BR112015005544B1

BR112015005544B1 - Forno de ar quente e método para trocar energia térmica de um primeiro fluido para um segundo fluido

Info

Publication number: BR112015005544B1
Application number: BR112015005544-3A
Authority: BR
Inventors: Olof ENGSTRÖM
Original assignee: Revent International Ab
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2020-05-26
Also published as: AU2013316210B2; JP6502852B2; CN104735988B; PH12015500532B1; RU156162U1; EA201590440A1; WO2014042585A3; PL69033Y1; EE01330U1; PH12015500532A1; ES1139060U; AU2013316210A1; US10258049B2; PL123925U1; ES1139060Y; MX356024B; KR102139270B1; EA031073B1; US20150237872A1; KR20150064076A

Abstract

resumo forno de ar quente e método para trocar energia térmica de um primeiro fluido para um segundo fluido a fim de melhorar a transferência de calor de um fluido quente dentro de um tubo de trocador de calor (333) disposto em um forno de ar quente e que compreende um tubo alongado com uma parede com uma superfície exterior e uma superfície interior, sendo que a superfície interior é dotada de pelo menos uma parede interior que se estende longitudinalmente (363’, 363’’) que se estende de um lado da superfície interior para outro lado da superfície interior. 1/1

Description

FORNO DE AR QUENTE E MÉTODO PARA TROCAR ENERGIA TÉRMICA DE UM PRIMEIRO FLUIDO PARA UM SEGUNDO FLUIDO

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um forno de ar quente que compreende uma pluralidade de tubos de trocador de calor, e métodos para usar tais tubos de trocador de calor.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O ar quente para cozinhar alimentos em fornos de padaria pode ser produzido queimando-se um combustível em um queimador e transferindo o calor nos gases de escape por meio de um trocador de calor de tubo de fluxo cruzado para o ar de cozimento sem o ar de cozimento ser contaminado pelos gases de escape. O ar de cozimento aquecido é transportado para a câmara de cozimento do forno. Os fornos de padaria convencionais usam dutos em formato de S dispostos dentro de uma câmara de aquecimento para transportar o ar de escape quente do queimador para uma chaminé, com a seção inferior substancialmente horizontal do S conectada à saída do queimador, sendo que a seção intermediária substancialmente horizontal do S contém os tubos de trocador de calor para aquecer o ar de cozimento e a seção superior substancialmente horizontal é conectada a uma chaminé. Os tubos de trocador de calor têm normalmente o formato de tubos com corte transversal oblíquo circular ou retangular com lados curtos arredondados e são feitos de um material com um alto coeficiente de transferência de calor. Os gases de escape passam através do interior (conhecido como o lado quente”) dos tubos de transferência de calor de trocador de calor e o ar de cozimento é forçado a fluir ao redor do exterior dos tubos (conhecido como o lado frio” do trocador de calor) em

2/14 uma direção que é substancialmente perpendicular ao fluxo dentro dos tubos. Normalmente, o ar de cozimento entra na câmara de aquecimento no topo da câmara em que o gás de escape está em sua menor temperatura e circula para baixo através dos tubos de trocador de calor e do tubo de escape de queimador em que a temperatura é maior antes de ser transportado para a câmara de cozimento de um forno. Esse fluxo de ar é conduzido por um ventilador. A quantidade de calor transferido dos gases de escape para o ar de cozimento é influenciada pela área de superfície das superfícies de trocador de calor em contato com os gases de escape e ar de cozimento, o coeficiente de transferência de calor do trocador de calor (que é influenciado, dentre outras coisas, pelos materiais usados e suas propriedades de superfície e o fluxo de ar no e ao redor do trocador de calor) e a diferença de temperatura através das paredes do trocador de calor. Embora trocadores de calor convencionais sejam relativamente compactos e tenham uma boa eficácia, os mesmos ainda ocupam muito espaço e são um contribuinte principal para a pegada de um forno de padaria. Seria desejável melhorar a eficácia dos trocadores de calor convencionais. Isso levaria às vantagens de ter a capacidade de produzir fornos de padaria com uma pegada menor e/ou custos de funcionamento menores conforme a eficácia aumentada levaria a menos combustível sendo exigido para aquecer a mesma quantidade de ar de cozimento. Os métodos convencionais para aumentar o fluxo de calor dos gases de escape para o ar de cozimento no trocador de calor incluem alterar os formatos dos tubos de trocador de calor para aumentar a área de superfície exposta ao ar de cozimento ou adicionar mais tubos. Tais medidas podem aumentar a

3/14 eficácia levemente, mas ao custo de um atrito de ar aumentado no lado frio, o que exige o uso de um ventilador maior e custos de funcionamento aumentados.

[003]

O documento

GB-2424265 refere-se a tubos de troca de calor com aletas integrais. Nos antecedentes, menciona-se que é conhecimento comum fornecer um vaso através do qual o fluido aquecido está fluindo com uma área de superfície tão grande quanto possível a fim de maximizar a transferência de calor. O interior do corpo tubular é tipicamente dividido em uma pluralidade de passagens longitudinais, sendo que as paredes de divisão entre as passagens servem tanto para fortalecer o corpo tubular quanto para aumentar a área de superfície sobra a qual a transmissão do calor para ou do fluido que flui através das passagens pode ocorrer.

[004] O documento US-2003/209344 refere-se a um trocador de calor que compreende tubos, em que cada um dos tubos inclui uma passagem, que é dividida em uma pluralidade de subpassagens. Cada uma das subpassagens é geralmente retangular no formato (outros formatos geométricos são mencionados) e tem uma superfície de parede interior que tem aletas.

