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Patent Searching and Data


Title:
MOLTEN METAL HEAT-EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/232545
Kind Code:
A1
Abstract:
The molten metal heat-exchanger for heating water comprises a recipient containing a metal with a low melting point in its interior, with a tube immersed in the metal and in the interior of the recipient through which the water to be heated circulates. To heat the water a heat source is applied to the recipient heating the metal therein until it changes to a liquid state. If the temperature of the metal in the liquid state is lower than the boiling temperature of water, the exchanger produces hot water, whereas if the temperature of the liquid metal is higher than the boiling temperature of water, the exchanger can produce hot water or steam. The metal to be used in the molten metal heat-exchanger is a metal or metal alloy with a melting temperature of close to 100˚C, with gallium, which has a melting temperature of 30˚C and a boiling temperature of 2204˚C, being ideal for the application, although currently existing and future metal alloys may be used in the molten metal heat-exchanger.

Inventors:
GUTZLAFF LILLO LUIS ERNESTO (CL)
Application Number:
PCT/CL2018/000021
Publication Date:
December 27, 2018
Filing Date:
June 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
GUTZLAFF LILLO LUIS ERNESTO (CL)
International Classes:
F28D15/00; C09K5/02; F28D7/00; F28D9/00; F28F23/00
Foreign References:
JP2004197968A2004-07-15
US3129754A1964-04-21
DE19906112A12000-08-17
CA2624038C2016-06-07
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Claims:
EeMncJic stores.

1, - Un intercambiado?- dé calor para c iantar agua, CA ACTERZADO porqué comprende: un recipiente (1) que osm rende ai manas dos orificios; una tubería (2 par ai flujo del agua oue entra á! interior da diah racipieníe urso de io olficioa y sala por ef otro orificio; una unión estanca (3) entre la íufeería y el recipiente e cada une de rificas un metal (4) a! Inteaor de dicho recipiente que cubre parte o ía totalidad da la uberí que se encu nta al iníenor del a«pía as ef metal fue vertido an a! eci iente cuando sé ancónfr®lja en astado liquido; y medios de cone ión 5

aleación metálica qué lo contiena,

pres y el agua a pasar por e ntar sm a or e calor no camba e ase,

8,- Un intercambiador de calor pira calentar agua de conformidad con la reivindicación , CÁSRA f £f¾Í A Ó p q e e sólido metálico sé encuentra fundido 0 a pii temperatura superior a la temperatura de ebullición del agua a un atmósfera da presión y ef agua af pasar por el Intércámfei&dor de calor cambia dé fase.

8,~ Procedimiento de acuerda a Sé reivindicació 1, para calentar agoás CAR CT RI DO por calentar agua, el hacer uir agu por la tubería que se eiscuentra sumergid en el metal fundido ai interior del recipiente y el metal fundido se encuentra a una t ripeaum su eror a la temperatura de ebullició de! agua a una atmosfera de resan.

Description:
¡nterc rrptaíor de calor en meta! furiosdo.

Pescrfpefdn le fo mrro o en l matsrsa

Uso d r*tétó ' ml$M i¾s ealor en c ld fa .

S l oalef&osi&n la fem eratwr de lod¾ un edíflc% utilizando solo ¾? punto de calefacción, que u$üá1mer*te es una caldera. Toda caldera posea a! meóos: upa fyepié de nergía calórica; un fluido que se hace circular por el edificio mediante una omba, aispdo ai fluido más ultíkad , agua; y un i t m¾m¾jacfor de calor.

En l te afeanc¾ de palor, en u Infáfádtlador de oalor perticl n 3 procesos:

10 - Coiiduocldn; ^neooián; y r^laaórt

Proolemas deteetaclos ert inter¾mb¾0re$ Ú k ,

f%¾Sdms iación istásel íf i usánia d¾ er?erpía el ¡nsíecamlíl ^l r ).

En las caldeas€f¾¡e usan mmbusMfel s sólidos o líquidos, el í tee^ tiado que calienta e gua se caJénta pdndpaimente por c nvecoién desde los gases «atientes 15 de una llama, como la mdiaáé aprovechable per el iníer^am ador vads inversamente con l cuaoraoo de $ distancia que é separa aa ia llama y en las calderas se tmta de alejar el Iníensambldór de la llama para av¾r dafes por exceso de tem eraa, e apode ai calanlámiénto de la radiación es relativamente bajo.

