ES2971939T3 - Intercambiador de calor y uso de intercambiador de calor - Google Patents

Intercambiador de calor y uso de intercambiador de calor Download PDF

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Abstract

Se proporciona un intercambiador de calor adaptado para intercambiar calor entre un primer fluido y un segundo fluido. El intercambiador de calor comprende un cuerpo tubular exterior, un cuerpo interior, una primera entrada, una primera salida, una segunda entrada y una segunda salida. El cuerpo tubular exterior tiene una superficie interior. El cuerpo interior está dispuesto dentro del cuerpo tubular exterior y tiene una superficie exterior orientada hacia la superficie interior del cuerpo tubular exterior, dejando libre un espacio entre la superficie interior del cuerpo tubular exterior y la superficie exterior del cuerpo interior. La primera entrada y la primera salida están dispuestas para proporcionar una primera vía de flujo para el primer fluido desde la primera entrada hasta la primera salida a través de un primer canal y a través de un segundo canal. La segunda entrada y la segunda salida están dispuestas para proporcionar una segunda vía de flujo desde la segunda entrada a la segunda salida para el segundo fluido en el espacio entre la superficie interior del cuerpo tubular exterior y la superficie exterior del cuerpo interior. El cuerpo tubular exterior comprende el primer canal. El cuerpo interior comprende el segundo canal. El cuerpo interior y el segundo canal pueden girar con respecto al cuerpo tubular exterior y el primer canal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Intercambiador de calor y uso de intercambiador de calor
[0001] La invención se refiere a un intercambiador de calor y al uso de un intercambiador de calor para intercambiar calor con un fluido. Más particularmente, el fluido es un fluido de alta viscosidad. El fluido es un alimento o no.
[0002] En numerosas aplicaciones, los intercambiadores de calor se usan para transferir calor de un primer fluido a un segundo fluido. Por ejemplo, en la industria alimentaria, se usa un intercambiador de calor conocido para transferir calor de un producto alimenticio fluido a un líquido portador de calor, por ejemplo, agua. El intercambiador de calor se puede usar para aplicar calor a través del agua al producto alimenticio fluido para elevar la temperatura del producto alimenticio fluido, por ejemplo, para esterilizar o pasteurizar el producto alimenticio fluido o para lograr una reacción química del producto alimenticio fluido. El intercambiador de calor también se puede usar para extraer calor a través del agua del producto alimenticio fluido para rebajar la temperatura del producto alimenticio fluido, por ejemplo, después de que el producto alimenticio fluido se haya pasteurizado.
[0003] En el intercambiador de calor conocido, el producto alimenticio fluido y el líquido portador de calor están separados entre sí por una superficie. Normalmente, la superficie está formada por un tubo. El líquido portador de calor está en contacto con una superficie exterior del tubo, mientras que el producto alimenticio fluido está dentro del tubo y está en contacto con una superficie interior del tubo.
[0004] Cuando el producto alimenticio fluido es un fluido de alta viscosidad, surge una situación especial. Los productos alimenticios fluidos de este tipo incluyen pastas, miel, productos de tomate, almíbares, concentrados de frutas y verduras y grasas animales. Los fluidos de alta viscosidad de este tipo pueden fluir a través de un intercambiador de calor mediante la aplicación de presión suficiente para empujar el fluido de alta viscosidad a través del intercambiador de calor. También, algunos fluidos de alta viscosidad son adherentes y dejan fácilmente residuos en el intercambiador de calor. Estos residuos afectan a la transferencia de calor entre los fluidos. Estos residuos, que pueden estropearse si permanecen en el intercambiador de calor durante demasiado tiempo, también podrían afectar a la calidad del producto. Por lo tanto, se requiere una limpieza regular del intercambiador de calor para eliminar los residuos. Sin embargo, al limpiar el intercambiador de calor, los residuos se desechan y, por lo tanto, se desperdician, porque no terminan en un producto final. También, el tiempo necesario para limpiar el intercambiador de calor reduce la eficiencia de producción del intercambiador de calor, porque el intercambiador de calor no se puede usar para procesar el producto alimenticio fluido mientras se limpia.
[0005] Un intercambiador de calor conocido se divulga en el documento EP 2759796 A2, publicado el 30 de julio de 2014. El intercambiador de calor conocido tiene una carcasa exterior con tres tubos interiores. En cada tubo interior, se proporciona una varilla rotatoria alargada. Cada una de las varillas rotatorias alargadas está provista de elementos de raspado que son adecuados para raspar un fluido de producto que se ha acumulado o está fijado en la pared interior del tubo interior. Las varillas rotatorias alargadas están provistas además de una espiral sin fin, que recorre y rodea la varilla rotatoria longitudinalmente a través de los espacios existentes entre los elementos de raspado. La espiral sin fin es adecuada para el desplazamiento del fluido de producto a través del tubo interior, generando un efecto de autobombeo. La carcasa exterior tiene una entrada y una salida destinadas a la circulación de un líquido portador de calor. El intercambiador de calor conocido es capaz de intercambiar calor entre el fluido de producto y el líquido portador de calor a través de la superficie interior de los tubos interiores.
[0006] Una desventaja del intercambiador de calor conocido es que cuando los raspadores eliminan el residuo del lado interior del tubo interior, los raspadores arañan la superficie del tubo interior. Como resultado, los raspadores y la superficie se desgastan, y las partículas se desprenden. Estas partículas metálicas terminan en el producto alimenticio.
[0007] Otra desventaja es que, aunque los raspadores eliminan el residuo de la superficie del tubo interior, aún puede quedar un residuo en los propios raspadores. Por lo tanto, es necesario limpiar el intercambiador de calor con regularidad, para eliminar el residuo de los raspadores.
[0008] El intercambiador de calor conocido tiene tres tubos interiores en un intento de aumentar un área de contacto entre el fluido de producto y el líquido portador de calor. El área de contacto está proporcionada por las superficies interiores de los tubos interiores. Los tres tubos interiores juntos tienen un área de contacto más grande que la que tendría un solo tubo interior con la misma sección transversal que las secciones transversales combinadas de los tubos interiores. Sin embargo, el área de contacto sigue siendo bastante limitada, mientras que se requiere más presión para empujar el producto a través de los tubos interiores de la que sería necesaria a través de un solo tubo interior más grande.
[0009] Otro intercambiador de calor conocido se divulga en el documento FR 2818367 A1. Este intercambiador de calor comprende un cuerpo tubular exterior y un cuerpo tubular interior dispuesto de manera rotatoria en el mismo y que forma canales de fluido concéntricos para el intercambio de calor, lo que corresponde al preámbulo de la reivindicación 1.
[0010]Un objetivo de la invención es proporcionar un intercambiador de calor con una transferencia de calor mejorada.
[0011]El objetivo de la invención se logra mediante un intercambiador de calor adaptado para intercambiar calor entre un primer fluido y un segundo fluido de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:
un cuerpo tubular exterior que tiene una superficie interior;
un cuerpo interior dispuesto dentro del cuerpo tubular exterior y que tiene una superficie exterior orientada hacia la superficie interior del cuerpo tubular exterior, dejando libre un hueco entre la superficie interior del cuerpo tubular exterior y la superficie exterior del cuerpo interior;
una primera entrada y una primera salida dispuestas para proporcionar un primer recorrido de flujo para el primer fluido desde la primera entrada hasta la primera salida por un primer canal y por un segundo canal;
una segunda entrada y una segunda salida dispuestas para proporcionar un segundo recorrido de flujo desde la segunda entrada hasta la segunda salida para el segundo fluido en el hueco entre la superficie interior del cuerpo tubular exterior y la superficie exterior del cuerpo interior,
en donde el cuerpo tubular exterior comprende el primer canal,
en donde el cuerpo interior comprende el segundo canal,
en donde el cuerpo interior y el segundo canal son rotatorios con relación al cuerpo tubular exterior y al primer canal,
en donde la superficie interior se extiende a lo largo de un eje longitudinal,
en donde una sección transversal de la superficie interior perpendicular al eje longitudinal es no circular.
