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Système de tubes pour échangeurs de chaleur.
L'objet de l'invention est un système de tubes pour appareils échangeurs de chaleur ,caractérisé en ce que, tandis que la forme intérieure deces tubes est de section circulaire,leur forme extérieure est établie de façon à ménager, pour le fluide circulant à l'extérieur des tubes et transversa- lement aleur génératrice,des passages de section constante ou pratiquement constante ,conçus de façon à réduire au minimum les remous et les.pertes de charge et à augment ;1', par rapport aux tubes ordinaires ,le rapport de leur surface externe à leur surface interner
La description qui va suivre,en ragard des dessins annexés donnés à titre d'exemple,fera bien:
comprendre comment l'invention peut-être réaliséeo
Dans les dessins annexés ,la figol représente en coupe un mode de réalisation de l'invention.
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La fig.2 représente en coupe un autre mode de réalisation et les 'fig'.3,4,5 montrent un mode de jonction des tubes de la fig. 2 avec un collecteur.
La fig.6 représente un troisième mode de réalisa- tion,et les fig.7 et 8 montrent un mo'le de fonction de ces tubes avec un collecteur.
La fige9 représente un quatrième mode de réalisa- tion,dont la figure 10 est une variante .
Les fig.11 et 12 représentent un mode et la fige 13 un autre mode de jonction des tubes de la fig.9 avec un collecteur.
Les fig.14 et 15 représentent un autre mode de réalisation des tubes, la fig.l6 un autre ,la fig.17 encore un autre.
Dans la fig.l,on voit que chacun des tubes 1 a une section interne circulaire,tandis que sa section externe 3 à une forme se rapprochant de celle qui offre le moins de résistance,occasionne le moins de perte de charge au passage d'un courant de fluide de direction transversale à l'axe des tubes.
On sait en effet que quand un courant,gazeux par exemple,passe transversalement à des tubes de section externe circulaire, il/se crée à l'avant et à l'arrière de ceux-ci des zones mortes qui sont le siège de remous nuisibles causant dans le courant gazeux des résistances et des pertes de charge.
La section externe 3 des tubes n'a toutefois pas nécessairement la forme idéale de ce point de vue et elle peut s'en écarter dans une certaine mesure afin que la section des passages 4 par où le fluide interne circule entre les tubes dans le sens des flèches 5, soit constante ou très approxi'- mativement constante .
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On se rend aisément compte qu'outre l'avantage susdit ,les tubes représentéspar la fig.l présentent au contact du fluide externe ,par unité de longueur et à égalité de section interne ,une surface plus grande que ne le feraient des tubes ordinaires,c'est-à-dire d'épaisseur uniforme ,comme cela se fait habituellement,calculés pour la même pression du fluide interne .
Ces tubes,évidemment ,pourraient être pourvus d'ailettes normales à l'axe des tubes,sans que rien soit changé à ce qui vient d'être dito
Dans la figol,les tubes,constitués comme dit ci- dessus ,sont jointifs ou presque jointifs dans le sens général du courant du fluide externe.Ils pourraient ne pas l'être,Ainsi, dans la fig.2,ils ne le sont pas,les tubes 6 ayant une forme externe 3 quelque peu atténuée par rapport à ceux de la figol;
mais ce qui vient d'être dit au sujet de la fig.l reste vrai,la section de passage 7 étant sensiblement double de la section de passage 4 ,de façon que là où deux filets de fluide se touchent chacun d'eux jouisse de la même section de passage que quand ils sont séparés par les tubes'.Dans cette figure 2, les tubes sont pourvus d'ailettes 8 perpendiculaires à l'axe des tubes ,ne res- treignant donc pas,pratiquement,le passage du fluide externe et ne causant pas de remous capables d'augmenter les pertes de chargea
Les fig.3,4 et-5 représentent, respectivement de face, de coté avec coupe partielle et en coupe ,un mode de jonction d'un tube 6 pourvu d'ailettes 8 dans la paroi 9 d'un collecteur A cet effet,l'extrémité du tube 6 a une section circulaire 10 évasée en 11 et mandrinée dans un trou circulaire 12 ménagé dans la paroi 9 du collecteur,
et pourvue de gorges de mandrinage 13.
