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AILETTES POUR EL1ITlENT S D' ECHAl'Tr:.EUR D1 CHALEUR
Cette invention apour objet la. disposition 'et la conformation d'ailettes sur les tubes, ou éléments, d'un échangeur de chaleur avec faibles pertes de charge, et d'assurer un écoulement rationnel du fluide dans lequel sont baignés les tubes ou éléments de chaleur.
En particulier l'invention porte sur un mode de réalisation particulièrement simple et efficace des ailet- tes suivant lequel on soude, ou dispose de toute autre fa-
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çon,sur chaque tube,àlBO,ou environ,l'une'de l'autre deux
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ailettes de préférence rectilignes et de direction tangen- tielle, ou approximativement tangentielle, à la section du tube. Le tube est ensuite disposé dans l t échangeur de façon que les ailettes soient dans la direction du courant fluide extérieur, ou de préférence légèrement inclinées sur cette direction.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre la façon dont l'invention peut être réalisée.
La figure 1 représente un tube muni de deux ailettes diamétralement opposées.
-la figure 2 représente un tube présentant deux ailet- tes sur la partie du tube située à l'opposé du courant flui- de extérieur.
Les figures 3 à 5 sont relatives à des variantes de réalisation et de disposition des ailettes.
La fignre 6 est une vue en plan de la figure 5.
La figure 7 est une variante de réalisation de la figure 6.
Les figures 8 et 9 représentent en coupe deux antres variantes de réalisation de la disposition des ailettes.
La figure 10 représente en coupe transversale une variante de réalisation des ailettes.
Les figures 11 et 12 sont deux coupes longitudinales représentant deux variantes de réalisation du.dispositif de la figure 10 . '
Enfin la figure 13 représente plusieurs tubes d'un échangeur de chaleur munis d'ailettes conformes au mode de réalisation préféré 1 de la présente invention.
Dans un échangeur ,de chaleur constitué par un
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faisceau de tubes parcourus par un fluide qui échange de la chaleur avec un autre courant de fluide circulant extérieu rement autour du faisceau de tubes, il est déjà connu de disposer sur les tubes de l'échangeur de chaleur des ailettes en vue d'améliorer le rendement de l'échangeur.
Selon la présente invention, les ailettes spnt confor- , @ mées et disposées de façon à améliorer encore le rendement en particulier en orientant convenablement les filets de fluide qui baignent extérieurement les tubes de l' échangeur , de chaleur.
Sur la figure 1, on a représenté un tube a de l'échan- geur de chaleur comportant deux ailettes b, c, diamétralement opposéés, situées dans l'axe du tube, parallèlement au cou- rant de fluide extérieur qui suit la flèche A.
Selon une première réalisation de l'invention, l'ailet- te c est dédoublée, comme on lé voit sur la figure 2 en deux ailettes c1 c2 décalées latéralement. Les ailettes c1 c2 peuvent être, comme on le voit pour l'ailette c2,percées de trous à leur base pour permettre aux filets fluides @ s'écoulant dans le sens de la flèche A de pénétrer dans l'intervalle situé entre les ailettes c1 c2 derrière le tube les trous d peuvent 'être disposés en quinconce tout le 'long des deux ailettes.
Sur la figure 3, les deux ailettes c1 c2 sont res- . - serrées en c'1 c'2,en vue de' constituer à l'arrière du tube a une sorte d'espace convergent..
Sur la figure 4, on a subdivisé de même l'ailette antérieure b en deux ailettes bl b2 de préférence resser- rées à l'avant, en sorte que le profil de l'ensemble consul- tué par les ailettes b1 b2,c'1 c'2 forme un fuseau, qui
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s'insère 'aérodynamiquement dans le filet fluide s'écoulant dans le sens de la flèche A. Les ailettes peuvent présen- ter des trous, ou évidements, d, à leur base qui peuvent 'être quinconces à l'avant et à l'arrière.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, les ailettes sont constituées par une feuille de tôle soudée latéralement sur le tube a,et de place en place sciée transversalement de façon à être subdivisée en sec- tions qui sont ensuite tordues sur elles-mêmes de façon à constituer comme on le voit sur les figures 5 et 6, des sor- tes d'aubages el e2 qui rabattent les filets fluides s'é- coulant dans le sens de la flèche A, dans la région B ( fi- gure 5), située axialement derrière,le tube a
Les aubages e1 e2 peuvent rester rectilignes dans chaque section, et être décalés d'une section à 'la suivante comme on le voit fig.7.
Il, va de soi que ces portions d'ailettes pourraient recevoir toute autre disposition et forme jugées .favorables à l'écoulement du fluide extérieur assurant le meilleur contact de toutes les surfaces des ailettes et tubes avec le fluide.
