BR112015008859B1

BR112015008859B1 - placa de trocador de calor, e, trocador de calor de placa

Info

Publication number: BR112015008859B1
Application number: BR112015008859-7A
Authority: BR
Inventors: Magnus Hedberg; Johan Nilsson
Original assignee: Alfa Laval Corporate Ab
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2020-10-13
Also published as: WO2014067758A1; RU2606466C2; KR101686370B1; AR093268A1; ES2610365T3; CN103791756B; US9759494B2; US20150247682A1; BR112015008859A2; EP2728293A1; CA2885297C; CN203443451U; DK2728293T3; CA2885297A1; RU2015115893A; JP2015532972A; SI2728293T1; JP6192729B2; CN103791756A; EP2728293B1

Abstract

PLACA DE TROCADOR DE CALOR, E, TROCADOR DE CALOR DE PLACA. Uma placa de trocador de calor (4, 6, 8) e um trocador de calor de placa (2) compreendendo tal placa de trocador de calor é provido. A placa de trocador de calor possui um orifício de porta (36, 38, 42, 44) com um ponto de referência (80) que coincide com um ponto central (C) de um círculo imaginário maior (82) que pode ser ajustado no orifício de porta. O orifício de porta é arranjado dentro da metade esquerda e da metade superior da placa de transferência de calor e possui uma forma definida por um número de pontos de canto (66, 68, 70) de uma figura geométrica de plano imaginário (72) da qual pelo menos um está deslocado de um arco (92) do círculo, e o mesmo número de linhas cuidadosamente curvadas (74, 76, 78) conectando os pontos de canto. Um primeiro ponto de canto (66) dos pontos de canto é arranjado mais próximo de uma transição (84) entre um primeiro lado curto e um primeiro lado longo da placa de transferência de calor e em uma primeira distância (dl) a partir do ponto de referência. Um segundo ponto de canto (68) dos pontos de canto é arranjado mais próximo do primeiro ponto de canto em uma direção no sentido (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A invenção se refere a uma placa de trocador de calor de acordo com o preâmbulo da reivindicação A invenção também se refere a um trocador de calor de placa compreendendo tal placa de trocador de calor.

TÉCNICA DO CONHECIMENTO

[002] Trocadores de calor de placa tipicamente consistem de placas com duas extremidades entre as quais um número de placas de transferência de calor é arranjado de uma maneira alinhada. Em um tipo de trocadores de calor de placas bem conhecido, os assim chamados trocadores de calor de placa vedados por gaxeta, gaxetas são arranjadas entre as placas de transferência de calor. As placas de extremidade, e portanto as placas de transferência de calor, são pressionadas entre si enquanto que as gaxetas vedam entre as placas de transferência de calor. As gaxetas definem canais de fluxo paralelos entre as placas de transferência de calor através das quais os canais dois fluidos de temperaturas inicialmente diferentes podem escoar de maneira alternada para transferir calor de um fluido para o outro.

[003] Os fluidos entram e saem dos canais através das portas de entrada e saída, respectivamente, que se estendem através do trocador de calor de placa e são formados por respectivos orifícios de porta alinhados nas placas de transferência de calor. As portas de entrada e saída se comunicam com entradas e saídas, respectivamente, do trocador de calor de placa. Equipamento como bombas é necessário para alimentar os dois fluidos através do trocador de calor de placa. Quanto menores as portas de entrada e saída, maior é a queda de pressão dos fluidos dentro do trocador de calor de placa e mais poderosa, e assim equipamento caro é necessário para a operação apropriada do trocador de calor de placas.

[004] Naturalmente, o diâmetro das portas de entrada e saída pode ser feito maior de maneira a diminuir a queda de pressão dos fluidos e permitir o uso de equipamento meios poderoso. No entanto, o alargamento do diâmetro das portas de entrada e saída quer dizer aumentar o diâmetro dos orifícios de porta nas placas de transferência de calor. Por sua vez, isto pode resultar na superfície de transferência de calor valiosa da placa de transferência de calor devendo ser sacrificada o que é tipicamente associado com uma menor eficiência de transferência de calor do trocador de calor de placa.