En a mbutió al interior dé una oaldera ; la mperatiira de llama es muy supérl a la temperatura de los gases, de escape, por tanto sería beneficioso poder

W " Infercami do de calor a la llama.

de una caldéna s W

2

Ls sales contenidas en el gua roducen prsjolarnas en los Snterea eíadores da caio las IncriíStaci nea calcáreas que se depositan al interior de loa duelos y conducen el agu educen la tr nsmisión dé calor ntre la cámara de oom slíén y el a a, con lo cual la chapa no se refrigera dé^u d manle, prodúcepdo sofeate sidnes en al matertai, deformación y fisuras en las tubos,

ot r¾ció¾

¥arl««loi¾ s en uÉ%i cía «gu¾

Cuando al caudal da! agua que circula por el i ecambiad de calor varia, se producen fluctuacione en la temperatura de salida de! u , pues el lampo dé perp nencia del agu derjtro del i tar^m i dor de calor varia, con lo cual la energía absorbida por el agua aumenta o disminuye,

Ssikio metálico e baja pyiito da fusié

Las aplicapionas mas usuales para metalas de bajo punto de fusión, son las soldaduras blandas y aleaéiones de bajo punto de fusión, en el caso del estañ su principal uso es como recubrimiento de aceros contra la oxidación.

Un amplió rango de aleaciones da sodio y potasio SoP Jfpuidas a temperatura ambienta y se usa como refrigerantes. Por la estabilidad <¡pe msent n, io msí fes d bajo u to e fusión se ysar en istemas de entHamíento para ^xtra^r calor en tonas de afta lempemtur®, J ro ío - WD 20S? 1S8^? A1: EP 1S4480O M £20074); US J mi m (2014); US 3129754 ^ 1964).

R done d Q io a indio sori usados como medios para controár temperatura en cí© muestra biológic s, r la estabilidad térmica ua se conslgye, WQ 200069661 .

En general les sólidos r^ tálleos de bajo punt de fusión en sisteriK s e trar5¾fer ncla de calor son usados como caíoportaslor s para extraer calor de zona calis

liso dé sélllos girier ol de ^a orv

Una solicitud de memoris presentada m Chile abandonada, planteo como i t ^m a ^r afer on blo ue Gélido eon tubos su íníeríór, todo hecno con mat rlaies de alta conductividad térmica, él bloque ai estar en contacto co los gases de escape transfefirf al calor a ios tubos para ro mt vapor, Número de solicitud, 2OD0D3S8Í .

Descri ción cí las figuras

Gomo complemento la descripción detallada, s adjuntan de figuras que $ ^ m forma esquemática la impteme taolóft del invento * utilizando : ' i#ü tu&ó en espiral, otros diseños sor¾ posibles para mejorar la afideftcsa p facilitar el m nténlmle t ;, peno e rés nt a mníí maén qm licita la ^pllc cá déi invánto a título ste ejemplo y si ««ráster limitativo agu o,

Fgwra i Vista n perspectiva de la irnplementacíon de Invento sanáo un tubo en espiral.

Fgum , Vist en corte d 1$ m tee cléó cl^l inveng usando un ub£> en ^é ifal. -

No existe restricción al sentido del lujo del g a a! intertor de «ntercamblaíor de te

Seeerip óri detallad da la invernén.

100

05

La Invención propone un i tere mbiador ía calor para cálentár agu , compuesto por un recipiente qua contiene en su intarfór u nieta! de bajo punto d fusión, al nterior del metal y del recipiente se encuentra una tuperia por la que circula el gu a calentar, par calentar el agua, se aplica ai recipiente una fuente dé calor que

1 0 calienta l mata! en su interior hasta transformado a! astado líquido, si la temperatur del metal m estado li uido as inferior a la temperatura de ebullición del agua, al intar^ felador produce ag a caliente, si la temperatura del mátal liquido es superier a la téff pafatura d ebullición del agua, el inter amuíador pueda producir agua callente o vapor, aí lateroamfeiador da calor descrito lo denominamos inteamplad r

11 S da calor en metal fundido.

La invenció propone un ínteroamfeíador de calor en metal fundido, para calentar gu , que compr tda:

1, « Un recipiente (1) que posea al w M dos ífi s.

2, - tin tu éna (2) para al lujo da agua, el agua entra al interior da dletio ¿2 recipiente por uno de los orificios y sale por el Otro orilcio,

3, - Uniones estancas {&} entre la tubería y al recipiente a cad uno de los orificios,

, - Un metal (4) ai interior da dic o recipiente que cubre: parta o l totalidad de ía tubarí que se enouántra al inferio del recipiente, dicho metal fue 2S vartldo ai interior del recipiente cuando el mat l se aocontnapá en estado liquido,

te io de conexión n las tufarías ué permiten la utilización del intercamfóíador de calor en calderas y otro equipos cjerséraddf es de agu calíante,

130 $,~ Fuente dé calor (S ,

B metal a utilizar e el Ptercámbiador de calor en metal fundido, e¾ un metal o una alaacién melálica qua teng un temperatura da fusión Inferior a Od °0, al gallo al tener u a tempe at de fusión da 30 ¾ y una t mperatura da aoulücíón de 2204 sG as un meta dáal para la aplicación, no costante/ aleacloneá metílicas áxiatastes 3S

el i¾ra ia or de calor en metal

El t íen l s íuoarsai s n metálicas debe resistir Jas tempeatess de trábalo, acérós inoxidables, entre tras -mateHales, p édén ser utilizados.

