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PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES A AILETTES
POUR ECHANGEURS DE CHALEUR.
La présente invention se rapporte aux tubes à ailettes pour échangeurs de chaleur.
Comme on le sait, les tubes à ailettes pour échangeurs de chaleur possèdent généralement des ailettes de section ronde ou carrée. On connait également des ailettes triangulaires ou en forme de losanges. Les ailettes à plusieurs angles possèdent, par rapport aux ailettes rondes, l'avantage que, tout en laissant un faible espace entre les ailettes contigües, elles forment en quelque sorte des parois conduc- trices pour le fluide (par exemple l'air) qui s'écoule entre
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les ailettes perpendiculairement à l'axe du tube et qui assurent la meilleure utilisation possible de l'espace disponible.
L'invention décrite ci-après s'applique plus spécialement dans le cas de cette forme d'ailettes.
Outre la forme des ailettes, l'éloignement des ailettes entre elles dans la direction de l'axe du tube a de l'importance si l'on veut tirer le meilleur profit d'un tube à ailettes.
L'échangeur de chaleur constitué par des tubes à ailettes est d'autant plus petit que l'on peut disposer d'un plus grand nombre d'ailettes sur la longueur d'un tube. D'autre part, dans le cas d'un écartement plus faible des ailettes, le tourbillonnement de l'agent qui traverse l'appareil s'accroit et, de ce fait, la transmission de la chaleur est améliorée. L'encombrement le plus faible possible, qui donne lieu également à une économie en poids, est particulièrement important dans le cas de radiateurs pour véhicules ou avions.
Le choix de la distance entre les ailettes est toutefois limité par les résistances de l'air qui se présentent et qui doivent être surmontées par le ventilateur alimentant l'air. On sait que les résistances de l'air augmentent sensiblement avec l'augmentation de la vitesse de l'air, suivant une loi physique déterminée, qui est à peu près une courbe du second degré. Toutefois, des essais auxquels s'est livré le demandeur ont toutefois démontré que, lorsquon rapproche progressivement les ailettes l'une de l'autre, cette loi se modifie à partir d'un certain écartement, et que la résistance de l'air augmente d'une manière sensiblement plus rapide.
La raison pour laquelle subitement une courbe d'un ordre plus élevé se présente, s'explique par le rapprochement
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des couches limites, ou couches enveloppes des ailettes qui se trouvent les unes derrière les autres dans l'axe du tuyau.
En-dessous de l'écartement critique des ailettes, la résistance de l'air devient ainsi subitement élevée sans aucune proportionnalité, et un tube à ailettes avec des distances entre ailettes aussi faibles ne peut plus trouver pratiquement son emploi dans des échangeurs de chaleur. Le point critique se trouve, suivant la conformation de l'ailette, aux environs de 1,5 mm. et 2,5 mm. C'est pourquoi l'écartement le plus favorable entre ailettes doit être fixé au-delà de ces limites, de manière à éviter le rapprochement des couches limites et l'augmentation très forte de résistance qui en résulte.
Comme en pratique, des échangeurs de chaleur à rendement élevé sont fabriqués, par suite de la valeur élevée du coefficient de transmission de chaleur, en cuivre ou en aluminium d'épaisseur de tole relativement faible, il existe par conséquent le danger que des ailettes métalliques aussi minces et en métal mou, puissent fléchir facilement.
Etant donné que, dans des tubes à ailettes à haut rendement établis comme ci-dessus, on choisit l'éloignement des ailettes l'une de l'autre aussi petit que possible, il subsiste le danger que, dans le cas d'une flexion très faible en l'un ou l'autre point de la surface de l'ailette, le point critique de la résistance de l'air soit dépassé. Dans le cas de telles flexions, la résistance de l'air s'accroît sans qu'il subsiste une proportionnalité. En ces points il ne s'écoulera par conséquent pas du tout ou très peu d'air à travers l'échangeur de chaleur, et le rendement de l'échangeur de chaleur est sensiblement diminué. De même, la résistance totale de l'échangeur de chaleur devient également plus éle-
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vée.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un tube à ailettes dont l'écartement des ailettes est voisin de l'écartement limite requis et qui soit conçu de telle sorte que, même en matériaux légers et mous, cet écartement ne puisse pas être diminué.
Dans ce but, le tube à ailettes objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte, outre les organes de maintien à distance connus se trouvant sur le bord des ailettes, un grand nombre d'autres organes de maintien répartis sur toute la surface des ailettes.
De préférence, ces organes de maintien qui relient deux ailettes voisines et les maintiennent à distance sur toute leur surface, sont situés l'un par rapport à l'autre à une distance de 1 environ,
Afin d'empêcher que les organes de maintien ne se trouvent l'un derrière l'autre à peu près perpendiculairement à la direction de l'air, ces organes de maintien à distance sont de préférence disposés l'un derrière l'autre en escaliers.
Les dessins ci-joints montrent un exemple de réalisation d'un tube à ailettes triangulaires suivant l'invention.
La figure 1 montre une vue perspective de trois tubes à ailettes triangulaires communes comportant des éléments de maintien répartis sur toute leur surface.
La figure 2 est une vue en plan d'une ailette.
La figure 3 montre une coupe pratiquée par le plan IIIIII de la figure 2.
Comme le montrent ces figures, trois tubes 1, 2 et 3 sont rendus solidaires par un certain nombre d'ailettes 4, de préférence de forme triangulaire. Ainsi qu'on le sait,
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ces ailettes doivent être établies en aussi grand nombre que possible, c'est à dire être écartées l'une de l'autre d'une quantité aussi petite qu'il se peut. Cet écartement devant toutefois tenir compte de l'existence des couches limites, doit être établi au-delà de l'écartement limite auquel la résistance de l'air croît subitement sans aucune proportionnalité. Il est donc avantageux, pour concilier ces deux exi- gences, de déterminer l'écart des ailettes immédiatement audelà de l'écartement limite.
Mais dans ce cas, il est absolument nécessaire que les ailettes ne se déforment pas, car l'écartement entre deux ailettes voisines atteindrait cette valeur limite dangereuse.
Conformément à l'invention, les ailettes sont maintenues écartées l'une de l'autre à la distance qui leur est fixée d'avance, non seulement par les organes de maintien 5 habituellement disposés aux angles des ailettes et conformés chacun en pratique par une portion d'ailette découpée et repliée à angle droit, mais en outre par de nombreux autres organes de maintien 6 formés d'une manière identique et répartis sur toute la surface libre de ces ailettes.
Ces organes de maintien 6 complémentaires sont disposés toutefois de préférence en escalier, pour éviter qu'ils soient disposés l'un derrière l'autre dans le sens du cott rant d'air.
De même, pour augmenter la solidité de l'ensemble, les organes de maintien 5 et 6 sont, dans les ailettes successives, toutes repliées dans la même face des ailettes, mais alternativement suivant les bords gauche et droite des parties sectionnées.
Dans ces conditions, les extrémités de tous les organes de maintien 5 et 6 de chaque ailette viennent en contact
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avec la surface de l'ailette voisine, et constituent autant de points d'appui pour éviter une déformation quelconque des ailettes, qui pourrait amener une diminution de l'écartement fixé, dangereuse pour l'écoulement de l'air.