SUMÁRIO

[005] Um objetivo da presente invenção é prover uma placa de trocador de calor que está associado com a relativamente pequena queda de pressão e portanto pode ser usado em conjunto também com equipamento periférico relativamente menos poderoso. O conceito básico da invenção é prover a placa de trocador de calor com pelo menos um orifício de porta não circular em vez de um circular convencional. O orifício de porta pode ser adaptado para o projeto da própria placa de trocador de calor e a área do orifício de porta pode ser alargada sacrificando a superfície da placa de trocador de calor o que não contribui consideravelmente para o desempenho de transferência de calor da placa de trocador de calor. Outro objetivo da presente invenção é prover um trocador de calor de placa compreendendo tal placa de trocador de calor. A placa de trocador de calor e o trocador de calor de placa para alcançar os objetivos acima são definidos nas reivindicações anexas e discutidos abaixo.

[006] Uma placa de trocador de calor de acordo com a presente invenção possui um eixo central vertical que divide a placa de trocador de calor em uma metade esquerda e uma metade direita delimitada por um primeiro lado longo e um segundo lado longo, respectivamente, e um eixo central horizontal que divide a placa de trocador de calor em uma metade superior e uma metade inferior delimitada por um primeiro lado curto e um segundo lado curto, respectivamente. Adicionalmente a placa de trocador de calor possui um orifício de porta com um ponto de referência que coincide com um ponto central de um círculo imaginário maior que pode ser ajustado no orifício de porta. O orifício de porta é arranjado dentro da metade esquerda e da metade superior da placa de trocador de calor. A placa de trocador de calor é caracterizada pelo fato de que o orifício de porta possui uma forma definida por um número de pontos de canto de uma figura geométrica de plano imaginário, em que pelo menos um ponto de canto é deslocado de um arco do círculo, e o mesmo número de linhas cuidadosamente curvadas conectando estes pontos de canto. Um primeiro ponto de canto dos pontos de canto é arranjado mais próximo de uma transição entre o primeiro lado curto e o primeiro lado longo e em uma primeira distância a partir do ponto de referência. Um segundo dos pontos de canto é arranjado mais próximo do primeiro ponto de canto em uma direção no sentido horário e em uma segunda distância a partir do ponto de referência. Adicionalmente, um terceiro dos pontos de canto é arranjado mais próximo do primeiro ponto de canto em uma direção no sentido anti-horário e em uma terceira distância a partir do ponto de referência.

[007] O termo "placa de trocador de calor" como usado aqui deve incluir tanto as placas de extremidade quanto as placas de transferência de calor do trocador de calor de placa mesmo se o foco aqui está nas placas de transferência de calor.

[008] A figura geométrica plana pode ser de muitos tipos diferentes, por exemplo, um triângulo, um quadrilátero, um pentágono e assim por diante. Assim, o número de pontos de canto ou pontos extremos, e assim linhas curvadas, pode diferir de dois e maior.

[009] Por linhas cuidadosamente curvadas se quer dizer linhas que não possuem partes retas. Assim, o orifício de porta vai ter um contorno sem quaisquer porções retas. Isto é benéfico já que vai resultar em tensões de dobramento relativamente baixas em torno do orifício de porta. Um fluido que escoa através do orifício de porta se esforça para curvar o orifício de porta para uma forma circular. Assim, se o orifício de porta teve porções retas, que podem resultar em tensões de dobramento relativamente altas na placa de trocador de calor.

[0010] Cada uma das linhas curvadas conecta dois dos pontos de canto.

[0011] Como pelo menos um dos pontos de canto é deslocado do arco do círculo imaginário, o orifício de porta será não circular.

[0012] A funcionalidade em que o segundo e o terceiro pontos de canto estão mais próximos do primeiro ponto de canto em uma direção no sentido horário e uma direção no sentido anti-horário, respectivamente, expressa o posicionamento relativo do primeiro, do segundo e do terceiro pontos de canto seguindo o contorno do orifício de porta.

[0013] Falando sobre a primeira, a segunda e a terceira distância entre o ponto de referência e o primeiro, o segundo e o terceiro pontos de canto, respectivamente, é a distância mais curta que está na vista.

[0014] De acordo com uma modalidade da placa de trocador de calor da invenção, o número de pontos de canto e linhas curvadas é igual a três. Em conjunto com os mesmos, a correspondente figura geométrica plana pode ser um triângulo. Esta modalidade é adequada para muitas placas de trocador de calor convencionais com uma forma essencialmente retangular e os orifícios de porta arranjados nos cantos da placa de trocador de calor.

