ES2753204T3 - Tubo plano para intercambiador de calor de aire de carga e intercambiador de calor de aire de carga correspondiente - Google Patents

Abstract

Tubo plano (100) de intercambiador de calor de aire de carga hecho a partir de al menos una lámina de metal prensada para formar al menos una placa de intercambio (1), permitiendo dicho prensado la conexión entre una entrada de fluido (3a) y una salida de fluido (3b) por un circuito en el que circula un fluido de transferencia térmica, comprendiendo dicho circuito al menos dos pasos rectilíneos (5) conectados por una porción curvada (9), caracterizado porque dicho el circuito comprende al menos un inserto metálico (51) colocado en el mismo y hecho de un material que crea una diferencia de potencial superior o igual a 30 mV con el material del tubo plano (100).

Description

DESCRIPCIÓN

Tubo plano para intercambiador de calor de aire de carga e intercambiador de calor de aire de carga correspondiente

La invención se refiere al campo de los intercambiadores de calor y los intercambiadores de calor de aire de carga en el campo de la automoción, en particular un tubo plano de intercambiador de calor de aire de carga según el preámbulo de la reivindicación 1. El documento WO 2009/156365 describe un tubo de este tipo.

En el campo de la automoción se conoce el uso de intercambiadores de calor que comprenden una pila de tubos planos idénticos en los que circula un primer fluido. Cada tubo plano generalmente está formado por dos placas de lámina de metal prensadas para formar un recipiente en un patrón predefinido, y dispuestas de tal manera que sus concavidades estén orientadas una hacia la otra. Después, las dos placas se conectan de manera estanca, formando de este modo un tubo plano en el que el primer fluido puede circular desde una entrada de fluido hacia una salida de fluido, estando cada una situada en un extremo del tubo plano y, más generalmente, estando cada una situada en lados opuestos de la placa.

Los tubos planos se apilan unos sobre otros, estando las entradas de fluido de cada tubo plano interconectadas para formar una columna de entrada. De manera similar, las salidas de fluido de cada tubo plano están interconectadas para formar una columna de salida. Entre cada tubo plano queda un espacio para el paso de un segundo fluido. El intercambio de calor entre los dos fluidos se produce de este modo durante el paso del primer fluido en los tubos planos y el segundo fluido entre dichos tubos planos.

Dichos intercambiadores de calor se usan comúnmente como evaporador en un circuito de refrigerante para la climatización del habitáculo de un vehículo de motor, constituyendo este refrigerante el primer fluido y siendo el segundo fluido aire atmosférico, o como un radiador de calentamiento en un circuito de fluido de transferencia térmica para calentar el habitáculo de un vehículo de motor, constituyendo este fluido de transferencia térmica el primer fluido y siendo el segundo fluido aire atmosférico.

Sin embargo, tales intercambiadores pueden no ser adecuados para su uso en un circuito de admisión de aire de carga donde los parámetros térmicos son particulares. De hecho, antes de entrar en los cilindros de combustión, el aire de admisión comprimido y calentado debe enfriarse lo suficiente mediante un intercambiador de calor para reducir los riesgos de autoinflamación, lo que un intercambiador de calor convencional puede no ser capaz de lograr de manera eficaz. Generalmente, para una mayor eficiencia, este tipo de intercambiador para aire de carga utiliza como primer fluido un líquido como, por ejemplo, agua, para enfriar el segundo fluido que es el aire de carga.

El uso de un líquido como primer fluido tiene el inconveniente de reducir la durabilidad en el tiempo del intercambiador, de hecho es más probable que se deteriore por la corrosión.

Por lo tanto, un objeto de la invención es superar, al menos parcialmente, los inconvenientes de la técnica anterior y proporcionar un intercambiador de calor de aire de carga mejorado.

Por lo tanto, la presente invención se refiere a un tubo plano de intercambiador de calor de aire de carga hecho a partir de al menos una lámina de metal prensada para formar al menos una placa de intercambio, permitiendo dicho prensado la conexión entre una entrada de fluido y una salida de fluido por un circuito en el que circula un fluido de transferencia térmica, comprendiendo dicho circuito al menos un inserto metálico colocado en el mismo y hecho de un material que crea una diferencia de potencial superior o igual a 30 mV con el material del tubo plano.