[0012]El intercambiador de calor está adaptado para intercambiar calor entre un primer fluido y un segundo fluido. El primer fluido es, por ejemplo, un líquido portador de calor, tal como agua, un aceite térmico, salmuera o glicol. Se pueden usar diferentes tipos de fluidos. En un ejemplo, el primer fluido está en un estado completamente líquido. Sin embargo, el primer fluido no necesita estar completamente en estado líquido. Por ejemplo, el primer fluido puede contener un líquido y un gas. Por ejemplo, el primer fluido comprende amoniaco en una fase líquida y en una fase gaseosa. Durante el uso, el amoniaco transfiere calor cambiando la relación de masa entre la fase líquida y la fase gaseosa. Un ejemplo de gas es el dióxido de carbono que está presente en el primer fluido para lograr una acidez deseada con un valor de pH deseado del primer fluido. El gas puede estar disuelto en el primer fluido o puede estar presente en el primer fluido en estado gaseoso de modo que el gas forme burbujas en el primer fluido. En razón de explicar la invención, el primer fluido se indica además con la expresión "líquido portador de calor".
[0013]El segundo fluido es, por ejemplo, un producto alimenticio, tal como un fluido alimenticio de alta viscosidad. El segundo fluido es un líquido, una combinación de líquido y sólidos, una combinación de líquido y gas, o una combinación de líquido, sólidos y gas. Por ejemplo, si el producto alimenticio es un zumo de fruta, el segundo fluido puede incluir pulpa y semillas. Si el producto alimenticio es mantequilla, la mantequilla se puede calentar hasta un estado completamente líquido. El producto alimenticio es, por ejemplo, comida para animales, que normalmente se denomina producto de pienso o producto de pienso animal. En un ejemplo, el segundo fluido se comporta como viscoelástico. El segundo fluido es, por ejemplo, un producto no alimenticio. Un producto no alimenticio es, por ejemplo, un producto químico, tal como un producto petroquímico o pintura. El producto no alimenticio es, por ejemplo, fertilizante o un polímero. En todos estos ejemplos, el segundo fluido tiene la propiedad de que puede fluir. En razón de explicar la invención, el segundo fluido se indica además con la expresión "producto".
[0014]El cuerpo tubular exterior es, por ejemplo, un cuerpo hueco alargado. Dentro del cuerpo tubular exterior, está dispuesto el cuerpo interior. Entre la superficie exterior del cuerpo interior y la superficie interior del cuerpo tubular exterior hay un hueco definido. El hueco es un espacio entre el cuerpo tubular exterior y el cuerpo interior. El producto sigue un recorrido de flujo desde una entrada hasta una salida a través del hueco entre el cuerpo interior y el cuerpo tubular exterior. La entrada y la salida están en comunicación entre sí a través del hueco. Opcionalmente, se proporciona una bomba para empujar el producto a través del hueco entre el cuerpo interior y el cuerpo tubular exterior.
[0015]Se proporcionan una entrada y una salida para que el líquido portador de calor fluya a través del cuerpo tubular exterior y el cuerpo interior. El cuerpo tubular exterior tiene al menos un canal y el cuerpo interior tiene al menos un canal a través de los cuales el líquido portador de calor fluye por el primer recorrido de flujo. El calor se intercambia entre el producto y el cuerpo tubular exterior y el calor se intercambia entre el producto y el cuerpo interior. El primer recorrido de flujo se proporciona a través del canal dispuesto en el cuerpo tubular exterior y a través del canal dispuesto en el cuerpo interior. El primer recorrido de flujo está dispuesto tanto en el cuerpo tubular exterior como en el cuerpo interior. Una parte del primer recorrido de flujo es por el primer canal a través del cuerpo tubular exterior. El primer canal en el cuerpo tubular exterior está en comunicación con la primera entrada y la primera salida. El líquido portador de calor fluye desde la primera entrada por el primer canal en el cuerpo tubular exterior hasta la primera salida. El primer canal está dispuesto, por ejemplo, en una pared del cuerpo tubular exterior. Otra parte del primer recorrido de flujo es por el segundo canal a través del cuerpo interior. El segundo canal en el cuerpo interior está en comunicación con la primera entrada y la primera salida. El líquido portador de calor fluye desde la primera entrada por el segundo canal en el cuerpo interior hasta la primera salida. El primer canal y el segundo canal están dispuestos de manera paralela entre sí o en serie. La segunda entrada y la segunda salida están dispuestas para proporcionar el segundo recorrido de flujo para el segundo fluido en el hueco entre la superficie interior y la superficie exterior para intercambiar calor con el primer fluido a través tanto de la superficie interior como de la superficie exterior.
[0016]El cuerpo interior es rotatorio con relación al cuerpo tubular exterior. En una realización, el cuerpo tubular exterior es fijo y el cuerpo interior es rotatorio. Cuando el cuerpo interior rota, el segundo canal rota junto con el cuerpo interior. En una realización, el cuerpo interior es fijo y el cuerpo tubular exterior es rotatorio alrededor del cuerpo interior. Cuando el cuerpo exterior rota, el primer canal rota junto con el cuerpo tubular exterior. En otra realización, tanto el cuerpo tubular exterior como el cuerpo interior rotan, cada uno a una velocidad de rotación diferente.
[0017]Al proporcionar el primer canal y el segundo canal en el cuerpo tubular exterior y en el cuerpo interior respectivamente, se crean dos recorridos de transferencia de calor para intercambiar calor entre el producto y el líquido portador de calor. Un recorrido de transferencia de calor es a través del cuerpo tubular exterior. El otro recorrido de transferencia de calor es a través del cuerpo interior. El líquido portador de calor intercambia calor con el producto a través de la superficie exterior y a través de la superficie interior. Los canales en el cuerpo tubular exterior y en el cuerpo interior reciben el líquido portador de calor a través de una entrada común o a través de entradas separadas en el intercambiador de calor. Al proporcionar los dos recorridos de transferencia de calor, el área de contacto del intercambiador de calor con el producto se amplía y, como resultado, se mejora el intercambio de calor.
[0018]El cuerpo interior y el segundo canal forman juntos un cuerpo combinado que es rotatorio con relación al cuerpo tubular exterior y al primer canal. El cuerpo tubular exterior y el primer canal forman juntos un cuerpo combinado adicional. Puesto que el cuerpo interior y el segundo canal forman juntos el cuerpo combinado, y puesto que el cuerpo tubular exterior y el primer canal forman juntos el cuerpo combinado adicional, se requieren menos sellos para separar el producto y el líquido portador de calor. La reducción del número de sellos reduce la probabilidad de una fuga del producto o del líquido portador de calor.
