flujo de conexión 71, cuando se observa a lo largo de la línea G-G' de la FIGURA 29.
Las porciones rectas de calor sensible pueden formar un paso de flujo sensible a través del cual fluye el agua de calefacción, y las porciones rectas de calor latente 421 y 422 pueden formar un paso de flujo de calor latente a través del cual fluye el agua de calefacción y que está conectado al paso de flujo de calor sensible. El paso de flujo de calor sensible puede incluir un paso de flujo en serie en al menos una sección parcial, y el paso de flujo de calor latente puede incluir un paso de flujo paralelo en al menos una sección parcial.
Como se ha descrito anteriormente, las placas de la tapa de paso de flujo 363 y 364 pueden incluir la primera placa de la tapa de paso de flujo 363 y la segunda placa de la tapa de paso de flujo 364. La segunda placa de tapa de paso de flujo 364 puede estar formada por la primera tapa de paso de flujo 3641, la segunda tapa de paso de flujo 3642, la tercera tapa de paso de flujo 3643, la cuarta tapa de paso de flujo 3644 y la quinta tapa de paso de flujo 3645 y la primera placa de tapa de paso de flujo 363 puede estar formada por la sexta tapa de paso de flujo 3631, la séptima tapa de paso de flujo 3632, la octava tapa de paso de flujo 3633 y la novena tapa de paso de flujo 3634. Las tapas de paso de flujo formadas en las placas de tapa de paso de flujo 363 y 364 tienen forma convexa hacia el exterior de la unidad intercambiadora de calor y están conectadas con los extremos de las porciones rectas incluidas en el tubo de intercambio térmico sensible 320 o los extremos de las porciones rectas 421 y 422 incluidas en el tubo de intercambio térmico latente 420 para permitir que el agua de calefacción fluya hacia el interior. Cuando las tapas de paso de flujo de las placas de tapa de paso de flujo 363 y 364 cubren las placas laterales generales (5110 de la FIGURA 17), el agua de calefacción fluye en el espacio formado por las placas laterales generales y las tapas de paso de flujo.
El orificio de suministro de agua de calefacción 3710 se forma en la primera tapa de paso de flujo 3641 situada en el lado más aguas abajo de la segunda placa de tapa de paso de flujo 364 en función de la dirección de referencia D1. El agua de calefacción se introduce en la unidad intercambiadora de calor a través del orificio de suministro de agua de calefacción 3710. El agua de calefacción introducida fluye a través de las porciones rectas aguas abajo 422, cada una de las cuales tiene un extremo conectado a la primera tapa de paso de flujo 3641. En consecuencia, las porciones rectas aguas abajo 422 pueden formar un paso de flujo paralelo.
El agua de calefacción llega a la sexta tapa de paso de flujo 3631, a la que está conectado un extremo opuesto de cada porción recta 422 aguas abajo, a través de la porción recta 422 aguas abajo. El extremo opuesto de la porción recta aguas abajo 422 y un extremo de cada porción recta aguas arriba 421 están conectados a la sexta tapa de paso de flujo 3631. En consecuencia, el agua de calefacción se introduce en las porciones rectas aguas arriba 421 desde la sexta tapa de paso de flujo 3631 y fluye a lo largo de las porciones rectas aguas arriba 421. En consecuencia, las porciones rectas aguas arriba 421 pueden formar un paso de flujo paralelo.
Un extremo opuesto de cada porción recta aguas arriba 421 está conectado a la segunda tapa de paso de flujo 3642, y el agua de calefacción que fluye a lo largo de la porción recta aguas arriba 421 se suministra a la segunda tapa de paso de flujo 3642. La segunda tapa de paso de flujo 3642 está conectada con el primer tubo de aislamiento térmico sensible 3410 y suministra el agua de calefacción al primer tubo de aislamiento térmico sensible 3410.
El agua de calefacción que se desplaza por el primer tubo de aislamiento térmico sensible 3410 llega a la séptima tapa de paso de flujo 3632 a la que está conectada el primer tubo de aislamiento térmico sensible 3410. Se forma un paso de flujo de calor sensible en forma de zigzag a lo largo de las porciones rectas de calor sensible dispuestas en secuencia desde la séptima tapa de paso de flujo 3632 y conectadas en serie, y el agua de calefacción fluye a lo largo del paso de flujo de calor sensible desde la séptima tapa de paso de flujo 3632 hasta la tercera tapa de paso de flujo 3643, desde la tercera tapa de paso de flujo 3643 hasta la octava tapa de paso de flujo 3633, desde la octava tapa de paso de flujo 3633 hasta la cuarta tapa de paso de flujo 3644, y desde la cuarta tapa de paso de flujo 3644 hasta la novena tapa de paso de flujo 3634. En un caso en el que los tubos de aislamiento térmico sensible 3410 y 3420 estén dispuestos como en la tercera realización de la presente divulgación, el paso del flujo de calor sensible puede implementarse mediante la conexión de las porciones rectas incluidas en los tubos de aislamiento térmico sensible 3410 y 3420 y el tubo de intercambio térmico sensible 32.
