<Desc/Clms Page number 1>
Radiateur de refroidissement pour véhicules automobiles, appareils d'aviation et autres applications.
Les radiateurs de refroidissement oomposés de faisceaux tubulaires utilisés sur les vénicules automobiles et sur les ap- pareils d'aviation comportent des rangées de tubes équidistants, disposées les unes derrière les autres, dans lesquelles circule le liquide à refroidir et qui sont traversées successivement par le fluide refroidisseur.
Le pas des tubes de ces rangées étant le même, les tubes placée à l'avant du radiateur sont léchés par de l'air froid, tandis que les tubes placés plus en arrière sont balayés par de l'air chaud. Le chauffage minimum de l'air est de 30 C sur une automobile et 45 C sur un appareil d'aviation. En consé- quence, si l'on suppose une ambiance de + 30 0 et que la tempé- rature moyenne du fluide à refroidir doit rester à environ 90 C, la première rangée de tubes travaille avec un écart de 90-30 =60 C
<Desc/Clms Page number 2>
alors que la dernière rangée travaille avec un écart de 90-60 = 30 C.
Or, le nombre de calories évacuées est proportionnel à l'écart de température, de sorte que les ailettes sondées sur la première rangée de tubes évacuent deux fois plus de calories que celles soudées sur la dernière rangée, bien qat elle. aient la aime épaisseur et que, le pas des tubes étant le même, le trajet de la chaleur soit identique. Par suite, le radiateur comporte trop de métal à l'arrière et n'en a pas assez à l'avant.
La présente invention consiste à faire varier, ensemble ou séparément, un ou plusieura paramètres caractéristiques à l'intérieur du radiateur, suivant une progression qui tient compte de l'état des fluides en chaque point de la profondeur du faisceau. Dans l'exemple ci-dessus, on a constaté que le nom- bre des calories évacuées est plus grand sur l'avant du radiateur que sur l'arrière et on en a déduit le principe suivant : le métal doit être mieux utilisé sur l'avant que sur l'arrière, sa répartition doit être calculée suivant lea écarta de température.
Comme exemple de réalisation, dans un radiateur de refroidisse- ment qui comporte un faisceau composé de rangées successives de tubes de passage du liquide à refroidir entre lesquelles passe le fluide refroidisseur, par exemple de l'air, les tubes seront écartés les uns Ides autres d'une distance qui, selon l'invention, augmente dans les rangées successives de l'avant à l'arrière, ces tubes étant enfilés dans des ailettes dont l'épaisseur, la pro- fondeur et l'espacement sont uniformes.
Une autre disposition consiste à disposer sur les tu- bes équidistante d'un faisceau orthodoxe des ailette. dont l'é- paisseur déoroît de l'avant à l'arrière.
On peut également obtenir un élément de variation et le disposer conformément à l'invention en utilisant des maté- riaux de conductibilité thermique différents pour constituer les surfaces indirectes, par exemple des ailettes en cuivre, en aluminium et en acier dont la conductibilité, classée ici par ordre décroissant, peut constituer un paramètre analogue à la varia%ion de l'épaisseur de l'ailette denvisagés ci-dessus.
<Desc/Clms Page number 3>
Chacun de ces paramètres permet seul ou en combinaison avec les autres, de réaliser selon l'invention une répartition qui tient compte de l'écart des températures des fluides refroi- disseur et à refroidir.
L'invention n'est toutefois pas limitée à la varia- tion des seuls paramètres décrits ici, mais englobe toute dis- position relative des surfaces d'échange directes et indirectes réalisée suivant ces directives.
De plus, dais l'exemple du radiateur d t automobile ou d'aviation donné au début, on constate que la résistance offerte par le faisceau orthodoxe au passage de l'air croît de l'avant vers l'arrière au fur et à mesure que l'air s'échauffe du fait qu'il augmente de volume par dilatation et que sa vis- cosité cinématique augmente, on en déduit le second principe suivant : lorsque le fluide envisage est un gaz, la section de passage qui lui est offerte dans le radiateur doit être va- riable suivant son échauffement.
A titre d'exemple de radiateur appliquant ces deux principes, on peut disposer des rangées successives de tubes de passage du liquide à refroidir entre lesquelles passe l'air re- froidisseur, les tubes étant écartés les uns des autres d'une distance qui augmente dans les rangées successives de l'avant à l'arrière du radiateur.
Suivant une autre caractéristique, des ailettes ou surfaces indirectes sont placées sur les tubes et, de préfé- rence ces ailettes sont plus rapprochées et/ou de moindre étendue sur les rangées successives de tubes-allant de l'avant vers l'arrière du radiateur.
Un radiateur établi conformément à l'invention assure un échange thermique sensiblement égal de toutes les parties métalliques en réduisant ainsi le poids de métal utilisé puisque tous les éléments travaillent dans des conditions optima, puis il réduit la résistance opposée par le radiateur à l'avance- ment du véhicule du fait que la vitesse de l'air n'est pas ac- célérée dans sa traversée du radiateur, malgré l'augmentation
<Desc/Clms Page number 4>
de volume et de viscosité résultant de réchauffement de l'air.
Ltinvention s'étend d'ailleurs à diverses antres ca- ractéristiques qui ressortent de la description détaillée qui suit
Dea formes de réalisation de radiateurs conformes à l'invention sont représentées schématiquement, à titre d'exem- ples,aux dessins annexés.