[0015] As linhas curvadas podem ser côncavas ou estar em protrusão para fora como observado a partir do ponto de referência do orifício de porta. Tal projeto permite uma área de orifício de porta relativamente grande que está associada com a relativamente pequena queda de pressão.

[0016] A placa de trocador de calor deve ser tal que o primeiro, o segundo e o terceiro pontos de canto são arranjados na primeira, segunda e terceira linhas retas imaginárias, respectivamente, que se estendem a partir do ponto de referência do orifício de porta. Um primeiro ângulo entre a primeira e a segunda linhas retas imaginárias é essencialmente igual a um terceiro ângulo entre a terceira e a primeira linhas retas imaginárias. Adicionalmente, a placa de trocador de calor pode ser tal que a segunda distância entre o segundo ponto de canto e o ponto de referência é igual à terceira distância entre o terceiro ponto de canto e o ponto de referência. Estes projetos permitem um orifício de porta simétrico onde o eixo de simetria é paralelo com a primeira linha reta imaginária. Um orifício de porta simétrico pode facilitar a fabricação da placa de trocador de calor.

[0017] De acordo com a invenção, a primeira distância entre o primeiro ponto de canto e o ponto de referência pode ser menor do que a segunda distância entre o segundo ponto de canto e o ponto de referência e/ou a terceira distância entre o terceiro ponto de canto e o ponto de referência. Desta forma, a forma do orifício de porta pode ser adaptada para o projeto do resto da placa de trocador de calor. Mais particularmente, dependendo do projeto da placa de trocador de calor, pode existir mais espaço para deslocar o segundo e o terceiro pontos de canto para aumentar a área do orifício de porta do que para deslocar o primeiro ponto de canto.

[0018] O orifício de porta da placa de trocador de calor pode ser tal que uma primeira linha curvada das linhas curvadas, que conecta o primeiro e o segundo pontos de canto, e uma terceira linha curvada das linhas curvadas, que conecta o terceiro e o primeiro pontos de canto, são similares mas espelhados invertidos um em relação ao outro. Tais linhas curvadas uniformes permitem um orifício de porta simétrico onde o eixo de simetria é paralelo com a primeira linha reta imaginária. Como mencionado acima, um orifício de porta simétrico pode facilitar a fabricação da placa de trocador de calor.

[0019] Finalmente, a metade superior da placa de trocador de calor pode compreender uma segunda área provida com um segundo padrão de ondulação e uma terceira área provida com um terceiro padrão de ondulação. A segunda e a terceira áreas são arranjados em sucessão ao longo do eixo central vertical da placa de trocador de calor com a segunda área mais próxima do primeiro lado curto e a segunda área adjacente à terceira área ao longo de uma segunda linha de fronteira. O segundo e o terceiro padrões de ondulação diferem entre si. Adicionalmente, uma quarta linha reta imaginária se estende a partir do ponto de referência, através de um dos pontos de canto e para um ponto final da segunda linha de fronteira que é arranjada mais próxima do primeiro lado longo. Este projeto é adequado para muitas placas de trocador de calor convencionais já que ele permite um alargamento do orifício de porta de um modo que minimiza o efeito na capacidade de transferência de calor da placa de trocador de calor. Isto será ilustrado na seção de descrição detalhada com referência aos desenhos.

[0020] O trocador de calor de placa de acordo com a presente invenção compreende uma placa de trocador de calor como descrito acima.

[0021] Mais outros objetivos, funcionalidades, aspectos e vantagens da invenção vão surgir a partir da seguinte descrição detalhada bem como a partir dos desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0022] A invenção será descrita agora em maior detalhe com referência aos desenhos esquemáticos anexos, em que