[0019]La superficie interior del cuerpo tubular exterior se extiende a lo largo de un eje longitudinal. El eje longitudinal está, por ejemplo, a lo largo de la longitud del cuerpo tubular exterior. Por ejemplo, el eje longitudinal es paralelo a una dirección longitudinal del cuerpo interior. El producto fluye a lo largo del segundo recorrido de flujo, que está en una parte sustancial en una dirección paralela al eje longitudinal. Al hacer que la sección transversal de la superficie interior sea perpendicular al eje longitudinal no circular, la distancia entre la superficie interior del cuerpo tubular exterior y la superficie exterior del cuerpo interior es diferente dependiendo de la posición a lo largo de una circunferencia del cuerpo interior. Como resultado, el hueco entre la superficie interior y el cuerpo tubular exterior es diferente a lo largo de la circunferencia del cuerpo interior. Cuando el cuerpo interior rota con relación al cuerpo tubular exterior, el producto fluye a través de un hueco variable. Debido a la variación del hueco a lo largo de la circunferencia del cuerpo interior, el producto es arrastrado en un flujo más turbulento. A causa del flujo más turbulento, hay más intercambio de calor entre el producto y el líquido portador de calor.
[0020]La forma no circular de la sección transversal de la superficie interior es, por ejemplo, cuadrada o rectangular o hexagonal u octogonal. La forma no circular de la superficie interior es, por ejemplo, simétrica rotacional. La superficie interior está provista, por ejemplo, de salientes y/o acanaladuras que se extienden a lo largo de la dirección longitudinal de la superficie interior. Por ejemplo, la superficie interior es una superficie cilíndrica provista de una pluralidad de salientes y/o acanaladuras que están dispuestas a una distancia entre sí a lo largo de la circunferencia de la superficie cilíndrica. Las acanaladuras y/o salientes se extienden a lo largo de toda la longitud de la superficie interior o se extienden solo a lo largo de una parte de la longitud de la superficie interior. Por ejemplo, los salientes y/o acanaladuras forman una forma corrugada en la superficie interior. La forma corrugada proporciona una forma que mejora la turbulencia del producto, y al mismo tiempo la forma permite una fácil limpieza. En otro ejemplo, la forma no circular está formada por un elemento con forma helicoidal en la superficie interior. La forma helicoidal mejora la turbulencia del producto, al tiempo que proporciona presión adicional sobre el producto para impedir que el producto se adhiera en el hueco.
[0021]Al rotar el cuerpo interior y el segundo canal con relación al cuerpo tubular exterior y al primer canal, el producto está en contacto con dos superficies a diferentes velocidades. Puesto que las dos superficies, es decir, la superficie interior del cuerpo tubular exterior y la superficie exterior del cuerpo interior, se mueven relativamente entre sí, es menos probable que el producto se adhiera a la superficie interior y/o a la superficie exterior. Especialmente, cuando el hueco entre la superficie interior y la superficie exterior es pequeño, por ejemplo, en el intervalo de 1-5 mm, preferentemente en el intervalo de 1-2 mm, tal como 1,5 mm, la adherencia del producto se reduce o se impide mediante la rotación del cuerpo interior y del segundo canal con relación al cuerpo tubular exterior y al primer canal. Si un hueco de este tipo en un intercambiador de calor conocido está parcialmente obstruido por un producto adherente, es difícil de limpiar. El líquido de limpieza tiene tendencia a moverse alrededor de la obstrucción en el hueco. Al rotar el cuerpo interior y el segundo canal con relación al cuerpo tubular exterior y al primer canal, se impiden obstrucciones de este tipo, porque no hay residuos que se adhieran tanto a la superficie interna como a la superficie externa. Cualquier residuo es eliminado más fácilmente por el líquido de limpieza. La invención es particularmente útil para el procesamiento a temperatura ultra alta (UHT, por sus siglas en inglés) en el que los alimentos se esterilizan a una temperatura de aproximadamente 135 °C-140 °C. El producto alimenticio necesita tener esta temperatura solo unos segundos para matar las bacterias en el producto, pero debe enfriarse lo antes posible para impedir la degradación del producto, tal como pérdida de sabor, cambio de color, etc. Al minimizar el hueco entre la superficie interior y la superficie exterior, se minimiza el tiempo en el que un producto permanece por encima de 100 °C después del procesamiento UHT.
[0022] En una realización, la superficie interior del cuerpo tubular exterior tiene un primer elemento con forma helicoidal.
[0023] En esta realización, la superficie interior tiene un elemento con forma helicoidal. Preferentemente, el elemento con forma helicoidal se extiende a lo largo de la mayor parte o de toda la superficie interior del cuerpo tubular exterior. El elemento con forma helicoidal es, por ejemplo, un saliente que se extiende fuera de la superficie interior. El elemento con forma helicoidal es, por ejemplo, una curvatura de la superficie interior. El elemento con forma helicoidal es, por ejemplo, un rebaje creado en la superficie interior o en la superficie exterior.
[0024] Se proporciona una bomba para empujar el producto a través del hueco a lo largo del segundo recorrido de flujo. Al proveer a la superficie interior del elemento con forma helicoidal, se perturba el flujo del producto a lo largo de la superficie interior, haciendo que el flujo del producto se vuelva turbulento. Una superficie interior lisa sin el elemento con forma helicoidal habría hecho que el flujo del producto fuera laminar. El flujo turbulento del producto da lugar a una mejor transferencia de calor entre el producto y la superficie interior.
[0025] En una realización, la superficie exterior del cuerpo interior tiene un segundo elemento con forma helicoidal.
[0026] En esta realización, la superficie exterior tiene un elemento con forma helicoidal. Preferentemente, el elemento con forma helicoidal se extiende a lo largo de la mayor parte o de toda la superficie exterior del cuerpo interior. El elemento con forma helicoidal es, por ejemplo, un saliente que se extiende fuera de la superficie exterior. El elemento con forma helicoidal es, por ejemplo, una curvatura de la superficie exterior. El elemento con forma helicoidal es, por ejemplo, un rebaje creado en la superficie exterior.
[0027] Se proporciona una bomba para empujar el producto a través del hueco a lo largo del segundo recorrido de flujo. Al proveer a la superficie exterior del elemento con forma helicoidal, se perturba el flujo del producto a lo largo de la superficie exterior, haciendo que el flujo del producto se vuelva turbulento. Una superficie exterior lisa sin el elemento con forma helicoidal habría hecho que el flujo del producto fuera laminar. El flujo turbulento del producto da lugar a una mejor transferencia de calor entre el producto y la superficie exterior.
[0028] A causa del flujo turbulento, entra más producto en contacto con la superficie interior y la superficie exterior que si el producto estuviera en un flujo laminar. Como resultado, el flujo turbulento mejora la transferencia de calor entre el producto y el líquido portador de calor. Incluso los productos de alta viscosidad pueden fluir de manera turbulenta, si se seleccionan los parámetros adecuados del intercambiador de calor. Ejemplos de parámetros de este tipo son el tamaño del hueco entre el cuerpo interior y el cuerpo tubular exterior, la velocidad de rotación del cuerpo interior con relación al cuerpo tubular exterior y/o las dimensiones de los elementos con forma helicoidal. El producto está en un flujo turbulento cerca de la superficie interior y/o cerca de la superficie exterior. Dependiendo de los parámetros mencionados anteriormente, el producto está en un flujo turbulento a través del hueco.
[0029] Cuando el cuerpo interior rota con relación al cuerpo tubular exterior, el elemento con forma helicoidal crea una presión sobre el producto. Esta presión se crea en una realización que tiene solo el primer elemento con forma helicoidal, y que tiene tanto el primer elemento con forma helicoidal como el segundo elemento con forma helicoidal. La presión creada por la rotación del cuerpo interior con relación al cuerpo tubular exterior ayuda a la bomba a empujar el producto a través del intercambiador de calor.