Pera el corect foocíonamiento del lrllé^mbÍao¾r de calor i metal fundido, s e uere:

- Oda fue te de lor { 8 } * é calient ei f^ íjiení Jasts conseguir el fundido del meta! en su inferior, la empar^tura el íntorior del metal fundido se

145 Homogárii&a por convención,

- Une bomba ye im üfe el agu a pasar por el ntereambiador d calor en metal fundido.

- Un sistema e control s,ue mide temperaturas y controla él caudal del ao,u« y la potencia de lá fd ste de de calor. Se puede medir las temperaturas da:

150 agua de entrada; gua de salida; metal fundido

Una forma posible d control para el funclonami&ntb del ínterearnoiacdr de calor en metal fundido, es f r la M metal fu ido, por eem io, a 9 ¾ y definir que la temperatura del ag«i cali nfe se mantendrá, en un rango, íiasta S por debajo de esa em;emtur ? asto se puede conseguir variando el caudal del agua y la

155 potencia de la fre te d calor, como al estar ya Instalado la respuesta del infercambiado de calor en eí l fundi o a la variación de arámeíros es conocida, el sistema de control al leer la temperatura de entrada de agua ai recipiente, regula al caudal l potencia calórica entregada al recipiente para conservar la temperatura del metal fundido y mantener a temperatura del agoa d salida en e rango

160 preestablecido , en régimen la potencia cons mida por el I Mem mbí dor d calor en metal fundido ee función de la temperatura de entrada deí gu

Otras formas de contro so posibles .

Los términos en ué se fa «Jactad es de la invención, deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo.

10S las del lft¼mwfc «ter die áster

Perdidas por ),

Se r ducén las erdidas por radiación, al l,n¼rcambiador da calo e metal permita ser colocado direc mente sabré l llama o muy cerca.

Los gases escape en un íntarcamfeíador de calor as metal fundido, no están en contacta las tutearlas cari agua, por tanto, a n ue la temperatura del agua de muy paja no se puede pmducí c fdénsación del vapor de agua contenido e los g ses d escape, lo q evita la aparición de ácidos y una

MÚ ab te mílc io ás sd m la emperatur del agua da e trada,

Sa a»

En un Intafcambiador de calor en metal fundido, la chapa u conforma los tuteos, interna mente tenga incruslacanas calcáreas, está sumergida en un liquid qué está a una temperatura solo algunas decenas de grados por sobre l temperatur del agua en su interior, por tanto, el gradiente térmico no as suficiente para producir darlos astucuralés.

lianísncéii.

Un Intercameiador de calor en metal fundido es a tenpératyrá ambienta u oque sélídd con tuberías, muy resistent golpes y a l maniptiiacSón, s el diseño es adecuado el interior de la tuberías se puede limpiar Acám nte con r medio mac icos- En caso de falta de agua en él Intéroamblador de calor en metal tundido, no se producen averías n él equipé, él no xistir puntos calíanles que queden Sin énfnamíento, el mi mo metal fundid actúa como re¾ua o dé témperauna.

Variacione en e tídaí del caSo rJador.

La temperatura máxima que puede alcanzar el agua en un f ntérca biador de calorS en metal fundido, es la temperatura del metal fundido, que e régime e solo unos poco grados ma que la Mmperatur da salida del agua. 201 Además; de apnaveeia rnejor !a mega da la fuente de calor, la energía térmica tamoén es mejor aprovechada, pues los metales, ne menor calor esp eíffeo y m yor conductividad térmica que eí air y el agita,

Por ejemplo, a tem eraturi ámbiente» éra subir en un grado a t mp^atw» de yri litro de galió,. se nac ssta menos de la mitad de la energí ye se necesita para subir 205 ert un grado la temperatura de un litro de agu

A Interior del íntercambisdor de calor en metal fundido » por la alta conductivida térmica de lo metales, el calor s fe s or haci la tótsérla por convección naural por conducción, pam además se pued aumentar la transferencia realizando yna conveccBr fcreade melante lsun iípo agitador» pues u flujo tyrfeufento asegura 218 una alta cwwecaón., agitar el metal fundido no m uem de gran potencia, pues a l empe^tum dé Im sO, la viscosidad a de os metales de baj nté dé ft éñ es simlar a la viscosidad del agua.