[0023] A Fig. lê uma vista frontal de um trocador de calor de placa,

[0024] A Fig. 2 é uma vista lateral do trocador de calor de placa da Fig. 1,

[0025] A Fig. 3 é uma vista plana de uma placa de transferência de calor, e

[0026] A Fig. 4 é uma vista esquemática de uma parte da placa de transferência de calor da Fig. 3.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0027] Com referência às Figs. 1 e 2, um trocador de calor de placa vedado 2 é mostrado. Ele compreende placas de trocador de calor na forma de uma primeira placa de extremidade 4, uma segunda placa de extremidade 6 e um número de placas de transferência de calor arranjadas entre a primeira e a segunda placas de extremidade 4 e 6, respectivamente. As placas de transferência de calor são de dois tipos diferentes. No entanto, as partes de placa de transferência de calor que a presente invenção está relacionada com são similar em todas as placas de transferência de calor. Portanto, a diferença entre os dois tipos de placa de transferência de calor não será discutida adicionalmente aqui, uma das placas de transferência de calor, denotada 8, é ilustrada em detalhe adicional na Fig. 3. Os diferentes tipos de placas de transferência de calor são arranjados de maneira alternada em um conjunto de placas 9 com um lado frontal (ilustrado na Fig. 3) de uma placa de transferência de calor que faceia para o lado de trás de uma placa de transferência de calor vizinha. Cada segunda placa de transferência de calor é girada 180 graus, em relação a uma orientação de referência (ilustrada na Fig. 3), em tomo de uma direção normal do plano da figura da Fig. 3.

[0028] As placas de transferência de calor são separadas entre si por gaxetas (não mostradas). As placas de transferência de calor junto com as gaxetas formam canais paralelos arranjados para receber dois fluidos para transferir calor de um fluido para o outro. Para este fim, um primeiro fluido é arranjado para escoar em cada segundo canal e um segundo fluido é arranjado para escoar nos canais remanescentes. O primeiro fluido entra e sai do trocador de calor de placa 2 através da entrada 10 e da saída 12, respectivamente. Similarmente, o segundo fluido entra e sai do trocador de calor de placa 2 através da entrada 14 e da saída 16, respectivamente. Para os canais serem a prova de água, as placas de transferência de calor devem ser pressionadas uma contra a outra enquanto que as gaxetas vedam entre as placas de transferência de calor. Para este fim, o trocador de calor de placa 2 compreende um número de meios de fixação 18 arranjado para pressionar a primeira e a segunda placas de extremidade 4 e 6, respectivamente, uma em direção a outra.

[0029] A placa de transferência de calor 8 agora será adicionalmente descrita com referência às Figs. 3 e 4. A placa de transferência de calor 8 é uma lâmina essencialmente retangular de aço inoxidável. Ela possui um plano de extensão central c-c (ver a Fig. 2) paralelo ao plano da figura das Figs. 3 e 4, a um eixo central vertical y e a um eixo central horizontal x da placa de transferência de calor 8. O eixo central vertical y divide a placa de transferência de calor 8 em uma primeira metade 20 e uma segunda metade 22 tendo primeiro lado longo 24 e um segundo lado longo 26, respectivamente. O eixo central horizontal x divide a placa de transferência de calor 8 em uma metade superior 28 e uma metade inferior 30 tendo um primeiro lado curto 32 e um segundo lado curto 34, respectivamente. A metade superior 28 da placa de transferência de calor 8 compreende um orifício de porta de entrada 36 para o primeiro fluido e um orifício de porta de saída 38 para o segundo fluido conectado com a entrada 10 e a saída 1 6, respectivamente, do trocador de calor de placa 2. Similarmente, a metade inferior 30 da placa de transferência de calor 8 compreende um orifício de porta de entrada 42 para o segundo fluido e um orifício de porta de saída 44 para o primeiro fluido conectado com a entrada 14 e a saída 12, respectivamente, do trocador de calor de placa 2. Aqui a seguir, apenas a metade superior 28 do trocador de calor de placa 2 será descrito já que as estruturas das metades superior e inferior, quando vem para as partes de placa de transferência de calor que a presente invenção se refere, são as mesmas mas espelhadas invertidas.

