PT89723B

PT89723B - Processo e aparelho de armazenagem termica

Info

Publication number: PT89723B
Application number: PT89723A
Authority: PT
Inventors: Thomas P Carter; Robert P Miller; Lindsay L Haman; Edward N Schinner
Original assignee: Baltimore Aircoil Co Inc
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1994-02-28
Also published as: CN1013301B; NO169677C; PL277741A1; JPH01252837A; BR8900673A; JPH0449017B2; NO169677B; PT89723A; NZ227581A; KR890013453A; AU2833889A; DK72589D0; FI890744A0; DK72589A; IL88828A0; IL88828A; KR930006413B1; DK166928B1; EP0329445A2; PH24941A

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA

Antecedentes do invento

Este invento refere-se à armazenagem térmica e mais part_i cularmente a um processo e dispositivo para utilização de gelo o qual é formado e armazenado num reservatório.

São conhecidos equipamentos de armazenagem térmica do tipo em que é formado gelo durante os períodos de pico de energia e a seguir torna o gelo disponível como um fornecimento de Frio pa. ra o condicionamento de um espaço e semelhantes. Numa das formas de tais equipamentos de armazenagem térmica, um líquido refrigerante, tal como salmoura ou uma solução de etileno-glicol, flui através de um canal que é imerso numa quantidade de reserva de l_í quido de armazenagem congelável, tal como água. A quantidade de água, ou semelhante, está confinada dentro de um reservatório e o canal refrigerante tem normalmente a forma de uma tubagem encurva da em serpentina com várias fiadas de tubos imersas na quantidade de reserva de líquido. Vários canais de refrigerante são normalmente montados em paralelo dentro da quantidade de líquido e lig.a dos entre os tubos de entrada e saída que recebem e descarregam o líquido refrigerante para e de um ou mais permutadores de calor nos quais o líquido refrigerante é arrefecido durante o ciclo de produção de gelo e aquecido durante o ciclo de fornecimento de frio. □ líquido de armazenagem é normalmente agitado durante, pelo menos, alguns períodos da operação para atenuar a estratificação da temperatura.

Durante o ciclo de produção de gelo o líquido refrigerante frio, a uma temperatura inferior ao ponto de solidificação do líquido de armazenagem na reserva de líquido, é continuamente prjj duzido através de refrigeração mecânica ou semelhante, num permutador de calor (normalmente referido como um arrefecedor) e fe_i to fluir para o tubo de comunicação de entrada através dos canais e é feito sair pelo tubo de comunicação de saída e é feito retornar ao arrefecedor. 0 líquido de armazenagem congelará nos canais sob a forma de invólucros envolventes e desenvolve gradualmente uma espessura considerável de líquido congelado (vulgarmente gelo).

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-3Num ponto imediatamente antes dos invólucros em canais adjacentes paralelos que contactam uns com os outros é alcançada a capacidade de armazenagem óptima efectiva. Contudo, uma certa quantidade de líquido de armazenagem não congelado permanecerá normalmente livre ao longo das paredes do reservatório e entre invólucros cojn gelados adjacentes e tal líquido livre equilibrar-se-á a uma temperatura próxima do ponto de congelação.

Durante o ciclo de fornecimento, o líquido refrigerante circula para um permutador de calor (tal como um componente de um dispositivo de condicionamento de ar de um espaço), onde o refrigerante é aquecido, e retorna aos canais dentro da unidade de armazenagem térmica onde é arrefecido pelos invólucros congelados. Contudo, α medida que cada invólucro funde internamente de modo a formar uma camisa líquida, em torno do canal refrigerante, a canú sa líquida aumentará a sua temperatura acima do ponto de congelação do líquido de armazenagem até um ponto em que parcialmente isolará a superfície do canal do invólucro congelado remanescente. Isto resulta num aumento temporário da temperatura do líquido refrigerante que sai do tubo de comunicação de saída (acima do ponto de congelação do líquido de armazenagem) baixando consequentemente o parâmetro de projecto da unidade de armazenagem térmica devido à sua incapacidade em fornecer continuamente líquido refri gerante perto da temperatura de congelação do líquido de armazena gem. Esta última condição, embora temporária, continuará até que o invólucro congelado é aberto por convecção de calor da camisa líquida, após o que o líquido livre agitado, exterior ao invólucro, também se torna disponível para arrefecer a superfície do tju bo. A condição pode também ser parcialmente atenuada ao mesmo tempo que o efeito de flutuação do líquido livre dentro do reservatório levanta suficientemente o invólucro congelado empurrando o gelo de encontro às partes inferiores da superfície do tubo.

Então será altamente vantajoso ultrapassar o efeito da ca misa líquida que se forma entre o tubo e o invólucro congelado d_u rante a parte inicial do ciclo de fornecimento.

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-4Sumãrio do invento

Em consequência, é um primeiro objectivo do presente invento proporcionar um processo melhorado e aparelho para a obtenção contínua de líquido refrigerante a partir de um equipamento de armazenagem térmica a uma temperatura mais uniforme, imediatamente acima da temperatura de congelação do líquido de armazenagem.

