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PERFECTIONNEMENTS AUX ECHANGEURS DE CHALEUR.
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L'invention est relative aux échanges thermiques entre fluides et concerne en particulier les appareils échangeurs utilisés à cet effet, et comprenant des tubes ou éléments,d'un côté desquels au moins circule un fluide dont on cherche à épuiser les calories (ou les frigories) au profit d'un autre fluide ou corps quelconque.
Il est d'usage de disposer sur les tubes ou éléments des dispositifs échangeurs,des ailettes, pointes, etc, faisant office d'antennes, pour capter et amener aux tubes ou éléments la chaleur (ou le froid) du fluide en mouvement, ou inversément pour emprunter aux tubes ou éléments et disperser dans le fluide en mouvement la chaleur (ou le froid) des tubes ou éléments.
Dans la plupart des dispositions connues, on a cherché essentiellement, voire uniquement, afin d'accroître la valeur de l'échange, à multiplier le nombre d'ailettes, pointes, etc, disposées sur une surface donnée des tubes ou éléments. On est toutefois limité dans cette voie, d'une part en raison des difficultés d'établissement, et notamment de moulage, des ai-
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lettes, pointes, etc, qui deviennent rapidement insurmontables, et d'autre part en raison du ralentissement et des perturbations provoqués dans l'écoulement du fluide échangeur du fait de la multiplicité des obstacles placés dans son trajet et des remous causés par ces obstacles dans leurs conformations actuelles.
L'invention a pour but surtout de remédier à ces inconvénients.
Elle consiste à cet effet à rechercher, par une conformation appropriée des ailettes, pointes, et plus généralement des antennes, associées aux tubes ou éléments des dispositifs échangeurs, un taux d'échange plus élevé, voire maximum, entre le fluide et les ailettes, pointes, etc, individuelles, ou tout au moins la majorité de ces ailettes, pointes, etc.
La conformation choisie sera telle qu'elle augmente notablement, entre autres, la partie de la surface des ailettes, pointes, etc, qui fait face au courant de fluide, et qui intervient pour la plus grande part dans l'échange calorifique.
Elle consiste également à rechercher par une conformation des ailettes, pointes, etc, satisfaisant à la condition précédente, en même temps, une entrave moindre, voire minimum, à l'écoulement du fluide échangeur vis à vis des ailettes, pointes, etc, individuelles, ou tout au moins la majorité de ces ailettes, pointes, etc.
Elle consiste encore, dans les groupements d'ailettes, pointes, etc, à rechercher par une conformation des ailettes, pointes, etc, individuelles, ou certaines d'entre-elles, et par un arrangement de ces ailettes, un taux d'échange plus élevé, voire maximum, de l'ensemble.
Et afin que l'on puisse bien comprendre comment les caractéristiques ci-dessus peuvent être pratiquement réalisées, on décrira ci-après plus en détail certaines dispositions préférées conformes à l'invention, représentées, à titre d'exemple, et plus ou moins schématiquement, dans les dessins annexés, dans lesquels:
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Fig.l montre une coupe transversale dans une ailette de profil allongé usuel;
Fig.2 montre un groupement de deux ailettes conformes à la fig.l;
Fig.3 est une coupe transversale dans une ailette ou pointe de section généralement circulaire;
Fig.4 est une coupe transversale dans une ailette ayant une conformation de principe conforme à l'invention;
Fig.S montre un groupement d'ailettes suivant l'invention;
Fige. 6 et 7 montrent des variantes;
Fig.8 montre en plan, du dessus, un groupe de tubes échangeurs équipés d'ailettes suivant l'inventions
Fig. 9 montre, de même, une variante.
En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, les ailettes 1 représentées sont de conformation usuelle avec une section allongée dans la direction d'écoulement F du fluide échangeur, les grandes faces 2 de ces ailettes étant sensiblement parallèles à cette direction F.
Dans ces conditions, le fluide atteint l'ailette 1 par sa tranche A B 0 où l'action d'échange est sans doute importante, mais comme l'étendue A B 0 est relativement très réduite, l'échange résultant est faible en valeur absolue. D'autre part, sur les faces latérales 2, il se produit un décollement des filets fluides sur une étendue plus ou moins condidérable à partir des points A et 0 et un décollement semblable des filets fluides se produit à l'extrémité postérieure de l'ailette, comme on l'a schématiquement figuré.
Dans l'ensemble, l'échange est en définitive réduit.
Si l'on groupe plusiqurs ailettes telles que 1, comme illué tré pour deux ailettes dans la figure 2, les phénomènes précédents se répètent pour chacune des ailettes, et il se produit en outre des remous du fluide échangeur à l'entrée et à la sortie du canal 3, du fait des variations brusques dans la section
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d'écoulement.
Si comme dans la fig.3, l'antenne plongeant dans le fluide échangeur est formée d'une pointe de section circulaire 4, le contact se réduit en principe à la portion antérieure A B C, les filets fluides étant décollés de la surface de la pointe dans toute la portion postérieure de cette dernière, si bien que dans l'ensemble l'échange est également réduit.