[0030] Os orifícios de porta de entrada e de saída 36 e 38 da metade superior 28 são arranjados dentro da primeira e da segunda metades 20 e 22, respectivamente. Adicionalmente, eles são similares mas espelhados invertidos que é o porquê de apenas um deles, a porta de entrada 36, ser descrito adicional mente abaixo. A metade superior 28 da placa de transferência de calor 8 também compreende uma primeira área 46, uma segunda área 48, uma terceira área 50 e quarta áreas 52a e 52b. A primeira, a segunda e a terceira áreas 46, 48 e 50, respectivamente, são arranjadas em sucessão ao longo do eixo central vertical y, como observado a partir do primeiro lado curto 32. A primeira área 46 se estende entre os orifícios de porta de entrada e de saída 36 e 38 e adjacente à segunda área 48 ao longo de uma primeira linha de fronteira 54. Adicionalmente, a primeira área 46 é provida com um primeiro padrão de ondulação 56 na forma de um padrão de distribuição de projeções e depressões em relação ao plano de extensão central c-c. A segunda área 48 adjacente à terceira área 50 ao longo de uma segunda linha de fronteira 58. Adicionalmente, é provida com um segundo padrão de ondulação 60 na forma de um padrão de transição de projeções e depressões em relação ao plano de extensão central c-c. A terceira área 50 é provida com um terceiro padrão de ondulação 62 na forma de um padrão de transferência de calor de projeções e depressões em relação ao plano de extensão central c-c. As quartas áreas 52a e 52b se estendem a partir de um respectivo dos orifícios de porta de entrada e de saída 36 e 38 em direção à primeira e à segunda áreas 46 e 48. Adicionalmente, as quartas áreas 52a e 52b são providas com os quartos padrões de ondulação 64a e 64b (similares mas espelhados invertidos) na forma de padrões adiabáticos de projeções e depressões em relação ao plano de extensão central c-c. A tarefa principal da primeira área 46 é espalhar um fluido por toda a largura da placa de transferência de calor 8. A tarefa principal da terceira área 50 é transferir calor a partir de um fluido em um lado da placa de transferência de calor 8 para um fluido do outro lado da placa de transferência de calor. A segunda área 48 possui tanto uma função de espalhamento bem como uma função de transferência de calor. A tarefa principal das quartas áreas 52a e 52b é guiar um fluido entre os orifícios de porta de entrada e de saída 36 e 38 e a primeira e a segunda áreas 46 e 48, isto é, elas são simplesmente áreas para o transporte de fluido. As áreas acima e padrões de ondulação não serão descritos em detalhe aqui. Em vez disso, referência é feita ao pedido de patente copendente do depositante "Heat Exchanger Plate and Plate Heat Exchanger comprising such a Heat Exchanger Plate", preenchido na mesma data que o presente pedido e incorporado aqui.

[0031] O orifício de porta de entrada 36 é ilustrado de maneira esquemática na Fig. 4. Ele possui uma forma definida pelo primeiro, segundo e terceiro pontos de canto 66, 68 e 70, respectivamente, de um triângulo imaginário 72 (linhas tracejadas). Adicionalmente, estes pontos de canto são conectados pela primeira, pela segunda e pela terceira linhas cuidadosamente curvadas 74, 76 e 78, respectivamente, que são côncavas como observado a partir de dentro do orifício de porta de entrada. Um ponto de referência 80 do orifício de porta de entrada 36 coincides com um ponto central C de um círculo imaginário maior 82 (linhas sombreadas) que pode ser arranjado no orifício de porta de entrada. O primeiro ponto de canto 66 está posicionado mais próximo de uma transição 84 entre o primeiro lado curto 32 e o primeiro lado longo 24 da placa de transferência de calor 8. Adicionalmente, está arranjado em uma primeira linha reta imaginária 86 se estendendo a partir do ponto de referência 80 e em uma primeira distância dl a partir do ponto de referência. O segundo ponto de canto 68 é posicionado mais próximo do primeiro ponto de canto na direção no sentido horário. Adicionalmente, está arranjado em uma segunda linha reta imaginária 88 se estendendo a partir do ponto de referência 80 e em uma segunda distância d2 a partir do ponto de referência. O terceiro ponto de canto 70 está posicionado mais próximo do primeiro ponto de canto na direção no sentido anti-horário. Adicionalmente, está arranjado em uma terceira linha reta imaginária 90 se estendendo a partir do ponto de referência 80 e em uma terceira distância d3 a partir do ponto de referência.

[0032] Para a primeira, a segunda e a terceira distâncias acima as seguintes relações são válidas: d2 = d3 e d2 > dl. Adicionalmente, um primeiro ângulo al entre a primeira e a segunda linhas retas imaginárias é menor do que um segundo ângulo a2 entre a segunda e a terceira linhas retas imaginárias e essencialmente igual a um terceiro ângulo a3 entre a segunda e a primeira linhas retas imaginárias. Em outras palavras, para o primeiro, o segundo e o terceiro ângulos as seguintes relações são válidas: al = a3 e al < a.2. Neste exemplo específico, al = a3 = 115 graus. Além disso, a primeira linha curvada 74 conectando o primeiro e o segundo pontos de canto 66 e 68 é essencialmente uniforme à terceira linha curvada 78 conectando o terceiro e o primeiro pontos de canto 70 e 66. No geral, isto quer dizer que o orifício de porta de entrada 36 é simétrico com um eixo de simetria s se estendendo através do primeiro ponto de canto 66 e o ponto de referência 80.