Constitui outro objectivo do presente invento proporcionar um processo melhorado e aparelho para nivelar a temperatura à qual o líquido refrigerante deixa a unidade de armazenagem térmica através de um ciclo de fornecimento de frio.

E um outro objectivo do presente invento proporcionar um processo melhorado e aparelho para o fornecimento, a partir de uma unidade de armazenagem de gelo, de líquido refrigerante frio a uma temperatura razoavelmente constante.

z

E ainda outro objectivo do presente invento proporcionar um aparelho de armazenagem térmica de gelo, contendo condutas suplementares imersas no líquido de armazenagem livre e ligadas para aumentarem o circuito do líquido refrigerante que também pas_ sa através dos canais envolvidos por gelo.

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E também outro objectivo do presente invento proporcionar um processo de aumentar selectivamente o circuito do líquido refri. gerante através de uma unidade de armazenagem de gelo dentro de condutas arrefecidas com líquido de armazenagem,livre.

z

E ainda outro objectivo do presente invento proporcionar um aparelho de armazenagem térmica de gelo, contendo condutas suplementares imersas no líquido de armazenagem,1ivre e ligadas de modo a receberem parcialmente o líquido refrigerante arrefecido, dos tubos envolvidos por gelo.

Resumindo o presente invento proporciona a suplementação do arrefecimento do líquido refrigerante com o líquido de armazenagem, livre, proporcionando um circuito adicional para o líquido refrigerante exposto ao líquido de armazenagem,livre,durante o ciclo de fornecimento, quando o líquido refrigerante percorre um

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-5primeiro circuito envolvido por um invólucro congelado previamente formado durante o ciclo de armazenagem. 0 efeito cumulativo da passagem do líquido refrigerante por um circuito adicional imerso no líquido livre e o circuito inicial envolvido por um invólucro congelado é funcional mente suficiente para baixar a tempe^ ratura do líquido refrigerante para perto da temperatura do líqui do livre; e durante o ciclo de armazenagem é formado um invólucro congelado pelo refrigerante arrefecido apenas no circuito ini. ciai através de um canal permanentemente imerso no líquido de armazenagem. De preferência esta suplementação do arrefecimento é conseguida pela subsequente passagem em série do líquido refrigerante através de uma conduta imersa no líquido de armazenagem livre que é arrefecido pelo invólucro congelado de modo a trazer o líquido refrigerante para perto da temperatura do líquido de arma zenagem livre.

Um aparelho para concretizar o processo compreende uma conduta suplementar a adicionar a um canal refrigerante que é imerso numa quantidade de reserva de líquido de armazenagem confi. nada dentro de um reservatório, e meios de tornar funcionalmente inoperativa a conduta suplementar e impedir a formação do invólucro durante o período em que é formado o invólucro congelado no canal refrigerante.

Em concretizações preferenciais do invento o circuito ad_i cional do líquido refrigerante faz-se através de uma zona do líquido dentro do reservatório de armazenagem térmica, zona essa que é mantida livre do invólucro congelado; isto é, cada circuito ad_i cional pode estar dentro do reservatório e espaçado de um invólucro ou de uma zona de formação de invólucro congelado. Contudo é também possível localizar cada circuito adicional quer dentro quer fora do reservatório de armazenagem térmica mas afastado da geometria normal da reserva de líquido de armazenagem e pór em contacto o líquido livre com o circuito adicional apenas durante o ciclo de fornecimento quando o líquido refrigerante é arrefecido pelo líquido de armazenagem congelado do reservatório.

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-6Breve descrição dos desenhos

Objectivos e vantagens adicionais do invento tornar-se-ão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada feita em conjunto com os desenhos, nos quais:

a figura 1 é um alçado lateral de um aparelho de armazenagem térmica com partes removidas para mostrar alguns detalhes de uma concretização preferencial do presente invento;

a figura 2 é uma vista de topo do aparelho da figura 1;

a figura 3 é uma vista em perspectiva detalhada de uma secção pa_r ciai de uma parte do aparelho da figura 1;

a figura 4 é um alçado lateral de um aparelho com partes removidas para mostrar detalhes de uma concretização modificada do invento;

a figura 5 é uma vista de topo do aparelho da figura 4;

a figura 6 é uma vista detalhada de uma parte do aparelho mostrado na figura 4;

a figura 7 é um alçado lateral de uma outra concretização do presente invento;

a figura 8 é uma planta de ainda uma outra concretização do inveri to; e a figura 9 é um alçado lateral de ainda outra concretização do presente invento.

Descrição detalhada do invento

Foi visto que durante um ciclo de fornecimento de frio o líquido refrigerante saindo da unidade de armazenagem térmica, do tipo que congela o líquido de armazenagem na superfície dos canais de circulação de refrigerante durante um ciclo de armazenagem, aproximar-se-á inicialmente da temperatura de congelação no início do ciclo de fornecimento e então aumenta à medida que a camisa ou anel tubular de líquido de armazenagem fundido se forma entre cada canal e o invólucro congelado. De acordo com este invento, descobriu-se que este indesejável aumento de temperatura pode ser diminuído e geralmente eliminado mantendo uma quantidade de líqui

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do de armazenagem não congelado, aqui referido como líquido de ar mazenagem livre, em contacto com o líquido congelado, aqui referi, do como gelo, dentro de uma unidade de armazenagem térmica e apenas durante o ciclo de fornecimento proporcionando circuitos adicionais para o líquido refrigerante (de preferência após a sua passagem através dos circuitos primários compreendendo os canais cobertos pelo invólucro) através de uma zona suplementar imersa do líquido de armazenagem livre.

