ITUD960197A1

ITUD960197A1 - Apparato per il recupero del fluido di raffreddamento di circuiti di scambio calore

Info

Publication number: ITUD960197A1
Application number: IT96UD000197A
Authority: IT
Inventors: Enrico Medessi
Original assignee: Enrico Medessi
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 1998-04-16
Also published as: EP1015832A1; JP2001502410A; IT1289004B1; WO1998016785A1; ATE205935T1; EP1015832B1; AU3273297A; DE69706892T2; DE69706892D1

Description

Descrizione di brevetto per invenzione industriale

Titolo:

Apparato per il recupero del fluido di raffreddamento circuiti di scambio calore.

DESCRIZIONE

Oggetto dell'innovazione

Il presente trovato ha per oggetto un apparato per il recupero del fluido di raffreddamento di circuiti di scambio calore.

Campo di applicazione

L'innovazione trova particolare seppure non esclusiva applicazione nel settore del recupero dei fluidi (acqua olio, ecc.) di circuiti di scambio calore in macchine della tecnica industriale come ad esempio macchine per la produzione di gelato o macchine per lo stampaggio di materiali plastici (raffreddamento degli stampi) , ecc.

Stato della tecnica

É noto che nella tecnica vi sono molti tipi di macchine che usano circuiti di raffreddamento a fluido, in particolare acqua od olio.

I fluidi utilizzati per il raffreddamento escono generalmente temperatura superiore a quella media ambiente es. 35-40°C per cui è di interesse ai fini di un adeguato ricircolo il loro raffreddamento in modo efficiente con apparecchiature di minimo ingombro e adeguato rendimento.

Allo stato attuale della tecnica, esistono già apparecchiature di tale tipo, le quali sono costruite sostanzialmente come una torre di raffreddamento comportante il ricircolo del fluido di lavoro uscito dalla macchina principale assoggettandolo ad uno scambio di calore mediante passaggio attraverso un getto d'aria forzata, anche utilizzando il sistema evaporativo.

In tal modo viene abbassata la temperatura del detto fluido ad un livello non molto elevato e generalmente di poco superiore alla temperatura dell'aria ambiente. Ad esempio se l'aria ambiente è a 20°C la temperatura del fluido potrà essere abbassata da 35-40°C ad un valore non inferiore a 20°C. o al massimo nel suo interno o poco meno (utilizzando il sistema evaporativo). Questo fatto comporta l'inconveniente che l'efficacia di scambio calore all'interno della macchina principale ( es. macchina da gelato, macchina di pressoiniezione per materiali plastici, ecc.) è piuttosto ridotto.

Nelle torri di raffreddamento e negli scambiatori acqua aria di tipo evaporativo in genere, la temperatura a cui si può recuperare l'acqua non può scendere al di sotto della temperatura del bulbo umido dell'aria utilizzata.

Normalmente, nei mesi estivi, si calcola che la temperatura del bulbo umido è intorno ai 24-25°C per cui il raffreddamento è notoriamente limitato.

Negli scambiatori acqua aria di tipo non evaporativo (esempio scambiatori a secco alettati), la temperatura con cui si può recuperare l'acqua non può scendere al di sotto della temperatura del bulbo secco dell'aria utilizzata e quindi l'abbassamento di temperatura è ancora più limitato.

Scopo della presente innovazione

Scopo del presente trovato è quello di ovviare ai succitati inconvenienti creando una apparecchiatura che sia in grado di fornire una maggiore efficacia di raffreddamento ai detti fluidi di lavoro (scambio calore) nelle dette macchine operative principali.

Rivelazione dell'essenza innovativa

Questo ed altri scopi vengono raggiunti come rivendicato mediante una apparecchiatura che include mezzi a torre di raffreddamento mediante getto d'aria, per il raffreddamento di fluidi di lavoro circolanti per scambio calore in macchine operative principali, del tipo comportante:

- per lo meno una presa del detto fluido di lavoro riscaldato dallo scambio di calore nella detta macchina principale e

- per lo meno un innesto di reimmissione del detto fluido di lavoro, opportunamente raffreddato mediante i detti mezzi a torre di raffreddamento, nel sistema di ricircolo della detta macchina principale, caratterizzata dal fatto che in essa viene incluso almeno un circuito frigorigeno con mezzi evaporatori e mezzi condensatori, in cui:

• i detti mezzi condensatori vengono messi a monte dei detti mezzi a torre di raffreddamento per scambiare calore con il detto flusso d'aria, prima che esso investa i detti mezzi a torre di raffreddamento;

• i detti mezzi evaporatori vengono messi a valle dei detti mezzi a torre di raffreddamento per scambiare calore con detto fluido di lavoro per un suo ulteriore raffreddamento.

Vantaggi del trovato

In questo modo si ottiene un sensibile maggiore rendimento potendo portare la temperatura di lavoro a valori anche estremamente bassi ed inferiori alla temperatura ambiente.

Descrizione di alcune forme preferite di realizzazione

Questi ed altri vantaggi appariranno dalla successiva descrizione di due soluzioni preferenziali di realizzazione, con l'aiuto dei disegni allegati i cui particolari di esecuzione non sono da intendersi limitativi ma solo forniti a titolo di esempio.

La Figura 1 è una vista schematica di un sistema semplificato secondo l'invenzione, nel caso specifico a singolo radiatore condensatore per raffreddare acqua di lavoro con sistema esteriore non evaporativo.

La Figura 2 è una vista di una soluzione a doppio radiatore del condensatore ed uso di sistema esteriore evaporativo.

