Intercambiador de calor de lecho móvil

Un intercambiador de calor de lecho móvil ( MBHE ) es un intercambiador de calor que transfiere calor entre un fluido y un material granular sólido mediante un flujo descendente continuo (a menudo impulsado por la gravedad) a través de una superficie (tubo, placa, embudo, etcétera). Se utilizan ampliamente en la industria, en aplicaciones que implican recuperación de calor (proporcionando una gran área de transferencia volumétrica) y filtración (evitando problemas operativos comunes en filtros de lecho fijo o cerámicos, como el aumento de la caída de presión durante el funcionamiento). ^{[ 1 ]} Ejemplos de casos de uso incluyen procesos industriales de alta temperatura como la recuperación de calor residual , la gasificación de biomasa y la energía solar concentrada . El nombre "lecho" se refiere a la capa de partículas sólidas que fluye para ser calentada o enfriada.

El intercambiador de calor de lecho móvil es un intercambiador de calor indirecto accionado por gravedad que utiliza un material a granel de grano fino. El fluido se mueve a lo largo de superficies de transferencia de calor que pueden ser tubos, placas o paneles. Los intercambiadores de calor de lecho móvil ofrecen las ventajas de requerir poco equipo externo, un diseño compacto, bajos costos de mantenimiento y bajos costos de construcción. ^{[ 2 ]}

El intercambiador de calor de lecho móvil puede constar de varios módulos dispuestos uno encima del otro. El producto sale del intercambiador a través de la parte inferior de descarga y un embudo. El embudo puede equiparse con un transportador de tornillo colector si es necesario. Esto no afecta al lecho móvil. Se puede instalar una rejilla protectora en forma de techo sobre los módulos del intercambiador de calor para evitar la entrada de aglomerados e impurezas que no pueden pasar de forma segura a través de los tubos. Se pueden instalar placas deflectoras para evitar el desgaste de la rejilla protectora. En el lado del agua/vapor, los extremos de los tubos del intercambiador de calor (extremos de los tubos de agua de refrigeración) están provistos de cámaras de inversión y sellados con placas terminales extraíbles.

En cuanto al producto, los tubos exteriores de los intercambiadores de calor están equipados con tiras de chapa de acero en los laterales. Su diseño patentado mantiene el producto dentro del intercambiador de calor, sin que las paredes laterales obstruyan el acceso al interior ni interfieran con su movimiento. Además, se pueden instalar puertas (para proteger el medio ambiente y la calidad del producto). ^{[ 3 ]}

Los intercambiadores de calor de lecho móvil se pueden utilizar para enfriar o calentar todo tipo de materiales a granel fluidos que cumplan con los requisitos del aparato en cuanto a tamaño de grano y ángulo de reposo. Estos intercambiadores suelen encontrarse después de hornos rotatorios y secadores para enfriar, por ejemplo, productos minerales (arena de cuarzo, Ilmentit, etc.) o químicos (fertilizantes, sosa, etc.). Las temperaturas de entrada de los productos pueden alcanzar hasta 1200  °C.

Se han propuesto sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) que utilizan arena de bajo costo. ^{[ 4 ]}

Se realizó un estudio sobre el uso de un filtro intercambiador de calor de lecho móvil (MHEF) para la eliminación de partículas finas de polvo de gases. Se examinó la influencia de diversas variables, como la velocidad del gas, la velocidad del sólido, la temperatura del gas y el tamaño de las partículas de polvo. Se observó que la eficiencia de recolección disminuye al aumentar la temperatura; la eficiencia total de recolección disminuye drásticamente al aumentar la velocidad del sólido. Se desarrolló un modelo numérico estable para la filtración y el intercambio de calor que predice la respuesta transitoria bidimensional de las fases sólida y fluida. El modelo numérico incorpora la variación en la fracción de vacío, las velocidades y el coeficiente de transporte debido a los procesos combinados de filtración e intercambio de calor. ^{[ 5 ]}

Los intercambiadores de calor de lecho móvil tienen una construcción relativamente compacta. Gracias a su principio de funcionamiento, requieren una base pequeña. Sin embargo, según la aplicación, pueden alcanzar una altura considerable. Al tener pocas piezas móviles, presentan bajos requerimientos eléctricos y requieren poco mantenimiento. Además, no generan problemas de ruido ni contaminación por polvo.

Los materiales particulados constituyen un medio prometedor para el almacenamiento y la transferencia de calor en aplicaciones de alta temperatura, como procesos industriales, centrales eléctricas convencionales o energía solar de concentración (CSP). El comportamiento del flujo del material a granel no solo influye en el diseño del intercambiador de calor, sino que también afecta al comportamiento térmico, ya que el tiempo de contacto con las paredes depende en gran medida de la fluidez de las partículas. La aparición de abrasión provoca un deterioro en el patrón de flujo, debido a que el tamaño medio del grano y la porosidad a granel disminuyen a medida que se amplía la distribución del tamaño del grano. Esto tiene un impacto significativo en las consideraciones de diseño. ^{[ 6 ]}

• Sistema de transporte , pieza común de equipo de manipulación mecánica que mueve materiales de un lugar a otro.
• Intercambiador de calor , sistema utilizado para transferir calor entre una fuente y un fluido de trabajo.

• Clasificación de los intercambiadores de calor
• Intercambiadores de calor | Termopedia
• La teoría detrás de la transferencia de calor

• Patente: WO9817959 (A1) — 30/04/1998