La novena tapa de paso de flujo 3634 también está conectada con el segundo tubo de aislamiento térmico sensible 3420, y el agua de calefacción fluye a lo largo del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 3420 y llega al quinto tapón de paso de flujo 3645. La quinta tapa de paso de flujo 3645 está conectada con el orificio de descarga de agua de calefacción 3720, y el agua de calefacción suministrada a través del segundo tubo de aislamiento térmico sensible 3420 se descarga en estado calentado a través del orificio de descarga de agua de calefacción 3720. En la FIGURA 28 se ilustra con flechas todo el paso de flujo en el que el agua de calefacción se suministra entre las porciones rectas aguas abajo 422 y las porciones rectas aguas arriba 421 conectadas entre sí y el agua de calefacción se suministra entre las porciones rectas aguas arriba 421 y el paso de flujo de calor latente conectado entre sí. El agua de calefacción se calienta y se descarga mientras fluye a lo largo de todo el paso de flujo.

Claims (21)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad intercambiadora de calor que comprende:
una pieza de intercambio térmico sensible (300) que incluye una tubo de intercambio térmico sensible (320, 320c, 320f) dispuesto en un área de intercambio térmico sensible y configurado para recibir agua de calefacción y permitir que el agua de calefacción fluya a través del mismo y una aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) dispuesta en el área de intercambio térmico sensible y formada en forma de placa a través del tubo de intercambio térmico sensible (320, 320c, 320f) de manera que el tubo de intercambio térmico sensible (320, 320c, 320f) pase a través de la aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f), estando configurada el área de intercambio térmico sensible para recibir el calor sensible generado por una reacción de combustión y calentar el agua de calefacción; y una pieza de intercambio térmico latente (400) que incluye un tubo de intercambio térmico latente (420, 420c, 420f) dispuesto en un área de intercambio térmico latente y configurado para recibir el agua de calefacción y permitir que el agua de calefacción fluya a través del mismo y una aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) dispuesta en el área de intercambio térmico latente y formada en forma de placa a través del tubo de intercambio térmico latente (420, 420c, 420f) de tal manera que el tubo de intercambio térmico latente (420, 420c, 420f) pase a través de la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f), estando el área de intercambio térmico latente situada aguas abajo del área de intercambio térmico sensible en función de una dirección de referencia (D 1) que es una dirección de flujo del gas de combustión generado durante la reacción de combustión y configurada para recibir el calor latente generado durante un cambio de fase del gas de combustión y calentar el agua de calefacción, la unidad intercambiadora de calor comprende además:
un alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) configurado para rodear las áreas de intercambio térmico y definir en él las áreas de intercambio térmico,
donde un área en sección transversal del área de intercambio térmico definida en un plano perpendicular a la dirección de referencia (D1) se denomina área en sección transversal de referencia, y basándose en la dirección de referencia (D 1), el lado más aguas arriba de la aleta se denomina extremo de entrada, y el lado más aguas abajo se denomina extremo de salida, y
caracterizada porque el alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) está provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente desde el extremo de salida de la aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) hasta el extremo de entrada de la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f).
2. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde el alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) está provisto de tal manera que, basándose en la dirección de referencia (D1), un área en sección transversal de referencia en el lado más aguas abajo es menor que un área en sección transversal de referencia en el lado más aguas arriba.
3. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 2, donde el alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) está provisto de tal forma que al menos una sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia (D1) está formada para permitir que el gas de combustión fluya a mayor velocidad en el área de intercambio térmico latente que en el área de intercambio térmico sensible.
4. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde el alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) está provisto de tal forma que al menos una de las secciones en las que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia (D1) o una sección en la que el área en sección transversal de referencia se mantiene está formada en el área de intercambio térmico latente.
5. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde el alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) está provisto de tal manera que una primera sección en la que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente desde el extremo de salida de la aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) hasta el extremo de entrada de la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) y una segunda sección en la que el área en sección transversal de referencia se mantiene entre el lado más aguas arriba y el extremo de salida de la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) en función de la dirección de referencia (D1) en un área en la que la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) entra en contacto con el alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) están formadas, y
donde un área de la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) configurada para entrar en contacto con una superficie interior del alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) se proporciona de forma que una anchura de una porción correspondiente a la segunda sección permanezca constante en función de una anchura de la aleta definida en una dirección perpendicular a la dirección de referencia (D 1).
6. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde el alojamiento está provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente desde el extremo de entrada de la aleta de calor latente hasta el extremo de salida de la aleta de calor latente, y
donde un área de la aleta de calor latente configurada para entrar en contacto con una superficie interior del alojamiento se proporciona de tal manera que, basándose en una anchura de la aleta definida en una dirección perpendicular a la dirección de referencia (D1), la anchura disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de referencia (D1) para corresponder a la disminución gradual del área en sección transversal de referencia.
7. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde la aleta de calor latente (430, 430b, 430c) incluye una aleta aguas arriba (431, 431b, 431c) situada en un lado aguas arriba en función de la dirección de referencia (D1) y una aleta aguas abajo (432, 432b, 432c) situada en un lado aguas abajo, donde el alojamiento (510, 510b, 510c) está provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia en el extremo de entrada de la aleta aguas abajo (432, 432b, 432c) es menor que el área en sección transversal de referencia en el extremo de entrada de la aleta aguas arriba (431, 431b, 431c).
8. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde el tubo de intercambio térmico sensible (320, 320c, 320f) incluye una pluralidad de porciones rectas de calor sensible que se extienden a lo largo de una dirección predeterminada, estando la pluralidad de porciones rectas de calor sensible dispuesta para estar espaciadas entre sí a lo largo de una dirección ortogonal perpendicular a la dirección predeterminada y configurada para formar un paso de flujo de calor sensible a través del cual fluye el agua de calefacción, y
donde el tubo de intercambio térmico latente (420, 420c, 420f) incluye una pluralidad de porciones rectas de calor latente (421,422, 421c, 422c) que se extienden a lo largo de la dirección predeterminada, estando la pluralidad de porciones rectas de calor latente (421, 422, 421c, 422c) dispuestas para estar espaciadas entre sí a lo largo de la dirección ortogonal y configuradas para formar un paso de flujo de calor latente a través del cual fluye el agua de calefacción y que está conectado al paso de flujo de calor sensible.
9. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 8, donde el paso de flujo de calor sensible incluye un paso de flujo en serie en al menos una sección parcial, y
donde el paso de flujo de calor latente incluye un paso de flujo paralelo en al menos una sección parcial.
10. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 8, donde, basándose en una sección transversal que depende de un plano perpendicular a la dirección predeterminada, un área en sección transversal de un espacio interior de la porción recta de calor sensible es mayor que un área en sección transversal de un espacio interior de la porción recta de calor latente (421,422, 421c, 422c).
11. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 8, donde la porción recta de calor latente (421, 422, 421c, 422c) incluye una porción recta aguas arriba (421, 421c) situada en un lado aguas arriba en función de la dirección de referencia (D 1) y una porción recta aguas abajo (422, 422c) situada en un lado aguas abajo, y
donde, basándose en una sección transversal que depende de un plano perpendicular a la dirección predeterminada, un área en sección transversal de un espacio interior de la porción recta aguas abajo (422, 422c) es mayor o igual que un área en sección transversal de un espacio interior de la porción recta aguas arriba (421, 421c).
12. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 8, donde, basándose en una sección transversal que depende de un plano perpendicular a la dirección predeterminada, un espacio interior de la porción recta de calor sensible y un espacio interior de la porción recta de calor latente (421, 422, 421c, 422c) tienen la forma de un orificio largo que se extiende a lo largo de la dirección de referencia (D 1).
13. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 12, donde el orificio largo está formado de tal manera que un valor obtenido dividiendo una longitud en la dirección de referencia (D 1) por una anchura en una dirección perpendicular a la dirección de referencia (D 1) es igual a 2 o más.
14. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 8, donde tanto una salida del paso del flujo de calor sensible como una entrada del paso del flujo de calor latente están formadas en una de las placas laterales (5110) configuradas para formar el alojamiento (510, 510b, 510c, 510f).
15. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende además:
una placa de tapa de paso de flujo (363, 364) que incluye, entre la placa de tapa de paso de flujo (363, 364) y una placa lateral (5110) entre placas laterales configuradas para formar el alojamiento (510, 510b, 510c, 510f), una tapa de paso de flujo (3642) que tiene un espacio de conexión que rodea una salida del paso de flujo de calor latente y una entrada del paso de flujo de calor sensible para conectar la salida del paso de flujo de calor latente expuesta fuera de la placa lateral (5110) y la entrada del paso de flujo de calor sensible expuesta fuera de la placa lateral.
16. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 8, donde el número de porciones rectas de calor sensible es menor que el número de porciones rectas de calor latente.
17. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde la aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) incluye una pluralidad de aletas de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f), y la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) incluye una pluralidad de aletas de calor latente (430, 430b, 430c, 430f), y donde una distancia por la que dos aletas de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) adyacentes entre sí entre la pluralidad de aletas de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) están separadas entre sí es mayor que una distancia por la que dos aletas de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) adyacentes entre sí entre la pluralidad de aletas de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) están separadas entre sí.
18. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde la aleta de calor latente (430, 430b, 430c) incluye una pluralidad de aletas aguas arriba (431, 431b, 431c) situadas en un lado aguas arriba en función de la dirección de referencia (D1) y una pluralidad de aletas aguas abajo (432, 432b, 432c) situadas en un lado aguas abajo, y
donde una distancia por la que dos aletas aguas abajo (432, 432b, 432c) adyacentes entre sí entre la pluralidad de aletas aguas abajo (432, 432b, 432c) están separadas entre sí es mayor que una distancia por la que dos aletas aguas arriba (431, 43 1b, 431c) adyacentes entre sí entre la pluralidad de aletas aguas arriba (431, 431b, 431c) están separadas entre sí.
19. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde la aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) incluye una pluralidad de aletas de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f), y la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) incluye una pluralidad de aletas de calor latente (430, 430b, 430c, 430f),
donde la pluralidad de aletas de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) forma al menos una capa en la que se disponen aletas de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) situadas en la misma posición en función de la dirección de referencia (D1), y
donde el número total de aletas de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) dispuestas en una capa más adyacente a la aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) es menor que el número total de aletas de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f).
20. La unidad intercambiadora de calor de acuerdo con la reivindicación 1, donde la aleta de calor latente (430f) incluye, en una porción extrema en el lado más aguas abajo de la aleta de calor latente (430f) basada en la dirección de referencia (D1), una porción puntiaguda (4201f) en la que una anchura en una dirección perpendicular a la dirección de referencia (D1) disminuye a lo largo de la dirección de referencia (D 1) para recoger el condensado formado por el cambio de fase del gas de combustión.
21. Una caldera de condensación que comprende:
un ensamble de quemador (10) provoca una reacción de combustión;
una cámara de combustión (20) situada aguas abajo del ensamble del quemador en función de la dirección del flujo de un gas de combustión generado por la reacción de combustión, y en la que se encuentra la llama generada por la reacción de combustión; y
una unidad intercambiadora de calor configurada para recibir el calor sensible y el gas de combustión generado por la reacción de combustión para calentar el agua de calefacción;
una unidad intercambiadora de calor que comprende:
una pieza de intercambio térmico sensible (300) que incluye un tubo de intercambio térmico sensible (320, 320c, 320f) dispuesto en un área de intercambio térmico sensible y configurada para recibir el agua de calefacción y permitir que el agua de calefacción fluya a través de ella y una aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) dispuesta en el área de intercambio térmico sensible y formada en forma de placa a través del tubo de intercambio térmico sensible (320, 320c, 320f) de manera que el tubo de intercambio térmico sensible (320, 320c, 320f) pase a través de la aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f), estando configurada el área de intercambio térmico sensible para recibir el calor sensible generado por una reacción de combustión y calentar el agua de calefacción; y
una pieza de intercambio térmico latente (400) que incluye un tubo de intercambio térmico latente (420, 420c, 420f) dispuesto en un área de intercambio térmico latente y configurado para recibir el agua de calefacción y permitir que el agua de calefacción fluya a través de ella y una aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f) dispuesta en el área de intercambio térmico latente y formada en forma de placa a través del tubo de intercambio térmico latente (420, 420c, 420f) de manera que el tubo de intercambio térmico latente(420, 420c, 420f) pase a través de la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f), estando el área de intercambio térmico latente situada aguas abajo del área de intercambio térmico sensible en función de una dirección de referencia (D1) que es una dirección de flujo del gas de combustión generado durante la reacción de combustión y configurado para recibir el calor latente generado durante un cambio de fase del gas de combustión y calentar el agua de calefacción,
por lo que la unidad intercambiadora de calor comprende además:
un alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) configurado para rodear las áreas de intercambio térmico y definir en él las áreas de intercambio térmico,
donde un área en sección transversal del área de intercambio térmico definida en un plano perpendicular a la dirección de referencia (D1) se denomina área en sección transversal de referencia, y basándose en la dirección de referencia (D1), el lado más aguas arriba de la aleta se denomina extremo de entrada, y el lado más aguas abajo se denomina extremo de salida, y
caracterizada porque el alojamiento (510, 510b, 510c, 510f) está provisto de tal forma que el área en sección transversal de referencia disminuye gradualmente desde el extremo de salida de la aleta de calor sensible (330, 330b, 330c, 330f) hasta el extremo de entrada de la aleta de calor latente (430, 430b, 430c, 430f).
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