Une autre variante de réalisation est encore repré- sentée sur la figure 8. Les ailettes arrière f1 f2 sont cons- tituées par des fragments de tubes, sectionnés en biseaux suivant CD et soudés, de place en place, sur le demi-cylindre arrière du tube a.
, de façon à constituer} comme on le voit mieux en coupe, figure 9, une sorte de convergent-divergent entre, d'une part, la paroi interne de l'ailette fl et, d'autre part, la paroi externe du tube a . Les filets fluides qui attaquent le tube dans le sens de la flèche A s'écou-
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lent alors dans le sens des flèches E, à l'intérieur des ailettes f1 f2 et sont ramenés dans la région axiale B située derrière le tube a .
Le passage des filets fluides à travers ces convergents divergents contribue à former, comme on le sait, , ' dans l'écoulement de la veine fluide des zones situées à des pressions variées qui améliorent l'échange de chaleur entre le fluide extérieur et celui qui parcourt l'intérieur du tube.! .
Comme on le voit sur la figure 9, les ailettes avant, subdivisées, b1 b2,sont rapprochées et présentent aussi des évidements d ,comme dans le cas de la figure 4.
Ces évidements d sont décalés par rapport aux régions du tube où sont soudées les ailettes arrière fl f2,de façon que les filets fluides qui ont déj été captésentre b1 b2 s'échappent librement, tandis qu.e des filets fluides frais sont captés par les tubes convergents divergents des ailettes arrière fl f2
Dans la variante représentée figure 10, les ailet- tes arrière sont constituées par deux bandes de tôle, inour- vées, conformément à la figure, et qui réalisent sur le demi- cylindre arrière du tube un double convergent divergent assu- rant les effets qui viennent d'être dits.
Le col du conver- gent divergent se trouve à environ 45 par rapport à l'axe' général d'écoulement. Ces tôles g1 g2 peuvent être des tôles ondulées, comme on le voit figure Il$ dont la portion FG est soudée sur le tube a de façon à assurer la transmission de chaleur de l'ailette au tube a,tout en ménageant autour dudit tube les espaces convergents divergents H.
Dans la variante représentée figu.re 12, l'ailette
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est constituée par une tôle non ondulée que des entretoises i maintiennent de place en place sur le tube a en assurant la transmission de chaleur.
Comme on le voit sur la figure 13 qui représente le mode de réalisation préféré, chaque tube a est équipé de deux ailettes rectilignes, l'une antérieure c, 'l'autre postérieure b,soldées à 1800 l'une de l'autre sur la péri- phérie du tube et de direction approximativement tangentiel- le à la section du tube. Ainsi qu'on l'a représenté sur le dessin, le tube a est disposé de façon que les ailettes soient légèrement inclinées sur la direction générale du cou- rant fluide extérieur qui suit le sens de la flèche A; cette inclinaison pourrait 'être nulle, et les ailettes b c se trouver par conséquent parallèles à la flèche A.
Avec la disposition ci-dessus décrite, la veine fluide A séparée par l'ailette antérieure c vient lécher le tube, comme il est indiqué par la flèche B, sur 120 environ de sa surface et, au moment où., conformément aux théories aérodynamiques, elle devrait commencer à décoller du tube a,elle se trouve à peu près à hauteur de 1'ailet- te b qu'elle balaye dans le mens de la flèche C.
Sur l'autre face de l'ailette.± , la veine fluide qui suit la flèche D balaye encore sur 1200 la surface du tube a , en suivant la flèche E, et est enfin recueillie par l'antre face de l'ailette b suivant la flèche F.
On voit qu'avec la disposition adoptée, la totalité de la surface du tube a et des ailettes c et b se trouve balayée par le courant du fluide extérieur, et par suite l'échange de chaleur est assuré de la manière optimum.
D'une rangée à l'autre des tubes a dans l'échangea
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de chaleur, les ailettes sont disposées parallèlement de façon similaire, ou encore pourraient être alternées.
Lorsque les tubes sont eux-mêmes quinconces, on a la dispo- si%ion représentée sur la figure 13 et l'ailette postérieure d'un tube vient presque en regard de l'ailette c antérieu- re du tube postérieur. On réalise ainsi dans tout le volume de l'échangeur de chaleur des sortes de couloirs sinueux dans lesquels va circuler le fluide extérieur A, en assurant la plus efficace des transmissions de chaleur entre fluide extérieur et fluide intérieur parcourant les tubes a.
On voit qu'il n'y a ainsi pratiquement aucune ombre aérodynamique ou zone de remous ou des cendres ou escar billes puissent s'accumuler. Tour la marne raison, tout ramo- nage devient efficace, ce qui contribue à. maintenir l'effica- cité de l'appareil toujours près du maximum.
Il va de soi que des modifications peuvent être ap- portées à la réalisation de l'invention sans que pour. cela on sorte nécessairement du cadre de l'invention.
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