Proporcionando por este modo circuitos adicionais, o líquido refrigerante é ainda mais arrefecido pelo líquido de armaze nagem livre que é, por sua vez, arrefecido pelo gelo presente na unidade de armazenagem; e cada circuito adicional é convenientemente ajustado em comprimento, ou por outra modificação da superfície para transferência de calor entre o líquido refrigerante e o líquido de armazenagem, de modo a baixar a temperatura do líqui. do refrigerante para imediatamente acima da temperatura do líquido livre e do gelo.

A zona suplementar exclui os canais nos quais o gelo é formado e não é sujeita à formação de gelo nela própria. Ela pode estar dentro ou directamente junta e receber um fluxo de líqui do da reserva de líquido de armazenagem em que estão localizados os canais de congelação, mas a zona suplementar não conterá canais funcionando para a formação de gelo. E também possível separar a zona suplementar da reserva de líquido fazendo fluir o líquido de armazenagem livre para a zona suplementar apenas durante o ciclo de fornecimento de frio.

De preferência os circuitos adicionais do líquido refrige, rante são prolongamentos em série dos circuitos primários e podem ser realizados de várias maneiras, tal como desviando periodicamente o líquido refrigerante de um canal de saída para uma conduta suplementar que é permanentemente imersa no líquido de armazenagem e/ou fazendo fluir costantemente o líquido refrigerante através de uma conduta suplementar que é imersa no líquido de armazenagem livre apenas durante o ciclo de fornecimento.

Por conveniência de expressão os termos tubo (tubos e

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-8tubagem) e gelo são aqui usados para referir um canal físico p_a ra o circuito primário do líquido refrigerante, e para uma forma ou estado de congelamento do líquido de armazenagem, respectivamente. Contudo, compreender-se-á que o canal de circuito pode ser escolhido a partir de diversas estruturas conhecidas para além de tubos, tal como placas espaçadoras, placas prensadas e soldadas, etc., e o líquido de armazenagem pode ser água ou outro líquido congelável conhecido e soluções líquidas que têm um determinado calor de fusão quando submetidas a mudança de fase entre sólido e líquido.

Uma concretização preferencial do aparelho para realizar o proces so anterior está representada nas figuras 1 a 3. Semelhante às formas antecedentes de unidade de armazenagem térmica, o presente aparelho inclui um reservatório vulgar 20, paredes isoladas 22, fundo 24 e tampa superior 26. A tampa 26 pode ser amovível para tornar acessível o interior do reservatório 20.

Uma quantidade de reserva 30 de líquido de armazenagem é mantida dentro do reservatório; e uma pluralidade de tubos de congelação 36 estão dispostos em filas, nomeadamente com uma configuração em serpentina, dentro do reservatório e imersos na qua_n tidade de líquido 30. Os tubos 36 comunicam com um tubo de admijs são 38 e com um tubo de saída 40 os quais por sua vez são ligáveis a um dispositivo refrigerante, que inclui permutadores de ca lor tal como um arrefecedor, um condicionador de volume de ar, nje nhum deles representado.

0s elementos do aparelho antecedentes não constituem em si mesmos o presente invento. Em funcionamento normal os elementos do aparelho antecedentes são operados durante um ciclo de prjD dução/armazenagem de gelo de modo a receberem de um arrefecedor (não mostrado) o líquido refrigerante frio através do tubo 38 e a passá-lo através dos tubos 36 para o tubo de saída 40 de onde retorna ao arrefecedor. Durante este ciclo o refrigerante frio pro voca o congelamento do líquido de armazenagem na reserva 30 junto dos tubos 36 desenvolvendo gradualmente um invólucro de gelo envolvente, rodeando cada tubo. Normalmente, se o líquido de armazenagem é agitado, é ineficaz continuar a desenvolver o gelo para

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-9além do ponto imediatamente antes de haver contacto entre os invólucros de gelo em tubos 36 adjacentes nos circuitos paralelos verticais da serpentina e o ciclo de armazenagem é completado ao alcançar aquela condição, a qual pode deixar uma quantidade livre de líquido de armazenagem não congelado no cimo e no fundo do reservatório e entre os invólucros de gelo.

Consequentemente um ciclo de fornecimento de frio pode ser iniciado pela circulação do líquido refrigerante do tubo de saída 40 para um condicionador de ar (não mostrado) onde é aquec_i do (absorve calor) e retornando-o através do tubo de admissão 38 para os tubos 36 onde o líquido refrigerante é arrefecido através dos invólucros de gelo em torno dos tubos. Compreender-se-á que os atrás mencionados arrefecedor, unidade de armazenagem térmica e condicionador de ar podem ser interligados de maneira que permj. ta uma reciclagem intermitente e alternada e também o funcionamen to sobreposto. No último caso quer o arrefecedor quer a unidade de armazenagem térmica funcionam para concorrencial mente e em série (ou em paralelo) arrefecerem o líquido refrigerante de modo a suportarem a carga térmica de um condicionador de ar durante uma solicitação de ponta.