Facendo riferimento alle figure si rileva che con 1 , 2 e 3 è indicato il flusso dell'aria di raffreddamento, mentre non è indicato il ventilatore in compressione od aspirazione che determina tale flusso essendo di tecnica nota.

Con 11 è indicato il contenitore dell'apparecchiatura.

Con 4 e 6 sono indicati rispettivamente gli innesti di entrata ed uscita dell'acqua (od altro fluido) di lavoro dalla macchina principale (es. Macchina per gelato non illustrata).

Con 8 è indicata la torre di raffreddamento di tecnica nota, per il raffreddamento del fluido di lavoro 4-6.

Con 10 è indicato il circuito frigorigeno introdotto nel sistema, il quale innovativamente pone il condensatore (7) o più condensatori (7, 19), in entrata del flusso d'aria, a monte della torre di raffreddamento, e l'evaporatore (9) a valle della torre di raffreddamento per raffreddare ulteriormente il fluido di lavoro, tramite la connessione 5 prima dello scarico e ricircolo nella macchina operatrice principale (6).

Un esempio di lavoro risulta dai parametri indicati nelle figure sulle rispettive temperature ove:

In entrata aria dall'esterno 1 la temperatura è quella ambiente Ta. L'aria viene riscaldata a Tm>Ta passando attraverso i mezzi condensatori (7) essiccandosi.

Nel frattempo in entrata 4 il fluido di lavoro ha una temperatura Te>Tm e pertanto nella torre 8 esso fluido di lavoro viene raffreddato ad un determinato valore, mentre l'aria fuoriesce dal lato opposto ad una temperatura TF>Tm.

II rendimento degli scambii di calore in 7 ed 8 può essere migliorato utilizzando un sistema evaporativo esterno es. a pioggia o spruzzo d'acqua (15,16). La torre 8 può pure utilizzare un sistema evaporativo.

Prima di essere scaricato il fluido di lavoro viene fatto passare attraverso l'evaporatore 9 del circuito frigorigeno, ottenendo con ciò un suo ulteriore raffreddamento ad una temperatura Tu<Te.

La temperatura di uscita Tu in tal modo può raggiungere valori anche estremamente bassi rispetto alla temperatura ambiente ed arrivare anche nell'intorno di 0 °C.

Nella soluzione di Fig.2 è indicato il sistema evaporativo a pioggia o spruzzatura per migliorare lo scambio mediante, un raccoglitore intermedio (13) che raccoglie lo scarico dell'acqua dalla pioggia o spruzzo sia dal condensatore (19-17) che dalla torre di raffreddamento (8,12), per poi essere messa in ricircolo mediante pompa (14) rispettivamente sopra il condensatore (16) e sopra la torre (15).

Il vano 18 fra i due condensatori farà si che all'insieme gruppo condensatore si abbia un maggiore rendimento di scambio calore poiché nel secondo condensatore (19) si sfrutta l’evaporazione dell'acqua di bagnamento esterno (16).

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Apparecchiatura che include mezzi a torre di raffreddamento (8) mediante getto d'aria (1 ), per il raffreddamento di fluidi di lavoro circolanti per scambio calore in macchine operative principali (4), del tipo comportante: - per lo meno una presa del detto fluido di lavoro riscaldato dallo scambio di calore nella detta macchina principale (4) e - per lo meno un innesto di reimmissione del detto fluido di lavoro, opportunamente raffreddato mediante i detti mezzi a torre di raffreddamento (8), nel sistema di ricircolo della detta macchina principale (6) , caratterizzata dal fatto che in essa viene incluso almeno un circuito frigorigeno con mezzi evaporatori (9) e mezzi condensatori (7), in cui: • i detti mezzi condensatori (7) vengono messi a monte dei detti mezzi a torre di raffreddamento (8) per scambiare calore con il detto flusso d'aria (1 -2), prima che esso investa i detti mezzi a torre di raffreddamento (8) per un primo raffreddamento del detto fluido di lavoro; • i detti mezzi evaporatori (9) vengono messi a valle (5) dei detti mezzi a torre di raffreddamento (8), per scambiare calore con detto fluido di lavoro per un suo ulteriore raffreddamento (6).
2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1., caratterizzato dai fatto che i detti mezzi condensatori sono per lo meno in numero di due (7,19), posti in parallelo ed attraversati dal detto flusso di aria di raffreddamento ( 1 , 2, 3 ) .
3. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il detto fluido di lavoro (4) viene fatto cadere o spruzzato in detta torre di raffreddamento ed investito dal detto flusso d'aria (2,3) per assoggettamento ad evaporazione.
4. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi a torre di raffreddamento comportano una canalizzazione del detto fluido di lavoro.
5. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che per lo meno uno dei detti mezzi condensatori (7,19) viene assoggettato a pioggia o spruzzo d'acqua durante l'investimento del flusso d'aria di raffreddamento (1 ,2).
6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che il mezzo condensatore assoggettato a bagnamento è un secondo mezzo condensatore (19) posto a valle di un primo a secco (7) in parallelo.
7. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi a torre di raffreddamento (8) vengono assoggettati a piaggia o spruzzo d'acqua durante l'investimento del flusso d'aria di raffreddamento (2,3).
8. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che al sistema viene associato un circuito di bagnamento a pioggia o spruzzo che comprende un raccoglitore (13) dai mezzi condensatori (17) e dai mezzi a torre (12) e mezzi di ricircolo (14) per bagnare nuovamente (16,15) i detti mezzi condensatori (19) e scambio calore della detta torre (8).