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DEMANDE DE BREVET D'INVENTION EN BELGIQUE ECHANGEUR DE CHALEUR A CHICANES fluides André HUET
Cette invention concerne les échangeurs de chaleur dans lesquels un fluide extérieur cède ou prend de la chaleur à un fluide passant à l'intérieur d'un faisceau de tubes, et elle porte sur la disposition dans ces éohangeurs, plus précisément dans les canalisations de fluide extérieur, de dispositifs déviateurs ou d'ajutages destinés à créer des zones relativement stables ,dans le fluide circulant extérieurement aux tubes, pour constituer ainsi des manières de chicanes fluides qui se trouvent orienter convenablement la circulation
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du fluide.
L'invention est applicable aux économiseurs, aux réchauffeurs d'air, aux chaudières, etc.. mais sera décrite plus particulièrement dans son application à un économiseur,
On sait que, dans un appareil de ce genre, de l'eau circule à l'intérieur du faisceau tubulaire, et qu'un. cou- rant de gaz chauds circule extérieurement audit faisceau pour réchauffer l'eau.
Selon la présente invention, on dispose dans la veine fluide d'arrivée de gaz un appareil déviateur, ou diffuseur, qui a pour effet de créer derrière lui une zone de fluide à vitesse ralentie et pression statique plus élevée qui se trouve former une manière de chicane fluide à travers l'épaisseur des tubes du faisceau tubulaire, en sorte que le courant de gaz est obligé de contourner la dite chicane.
Une disposition analogue peut être adoptée sur la face opposée de l'économiseur de façon à. créer une nouvelle déviation du courant de gaz, en sorte que l'on réalise finalement un appareil sur toute la hauteur ou longueur duquel les deux fluides extérieur et intérieur aux tubes circulent à courants croisés en même temps qu'à contrecourant, Autrement dit,le courant de gaz chauds se déplace perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement , à l'axe des tubes d'eau du faisceau, sur toute la hauteur de l'économiseur.
On peut aussi réaliser tout mode de circulation du: fluide extérieur qu'il serait rationnel de concevoir.
En particulier, on peut réaliser une circulation extérieure parallèle à l'axe des tubes.
La description qui va suivre, en regard du dessin
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annexé donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la façon dont l'invention peut être réalisée.
La figare 1 représente en coupe verticale un économi- seur muni du dispositif objet de l'invention.
La figure 2 représente la partie inférieure de l'économiseur munie d'un perfectionnement du dispositif.
La figure 3 est relative à une variante de réalisation.
L'économiseur représenté sur la figure 1 est constitué à la manière connue par un faisceau de tubes rectilignes a schématiquement représentés par leurs axés, parcourus,. intérieurement par l'eau à réchauffer qui pénètre et sort par les collecteurs d'entrée et de sortie b et c. Le faisceau tubulaire' est contenu dans une caisse parallélipi- pédique d, sur une, dès-faces de laquelle est raccordée à la partie supérieure centrée desgaz chauds e tandis que, en vis-à-vis sur l'autre face, mais à la partie inférieure, se trouve la sortie des gaz f .
Selon l'invention, sur environ les deux tiers supé- rieurs de sa hauteur, la face de la caisse d qui fait vis-à-vis à l'entrée e des gaz chauds est remplacée, comme on le voit sur la figure 1, par une tôle incurvée g, et une disposition similaire est adoptée à l'aide d'une tôle h sur les deux tiers inférieurs de la face opposée qui fait face 'à l'orifice.de sortie des gaz f .
Dans l'orifice d'entrée e des gaz, on disposé en outre un déviateur ou diffuseur i constitué par une cloison ou.tôle ménageant, entre la paroi du canal d'entrée e'et elle-même, une sorte de canal divergent dans lequel le courant de gaz se trouve perdre de la'vitesse et qui a' pour effet de créer une zone A ( hachurée sur la figure)
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de gaz relativement immobile et à pression plus élevée.
Cette zone A constitue transversalement aux tubes a du faisceau tubulaire une sorte de chicane fluide que les gaz arrivant dans le sens de la flèche C contourneront dans le sens de la flèche D, en sorte qu'après un premier passage transversal sur le tiers supérieur du faisceau de tubes..@: , les gaz repris par la tôle ± et revenant dans le sens de la flèche D traversent encore suivant la flèche E une deuxième fois transversalement le faisceau de tubes a.