Dans la fig.6,la disposition générale est la même que dans la fig.2 ,mais les tubes, au lieu d'être massifs,sont constitués par des tubes ordinaires du commerce 14 sur lesquels on a rapporté des manchons 15 ; ces manchons peuvent être constitués
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de toute façon connue et en longueurs quelconques,ils peuvent être du même métal ou d'un métal différent et, par exemple,être coulés directement sur les tubes 14 ; tout cas, ils seront rapportes de façon que leur contact avec les tubes 14 soit aussi intime que possible
Les fig.7 et 8 représentent un tube du type représen- té par la fig.6, relié à un collecteur à travers la paroi 16 de ce collecteur ;
le manchon 15 s'arrête avant l'extrémitédu tube 14 et l'extrémité du tube 14 est mandrinée en 17 dans un manchon de raccord 18 qui,à son tour,est mandriné en 19 dans la paroi 16 du collecteur.
Les dispositions qui viennent d'être décrites s'appliquent specialement aux cas où les tubes sont disposés en quinconces et où l'espacement des rangées de tubes,dans le sens transversal par rapport à la direction générale du courant du fluide externe, ne permet pas à celui-ci de suivre des trajets rectilignes @
La fig. 9 représente en coupe un mode de réalisation où le fluide externe se déplace entre les rangées de tubes selon des trajets rectilignes Corme dans les fig.
2 et 6,chaque tube est composé d'un tube ordinaire 14 sur lequel sont rapportés un ou des manchons 15,du même métal ou non, en contact aussi intime que possible avec le tube ordinaire 14.Mais-ici,les manchons sont de forme convenable pour être juxtaposés de façon que leurs faces latérales 20 portant des ailettes 22, soient en alignements et constituent des canaux rectilignes 21 dans lesquels le fluide externe se déplace selon les flèches 230
Les cotés par lesquels les sections des manchons 15 sont adjacentes peuvent être droits au non; dans le cas de la figo9 ils ne'le sont pas ,les vides 24 assurant que les manchons juxta- posés seront jointifs au voisinage immédiat des canaux 21.
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Las ailettes 22 des manchons 15 de deux rangées voisines de tubes peuvent être en regard les unes des autres , joitives ou non; si elles sont jointives ,elles permettent un empilage des tubes les uns sur les autres dans le sens trans versal à la figure du dessin.
Ellespeuvent aussi être alternées et se chevaucher, comme dans la coupe- représentée par la fig.10'.
On remarquera que dans la partie gauche de la figo9, les tubes ne sont pas quinconce ; dans la partie droite de la @ même figure,ils sont quinconcés ,ce qui s'obtient sans autre @ modification que le déplacement relatif d'une rangée de tubes par rapport à la rangée voisine,d'un demi-intervalle de tubes, dans le sens du courant du fluide externe!.
Les fig.ll et 12 montrent une façon de raccorder un tel tube à travers la paroi 25 d'un collecteur 26 ; le manchon 15 ne recouvre pas le tube 14 jusqu'au bout ,le bout libre 27 étant mandriné dans une ouverture pratiquée dans la paroi 25.
Les figo13 et 14 représentent une forme modifiée des tubes de la fig. 9,les manchons 15 consistant ici en deux parties massives 15 courant tout le long du tube 14 et réunies entre elles par des parties 28 transversales aux tubes.
La fig.15 montre une façon de réunir un tel tube à un collecteur 26 par soudage en 29 du tube 14,sur tout son pour- tour ,à l'intérieur d'une ouverture 30 pratiquée dans la paroi 25 du collecteur 26 ; le tube 14 peut être simplement jointif à la face 31 de la paroi 25, ou pénétrer plus ou moins dans l'ouver- ture 30 ;
le soudage peut être accompagné d'un mandrinageo
Les faces 20 du tube de la fig.15 ne sont pas pourvues d'ailettes du côté du passage du fluide externe ;il peut en être de même dans les cas représentés par la fig.9o
Dans les cas représentés dans les figo9 à 15 ,on a supposé que les tubes sont composés d'un tube ordinaire ,par exemple un tube en acier étiré ,entouré de manchons rapportés .Cela
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n'est pas indispensable et les tubes peuvent être massifs,d'une seule pièce.
C'est le cas dais la fig.16,qui représente un cas particulier et simplifié des tubes représentés par la figo9 ; la section externe du tube 1 est carrée'.
La fig.17 représente un autre cas particulier, où les faces externes des tubes touchées par le courant du fluide externe ne sont pas pianos ,mais incurvées dans des seps alter- nés de sorte que chaque canal de passage 21 du fluide externe est non plus rectiligne ,mais plus ou moins en zig-zag;dans ce cas ,les rayons de courbure 32 et 33 ne seront de préférence pas égaux, mais différeront entre eux de faon à conserver au canal 21 une largeur constante.
Des modifications de détail peuvent être apportées aux modès de réalisation de l'invention ,sans pour cela - sortir nécessairement du cadre de l'invention.