De acordo com o presente invento a unidade de armazenagem térmica é melhorada pela adição de condutas suplementares 50 para funcional mente prolongarem a passagem do líquido refrigerante para arrefecimento dentro da unidade de armazenagem térmica pelo contacto com o líquido de armazenagem livre apenas durante o ciclo de fornecimento de frio. Isto é, é essencial que as condutas suplementares 50 não estejam funcionalmente operativas para formarem invólucros de gelo uma vez que esta condição prejudicaria a capacidade de ultrapassar a atrás mencionada limitação dos aparelhos anteriores.

Na concretização da figura 1-3 as condutas suplementares 50 são dispostas em duas fiadas horizontais acima do grupo de tubos de serpentina 36 e a quantidade de reserva de líquido de arma zenagem 30 é mantida a um nível acima das condutas 50. As condutas 50 são, de preferência, providas de alhetas 52, como melhor se vê na figura 3, de modo a maximizar a área superficial de transfe

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rência de calor; contudo está dentro do âmbito do invento utilizar condutas de parede lisa e condutas onduladas e estriadas e se melhantes.

Pode-se ver melhor na figura 3 que na extremidade superior do reservatório 20, os tubos 36 são ligados ao tubo de admissão 38 através de um tubo de comunicação de entrada 60 que forma um compartimento inferior de um colector tri-partido 62. No aparelho representado vários tubos 36 correm em trajectos em serpentina para baixo, dentro do reservatório 20 para um colector inferior 64; e que trajectos alternativos em serpentina dos tubos 36 se prolongam para cima a partir do colector 64 para um primeiro tubo de saída 66 que constitui o compartimento central do colector tri-partido 62. Os trajectos alternativos dos tubos 36 permitem fluxos de líquido em contracorrente em trajectos adjacentes dos tubos. Esta disposição compensa a variação na espessura do gelo de modo que à velocidade de desenvolvimento do gelo tende a decl_i nar ao longo do comprimento de fluxo de uma serpentina tubular. Pelo menos um tubo em cotovelo 68 prolonga-se do primeiro tubo de comunicação de saída 66 através de uma primeira válvula de contro lo 70 para uma união em T 72 unida ao tubo de saída 40. Quando a primeira válvula de controlo 70 está aberta, o líquido refrigerante introduzido através do tubo de entrada 38 e tubo de comunicação 60 pode fluir através dos trajectos para baixo e para cima dos tubos 36 e sair directamente do primeiro tubo de comunicação de saída 66 através do cotovelo 68 e válvula 70 para o tubo de saída 40.

As condutas suplementares 50 são também ligadas ao primei, ro tubo de comunicação de saída 66 muito perto dos extremos dos tubos 36. Compreender-se-á que as condutas 50 estão espaçadas acima dos tubos 36 de uma distância de, pelo menos, aproximadame_n te metade da distância vertical entre as fiadas horizontais de tju bos de modo a ficarem acima do invólucro de gelo das fiadas mais elevadas de tubos 36. As condutas 50 prolongam-se através do nível superior da reserva 30 de líquido de armazenagem, acima dos tubos 36, e são ligadas a um segundo tubo de comunicação de saída 80, o qual na concretização representada tem a forma do comparti-

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CEB:am mento superior do colector tri-partido 62. Um segundo tubo em co tovelo 82 e uma segunda válvula de controlo 84 são ligados entre o segundo tubo de comunicação de saída e a união em T 72 e daqui para o tubo de saída 40. Pode ser observado nas figuras 2 e 3 que quando a válvula 84 é aberta o líquido refrigerante pode fluir através das condutas 50 e sair para o tubo de saída 40.

A concretização do aparelho das figuras 1 a 3 é operada de modo a fechar a segunda válvula 84 e a abrir a primeira válvula 70, durante um ciclo de armazenagem o que provoca que o líquido refrigerante fornecido através do tubo de entrada 38 (de uma unidade arrefecedora não representada) saía através do primeiro tubo de comunicação de saída 66 e tubo em cotovelo 68 para o tubo de saída 40 e não flua através das condutas suplementares 50. As. sim o gelo será formado na reserva 30 apenas nos tubos 36 e não nas condutas 50 nem na zona da reserva 30 através da qual as condutas 50 se prolongam.

Durante um ciclo de fornecimento a primeira válvula de controlo 70 é fechada e a segunda válvula 84 é aberta. Esta condição evita que o líquido refrigerante saia do primeiro colector de saída 66 através do cotovelo 68 e force o fluxo de refrigerante a prolongar-se através das condutas 50 para o segundo tubo de comunicação de saída 80 e daqui através do tubo em cotovelo 82 p_a ra o tubo de saída 40. Uma vez que o gelo não é formado em torno das condutas 50 durante um ciclo de armazenagem elas permanecem imersas no líquido de armazenagem livre que é arrefecido pelo gelo nos tubos 36 por debaixo.