Según un aspecto de la invención, el tubo plano está formado por el conjunto de dos placas de intercambio hechas de una lámina de metal prensada y ensambladas entre sí, estando los lados prensados de cada placa de intercambio uno frente al otro.

Según otro aspecto de la invención, el inserto está hecho de una aleación metálica que comprende del 0,7 al 1,5 % de cinc.

Según otro aspecto de la invención, la al menos una placa de intercambio está hecha de aleación de aluminio de la serie 3000 y el inserto está hecho de aleación de aluminio 6815 o 6807.

La invención también se refiere a un intercambiador de calor de aire de carga que comprende al menos un tubo plano como se ha descrito anteriormente.

Otras características y ventajas de la invención aparecerán más claramente tras la lectura de la siguiente descripción, dada a modo de ejemplo ilustrativo y no limitativo, entre las cuales:

la figura 1 muestra una representación esquemática de una placa de intercambio,

la figura 2 muestra una representación esquemática en sección de un tubo plano según la invención.

Los elementos idénticos tienen referencias similares en las diferentes figuras.

La placa de intercambio 1 para el tubo plano 100 del intercambiador de calor, que se muestra en la figura 1, puede estar hecha de una lámina de metal prensada. Comprende una entrada de fluido 3a y una salida de fluido 3b. El prensado de la placa de intercambio 1 forma una cavidad con nervaduras 7 que definen un circuito de flujo de fluido entre la entrada de fluido 3a y la salida de fluido 3b.

Las nervaduras 7 dan al circuito de flujo una trayectoria de flujo de un primer fluido de transferencia térmica entre la entrada de fluido 3a y la salida de fluido 3b. Esta trayectoria de circulación comprende al menos dos pasos rectos 5 conectados por una porción curvada 9. Esta trayectoria de circulación permite un aumento en la longitud del circuito de flujo y, por lo tanto, aumenta el tiempo durante el cual el primer fluido de transferencia térmica fluye dentro de éste, aumentando así el tiempo en el que puede haber transferencia de calor con un segundo fluido que circula en el lado opuesto de la placa de intercambio 1. Para facilitar este flujo del primer fluido de transferencia térmica, las nervaduras 7 pueden tener extremos redondeados 11.

En el ejemplo mostrado en la figura 1, la placa de intercambio 1 tiene cuatro pasos paralelos entre sí 5 y tres porciones curvadas 9 que hacen la conexión entre dichos pasos 5.

Como se muestra en la figura 1, la al menos una porción curvada 9 puede comprender salientes 91. Estos salientes 91 pueden proceder del material con la al menos una placa de intercambio 1, por ejemplo, mediante prensado, o incluso ser elementos unidos y fijados dentro de la al menos una porción curvada 9 por cualquier medio conocido por los expertos en la materia.

Los tubos planos 100 están generalmente constituidos por el conjunto de dos placas de intercambio 1 entre ellos, estando los pasos 5 y las curvas 9 de los circuitos y las nervaduras 7 de cada una de las dos placas de intercambio 1 enfrentadas, formando la trayectoria de flujo de dicho tubo plano 100. El conjunto de placas de intercambio 1 está hecho para ser estanco, por ejemplo, mediante soldadura fuerte, para evitar cualquier fuga de fluido de transferencia térmica que pase a través del tubo plano 100. Dichos tubos planos 100 son relativamente finos, por ejemplo, su trayectoria de circulación puede tener una altura de 1 mm a 3 mm.

Otra realización de un tubo plano 100 puede ser el conjunto de una placa de intercambio 1 con una placa plana que descansa en la periferia de la placa de intercambio 1 y en las nervaduras 7, cubriendo el circuito de flujo.

Como se muestra en la figura 2, dentro del tubo plano 100, el circuito comprende al menos un inserto 51 destinado a interrumpir la circulación del primer fluido de transferencia térmica y crear turbulencias, así como aumentar la superficie de contacto con el primer fluido de transferencia térmica y, por lo tanto, aumentar los intercambios entre dicho primer fluido y el tubo plano 100.

El al menos un inserto 51 está hecho de un material metálico que crea una diferencia de potencial superior o igual a 30 mV con el material del tubo plano 100. Esta diferencia de potencial permite que dicho inserto sea un ánodo de sacrificio que se corroe preferiblemente, en lugar del material del tubo plano 100, adquiriendo este último una mejor resistencia a la corrosión con el tiempo.