[0030] En una realización, el primer elemento con forma helicoidal y el segundo elemento con forma helicoidal tienen cada uno un eje longitudinal, paralelos entre sí. Por ejemplo, el cuerpo interior es un tubo o una varilla que se extiende en un eje longitudinal. El segundo elemento con forma helicoidal está dispuesto a lo largo de la superficie circunferencial del tubo. El eje de la hélice del segundo elemento con forma helicoidal está alineado con el eje longitudinal del cuerpo interior. El cuerpo interior está dispuesto dentro de un espacio en el cuerpo tubular exterior. El espacio se extiende en una dirección paralela a la dirección longitudinal del cuerpo interior. El espacio tiene la superficie interior sobre la que está dispuesto el primer elemento con forma helicoidal. El eje de la hélice del primer elemento con forma helicoidal es paralelo al eje longitudinal del cuerpo interior.
[0031] En una realización, el primer elemento con forma helicoidal y el segundo elemento con forma helicoidal tienen forma helicoidal en la misma dirección.
[0032] Una hélice puede ser a la izquierda o a la derecha. Una hélice a la izquierda y una hélice a la derecha están en direcciones opuestas entre sí. Si un observador mira a lo largo del eje de una hélice, y un movimiento de atornillado en el sentido de las agujas del reloj aleja la hélice del observador, la hélice es a la derecha. Si un observador mira a lo largo del eje de una hélice, y un movimiento de atornillado en el sentido de las agujas del reloj acerca la hélice hacia el observador, la hélice es a la izquierda. De manera similar, el primer y segundo elementos helicoidales son ambos a la derecha o ambos a la izquierda. Presenta la ventaja de que el primer elemento con forma helicoidal y el segundo elemento con forma helicoidal tienen forma helicoidal en la misma dirección, porque esto ayuda a garantizar que todo el producto en el intercambiador de calor siga fluyendo, independientemente de la velocidad de flujo del producto y de la velocidad de rotación del cuerpo interior con relación al cuerpo tubular exterior. Esta realización es especialmente adecuada si el producto tiene una viscosidad baja, por ejemplo, en el intervalo de 2-100 cP.
[0033] En una realización, el primer elemento con forma helicoidal y el segundo elemento con forma helicoidal tienen forma helicoidal en una dirección opuesta. Al disponer los elementos con forma helicoidal en direcciones opuestas, la rotación del cuerpo interior con relación al cuerpo tubular exterior proporciona una presión adicional sobre el producto para empujar el producto a través del intercambiador de calor. Esta realización es especialmente adecuada para productos con una alta viscosidad, por ejemplo, en el intervalo de 100-500 cP y superior.
[0034] En otra realización más adicional, el cuerpo interior está provisto de dos elementos con forma helicoidal que están dispuestos en direcciones opuestas entre sí. Por ejemplo, el cuerpo interior está provisto tanto de un elemento con forma helicoidal a la izquierda como de un elemento con forma helicoidal a la derecha. Los elementos con forma helicoidal se cruzan entre sí en el cuerpo interior. En otra realización más, el cuerpo tubular exterior está provisto de dos elementos con forma helicoidal que están dispuestos en direcciones opuestas entre sí. Por ejemplo, el cuerpo tubular exterior está provisto tanto de un elemento con forma helicoidal a la izquierda como de un elemento con forma helicoidal a la derecha. Los elementos con forma helicoidal se cruzan entre sí en el cuerpo tubular exterior. Esta realización crea una turbulencia adicional en el flujo del producto.
[0035] En una realización, el segundo elemento con forma helicoidal tiene forma helicoidal en una primera dirección. El cuerpo interior es rotatorio con relación al cuerpo tubular exterior en una segunda dirección opuesta a la primera dirección. En un ejemplo, el cuerpo interior está provisto de un elemento con forma helicoidal que es a la derecha, y el intercambiador de calor está dispuesto para rotar el cuerpo interior en el sentido de las agujas del reloj a lo largo del segundo recorrido de flujo con relación al cuerpo tubular exterior. La rotación del cuerpo interior en esta dirección causa un flujo turbulento aumentado, lo que es ventajoso cuando se procesan productos con una alta viscosidad, por ejemplo, de más de 100 cP o más de 200 cP o más de 500 cP. Además, el flujo turbulento aumentado es útil para mezclar producto, independientemente de su viscosidad. Por ejemplo, se proporcionan dos ingredientes del producto a través de la segunda entrada y esos dos ingredientes tienen diferentes temperaturas. El intercambiador de calor de acuerdo con esta realización no solo lleva los ingredientes a la temperatura deseada, también ayuda a crear un producto homogéneo en el que los dos ingredientes están adecuadamente divididos en el producto.
[0036] En una realización, al menos uno del primer elemento con forma helicoidal y del segundo elemento con forma helicoidal está formado por una forma corrugada de la superficie interior y/o la superficie exterior, respectivamente. Los elementos con forma helicoidal se forman mediante la retorcedura de la superficie interior y/o la superficie exterior para crear una forma corrugada helicoidal. La forma corrugada es una superficie curva. El ángulo de la forma corrugada está, por ejemplo, en el intervalo de 15°- 45°, por ejemplo 30°. La forma corrugada tiene una profundidad, por ejemplo, en el intervalo de 5 - 100 mm. Las acanaladuras en la forma corrugada son, por ejemplo, redondeadas con un radio en el intervalo de 1-10 mm.
[0037] En una realización, al menos uno del primer elemento con forma helicoidal y del segundo elemento con forma helicoidal comprende una rosca. La rosca se extiende fuera de la primera superficie o de la superficie exterior. El tipo de rosca es, por ejemplo, rosca en V o rosca cuadrada o rosca ACME o rosca de contrafuerte. La rosca es una rosca de una sola entrada o una rosca de múltiples entradas. El ángulo de la rosca está, por ejemplo, en el intervalo de 15°-45°, por ejemplo 30°. La rosca se extiende fuera de la primera superficie o de la superficie exterior, por ejemplo, en el intervalo de 5 - 100 mm. En una realización, la rosca está laminada o torneada a partir del cuerpo interior. En una realización, la rosca está laminada o torneada a partir del cuerpo tubular exterior.
[0038] En una realización, al menos uno del primer elemento con forma helicoidal y del segundo elemento con forma helicoidal comprende una acanaladura. En esta realización, el elemento con forma helicoidal se forma proporcionando una acanaladura, por ejemplo, en el cuerpo interior. El cuerpo interior se lamina y se deforma plásticamente para crear la acanaladura. En una realización, el cuerpo interior es un tubo que se lamina para crear la acanaladura en la superficie exterior. Alternativamente, el cuerpo interior es un tubo en el que se corta la acanaladura, por ejemplo, mediante fresado. En una realización, la superficie interior tiene una sola acanaladura o múltiples acanaladuras. En una realización, la superficie exterior tiene una sola acanaladura o múltiples acanaladuras. El ángulo de la acanaladura está, por ejemplo, en el intervalo de 15°-45°, por ejemplo 30°. La acanaladura tiene una profundidad, por ejemplo, en el intervalo de 5 -100 mm. Los cantos de la acanaladura son, por ejemplo, redondeados con un radio en el intervalo de 1-10 mm.