Un second diffuseur est prévu de façon à réaliser une seconde chicane B, fluide, à hauteur du second tiers de l'économiseur, et obliger ainsi les gaz, en combinaison avec la tôle h à. revenir une troisième foistransversalement sur le tiers inférieur des tubes a, avant de s'échapper dans le sens des flèches G par l'orifice de sortie f .
Pour faciliter l'action du diffuseur .1 , il peut être prévu une alimentation en gaz chauds dudit diffuseur, au moyen d'une dérivation 1 prévue sur l'arrivée des gaz chauds , et débouchant en amont du diffuseur 1
L'espace libre de tubes a qui se trouve à l'intérieur de la tôle h offrant une moindre résistance au passage des gaz que le faisceau de tubes a , il se crée en outre un appel de gaz qui facilite l'incurvation suivant la flèche E du courant gazeux.
L'intérêt de la disposition est qu'en tous points de leur parcours les gaz attaquent les tubes du faisceau a transversalement, sans qu'aucune chicane rigide soit utilisée pour obtenir les déviations de parcours voulues.
Les tubes a restent alors libtes sur toute leur longueur, ce qui facilite le nettoyage et le ramonage de l'économiseur
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lequel peut avoir lieu au moyen d'une rampe de ramonage ordinaire m .
La disposition objet de l'invention est particulièrement indiquée lorsqu'on utilise des tubes a à ailettes tangentielles, tels qu'ils sont décrits dans les brevets antérieurs du, Demandeur. On sait que les 'avantages de la disposition tangentielle des ailettes sont particulièrement importants'lorsque le courant de fluide extérieur attaque les tubes perpendiculairement à leur axe.
On peut prévoir dans la tôle h , et à 'la partie inférieure, une ouvertire n destinée à faire trappe pour permettre le nettoyage pour les tubes.
Les tôles g et .!'! peuvent être extérieurement revêtues d'un coffrage .2. qui redonne à l'extérieur un aspect parallélipipédique et un calorifujage k peut être prévu entre la tôle et le coffrage.
Dans la, disposition représentée sur la figure 2, une dérivation supplémentaire p de gaz chauds prélevés sur l'entrée des gaz e envoie ces.derniers dans un diffu- seur , prévu à la base du faisceau tubulaire a.
Cette arrivée de gaz chauds a pour effet d'empêcher les condensations qui peuvent se produire de séjourner à la base des tubes à ailettes a , et de les soustraire ainsi à l'action corrosive de l'acide sulfurique que pourraient contenir ces oondensations.
Dans la variante représentée sur la figure 3, le diffuseur 1 de la figure 1 est remplacé par un ajutage convergent r qui a pour effet de créer,.suivant la portion hachurée H, une sorte de chicane, analogue à la chicane B, et que les gaz contournent suivant la flèche E. Cette
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dernière disposition peut être intéressante en ce sens qù'à cet endroit de l'économiseur, les gaz circulant suivant le sens des flèches D et E peuvent être à vitesse ralentie. La chicane H ainsi constituée est une chicane dynamique, au lieu d'être statique comme la chicane A.
L'avantage de ces chicanes gazeuses qui permettent un nettoyage mécanique et total est en outre qu'elles prennent d'ellesmêmes une forme aérodynamique qui évite tout espace mort, sauf le leur, qui n'est toutefois que d'une activité un peu réduite, car si la vitesse y est faible, la pression statique y est plus élevée, ce qui assure une compensation.
Pour les chicanes dynamiques l'activité y est même accrue.
Enfin ces chicanes fluides peuvent recevoir toute orientation voulue.
Il va, de soi que des modifications de détail pourraient être apportées sans pour cela sortir du cadre de cette invention. En particulier, on pourrait prévoir plus de trois passages des gaz sur les tubes de l'économiseur en multipliant le nombre de chicanes fluides conformes à l'invention. On pourrait aussi prévoir plusieurs chicanes en parallèle et côte à côte dans le cas d'échangeurs à grande section. En outre,'on peut aussi prévoir des ventilateurs ou des pulseurs pour accroître les dimensions ou la fermeté des chicanes fluides. L'échangeur pourrait tre à lames.
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