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Procédé et dispositifs pour améliorer le rendement des appareils d'échange thermique.
La présente invention se rapporte aux appareils d'é- change thermique tels que les radiateurs de chaleur, radiateurs de froid, évaporateurs, récupérateurs et autres appareils ana- logues qui comportent plusieurs éléments, tubes à ailettes.corps chauffants ou réfrigérants disposés l'un au-dessus de l'autre ou l'un derrière l'autre sur le trajet du fluide à chauffer ou à refroidir. Elle a pour but d'augmenter dans une grande mesure le rendement de ces appareils, sans apporter de modifications importantes à leur construction.
L'invention est basée sur l'observation des conditions d'échange thermique dans les appareils du type indiqué, dont un radiateur à tubes à ailettes superposés tel qu'on en emploie couramment dans les installations de chauffage central fournit un exemple particulièrement démonstratif. On a constaté que lors- qu'un pareil radiateur est en activité, l'air qui circule en
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contact avec ses éléments successifs absorbe le maximum de cha- leur du premier élément rencontré puis, s'étant ainsi échauffé, ne prend plus au second élément qu'une partie de la chaleur qu'il peut fournir et au troisième élément qu'une partie beau- coup plus faible encore de la chaleur, le rendement diminuant ainsi de plus en plus à mesure que la température de l'air s'é- lève.
La quantité de chaleur fournie par un radiateur travaillait dans ces conditions est donc notablement inférieure à la somme des quantités de chaleur que fourniraient les éléments chauffants disposés séparément.
Dans beaucoup de cas, il est cependant nécessaire de superposer les éléments des appareils d'échange thermique ou de les placer dans un même plan parallèle à la direction générale de circulation de l'air ou autre fluide, notamment dans les ins- tallations de chauffage central où la question d'encombrement minimum est primordiale. Il serait.donc du plus haut intérêt de pouvoir conserver cette disposition compacte tant en obtenant le même rendement qu'avec des éléments séparés.
Suivant la présente invention, on obtient ce résultat d'une manière très simple, en guidant l'air ou autre fluide de telle façon que ses filets passent sur les éléments d'échange thermique non plus en série comme dans les appareils existants, mais en parallèle, c'est-à-dire que les mêmes filets de fluide ne viennent en contact qu'avec un seul élément d'échange du- rant leur passage à travers l'appareil. Ceci peut être réalisé en disposant entre les éléments des cloisons directrices ména- geant pour chaque élément une entrée et une sortie de fluide distinctes de celles des autres éléments.
Il y a avantage à dis- poser ces cloisons le plus possible suivant la direction natu- relle des filets de fluide entrant dans l'appareil, afin de ne
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pas contrarier la force vive du fluide qu'il est particulière- ment utile de conserver entière dans le cas où la circulation s'opère uniquement par différence de densité du fluide, étant donné que l'une des conditions essentielles du bon rendement d'un appareil d'échange thermique est qu'une quantité de fluide aussi grande que possible le traverse en un temps donné.
A ce point de vue, la circulation du fluide sur les éléments en pa- rallèle suivant l'invention présente un avantage marqué vis-à- vis de la circulation sur des éléments en série, car elle a pour effet de réduire considérablement la résistance à l'écoulement du fluide à travers l'ensemble de l'appareil, même lorsque les ! cloisons directrices contrarient quelque peu cet écoulement.
A titre d'exemple d'exécution de l'invention, quel- ques formes de radiateurs thermiques sont représentées schéma- tiquement sur le dessin annexé, dans lequel:
Figs. 1 et 2 sont des schémas explicatifs de l'in- vention,
Fig . 3 est une vue en élévation de face d'un radia- teur,
Fig. 4 en est une coupe verticale, et
Figs. 5, 6 et 7 sont des vues analogues à la Fig.4 montrant d'autres dispositions des éléments et cloisons direc- trices du radiateur.
Sur ces différentes figures, 1 2 et 3 désignent tris éléments d'échange thermique superposés, en l'occurence trois tubes à ailettes chauffés de toute manière appropriée par cir- culation intérieure d'eau chaude, de vapeur ou autre fluide ou bien électriquement par des corps chauffants logés dans les tu- bes. 4 et 5 indiquent les cloisons directrices disposées entre les éléments ppur diriger les filets d'air à chauffer en pa-
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rallèle.