[0039] El elemento con forma helicoidal en el cuerpo interior se forma mediante la deformación del cuerpo interior o añadiendo el elemento con forma helicoidal al cuerpo interior. La deformación del cuerpo interior, por ejemplo, mediante laminación, tiene la ventaja de que se puede formar una transición lisa entre la superficie exterior del cuerpo interior y el elemento con forma helicoidal. La transición lisa permite una limpieza adecuada del cuerpo interior, que es importante, por ejemplo, cuando el producto es un producto alimenticio. Añadir el elemento con forma helicoidal al cuerpo interior, por ejemplo, mediante la soldadura de material con forma helicoidal al cuerpo interior, es un modo rentable de construir un intercambiador de calor a gran escala, por ejemplo, para procesar estiércol o desechos. En implementaciones de este tipo, es de menor importancia si quedan pequeños trozos de producto en el área de transición entre la superficie exterior del cuerpo interior y el elemento con forma helicoidal conectado a la superficie exterior.
[0040]En una realización, el cuerpo interior es alargado a lo largo de un eje. El cuerpo interior es rotatorio con relación al cuerpo exterior a lo largo del eje. Por ejemplo, el cuerpo interior es un tubo o una varilla que se extiende a lo largo del eje. El eje es el eje longitudinal del tubo. La superficie exterior es la superficie circunferencial del tubo. Las superficies de extremo del tubo están selladas para impedir el contacto entre las superficies de extremo y el producto. La superficie circunferencial es lisa o está provista del elemento con forma helicoidal. El cuerpo interior es rotatorio a lo largo del eje longitudinal, por lo que la posición del eje longitudinal permanece fija con relación al cuerpo tubular exterior, mientras el cuerpo interior rota con relación al cuerpo tubular exterior. En esta realización, una disposición de los cojinetes que acoplan el cuerpo interior y el cuerpo tubular exterior entre sí es relativamente simple. Los cojinetes permiten la rotación del cuerpo interior con relación al cuerpo exterior a lo largo del eje longitudinal y constriñen el cuerpo interior con relación al cuerpo exterior en los otros grados de libertad.
[0041]En otra realización, el cuerpo interior es alargado a lo largo de un eje. El cuerpo interior es rotatorio mediante el movimiento del eje en un plano perpendicular al eje. Por ejemplo, el cuerpo interior es un tubo o una varilla que se extiende a lo largo del eje. El eje es el eje longitudinal del tubo. La superficie exterior es la superficie circunferencial del tubo. Las superficies de extremo del tubo están selladas para impedir el contacto entre las superficies de extremo y el producto. La superficie circunferencial es lisa o está provista del elemento con forma helicoidal. El cuerpo interior es rotatorio mediante el movimiento del eje en el plano perpendicular al eje. Al mover el eje en el plano perpendicular al eje, el cuerpo interior se mueve en el plano perpendicular al eje. El movimiento del cuerpo interior hace que el hueco entre el cuerpo interior y el cuerpo tubular exterior disminuya localmente en un lado del cuerpo interior, por ejemplo, el lado izquierdo, y simultáneamente que aumente el hueco en el lado opuesto, por ejemplo, el lado derecho. Al mover el cuerpo interior hacia adelante y hacia atrás en el plano perpendicular al eje, se aplica presión al producto en el hueco para empujar el producto hacia adelante, impidiendo que el producto se adhiera a la primera superficie o a la superficie exterior y cree un residuo.
[0042]En una realización adicional del mismo, el cuerpo interior es rotatorio mediante el movimiento del eje a lo largo de un recorrido circular en el plano perpendicular al eje. Este movimiento es comparable con un movimiento planetario en el que el cuerpo interior rota a lo largo de un punto central sin rotar el propio cuerpo interior a lo largo de su propio eje. Para dividir uniformemente la presión a lo largo de las superficies primera y exterior, el eje se mueve a lo largo de un recorrido circular en el plano perpendicular al eje. Al mover el eje a lo largo del recorrido circular, la presión se aplica en una parte de la circunferencia de las superficies primera y exterior a la vez. Cuando el eje ha completado el recorrido circular, la presión se ha aplicado a lo largo de la circunferencia completa de las superficies primera y exterior. En otra realización más, en lugar de un recorrido circular, se aplica cualquier otro recorrido elíptico.
[0043]Para rotar el cuerpo interior con relación al cuerpo tubular exterior, se proporcionan cojinetes para acoplar el cuerpo interior y el cuerpo tubular exterior entre sí. Los cojinetes están dispuestos cerca de uno o ambos extremos del cuerpo interior. Los cojinetes deben estar adecuadamente separados del producto para impedir que la grasa o el aceite o las partículas metálicas contaminen el producto. En una realización, se proporciona un sello entre la superficie interior del cuerpo tubular exterior y la superficie exterior del cuerpo interior. El sello separa el producto de los cojinetes. El sello permite que el cuerpo interior rote con relación al cuerpo tubular exterior. Por ejemplo, el sello está fijado al cuerpo tubular exterior. Una superficie del sello está en contacto con el cuerpo interior. Cuando el cuerpo interior rota con relación al cuerpo tubular exterior, el cuerpo interior se desliza a lo largo de la superficie del sello que está en contacto con el cuerpo interior.
[0044]En una realización, un fuelle está unido al cuerpo interior y al cuerpo tubular exterior y está dispuesto para crear un sello entre la superficie exterior y la superficie interior. El fuelle se proporciona para crear un sello que separa los cojinetes del producto. El fuelle puede permitir la rotación del cuerpo interior con relación al cuerpo tubular exterior cuando el eje se mueve a lo largo del plano perpendicular al eje. Durante esta rotación, el fuelle se deforma elásticamente. Un extremo del fuelle está fijado al cuerpo interior y el otro extremo del fuelle está fijado al cuerpo tubular exterior. La combinación del fuelle con el movimiento del eje en el plano perpendicular al eje tiene la ventaja de que no se requiere un sello deslizante. Con un sello deslizante, el cuerpo interior se movería con relación al sello deslizante, haciendo que el sello se deslizase sobre el cuerpo interior. El producto formaría un residuo entre el sello deslizante y el cuerpo interior, lo que requiere una limpieza adicional para eliminar el residuo. Al usar el fuelle, no se produce un deslizamiento entre el cuerpo interior y el fuelle.
[0045]En una realización, el intercambiador de calor es un intercambiador de calor de contraflujo. El primer recorrido de flujo y el segundo recorrido de flujo están en direcciones opuestas. En esta realización, la parte más caliente del producto en el segundo recorrido de flujo está cerca de la parte más caliente del líquido portador de calor en el primer recorrido de flujo, mientras que la parte más fría del producto en el segundo recorrido de flujo está cerca de la parte más fría del líquido portador de calor en el primer recorrido de flujo. Como resultado, a lo largo del segundo recorrido de flujo, el producto siempre está cerca de una parte del líquido portador de calor que tiene una diferencia de temperatura adecuada con el producto. Alternativamente, el intercambiador de calor es un intercambiador de calor de flujo paralelo. En un intercambiador de calor de flujo paralelo, el primer recorrido de flujo y el segundo recorrido de flujo están en la misma dirección. La temperatura final de un producto se determina normalmente de manera más precisa cuando se usa un intercambiador de calor de flujo paralelo en lugar de un intercambiador de calor de contraflujo.