[0033] Como é aparente a partir das figuras e da descrição acima, o orifício de porta de entrada 36 não possui uma forma circular convencional. Em vez disso, ela possui uma forma definida por um número de pontos de canto, aqui três, dos quais pelo menos um, aqui todos, são deslocados de um arco 92 do círculo 82, e o mesmo número de linhas curvadas (aqui assim três) conectando estes pontos de canto. Se o orifício de porta de entrada foi circular, preferivelmente pode ter uma forma que corresponde com o círculo 82. A partir de um ponto de vista de queda de pressão, com referência às discussões anteriores neste sentido, um orifício de porta de entrada ainda maior pode ser preferível. No entanto, o projeto do resto da placa de transferência de calor 8 limita o possível tamanho do orifício de porta de entrada. Por exemplo, um maior orifício de porta de entrada circular pode significar que um contorno do orifício de porta de entrada pode ser arranjado mais próximo do primeiro lado curto 32 e/ou o primeiro lado longo 24 que pode resultar em problemas de resistência da placa de transferência de calor 8. Adicionalmente, um maior orifício de porta de entrada circular também pode significar que a área entre o orifício de porta de entrada e a primeira área 46 (Fig. 3), onde uma gaxeta tipicamente é arranjada é bem conhecida dentro da técnica, pode ser muito estreita para o arranjo de gaxeta. Tal área intermediária estreita também pode causar problemas no pressionamento da placa de transferência de calor com os padrões de ondulação referenciados acima. Naturalmente, a primeira área 46 da placa de transferência de calor 8 pode ser deslocada mais para baixo na placa de transferência de calor para arrumar espaço para um orifício de porta de entrada circular 36 maior. No entanto, tipicamente isto pode estar associado com uma menor terceira área 50 e assim uma capacidade de transferência de calor piorada da placa de transferência de calor.

[0034] Como descrito acima e ilustrado nas figuras, a área do orifício de porta de entrada pode ser aumentada sem ter que alterar o projeto do resto da placa de transferência de calor. Deixando o orifício de porta de entrada ocupar mais espaço das quartas áreas adiabáticas 52a e 52b da placa de transferência de calor 8 do que um orifício de porta de entrada circular com uma forma que corresponde ao círculo 82 pode fazer, um maior orifício de porta de entrada associado com uma menor queda de pressão pode ser realizado. Já que é apenas as quartas áreas adiabáticas que são afetadas por este alargamento, a capacidade de distribuição e transferência de calor da placa de transferência de calor 8 permanece essencialmente não afetada. Mais particularmente, mais espaço para alargamento do orifício de porta de entrada existe em uma direção coincidindo com uma quarta linha reta imaginária 94 se estendendo a partir do ponto de referência 80 para um ponto final 96 da segunda linha de fronteira 58 que está mais próxima do primeiro lado longo 24 da placa de transferência de calor 8. Portanto, a placa de transferência de calor 8 é projetada tal que o terceiro ponto de canto 70 é arranjado nesta quarta linha reta imaginária 94. Adicionalmente, já que o contorno do orifício de porta de entrada 36 não tem porções retas, as tensões de dobramento em tomo do orifício de porta de entrada serão relativamente menores.

[0035] Deve ser ressaltado que uma descrição que corresponde com a dada acima é válida para todos os orifícios de entrada e saída da porta da placa de transferência de calor.