[005]

Os documentos

DE102005020727 e EP-0359358D3 também se referem a trocadores de calor dotados de tubos que têm dois ou diversos canais.

[006] Entretanto, nenhum dos documentos da técnica anterior dos antecedentes inclui quaisquer tubos de trocador de calor especificamente adaptados para o uso em fornos de ar quente.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

4/14

[007] A presente invenção resolve o problema de como

melhorar	a	eficácia de um	trocador	de calor de	tubo	sem
aumentar	a	função de ar	no	lado	exterior dos	tubos	de
trocador	de	calor por meio	de	um tubo de trocador	de calor

que tem os recursos da reivindicação 1.

[008]Assim, a presente invenção refere-se a um forno de ar quente dotado de um trocador de calor de fluxo cruzado que compreende pelo menos duas linhas de uma pluralidade de tubos de trocador de calor. Os tubos de trocados de calor em cada linha são dispostos em um plano essencialmente horizontal e em que os tubos de trocador de calor em uma linha estão em uma relação predeterminada em relação aos tubos de trocador de calor em uma linha adjacente. Cada tubo de trocador de calor que compreende um tubo alongado com uma parede de tubo e que o interior do tubo alongado é dotado de pelo menos uma parede interior que se estende longitudinalmente que se estende de um lado da superfície interior do tubo alongado para outro lado da superfície interior.

[009]Preferencialmente, a relação predeterminada envolve que os tubos em linhas adjacentes sejam verticalmente alinhados ou que os tubos adjacentes sejam verticalmente deslocados.

[010] Vantajosamente, as linhas dos tubos de trocador de calor são dispostas em uma seção intermediária do trocador de calor de tubo de fluxo cruzado.

[011] As modalidades preferenciais são definidas nas reivindicações dependentes.

[012]O forno de ar quente, de acordo com a presente invenção, provou melhorar a eficácia em relação a quando

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. FORNO DE AR QUENTE dotado de um trocador de calor de tubo de fluxo cruzado que compreende pelo menos duas linhas (734, 834) de uma pluralidade de tubos de trocador de calor (333, 433, 533, 633, 733, 833), sendo que o trocador de calor é disposto dentro de uma câmara de aquecimento (5) na qual o ar de cozimento que deve ser aquecido flui através do trocador de calor quente, os gases de escape quente para aquecer o ar de cozimento são gerados por um queimador, os gases de escape passam através de um sistema de duto estanque a gases, incluindo os ditos tubos de trocador de calor, que leva do queimador até uma chaminé, e que os tubos de trocador de calor em cada linha são dispostos em um plano essencialmente horizontal, e que os tubos de trocador de calor em uma linha estão em uma relação predeterminada no que diz respeito aos tubos de trocador de calor em uma linha adjacente, caracterizado por cada tubo de trocador de calor compreender um tubo alongado (333) com uma parede de tubo (361), sendo que o interior do tubo alongado é dotado de pelo menos uma parede interior que se estende longitudinalmente (363', 363) que se estende de um lado da superfície interior do tubo alongado para o outro lado da superfície interior, em que, durante o uso, as paredes interiores são aquecidas pelo gás de escape, e as paredes interiores transferem esse calor, por meio de condução, para a parede de tubo de troca de calor, em que o tubo tem um corte transversal com dois lados longos retos e paralelos (57', 57) separados por uma distância D, e conectados por um par de extremidades curvadas convexas (59', 59) do diâmetro da curvatura D, em que pelo menos uma parede interior se estender de um lado longo para o

Petição 870190108094, de 24/10/2019, pág. 7/11
2/3 outro lado longo.

2. FORNO DE AR QUENTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dita relação predeterminada implicar que os tubos em linhas adjacentes estejam verticalmente alinhados.
3. FORNO DE AR QUENTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dita relação predeterminada implicar que os tubos adjacentes estejam verticalmente deslocados.
4. FORNO DE AR QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelas ditas linhas de tubos de trocador de calor serem dispostas em uma seção intermediária do trocador de calor de tubo de fluxo cruzado.
5. FORNO DE AR QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela dita pelo menos uma parede interior se estender a partir de um lado da superfície interior, e estar em contato com o outro lado da superfície interior.
6. FORNO DE AR QUENTE, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por cada uma dentre a dita pelo menos uma parede interior ser sólida, e que o tubo é dividido em compartimentos que se estendem longitudinalmente (365', 365”, 365'''), em que a dita pelo menos uma parede interior (363', 363”) impede o fluxo transversal entre os ditos compartimentos.
7. FORNO DE AR QUENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo dito tubo ser feito de duas partes de folha de metal idênticas (931, 932), sendo que cada uma é dobrada a partir de uma folha de metal plana alongada e, então, combinada para formar o tubo.

Petição 870190108094, de 24/10/2019, pág. 8/11

3/3
8. MÉTODO PARA TROCAR ENERGIA TÉRMICA DE UM PRIMEIRO FLUIDO PARA UM SEGUNDO FLUIDO, caracterizado por se dar através do fluxo do primeiro fluido dentro de um tubo de trocador de calor em um forno de ar quente, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, e do fluxo do segundo fluido para fora do dito tubo de trocador de calor.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo segundo fluido fluir em uma direção que é através da direção do fluxo do primeiro fluido.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo segundo fluido fluir na direção reversa em relação à direção do fluxo do primeiro fluido.