Dans la figure 4 au contraire, on remarque que les filets fluides s'appliquent sur la presque totalité du profil de l'ailet- te 1, dont la portion antérieure a été largement développée à l'encontre de la direction d'écoulement F. et dont la portion postérieure a été conformée en fuseau.
De ce fait, l'action d'échange marquée qui -se produit dans la portion antérieure intéressera une étendue beaucoup plus considérable, et de plus, comme aucun décollement ne se produit dans les portions latérales et postérieure, ces portions participeront dans leur entièreté à l'échange avec le fluide, l'échange résultant étant considérablement augmenté.
De plus, dans un groupe d'ailettes de ce genre, par exemple, celui de la fig.5, comme la variation des sections de passage offertes au fluide échangeur est très progressive, on évite les remous de fluide aussi bien à l'entrée qu'à la sortie, ce qui accroit sa vitesse d'écoulement et par conséquent la valeur de l'échange.
Le profil d'ailette indiqué dans la fig. 4, qui suit les lignes de flux ou de courant, constitue une forme préférée d'exécution, mais il doit être entendu que l'invention n'y est pas essentiellement limitée, des formes approchées, tels que l'ovale, le losange allongé, et des profils analogues, pouvant être adoptées,suivant les cas particuliers d'application et les exigences d'établissement..
On pourra en outre faire comporter à ces profils; diverses modifications de forme, pour obtenir certains résultats particu- liers.
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Dans la figure 6 par exemple, on a cherché à accroître l'action d'échange dans des portions telles que A G et 0 G de certaines ailettes 1, et ,à cet effet à accroitre la densité du par exemple en accroissant l'angled'incidence du flux sur ces portions fluide venant en contact avec ces portions/ Ce résultat est obtenu, dans l'exemple, en conformant des ailettes voisines telles que 5,qui précèdent les ailettes 1 dans le sens de l'é- coulement, de façon à leur faire comprendré des surfaces direc- trices pour le fluide, telles que, par exemple, des portions postérieures incurvées H J, le fluide qui quitte ces ailettes étant alors dévié sensiblement suivant les flèches K vers les portions A G et C G au contact desquelles on désire accroître sa densité.
Dans la figure 7, cette disposition a été généralisée à toutes les ailettes, de façon à accroître le taux d'échange de l'ensemble du groupement.
Dans ce qui précède, les ailettes, pointes, etc, ont été supposées associées à des surfaces de profil quelconque, planes, courbes ou gauches, l'expression tubes ou éléments n'étant à cet égard aucunement limitative.
Suivant les figures 8 et 9, on a représenté plus spéciale- ment des ailettes conformes à l'invention associées à des tubes tels que réchauffeurs 6 et 7, disposés en succession, et de préférence en quinconce, dans la direction F de l'écoulement. Sur les tubes
6 et 7 sont montées des ailettes 1 qui pourront recevoir l'une des conformations conformes à l'invention, précédemment définies.
Dans la fig.8, les ailettes 1 sont disposées en quinconce dans le courant du fluide échangeur s'écoulant dans la direc- tion des flèches F et l'on remarque qu'en développant plus ou moins la portion A B 0 de ces ailettes, ou l'emplacement, dans le sens de l'écoulement, des ailettes sur les tubes, ou ces deux éléments à la fois, on pourra modifier, dans une mesure plus ou moins grande,la répartition et l'action du fluide échan- geur sur les tubes 6 et 7 mêmes, en intéressant de façon plus marquées à l'échange des portions de ces tubes autres que celles
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directement opposées au courant du fluide échangeur. Pareil résul- tat ne peut être atteint avec des ailettes de la conformation usuelle, comme celles indiquées dans les figs. 1 et 2 par exemple.
Suivant la figure 9, on a adopté la même disposition que dans la figure 8, mais l'espace plus important laissé libre sur les tubes 6 et 7 par les portions postérieures des ailettes 1, est mis à profit pour y disposer de petites ailettes supplémentaires de celle 8, de conformation analogue ou différente/des ailettes prinoipa- notamment les 1 suivant les actions mutuelles que l'on désire créer/entre les ailettes.
Les tubes tels que 6 et 7 pourront bien entendu recevoir toute conformation désirée, et notamment des profils s'adaptant aux lignes de flux, ainsi qu'on l'a déjà proposé.
Comme il va de soi, et comme on l'a déjà laissé entendre, les diverses réalisations indiquées ne sont que des exemples, et l'on pourrait y apporter des modifications-sans pour cela s'écar- ter des limites de l'invention, celle-ci englobant également les variantes et les équivalents.
REVENDICATIONS.
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1. Perfectionnements aux échangeurs de chaleur, comprenant des tubes ou éléments,de profils quelconques, d'un côté desquels au moins circule un fluide dont on cherche à épuiser les calories (ou les frigories) au profit d'un autre fluide ou corps quelcon- @ que, équipés d'ailettes, pointes, ou l'équivalent,plongeant dans @ le fluide échangeur, qui consistent à donner à ces ailettes, poin- tes ou l'équivalent un profil qui, dans le sens de l'écoulement du fluide échangeur, va en augmentant progressivement de largeur, puis diminue jusqu'à l'extrémité postérieure de l'ailette, pointe, ou l'équivalent.