La fig. 1 est une élévation latérale schématique d'un faisceau de tubes d'échange thermique.
La fig. 2 représente en plan des tubes d'un autre faisceau.
La fig. 3 est un plan analogue à la fig. 2 illustrant une variante.
La fig. 4 est une élévation latérale montrant schéma - tiquement une autre forme de réalisation.
Suivant la fig.t, le faisceau se compose d'une pre- mière rangée de tubes 1, placés à un faible écartement. Der- rière ces tubes est placée une seconde rangée de tubes 2 écar- tés davantage que les tubes 1. Une-- troisième rangée de tubes 3 est placée derrière la rangée 8 et présente un éoartement plus grand que ces dernières.
A la fig. 8, on a représenté des rangées de tubes successives 4, 5, 6. Sur la rangée antérieure 4 des ailettes ou autres surfaces secondaires 7, nombreuses et très rapprochées sont disposées sur ces tubes. Par contre, dans les rangées 5 et 6, les ailettes 8 sont plus écartées et comportent une sur- face totale moindre.
La fig. 3 représente une autre réalisation dans la- quelle les tubes 9, 10, 11 comportent alternativement des ai- lettes 12 s'étendant sur ces trois tubes, des ailettes 13 ne s'étendant que sur les tubes 9 et 10 et des ailettes 14 enfilées seulement autour du tube antérieur 9.
La fig. 4 représente une autre forme de réalisation dans laquelle le faisceau oomporte trois rangées de tubes 15, 16, 17. Dans la première rangée 15, les tubes sont très près
<Desc/Clms Page number 5>
les une des autres, dans la seconde rangée 16, les tubes sont plus écartés et dans la troisième rangée 17, les tubes sont à une distance encore plus grande les uns des autres.
Des ailettes 18, aussi grandes que possible, entourent les tubes 15 et sont très rapprochées les une. des autres}pour constituez des surfaces d'échange secondaires très étendues.
D'autre. ailettes 19 entourent les tubes 16; ces ailettes peuvent être moine rapprochées et/ou comporter dea surfaces plus petites que celles des ailettes 18.
La troisième rangée de tubes 17 comporte également des si lettes 20 plus écartées et/ou de moindre surface que les ailettes 19. Dans toutes ces réalisations, l'air froid lèche la première rangée de tubes qui lui présente une très grande surface d'échangée primaireset d'échangessecondaires puis qu'à la foie les tubes sont très rapprochés, puis lea ai- lettes sont également très rapprochéss et de surface aussi grande que possible,, L'air se chauffe contre ce faisceau, il se dilate et sa viscosité augmente.
Quand il arrive à la se- conde rangée de tubes, il ne rencontre que des surfaces d'é- changes primaires et d'échanges secondaires de moindre étendue, puis il trouve entre ces surfaces une place accrue lui permet- tant de panser sous son volume dilaté sans augmenter sa vitesse, Le même effet se produit lorsque l'air passe par la troisième rangée de tubes. Ici,également, il rencontre des surfaces d'échange primaires et d'échange secondaires moindres qu'à la dernière rangée, puis il trouve de plus grands espaces de pas- age lui permettant de traverser cette troisième rangée sans augmenter sa vitesse malgré 1'accroissement de son volume et de sa viscocité.
Dans tous les exemples de réalisation ci-dessus, l'appareil envisagé est un refroidisseur d'un fluide, liquide ou même gazeux, le refroidissement étant obtenu par la tra- versée d'un gaz qui, ce faisant, s'échauffe lui-même et aug- mente donc de volume et de viseesité; mais l'invention est également applicable au cas da chantage d'un fluide par un
<Desc/Clms Page number 6>
gaz extérieur qui ce faisant, se refroidit et dont le volume et la viscosité diminuent tiers.
Dans ce dernier cas, les espar- cements des ailettes seraient bien entendu déorotssants dans le sens de la profondeur de l'avant vers l'arrière, contrai- rement aux exemples de réalisation qui précèdent, afin de favoriser l'écoulement du gaz extérieur, mais les tubes reste- raient plus rapprochés sur l'avant que sur l'arrière ou bien, si l'écartement des tubes était constant, l'épaisseur des ailettes serait plus grande sur l'avant que aux l'arrière, oar ces variations sont, selon l'invention, fonction des écarts de température.
La réalisation d'un appareil suivant l'invention peut avoir lieu à l'intérieur d'un seul faisceau, tous les tubes étant solidarisés par tout ou partie des ailettes ainsi qu'il est décrit plus haut, mais elle peut également prendre la forme d'un radiateur oomposite dont l'élément actif comprend plusieurs faisceaux différente les uns des autres par le pas et/ou l'épaisseur des ailettes, le pas des tubes, eto., en rétablissant ensemble ou séparément les caractéristiques de l'invention.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits. Le radiateur peut oom- porter tout nombre de rangées successives de tubes et l'augmen- tation de pas entre les tubes des rangées peut être calculée de toute façon selon l'application. Le pas peut être augmenté à chaque rangée ou seulement toutes les deux rangées. De même, les surfaces d'échange secondaires peuvent être les mêmes sur chaque tube ou peuvent être diminuées dans les rangées de tubes en allant d'avant en arrière.