[0046]En un aspecto más de la invención, el intercambiador de calor se usa para intercambiar calor con el segundo fluido, que tiene una viscosidad de más de 20 cP. Preferentemente, la viscosidad es más de 100 cP. Más preferiblemente, la viscosidad es más de 500 cP. De acuerdo con este aspecto, el intercambiador de calor se usa para procesar un producto fluido con una alta viscosidad. Los productos con una viscosidad tan alta requieren una presión alta para empujar a través de un intercambiador de calor conocido. Los productos de este tipo también se adhieren fácilmente al interior de un intercambiador de calor conocido, lo que da lugar a un residuo que necesita eliminarse. Al procesar un producto fluido con una viscosidad tan alta con el intercambiador de calor de acuerdo con la invención, la cantidad de residuo se reduce o incluso se impide. También, la presión creada por la rotación del cuerpo interior con relación al cuerpo tubular exterior ayuda a que el producto fluido fluya a través del intercambiador de calor. La viscosidad normalmente depende de la temperatura del producto. Una temperatura inferior conduce normalmente a un valor de viscosidad superior, es decir, el producto se vuelve "más espeso" a temperaturas inferiores. La viscosidad del producto es, por ejemplo, más de 500 cP solo cerca de la segunda entrada o más de 500 cP solo cerca de la segunda salida.
[0047]Otras propiedades del producto causan dificultades en el procesamiento de un producto en un intercambiador de calor conocido. Por ejemplo, cuando se pasteuriza huevo, como un fluido. La temperatura a la que se pasteuriza normalmente el huevo es cercana a la temperatura de 65-66 °C a la que el huevo comienza a coagularse. Cuando se procesa huevo con el intercambiador de calor de acuerdo con la invención, se reduce o impide la acumulación de huevo coagulado. Solo están presentes en el fluido pequeñas partes de huevo coagulado, lo que no reduce la calidad del producto. También, a causa del flujo turbulento, el líquido portador de calor se ajusta a una temperatura más baja que en el intercambiador de calor conocido. Incluso a la temperatura inferior, el huevo alcanza la temperatura de pasteurización deseada. La temperatura inferior reduce la probabilidad de que el huevo se coagule. Como resultado, el intercambiador de calor puede funcionar durante mucho más tiempo antes de que sea necesaria su limpieza.
[0048]En una realización, el intercambiador de calor se usa para intercambiar calor con el segundo fluido, que es un producto alimenticio. Hay muchos productos que se enfrían o se calientan cuando están en estado fluido. Para tener un producto de alta calidad, es importante que el intercambio de calor con el producto tenga lugar dentro de un tiempo deseado y que todo el producto alimenticio pueda intercambiar calor. Por ejemplo, el intercambio de calor inadecuado con el chocolate negro en un estado fluido da lugar a una capa blanca o a manchas blancas en el producto enfriado acabado. Al usar el intercambiador de calor de acuerdo con la invención, el intercambio de calor con el producto es más predecible.
[0049]En una realización, el intercambiador de calor se usa para intercambiar calor con el segundo fluido, que es un producto no alimenticio. Aunque la descripción anterior describe el segundo fluido como un producto, en una realización el segundo fluido es un producto no alimenticio, tal como un producto químico. En una realización, el producto químico tiene una alta viscosidad, por ejemplo, más de 500 cP. El producto químico es, por ejemplo, pintura 0 un producto de aceite o un polímero. El producto no alimenticio es un líquido, una combinación de un líquido y sólidos, una combinación de un líquido, sólidos y gas. En una realización, el producto no alimenticio es un material granular. El material granular, tal como arena y fertilizante, puede fluir como un fluido, aunque el material granular esté hecho de sólidos de pequeño tamaño.
[0050]La invención se describirá con mayor detalle a continuación haciendo referencia al dibujo, en el que, de manera no limitativa, se mostrarán ejemplos de realización de la invención. El dibujo muestra:
en la figura 1: un intercambiador de calor de acuerdo con una realización de la invención,
en las figuras 2-7: detalles de otras realizaciones más de la invención.
[0051]La figura 1 muestra un intercambiador de calor 100 de acuerdo con una realización de la invención. La figura 1 muestra una vista parcial del interior del intercambiador de calor 100. El intercambiador de calor 100 es para intercambiar calor entre un primer fluido 110 y un segundo fluido 120. El intercambiador de calor 100 comprende un cuerpo 101 tubular exterior, un cuerpo interior 102, una primera entrada 112, una segunda entrada 122, una primera salida 114 y una segunda salida 124. El cuerpo 101 tubular exterior tiene una superficie interior 103. El cuerpo interior 102 está dispuesto dentro del cuerpo 101 tubular exterior y tiene una superficie exterior 104. La superficie exterior 104 está orientada hacia la superficie interior 103. La primera entrada 112 y la primera salida 114 están dispuestas para proporcionar un primer recorrido 116 de flujo para el primer fluido 110 por un primer canal en el cuerpo 101 tubular exterior y por un segundo canal en el cuerpo interior 102. La segunda entrada 122 y la segunda salida 124 están dispuestas para proporcionar un segundo recorrido 126 de flujo para el segundo fluido 120 entre la superficie interior 103 y la superficie exterior 104 para intercambiar calor con el primer fluido a través de la superficie interior 103 y de la superficie exterior 104. El cuerpo interior 102 es rotatorio con relación al cuerpo 101 tubular exterior. El primer canal está dispuesto en el cuerpo 101 tubular exterior. El segundo canal está dispuesto en el cuerpo interior 102.
[0052]La superficie interior 103 tiene un primer elemento 105 con forma helicoidal. La superficie exterior 104 tiene un segundo elemento 106 con forma helicoidal.
[0053]El cuerpo interior 102 se extiende a lo largo del eje x, que es el eje longitudinal del cuerpo interior 102. El cuerpo interior 102 es rotatorio a lo largo del eje longitudinal.
[0054]El primer fluido 110 es el líquido portador de calor, por ejemplo, agua o vapor. El primer fluido 110 está caliente si el segundo fluido 120 necesita calentamiento. El primer fluido 110 está frío si el segundo fluido 120 necesita refrigeración.
[0055]El segundo fluido 120 es el producto que se está procesando. El segundo fluido 120 es bombeado al intercambiador de calor 100 para calentarse o enfriarse.
[0056]El primer fluido 110 sigue el primer recorrido 116 de flujo a través del intercambiador de calor 100 desde la primera entrada 112 por el primer canal y por el segundo canal hasta la primera salida 114. Como se muestra en la figura 1, el primer fluido 110 fluye a través del cuerpo 101 tubular exterior por el primer canal, así como a través del cuerpo interior 102 por el segundo canal. En el cuerpo 101 tubular exterior, el primer fluido 110 fluye a través del primer canal que está en contacto térmico con la superficie interior 103. A través de la superficie interior 103, el primer fluido 110 intercambia calor con el segundo fluido 120. En el cuerpo interior 102, el primer fluido 110 fluye a través del segundo canal que está en contacto térmico con la superficie exterior 104. A través de la superficie exterior 104, el primer fluido 110 intercambia calor con el segundo fluido 120. En una realización, el primer fluido 110 fluye a través de solo uno del cuerpo 101 tubular exterior y del cuerpo interior 102.
[0057]El segundo fluido 120 sigue el segundo recorrido 126 de flujo a través del intercambiador de calor 100 desde la segunda entrada 122 hasta la segunda salida 124. El segundo recorrido 126 de flujo está en el hueco entre la superficie interior 103 y la superficie exterior 104. En esta realización, la superficie interior 103 y la superficie exterior 104 tienen una forma sustancialmente cilíndrica. Como resultado, una sección transversal del hueco entre la superficie interior 103 y la superficie exterior 104 perpendicular al eje x tiene sustancialmente forma de anillo.