[0036] Outra vantagem com o orifício de porta de entrada não circular descrito acima se refere a gaxetas e filtros. Como descrito por meio de introdução, em um trocador de calor de placa vedado gaxetas são usadas para definir e vedar os canais entre as placas de transferência de calor. Tipicamente, as gaxetas se estendem tanto ao longo de uma periferia das placas de transferência de calor para englobar todos os orifícios de porta de entrada e de saída e em tomo de orifícios de porta de entrada e de saída individuais. As gaxetas podem compreender meios de aderência arranjados para o engate com uma borda das placas de transferência de calor para prender as gaxetas às placas de transferência de calor. Em conjunto com algumas aplicações do trocador de calor de placa, por exemplo, em aplicações associadas com o tratamento dos fluidos contaminados de algum modo, insertos de filtro são usados para evitar que contaminações entrem nos canais entre as placas de transferência de calor. Estes insertos de filtro tipicamente possuem a forma de um cilindro circular e eles se estendem através das portas de entrada e/ou saída do trocador de calor de placa, isto é, através dos orifícios de porta de entrada e de saída das placas de transferência de calor. Se, como é convencional, os orifícios de porta de entrada e de saída das placas de transferência de calor são circulares, então os meios de aderência das gaxetas podem interferir com os insertos de filtro. No entanto, se os orifícios de porta de entrada e de saída em vez disso possuem uma forma como descrito acima, as gaxetas podem ser adaptadas tal que os meios de aderência de gaxeta engatam com a placa de transferência de calor nos pontos de canto dos orifícios de porta de entrada e de saída. Desta forma, não existe risco de interferência entre as gaxetas e os insertos de filtro cilíndricos circulares.

[0037] A modalidade descrita acima da presente invenção apenas deve ser observada como um exemplo. Um perito na técnica percebe que a modalidade discutida pode ser variada em um número de modos sem desviar do conceito inventivo.

[0038] As placas de extremidade 4 e 6 do trocador de calor de placa 2 descrito acima são projetadas convencionalmente com entradas e saídas circulares. No entanto, também as placas de extremidade podem ser providas com entradas e saídas não circulares similares aos orifícios de porta de entrada e de saída acima.

[0039] Adicionalmente, acima, a forma do orifício de porta de entrada é definida por uma figura geométrica de plano imaginário na forma de um triângulo, três pontos de canto e três linhas curvadas. Naturalmente, outra figura geométrica de planos imaginários, e também outro número de pontos de canto e linhas curvadas, pode ser usada para definir o orifício de porta de entrada em modalidades alternativas.

[0040] O orifício de porta de entrada descrito acima é simétrico com um eixo de simetria s. É claro que o orifício de porta de entrada em vez disso pode ser completamente assimétrico ou mesmo mais simétrico com mais do que um eixo de simetria. Como um exemplo, as linhas curvadas podem ser todas uniformes/não uniformes e/ou a distância para o ponto de referência para todos os pontos de canto pode ser a mesma/diferente. Ainda, as linhas curvadas não precisam ser côncavas. Uma ou mais das linhas curvadas podem ter outras formas.

[0041] A metade superior da placa de transferência de calor acima compreende a primeira, a segunda, a terceira e a quarta áreas providas com o primeiro, o segundo, o terceiro e o quarto padrões de ondulação. Naturalmente, a invenção é aplicável assim em conjunto com uma placa de transferência de calor com uma metade superior compreendendo mais ou menos áreas. Como um exemplo, a metade superior da placa de transferência de calor pode compreender a segunda, a terceira e a quarta áreas com o segundo, o terceiro e o quarto padrões de ondulação diferentes, apenas, a segunda área se estendendo por todo o caminho a partir da terceira área entre os orifícios de porta de entrada e de saída 36 e 38. Por exemplo, a segunda área pode ser provida com um padrão de distribuição, a terceira área pode ser provida com um padrão de transferência de calor e as quartas áreas podem ser providas com padrões adiabáticos enquanto o padrão de transição pode ser obtido.

[0042] O trocador de calor de placa descrito acima é do tipo de contra fluxo paralelo, isto é, a entrada e a saída para cada fluido são arranjadas na mesma metade do trocador de calor de placa e os fluidos escoam em direções opostas através dos canais entre as placas de transferência de calor. Naturalmente, o trocador de calor de placa em vez disso pode ser do tipo de fluxo diagonal e/ou um tipo de fluxo concorrente.

[0043] Dois tipos diferentes de placas de transferência de calor estão compreendidos no trocador de calor de placa acima. Naturalmente, o trocador de calor de placa pode compreender altemativamente apenas um tipo de placa ou mais do que dois tipos de placa diferentes. Adicionalmente, as placas de transferência de calor podem ser feitas de outros materiais diferentes de aço inoxidável.

[0044] Finalmente, a presente invenção pode ser usada em conjunto com outros tipos de trocadores de calor de placa diferentes daqueles com gaxeta, tais como trocadores de calor de placa compreendendo placas de transferência de calor permanentemente unidas.