Para que el inserto 51 sea un ánodo de sacrificio eficaz, dicho inserto puede estar hecho de una aleación metálica que comprende del 0,7 al 1,5 % de cinc.

Se puede imaginar un tubo plano 100 hecho de placas de intercambio 1 de aleación de aluminio de la serie 3000, por ejemplo, aleación de aluminio 3003 o 3916, y que tengan un inserto hecho de aleación de aluminio 6815 o 6807 que contengan cinc en proporciones óptimas.

El inserto 51 puede tener una conformación corrugada perpendicular a la dirección del flujo del primer fluido de transferencia térmica, estando los extremos de cada corrugación en contacto con las paredes del tubo plano 100. El inserto 51 también puede tener, en paralelo a la dirección de circulación del fluido de transferencia térmica en el tubo plano 100, series de secciones onduladas, desplazadas una respecto de la otra en perpendicular a la dirección de circulación del fluido de transferencia térmica. El primer fluido de transferencia térmica pasa entonces entre las corrugaciones de cada sección, aumentando la superficie de contacto e intercambio entre el fluido y las paredes del tubo plano 100, y durante el paso de una sección corrugada a otra, el primer fluido de transferencia térmica sufre una perturbación que permite la homogeneización de la temperatura y, por lo tanto, un mejor rendimiento de intercambio de calor con el tubo plano 100.

Por supuesto, dicho inserto 51 también puede tener otras conformaciones que permitan un aumento en la superficie de contacto, así como una homogeneización del fluido como, por ejemplo nichos, zigzags o rayas.

Un intercambiador de calor de tubo plano 100 comprende una pila de tubos planos 100 interconectados en su entrada y salida de fluido 3a, 3b, y cada tubo plano 100 está separado para permitir el paso de un segundo fluido entre dichos tubos planos 100. Los tubos planos 100 están interconectados en la entrada y salida de fluido 3a, 3b para formar una columna de entrada de fluido que agrupa todas las entradas de fluido de todos los tubos planos 100 y una columna de salida de fluido que agrupa todas las salidas de fluido de todos los tubos planos 100. Para facilitar el intercambio de calor entre el primer fluido de transferencia térmica que circula en los tubos planos 100 y el segundo fluido que pasa entre dichos tubos planos 100, también es posible añadir, a cada lado del tubo plano 100, perturbadores 102 tales como aletas en el espacio entre dos tubos planos 100.

El uso de piezas anexas a modo de insertos 51 en los pasos 5 de los tubos planos 100, permite que estos últimos tengan una pared lisa y, por lo tanto, facilita la fijación, por ejemplo mediante soldadura fuerte, de perturbadores 102 en el espacio entre dos tubos planos 100.

Por lo tanto, está claro que el tubo plano 100 debido a la presencia de un inserto metálico 51 hecho de un material que crea una diferencia de potencial superior o igual a 30 mV con el material del tubo plano 100 y desempeña el papel de ánodo de sacrificio, tiene una mejor resistencia a la corrosión, particularmente procedente del primer fluido y, por lo tanto, tiene una vida útil más larga.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Tubo plano (100) de intercambiador de calor de aire de carga hecho a partir de al menos una lámina de metal prensada para formar al menos una placa de intercambio (1), permitiendo dicho prensado la conexión entre una entrada de fluido (3a) y una salida de fluido (3b) por un circuito en el que circula un fluido de transferencia térmica, comprendiendo dicho circuito al menos dos pasos rectilíneos (5) conectados por una porción curvada (9), caracterizado porque dicho el circuito comprende al menos un inserto metálico (51) colocado en el mismo y hecho de un material que crea una diferencia de potencial superior o igual a 30 mV con el material del tubo plano (100).

2. Tubo plano (100) según la reivindicación anterior, caracterizado porque dicho tubo plano (100) está formado por el conjunto de dos placas de intercambio (1) hechas de una lámina de metal prensada y ensambladas entre sí, estando los lados prensados de cada placa de intercambio (1) uno frente al otro.

3. Tubo plano (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el inserto (51) está hecho de una aleación metálica que comprende del 0,7 al 1,5 % de cinc.

4. Tubo plano (100) según la reivindicación anterior, caracterizado porque la al menos una placa de intercambio (1) está hecha de aleación de aluminio de la serie 3000 y el inserto (51) está hecho de aleación de aluminio 6815 o 6807.

5. Intercambiador de calor de aire de carga que comprende al menos un tubo plano (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.