Deve ainda notar-se que é prevista a agitação da reserva de líquido de armazenagem, pelo menos, durante partes dos ciclos de modo a minimizar a estratificação da temperatura e promover o crescimento e fusão uniforme do gelo. Is to é mostrado na figura 1 sob a forma de um fornecimento de ar, tal como por uma bomba 100 e uma mangueira de ligação no fundo 24 do reservatório.

Deve ainda notar-se que enquanto os atrás mencionados tubos de comunicação 60, 66 e 80 poderão ser canais fisicamente separados, a estrutura combinada representada na figura 3 é altame_n te vantajosa sob o ponto de vista de compacidade e economia. 0

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-12colector tri-partido 62 pode ser de construção simétrica em metal resistente à corrosão, ou semelhante, compreendendo por um lado uma única chapa frontal 110 tendo aberturas às quais todos os tubos e condutas estão ligados com duas paredes divisórias perpendi. ciliares 112, 114 que se prolongam desde o outro lado, e tende paredes exteriores oblíquas 116, 118 definindo o tubo de comunicação de admissão 60 e o segundo tubo de comunicação de saída 80, respectivamente, e uma chapa de fecho 120 que define o primeiro tubo de comunicação de saída 66.

Uma concretização modificada do invento é representada nas figuras 4-6 em que as partes semelhantes às representadas nas figuras 1-3 são designadas com os mesmos números de referências acompanhados de uma notação com plicas. Nesta concretização são alinhadas condutas adicionais suplementares 150 através do fundo do reservatório 20', por debaixo das fiadas mais baixas de tubos 36'. Adicionalmente os trajectos alternativos dos tubos 36' são independentemente ligados ao tubo de entrada 38 ' de modo a propojç cionar o fluxo de líquido refrigerante em contracorrente nos trajectos adjacentes dos tubos 36'.

Na concretização das figuras 4-6 o colector inferior 64' é dividido horizontalmente por uma parede 160 numa câmara de entrada superior 162 e uma câmara de saída inferior 164. Os extremos dos trajectos alternativos dos tubos 36' são ligados, respectivamente, às câmaras 162 e 164. Um primeiro tubo de prolongameri to 166 é ligado entre a câmara de entrada 162 e o tubo de entrada 38'. Um segundo tubo de prolongamento 168 é ligado entre a câmara de saída 164 e o tubo em cotovelo 68' que se prolonga do primeiro tubo de comunicação de saída 66'. Os trajectos dos tubos 36' que estão ligados à câmara de entrada 162 prolongam-se, sob a forma de serpentina, para cima e são ligados ao primeiro tubo de comunicação de saída 66'. Os trajectos alternativos dos tubos 36' ligados à câmara de saída 164 prolongam-se similarmente para baixo a partir do tubo de comunicação de admissão 60'. Finalmente as condutas adicionais suplementares 150 prolongam-se da câmara de saída 164 por debaixo dos tubos 36' horizontalmente através do fundo da reserva de líquido de armazenagem 30 e são ligados atra-

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CE8:am vés de tubos de subida verticais 156 para condutas superiores de fiada única 158 as quais estão espaçadas entre as condutas 50', prolongando-se para dentro do segundo tubo de comunicação de saída 80'. Quando as válvulas de controlo 70', 84', que podem ser actuadas por solenóide, são accionadas o fluxo será semelhante ao descrito para a primeira concretização descrita.

Isto é, durante um ciclo de armazenagem a válvula 70' é aberta e a válvula 84' é fechada para fornecer líquido refrigera_n te frio tanto ao tubo de comunicação de admissão 60' como à câmara de entrada 162. 0 refrigerante fluirá em direcçães opostas através dos trajectos alternados dos tubos 36' para a respectiva câmara de saída 164 e primeiro tubo de comunicação de saída 66' e daqui directamente através dos tubos 168 e 68' para o tubo de sa_í da 40' (uma vez que a válvula 84' fechada bloqueará qualquer fluxo através das condutas 50' e 150). Similarmente durante um ciclo de fornecimento, com a válvula 70' fechada e a válvula 84' aberta, o líquido refrigerante não pode sair quer da câmara de saída 164 através do tubo 168 quer do primeiro tubo de comunicação de saída 66' através do tubo 68' e é assim forçado a fluir daí através de percursos prolongados proporcionados pelas condutas 150 (e 158) e 50', respectivamente, para sair através do segundo tubo de comuni^ cação de saída 80' e tubo 82' para o tubo de saída 40'. Crê-se que esta concretização é ligeiramente mais eficiente porque util_i za líquido livre no fundo da reserva de líquido 30', o qual não pode subir por convecção através do campo de gelo dos tubos 36'; e também permite um maior comprimento das condutas suplementares.

E também possível modificar ainda o aparelho das figuras 4-6, particularmente quando são aplicadas condutas lisas não alhe tadas, preparar uma ou mais fiadas de condutas entre os trajectos alternos de tubos 36 da serpentina nos espaços longitudinais que permanecem descongelados entre invólucros de gelo adjacentes.