[0058]Como se indica por medio de las flechas, el primer recorrido 116 de flujo está en la dirección x, mientras que el segundo recorrido 126 de flujo está en la dirección -x. Por lo tanto, el primer recorrido 116 de flujo en una dirección opuesta al segundo recorrido 126 de flujo. En esta realización, el intercambiador de calor 100 es un intercambiador de calor de contraflujo. Esto tiene la siguiente ventaja. En caso de que el intercambiador de calor 100 se use para calentar el segundo fluido 120, el primer fluido 110 tiene la temperatura más alta cerca de la primera entrada 112. La temperatura del primer fluido 110 se reduce a medida que el primer fluido 110 avanza hacia la primera salida 114, porque el calor se transfiere del primer fluido 110 al segundo fluido 120. Por lo tanto, el primer fluido 110 tiene la temperatura más baja cerca de la primera salida 114. Al proporcionar el primer recorrido 116 de flujo en una<dirección opuesta al segundo recorrido>126<de flujo, el segundo fluido 120 cerca de la segunda entrada 122 también>está cerca de la primera salida 114. El segundo fluido 120 cerca de la primera salida 114 tiene la temperatura más baja, porque en esa ubicación, el segundo fluido 120 acaba de entrar en el intercambiador de calor 100. Por lo tanto, incluso con la baja temperatura del primer fluido 110 en esa ubicación, todavía hay una diferencia adecuada de temperatura entre el primer fluido 110 y el segundo fluido 120. Como resultado, el intercambio de calor comienza ya cerca de la segunda entrada 122. A medida que el segundo fluido 120 avanza hacia la segunda salida 124, el segundo fluido 120 se vuelve más caliente. A causa de que la primera entrada 112 está cerca de la segunda salida 124, el primer fluido 110 también se vuelve más caliente hacia la segunda salida 124. Como resultado, se mantiene una diferencia adecuada de temperatura entre el primer fluido 110 y el segundo fluido 120 mientras el segundo fluido 120 fluye a través del segundo recorrido 126 de flujo. Alternativamente, el intercambiador de calor 100 es un intercambiador de calor de flujo paralelo en el que el primer recorrido 116 de flujo y el segundo recorrido 126 de flujo están en la misma dirección.
[0059]Como se muestra en la figura 1, tanto el primer miembro con forma helicoidal como el segundo miembro con forma helicoidal tienen un eje longitudinal a lo largo del eje x. El primer miembro con forma helicoidal en el cuerpo 101 tubular exterior es a la derecha, mientras que el segundo miembro con forma helicoidal en el cuerpo interior 102 es a la izquierda. Por lo tanto, el primer miembro con forma helicoidal y el segundo miembro con forma helicoidal tienen forma helicoidal en direcciones opuestas.
[0060]El intercambiador de calor 100 se usa proporcionando el primer fluido 110, es decir, el líquido portador de calor, a través de la primera entrada 112. El primer fluido 110 fluye a través del primer recorrido 116 de flujo hacia la primera salida 114. El primer fluido 110 fluye a través del cuerpo 101 tubular exterior por el primer canal y a través del cuerpo interior 102 por el segundo canal. El segundo fluido 120, es decir, el producto a procesar, se proporciona a través de la segunda entrada 122. El segundo fluido 120 fluye a través del segundo recorrido 126 de flujo hacia la segunda salida 124. El segundo recorrido 126 de flujo está en el hueco entre la superficie interior 103 del cuerpo 101 tubular exterior y la superficie exterior 104 del cuerpo interior 102. El segundo fluido 120 intercambia calor con el primer fluido 110 a través de la superficie interior 103 y de la superficie exterior 104.
[0061]Las figuras 2-7 representan detalles de otras realizaciones más de la invención. Las figuras 2-7 representan una vista detallada del cuerpo interior 102 y el cuerpo 101 tubular exterior. El cuerpo interior 102 y el cuerpo 101 tubular exterior pueden estar combinados con la realización de la figura 1.
[0062]La figura 2 muestra el cuerpo interior 102 dispuesto en el cuerpo 101 tubular exterior. Un tubo interior 420 está dispuesto dentro del cuerpo interior 102. Un tubo exterior 430 está dispuesto alrededor del cuerpo 101 tubular exterior. El primer recorrido 116 de flujo está entre el tubo interior 420 y el cuerpo interior 102, y está entre el cuerpo 101 tubular exterior y el tubo exterior 430. El segundo recorrido 126 de flujo está en el hueco entre la superficie exterior 104 del cuerpo interior 102 y la superficie interior 103 del cuerpo 101 tubular exterior.
[0063]La superficie interior 103 tiene una sección transversal perpendicular al eje longitudinal 204 que es no circular. La sección transversal es no circular, porque la superficie interior 103 comprende una forma corrugada 400. La forma corrugada 400 está formada por salientes o por acanaladuras que están dispuestas de manera simétrica rotacional a lo largo del eje longitudinal 204, y que se extienden a lo largo de la dirección longitudinal. La forma corrugada 400 causa una diferencia en el hueco entre el cuerpo interior 102 y el cuerpo exterior 101 como se ve a lo largo de una circunferencia del cuerpo interior 102. La anchura y la altura de los salientes o acanaladuras se seleccionan, por ejemplo, en función del tipo de producto que va a fluir a lo largo del segundo recorrido de flujo.
[0064]La superficie exterior 104 está provista de una forma corrugada 410 similar a la de la superficie interior 103. La forma corrugada 410 está formada por salientes o por acanaladuras que están dispuestas de manera simétrica rotacional a lo largo del cuerpo interior 102, y que se extienden a lo largo de la dirección longitudinal del cuerpo interior 102. La forma corrugada 400 causa una diferencia adicional en el hueco entre el cuerpo interior 102 y el cuerpo exterior 101 como se ve a lo largo de una circunferencia del cuerpo interior 102. La anchura y la altura de los salientes o acanaladuras se seleccionan, por ejemplo, en función del tipo de producto que va a fluir a lo largo del segundo recorrido de flujo. La anchura y la altura de la forma corrugada 410 son, por ejemplo, las mismas o diferentes que las de la forma corrugada 400. En una realización alternativa, solo la superficie interior 103 tiene la forma corrugada 400, mientras que la superficie exterior 104 tiene una forma lisa sin corrugaciones.
[0065]La figura 3 muestra una realización, que es la misma que la realización de la figura 2, excepto por lo siguiente. En lugar de una forma corrugada, la superficie exterior 104 del cuerpo interior 102 está provista del segundo elemento 106 con forma helicoidal.
[0066]La figura 4 muestra una realización, que es la misma que la realización de la figura 4, excepto por lo siguiente. La superficie interior 103 tiene una sección transversal perpendicular al eje longitudinal 204 que es no circular. La sección transversal es no circular, porque la superficie interior 103 comprende el primer elemento 105 con forma helicoidal. El primer elemento 105 con forma helicoidal está formado por salientes o por acanaladuras que están dispuestas en forma helicoidal a lo largo del eje longitudinal 204. La superficie exterior 104 está provista de la forma corrugada 410.
[0067]La figura 5 muestra una realización, que es la misma que la realización de la figura 2, excepto por lo siguiente. La superficie interior 103 tiene una sección transversal perpendicular al eje longitudinal 204 que es no circular. La sección transversal es no circular, porque la superficie interior 103 comprende el primer elemento 105 con forma helicoidal. El primer elemento 105 con forma helicoidal está formado por salientes o por acanaladuras que están dispuestas en forma helicoidal a lo largo del eje longitudinal 204. La superficie exterior 104 está provista del segundo elemento 106 con forma helicoidal. La dirección del primer elemento 105 con forma helicoidal en la superficie interior 103 es a la izquierda. El segundo elemento 106 con forma helicoidal en la superficie exterior 104 es a la derecha. El primer elemento 105 con forma helicoidal y el segundo elemento 106 con forma helicoidal están dirigidos en direcciones opuestas. La rotación del cuerpo interior 102 con relación al cuerpo 101 exterior tubular crea turbulencia y una presión en el producto en el hueco.