[0045] Deve ser ressaltado que os atributos primeiro, segundo, terceiro, etc. são usados aqui apenas para distinguir entre espécies do mesmo tipo e não para expressar qualquer tipo de ordem mútua entre as espécies.

[0046] Deve ser ressaltado que uma descrição dos detalhes não relevante para a presente invenção foi omitida e que as figuras são apenas esquemáticas e não desenhadas de acordo com a escala. Também deve ser dito que algumas das figuras foram mais simplificadas do que outras. Portanto, alguns componentes podem ser ilustrados em uma figura mas deixados de fora em outra figura.

Claims

1. Placa de trocador de calor (4, 6, 8) tendo um eixo central vertical (y) dividindo a placa de trocador de calor em uma metade esquerda e uma metade direita (20, 22) delimitadas por um primeiro lado longo e um segundo lado longo (24, 26), respectivamente, um eixo central horizontal (x) dividindo a placa de trocador de calor em uma metade superior e uma metade inferior (28, 30) delimitadas por um primeiro lado curto e um segundo lado curto (32, 34), respectivamente, e um orifício de porta (36, 38, 42, 44) com um ponto de referência (80) coincidindo com um ponto central (C) de um círculo imaginário maior (82) que pode ser ajustado no orifício de porta, o orifício de porta sendo arranjado dentro da metade esquerda e da metade superior, em que o orifício de porta possui uma forma definida por um número de pontos de canto (66, 68, 70) de uma figura geométrica de plano imaginário (72) da qual pelo menos uma é deslocada a partir de um arco (92) do círculo, e o mesmo número de linhas (74, 76, 78) conectando os pontos de canto, em que um primeiro ponto de canto (66) dos pontos de canto é arranjado mais próximo de uma transição (84) entre o primeiro lado curto e o primeiro lado longo e em uma primeira distância (dl) a partir do ponto de referência, um segundo (68) dos pontos de canto é arranjado mais próximo do primeiro ponto de canto em uma direção no sentido horário e em uma segunda distância (d2) a partir do ponto de referência e um terceiro (70) dos pontos de canto é arranjado mais próximo do primeiro ponto de canto em uma direção no sentido anti-horário e em uma terceira distância (d3) a partir do ponto de referência, o orifício de porta (36, 38, 42, 44) tendo um eixo de simetria (s) o qual se estende apenas através do primeiro ponto de canto (66) e o ponto de referência (80), caracterizadapelo fato de que as ditas linhas (74, 76, 78) conectando os pontos de canto são linhas curvadas ausentes de partes retas.

2. Placa de trocador de calor (4, 6, 8) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que o número de pontos de canto (66, 68, 70) e linhas curvadas (74, 76, 78) é igual a três.

3. Placa de trocador de calor (4, 6, 8) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadapelo fato de que as linhas curvadas (74, 76, 78) são côncavas se observadas a partir do ponto de referência (80) do orifício de porta.

4. Placa de trocador de calor (4, 6, 8) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadapelo fato de que a primeira distância (dl) entre o primeiro ponto de canto (66) e o ponto de referência (80) é menor do que a segunda distância (d2) entre o segundo ponto de canto (68) e o ponto de referência.

5. Placa de trocador de calor (4, 6, 8) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadapelo fato de que a primeira distância (dl) entre o primeiro ponto de canto (66) e o ponto de referência (80) é menor do que a terceira distância (d3) entre o terceiro ponto de canto (70) e o ponto de referência.

6. Placa de trocador de calor (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadapelo fato de que a metade superior (28) da placa de trocador de calor compreende uma segunda área (48) provida com um segundo padrão de ondulação (60) e uma terceira área (50) provida com um terceiro padrão de ondulação (62), a segunda e a terceira áreas sendo arranjadas em sucessão ao longo do eixo central vertical (y) da placa de trocador de calor com a segunda área mais próxima do primeiro lado curto (32), a segunda área adjacente à terceira área ao longo de uma segunda linha de fronteira (58), e o segundo e o terceiro padrões de ondulação que diferem entre si, e em que uma quarta linha reta imaginária (94) se estende a partir do ponto de referência (80), através de um dos pontos de canto (66, 68, 70) e para um ponto final (96) da segunda linha de fronteira que é arranjada mais próxima do primeiro lado longo (24).

7. Trocador de calor de placa (2), caracterizadopelo fato de que compreende uma placa de trocador de calor (4, 6, 8) como definida em qualquer uma das reivindicações anteriores.