A figura 7 representa uma modificação da concretização das figuras 1-3. Neste aparelho o grupo de tubos 36 está espaça do do fundo 24 do reservatório 20 de modo a deixar uma porção de líquido de armazenagem livre e não congelado por debaixo dos tubos durante o ciclo de armazenagem de gelo. Pretende-se que o

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-14nível superior da reserva de líquido 30 possa cobrir as fiadas superiores dos tubos 36, mas não deverá alcançar as condutas suplementares 50. Um balão flexível e insuflável 180 é fixado à parede de fundo 24 do reservatório e uma fonte de gás pressuriza, do 184, tal como ar ou dióxido de carbono (normalmente uma bomba de ar), é ligada através de uma válvula de três vias 186 ao espaço entre a parede de fundo 24 e o balão 180. A válvula 186 também tem uma saída para permitir a libertação de gás do balão 180. Em funcionamento o balão 180 é insuflado durante o ciclo de forne cimento, no qual se expanda contra os invólucros de gelo inferiores e eleva o líquido de armazenagem livre para um nível mais ele, vado no reservatório 20 de modo a imergir as condutas suplement£ res 50. Ourante o ciclo de armazenagem a válvula de três vias é accionada para esvaziar o balão 180 que colapsará sob o peso do líquido de armazenagem e assim baixa a reserva de líquido 30 aba_i xo das condutas 50. Fora disto o funcionamento é semelhante ao da concretização das figuras 1-3; contudo uma vez que as condutas 50 não estarão imersas no líquido de armazenagem durante o ciclo de armazenagem, sendo consequentemente incapazes de formar gelo, é também possível proporcionar ligaçães directas entre os tubos 36' e as condutas 50 permitindo ao líquido refrigerante fluir através de ambos durante o ciclo de armazenagem bem como durante o ciclo de fornecimento.

Uma outra concretização representada na figura 8 permite o prolongamento directo dos tubos 36' nas respectivas condutas suplementares 50' , as quais estão localizadas num tanque 190 fisicamente separado do reservatório 20' . As condutas 50' podem compreender uma ou mais filas que terminam um tubo de comunicação de descarga 80' ao qual é ligado um tubo de saída 40' . Os níveis inferiores do reservatório 20' θ tanque 190 estão interliga dos por tubos 192, 194 os quais permitem que o líquido de armazenagem circule entre eles. Uma bomba 192 é accionável para retirar líquido do tanque 190; e uma válvula de corte de duas vias 198 no tubo 194 é accionável para bloquear o fluxo de líquido de armazenagem do reservatório 20' . Assim, em funcionamento durante um ciclo de armazenagem quando o líquido refrigerante frio flui através dos tubos 36' e condutas 50· a válvula 198 é fechada e

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a bomba 196 accionada para esvaziar o tanque 190 (onde o gelo não se pode formar nas condutas 50' ); e durante o ciclo de fornecimento a válvula 190 é aberta e a bomba 196 accionada continuadamente para fazer circular o líquido de armazenagem livre do reser vatório 20' através do tanque 190 e das condutas 50' as quais a_s sim ficarão imersas no líquido de armazenagem, livre.

tanque 190 da concretização representada na figura 0 pq de ser geometricamente colocado relativamente ao reservatório 20'. Pode por exemplo ser colocado em qualquer dos lados ou em qualquer dos topos do reservatório 20' . 0 tanque 190 pode ser também con venientemente colocado acima do reservatório 20' e neste caso a bomba 196 será invertida para movimentar o líquido do reservatório 20' para o tanque 190 apenas durante o ciclo de fornecimento e a válvula 198 poderá ser eliminada e o tanque 190 purgará por gravidade, para ser esvaziado de líquido de armazenagem durante o ciclo de fornecimento.

Na figura 9 está ainda representada uma outra concretização do aparelho. Esta concretização é semelhante às concretizações das figuras 1 e 7 com excepção que os tubos de congelação 36 estão directamente ligados às condutas suplementares 50, as quais descarregam continuamente através do tubo de comunicação de saída 80, e um reservatório separado 200 está ligado por uma válvula 202 e tubo de purga 204 a um ponto na reserva de líquido de armazenagem, na parede de reservatório 22 entre a fila mais elevada de tjj bos 36 e a fila mais baixa de condutas 50. 0 reservatório está também ligado por um tubo de reabastecimento 206, uma bomba 208 e uma válvula 210 ao reservatório 20, de preferência através do fu_n do 24. Durante o ciclo de armazenagem algum do líquido de armaze nagem é purgado através da válvula 202 aberta para o reservatório 200 onde é retido pelo fecho da válvula 210. Assim o nível superior da reserva 30 de líquido de armazenagem será mantida abaixo das condutas 50 e nenhum gelo será aí formado. Durante o ciclo de fornecimento a válvula 202 é fechada e a válvula 210 é aberta por um período de tempo para o accionamento da bomba 208 transferir líquido do reservatório 200 de volta para o reservatório 20 de modo a elevar o nível do líquido de armazenagem livre até um

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ponto acima da conduta 50 mais elevada. Este plano pode ser ainda modificado, mudando a elevação do reservatório 200, relativamente ao reservatório 20 e dando uma nova disposição às válvulas e bomba de modo a permitir a extracção do líquido de armazenagem por bombagem e fazendo retornar o mesmo ao reservatório 20 por fluxo gravitacional.