[0068]La figura 6 muestra una realización, que es la misma que la realización de la figura 5, excepto que las direcciones del primer elemento 105 con forma helicoidal y el segundo elemento 106 con forma helicoidal son iguales. El primer elemento 105 con forma helicoidal y el segundo elemento 106 con forma helicoidal son ambos a la izquierda. La rotación del cuerpo interior 102 con relación al cuerpo 101 exterior tubular crea turbulencia en el producto en el hueco.
[0069]La figura 7 muestra una realización, que es la misma que la realización de la figura 4, excepto por lo siguiente. El cuerpo 101 tubular exterior se ha formado para tener la superficie interior 103 con el primer elemento 103 con forma helicoidal. Además, se ha provisto de un elemento 910 con forma helicoidal a una superficie exterior 900 del cuerpo 101 tubular exterior. Debido al delgado espesor de pared del cuerpo 101 tubular exterior, el elemento 910 con forma helicoidal y el primer elemento 103 con forma helicoidal se forman simultáneamente cuando se deforma la pared del cuerpo 101 tubular exterior. El elemento 900 con forma helicoidal hace que el líquido portador de calor que fluye entre el cuerpo 101 tubular exterior y el tubo exterior 430 se vuelva más turbulento, lo que aumenta la transferencia de calor entre el líquido portador de calor y el producto a lo largo del segundo recorrido 126 de flujo. En lugar del elemento 900 con forma helicoidal, se puede proporcionar cualquier otra forma adecuada en la superficie exterior 900 del cuerpo 101 tubular exterior, siempre que la sección transversal de la superficie exterior 900 del cuerpo 101 tubular exterior a lo largo del eje longitudinal 204 sea no circular. El cuerpo 101 tubular exterior puede tener la superficie exterior 900 con la sección transversal no circular en cualquiera de las realizaciones descritas.
[0070]Cuando el cuerpo interior 102 rota con relación al cuerpo 101 tubular exterior en las realizaciones de las figuras 2-7, las formas corrugadas 400, 410, el primer elemento 105 con forma helicoidal y/o el segundo elemento 106 con forma helicoidal hacen que el producto que fluye a lo largo del segundo recorrido 126 de flujo se vuelva más turbulento, lo que mejora la transferencia de calor entre el producto a lo largo del segundo recorrido 126 de flujo y el líquido portador de calor a lo largo del primer recorrido 116 de flujo.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un intercambiador de calor (100) adaptado para intercambiar calor entre un primer fluido (110) y un segundo fluido (120), que comprende:
un cuerpo (101) tubular exterior que tiene una superficie interior (103);
un cuerpo interior (102) dispuesto dentro del cuerpo (101) tubular exterior y que tiene una superficie exterior (104) orientada hacia la superficie interior (103) del cuerpo (101) tubular exterior, dejando libre un hueco entre la superficie interior (103) del cuerpo (101) tubular exterior y la superficie exterior (104) del cuerpo interior (102); una primera entrada (112) y una primera salida (114) dispuestas para proporcionar un primer recorrido (116) de flujo para el primer fluido (110) desde la primera entrada (112) hasta la primera salida (114) por un primer canal y por un segundo canal;
una segunda entrada (122) y una segunda salida (124) dispuestas para proporcionar un segundo recorrido (126) de flujo desde la segunda entrada (122) hasta la segunda salida (124) para el segundo fluido (120) a través del hueco entre la superficie interior (103) del cuerpo (101) tubular exterior y la superficie exterior (104) del cuerpo interior (102),
en donde el cuerpo (101) tubular exterior comprende el primer canal,
en donde el cuerpo interior (102) comprende el segundo canal,
en donde el cuerpo interior (102) y el segundo canal son rotatorios con relación al cuerpo (101) tubular exterior y al primer canal,
caracterizado por quela superficie interior (103) se extiende a lo largo de un eje longitudinal (204), en donde una sección transversal de la superficie interior (103) perpendicular al eje longitudinal (204) es no circular.
2. El intercambiador de calor (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la superficie interior (103) del cuerpo (101) tubular exterior tiene un primer elemento (105) con forma helicoidal y/o en donde la superficie exterior (104) del cuerpo interior (102) tiene un segundo elemento (106) con forma helicoidal.
3. El intercambiador de calor (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la superficie interior (103) del cuerpo (101) tubular exterior tiene un primer elemento (105) con forma helicoidal, en donde la superficie exterior (104) del cuerpo interior (102) tiene un segundo elemento (106) con forma helicoidal, y en donde el primer elemento (105) con forma helicoidal y el segundo elemento (106) con forma helicoidal tienen cada uno un eje longitudinal, paralelos entre sí.
4. El intercambiador de calor (100) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el primer elemento (105) con forma helicoidal y el segundo elemento (106) con forma helicoidal tienen forma helicoidal en la misma dirección o en donde el primer elemento (105) con forma helicoidal y el segundo elemento (106) con forma helicoidal tienen forma helicoidal en una dirección opuesta.
5. Un intercambiador de calor (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3-4, en donde el segundo elemento (106) con forma helicoidal tiene forma helicoidal en una primera dirección, y en donde el cuerpo interior (102) es rotatorio con relación al cuerpo (101) tubular exterior en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.
6. Un intercambiador de calor (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-5, en donde al menos uno del primer elemento (105) con forma helicoidal y del segundo elemento (106) con forma helicoidal está formado por una forma corrugada de la superficie interior (103) y/o de la superficie exterior (104) respectivamente, o en donde al menos uno del primer elemento (105) con forma helicoidal y del segundo elemento (106) con forma helicoidal comprende una rosca, o en donde al menos uno del primer elemento (105) con forma helicoidal y del segundo elemento (106) con forma helicoidal comprende una acanaladura.
7. El intercambiador de calor (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo interior (102) es alargado a lo largo de un eje, en donde el cuerpo interior (102) es rotatorio con relación al cuerpo (101) tubular exterior a lo largo del eje.
8. El intercambiador de calor (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo interior (102) es alargado a lo largo de un eje, en donde el cuerpo interior (102) es rotatorio mediante el movimiento del eje en un plano perpendicular al eje, preferentemente en donde el cuerpo interior (102) es rotatorio mediante el movimiento del eje a lo largo de un recorrido circular en el plano perpendicular al eje.
9. El intercambiador de calor (200) de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende un fuelle unido al cuerpo interior (102) y al cuerpo (101) tubular exterior y dispuesto para crear un sello entre la superficie exterior (104) y la superficie interior (103).
10. El intercambiador de calor (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el intercambiador de calor (100) es un intercambiador de calor de contraflujo, en donde el primer recorrido (116) de flujo y el segundo recorrido (126) de flujo están en direcciones opuestas.
11. Uso del intercambiador de calor (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo fluido (120) tiene una viscosidad de más de 20 cP, preferentemente más de 100 cP, más preferentemente más de 500 cP.
12. Uso del intercambiador de calor (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el segundo fluido (120) es un producto alimenticio o un producto de pienso.
13. Uso del intercambiador de calor (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el segundo fluido (120) es un producto no alimenticio.
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