En supposant que ces cloisons n'existent pas sur la Fig. 1, l'air chauffé par Isolément 1 monterait verticalement en passant sur l'élément 2 puis sur l'élément 3, en serie, et absorberait une grande quantité de chaleur de l'élément 1 une quantité moindre de l'élément 2 et une quantité encore moindre de l'élément 3 ainsi qu'on l'a exposé ci-dessus. Par la disposi- tion des cloisons directrices 4, 5 entre les éléments chauffante on rend ceux-ci indépendants au point de vue échange thermique en obligeant l'air à passer sur eux en parallèle comme s'ils é- taient disposés côte à côte au lieu d'être superposés.
De cet- te façon, l'air absorbe de chacun des éléments 1, 2 et 3 la mê me quantité de chaleur et le rendement est optimum, avec l'avan- tage que l'on conserve la disposition superposée des éléments en économisant ainsi de l'espace.
Sur la Fig. 1 la circulation de l'air dans le con- duit formé autour des éléments 1.,2'par les cloisons 4, 5 se fait suivant un chemin sinueux,indiqué par les flèches, qui offre à son écoulement une certaine résistance ayant pour effet de ré- duire légèrement la quantité d'air traversant les éléments par unité de temps. Ce petit inconvénient ne se présente pas dans la disposition représentée sur la Fig. 2 où les cloisons 4, 5 sont orientées suivant la direction naturelle des filets d'air arri- vant au groupe d'éléments 1, 2, 3 horizontalement et le quittant verticalement. On obtient cet effet en disposant les cloisons directrices sous un angle d'environ 45 , les éléments eux-mêmes étant de préférence placés de façon que les bords de leurs ai- lettes soient parallèles aux cloisons obliques en vue de réduire la hauteur de l'ensemble.
Dans le radiateur représenté sur les Figs. 3 et 4,
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les éléments 1, 2, 3 et les cloisons 4, 5 ont la même dispositi- on oblique que sur la Fig. 2. Ils sont placés au bas d'une hotte ou cheminée 6 dans laquelle l'air peut entrer à la partie infé- rieure en passant en parallèle sur les éléments 1 2, 3, les fi- lets d'air chaud se réunissant ensuite pour s'échapper à la par- tie supérieure de la hotte par l'ouverture 7 dont la section peut être réglée ou fermée au moyen du clapet 8 Ce radiateur étant destiné à être placé contre un mur d'appartement, à proximité du plancher,
la direction naturelle des filets d'air aspirés par le tirage dans ses ouïes est sensiblement celle indiquée par les flèches et la force vive de l'air est pleinement utili- sée au profit du tirage dans la hotte.
Les Figs. 5 à 7 montrent d'autres dispositions des éléments 1, 2, 3 et des cloisons 4, 5 qui peuvent convenir éga- lement pour réaliser le but de l'invention, mais sont moins' - avantageuses que celle de la Fig. 4 parce que les cloisons 4, 5, dans les trois cas, contrarient plus ou moins le libre écoule- ment de l'air appelé dans la hotte de tirage.
Si au lieu de chauffer les éléments 1, 2, 3 on les refroidissait, l'appareil pourrait être utilisé comme radiateur de froid, l'air réfrigéré circulant alors en sens inverse des flèches ainsi qu'on le comprendra bien.
Naturellement,le nombre et la disposition des élé- ments d'échange thermique ainsi que la forme du radiateur ne sont donnés qu'à titre d'exemples et il en est de même de l'ap- plication de l'invention au chauffage ou au refroidissement de l'air par tirage naturel. L'invention s'applique indifféremment à tous les cas où il y a échange de température, peu importe que le fluide à chauffer ou refroidir soit un gaz ou un liquide, que la circulation soit naturelle ou forcée et que l'appareil
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d'échange thermique soit un radiateur ou tout autre appareil, pourvu qu'il comporte deux ou plusieurs éléments d'échange dont la disposition répond aux conditions indiquées ci-dessus.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé pour améliorer le rendement des appareils d'échange thermique comportant plusieurs éléments superposés ou disposés l'un derrière l'autre dans un plan parallèle à la di- rection générale du fluide passant sur eux, consistant à guider le fluide de façon que ses filets circulent sur les éléments d'échange en parallèle, c'est-à-dire ne passent chacun que sur un seul élément en traversant l'appareil.