Podem ser feitas alterações e modificações adicionais sem afastamento do espírito e âmbito do invento o qual é definido nas reivindicações seguintes.

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Claims

1 - Processo aperfeiçoado de armazenagem térmica e recup_e ração, caracterizado por um líquido congelado ser formado e armazenado durante um ciclo de armazenagem pela passagem de um líquido refrigerante frio através de um ou mais circuitos primários confinados dentro de uma zona de armazenagem de líquido de armaze nagem criando assim invólucros de líquido congelado à volta dos circuitos primários, caracterizado por compreender:

o fluxo de líquido refrigerante relativamente aquecido através dos ditos circuitos primários dentro dos ditos invólucros durante um ciclo de fornecimento e adicionalmente o fluxo de líqu_i do do refrigerante através de prolongamentos dos ditos circuitos estando os ditos prolongamentos imersos no líquido de armazenagem que á arrefecido pelos ditos invólucros.

2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza do por os ditos prolongamentos dos ditos circuitos primários esta rem numa zona suplementar e o líquido de armazenagem ser introduzido na dita zona pelo menos durante o dito ciclo de fornecimento.

3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza^ do por incluir o passo de remoção dos ditos prolongamentos da imersão no líquido de armazenagem durante o dito ciclo de armazenagem.

4 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza do por incluir o passo de desviar o dito líquido refrigerante dos ditos prolongamentos para os ditos circuitos durante o dito ciclo de armazenagem.

5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza^ do por o fluxo do dito líquido refrigerante através dos prolongamentos ser seguido do fluxo do dito líquido refrigerante através dos circuitos primárias dentro dos ditos invólucros.

6 - Processo aperfeiçoado de armazenagem térmica e recupe ração, em que é formado e armazenado um líquido congelado durante um ciclo de armazenagem pela passagem de um líquido refrigerante frio através de um ou mais circuitos primários através de canais

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C Ε B : a m confinados dentro de uma zona de armazenagem do líquido de armaze nagem criando assim um invólucro de líquido congelado à volta dos canais, caracterizado por compreender:

a manutenção de uma quantidade de líquido livre de armaze nagem descongelado dentro da dita zona de armazenagem durante o dito ciclo de armazenagem;

o prolongamento dos ditos circuitos primários através de condutas localizadas numa zona suplementar;

e o fluxo pelo menos do dito líquido refrigerante, através das condutas e do dito líquido livre de armazenagem da dita zona de armazenagem para a dita zona suplementar durante apenas um ciclo de fornecimento quando o dito líquido congelado é empregue para arrefecer o dito líquido refrigerante.

7 - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracteriza do por incluir os passos de posicionamento das ditas condutas den tro do dito líquido livre de armazenagem na dita zona de armazena gem e divisão do dito líquido refrigerante para as ditas condutas durante o dito ciclo de fornecimento.

Θ - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracteriza do por incluir os passos de posicionamento das ditas condutas numa zona suplementar e introdução do dito líquido livre de armazenagem na dita zona suplementar apenas durante o dito ciclo de fo_r necimento.

9 - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracteriza do por a dita zona suplementar se situar acima da dita zona de a_r mazenagem e por o dito líquido livre de armazenagem ser elevado para a dita zona suplementar.

10 - Aparelho aperfeiçoado de armazenagem térmica em que um líquido refrigerante flui através de um canal imerso numa qua_n tidade de líquido congelável de armazenagem dentro de um reservatório com a finalidade de formar líquido congelado de armazenagem ao longo do dito canal durante um ciclo de armazenagem e para a fusão do líquido congelado de armazenagem durante um ciclo de for necimento de frio, caracterizado por compreender:

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CE Β:am

-19uma conduta suplementar que pode ser imersa no líquido livre descongelado de armazenagem e podendo a dita conduta suplementar ser ligada ao dito canal durante o dito ciclo de fornecimento de frio;

e meios de tornar a dita conduta funcionalmente inoperatjÍ va durante o dito ciclo de armazenagem.

11 - Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a dita conduta suplementar estar constantemente imersa no dito líquido dentro do dito reservatório e os ditos meios funcionarem para dividir o fluxo de líquido refrigerante da dita co_n duta suplementar durante o dito ciclo de armazenagem.

12 - Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracteri. zado por os ditos meios incluírem um dispositivo de válvula.

13 - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracteriza do por o dito canal e uma extremidade da dita conduta suplementar estarem interligados a um primeiro tubo de saída e a outra extremidade da dita conduta suplementar ser ligada a um segundo tubo de saída.

14 - Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracteri zado por a primeira e segunda válvulas estarem ligadas respectiva^ mente aos ditos primeiro e segundo tubos de saída de modo a limitar a descarga de um dos ditos tubos de saída.

15 - Apareiho de acordo com a reivindicação 10, caracteri zado por a dita conduta suplementar ser posicionada de modo a ficar fora da dita quantidade de líquido congelável de armazenagem durante o dito ciclo de armazenagem, e por os ditos meios conduzi, rem o líquido livre de armazenagem para contacto com a dita condjj ta apenas durante o dito ciclo de fornecimento.

16 - Aparelho de acordo com a reivindicação 15, caracter_i zado por a dita conduta suplementar estar posicionada acima do d_i to canal e os ditos meios elevarem o líquido livre de armazenagem de modo a imergir a dita conduta.

17 - Aparelho de acordo com a reivindicação 16, caracteri. zado por os ditos meios incluírem uma bomba ligada a um tanque se parado que contém a dita conduta.

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C E B: a m

18 - Aparelho de acordo com a reivindicação 16, caracterí zado por os ditos meios incluirem uma bexiga insuflável dentro do dito reservatório de modo a elevar o nível do dito tanque para imergir a dita conduta.

19 - Aparelho de acordo com a reivindicação 16, caracterí zado por os ditos meios incluirem um depósito e uma bomba ligada ao dito reservatório de modo a transferir o líquido livre entre o dito reservatório e o dito depósito de modo a elevar ou baixar o nível do dito líquido relativamente à dita conduta.

20 - Aparelho de acordo com a reivindicação 15, caracterí zado por incluir um tanque separado com a dita conduta dentro e por os ditos meios incluirem um tubo ligando o dito reservatório e o dito tanque e uma bomba de circulação, do líquido livre de a_r mazenagem, entre eles.

21 - Aparelho aperfeiçoado de armazenagem térmica em que é formado e armazenado um líquido congelado durante um ciclo de armazenagem pela passagem de um líquido refrigerante frio através de um ou mais canais imersos numa quantidade de líquido de armaze nagem confinado dentro de um reservatório criando assim um invóli£ cro de líquido congelado de armazenagem à volta dos canais e deixando uma quantidade de líquido livre de armazenagem dentro do dí to reservatório, caracterizado por compreender:

uma conduta suplementar ligada em série aos ditos canais para receber deles o líquido refrigerante, estando a dita conduta suplementar localizada numa zona em comunicação com a dita quantí dade de líquido de armazenagem;

e meios de fazer fluir, pelo menos, um dos ditos líquidos, refrigerantes e dito líquido livre de armazenagem na dita zona du. rante apenas um ciclo de fornecimento de frio quando o dito líquí do congelado é empregue para arrefecer o dito líquido refrigerante.

22 - Aparelho aperfeiçoado de armazenagem térmica em que um líquido refrigerante flui através de vários tubos instalados em fiadas imersas numa quantidade de líquido congelável de armaze nagem contido dentro de um reservatório com a finalidade de con-

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CEB:am formar líquido congelado de armazenagem ao longo das ditas fiadas de tubos durante um ciclo de armazenagem e para fundir o líquido congelado de armazenagem durante □ ciclo de fornecimento de frio, caracterizado por compreender:

condutas suplementares imersas no dito tanque de líquido;

meios de válvula operáveis para ligarem a dita conduta suplementar em série com as ditas fiadas de tubos para receber o fluxo de refrigerante durante o dito ciclo de fornecimento de frio e desligarem as ditas condutas suplementares das ditas fiadas de tubos durante o dito ciclo de armazenagem, pelo que o líquido congelado é apenas formado nas ditas fiadas de tubos e durante α ciclo de fornecimento de frio o dito líquido livre de armazenagem, no dito reservatório, o qual é arrefecido pelo líquido congelado armazenado nos ditos tubos, serve para arrefecer o dito refrigerante que flui através da dita conduta suplementar a partir das ditas fiadas de tubos durante o dito ciclo de fornecimento de frio.

23 - Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracter_i zado por os ditos meios de válvula incluirem um colector fraccionado dividido em pelo menos um primeiro tubo de saída e um segundo tubo de saída, sendo os ditos tubos ligados ao dito primeiro tubo de saída e as ditas condutas suplementares ligadas entre □ dito primeiro tubo de saída e o dito segundo tubo de saída, uma primeira válvula ligada entre o dito primeiro tubo de saída e um encanamento de saída e uma segunda válvula ligada entre o dito s_e gundo tubo de saída e o dito encanamento de saída.

24 - Colector de líquido fraccionado para uma unidade de armazenagem térmica com tubos de congelação e condutas suplementa^ res, caracterizado por compreender:

uma chapa de face apta a ser ligada num lado ao dito tubo e condu tas ;

pelo menos, uma parede divisória que se prolonga da dita face plana oposta ao dito lado;

paredes envolventes ligadas entre a dita chapa de face e

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-22a dita parede divisória de modo a formar, pelo menos, dois tubos de saída; um dos ditos tubos de saída está adaptado para receber apenas as extremidades de descarga de todas as ditas condutas e o outro dos ditos tubos de saída está adaptado para receber ambas as extremidades de entrada das ditas condutas e as extremidades de saída dos ditos tubos.

25 - Colector de acordo com a reivindicação 24, caracteri zado por incluir válvulas de controlo ligadas separadamente aos ditos dois tubos de saída de modo □ regularem o fluxo de líquido através das ditas condutas a partir dos ditos tubos.

26 - Colector de acordo com a reivindicação 24, caracteri zado por incluir uma parede envolvente adicional a formar pelo m_e nos um terceiro tubo de saída para receber as extremidades de entrada dos ditos tubos e meios de ligação do dito tubo de saída a uma fonte de líquido refrigerante.