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-PERFECTIONNEMENTS AUX ECHANGEURS.DE CHALEUR.
L'invention est relative aux échangeurs de chaleuret concerne- en particulier une disposition de tube économiseur et un agencement de ces tu- bes utilisés dans de tels appareils..
D'une façon générale les échangeurs de chaleur sont constitués par des faisceaux de tubes à ailettes disposés en juxtaposition et superpo- sition, en sorte de former des éléments dans lesquels l'un des fluides cir- cule à l'intérieur des tubes tandis qu'un autre fluide est amené à circuler extérieurement aux tubes et entre les ailettes dans une direction qui est perpendiculaire ou oblique à celle du cheminement du premier fluide.
Divers moyens et dispositions ont été proposés pour rendre plus étendu et plus intime le contact du fluide circulant à l'extérieur des tubes avec ces derniers; par exemple,il a été proposé de donner aux tubes une sec- tion profilée en ligne de flux, ou de munir leur surface externe de saillies ou aspérités, en conduisant généralement à des solutions qui sont ou bien oné- reuses ou bien d'exécution difficile.
L'invention a pour objet une disposition de tube et un agence- ment qui, tout en étant simples et par suite économiques et d'exécution aisée, procurent une amélioration sensible.du contact et du taux d'échange et donc du rendement de l'échangeur.
Conformément à l'invention, les ailettes dont sontmunis les tubes comportent des coins abattus aux angles, et lorsque les tubes ainsi agencés sont superposés et juxtaposés en faisceaux ou éléments de faisceau, des élé- ments profilés formant chicane et déflecteur sont engagés dans les passages correspondants formés par l'ensemble des ailettes des tubes adjacents.
Les éléments formant chicane sont conformés de manière à dévier vers les tubes adjacents les filets du courant du fluide extérieur; ils peu- vent en outre constituer des supports ou des soutiens pour le faisceau ou les
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éléments de faisceau, ou des parties de ceux-ci..
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront du complément de description qui suit, de certains modes de réalisation préfé- rés, donnés uniquement à titre d'exemples, et illustrés par les dessins anne- xés sur lesquels :
Fig. 1 est une vue en élévation partie en coupe, d'un tube écono- miseur selon l'invention;
Fig. 2 est unevue en coupe, obtenue sensiblement selon la ligne 2-2 de la figure 1;
Fig. 3 est une coupe transversale dans une portion d'un fais- ceau de tubes selon les figures 1 et 2.
En référence au dessin, et d'abord aux figures 1 et 2, un tube économiseur selon l'invention comprend un corps tubulaire 1, muni de distance en distance d'ailettes 2, qui peuvent être venues de fonderie ou rapportées, et auxquelles on donne de préférence un contour général quadrangulaire ou rec- tangulaire de manière à pouvoir juxtaposer et superposer les tubes pour former des faisceaux ou des éléments de faisceaux, en ménageant entre les ailettes des conduits ou passages pour le fluide circulant à l'extérieur de ces tubes.
En supposant que l'ailette.qui est représentée de face dans la fig.2 se trouve dans l'orientation qu'elle occuperait dans un faisceau de tubes juxtaposés et superposés, les angles inférieurs de l'ailette sont abat- tus,et dans l'exemple coupés suivant des lignes obliques 3, la superposition et la juxtaposition des tubes munis d'ailettes semblables donnant ainsi des ouvertures triangulaires entre les ailettes adjacentes.
On peut se borner à conformer les ailettes ainsi qu'il est dit plus haut, mais, pour des raisons de facilité d'application, de préférence, les quatre angles de l'ailette sont abattus de façon analogue, ainsi qu'il est effectivement représenté sur la fig.2.
La figure 3 montre alors la réunion par juxtaposition et super- position d'un certain nombre de tubes,, et la formation ménage entre les ai- lettes 2 adjacentes des ouvertures 4 formant des passages régnant sur la lon- gueur des tubes qui est munie des ailettes 2.
Dans ces passages 4 sont disposés des éléments 5 formant chicane et déflecteur., ces éléments comportant essentiellement des faces 6 établies pour dévier vers les tubes adjacents le courant gazeux cheminant à l'extérieur des tubes.
La figure montre que le courant gazeux atteignant le faisceau suivant les flèches f, est dévié par les éléments 5 de sa direction initiale de cheminement, comme le montre les flèches fi, et rapproché dans chaque cas tant des tubes adjacents d'amont que des tubes adjacents d'aval, en améliorant ainsi les échanges thermiques entre ce courant et ces tubes.
Dans l'exemple, les faces 6 des éléments 5 sont planes et forment entre elles un angle au sommet d'environ 60 , mais il est bien entendu que ces faces pourraient recevoir d'autres conformations et être disposées entre elles d'une façon différente suivant, par exemple, qu'il est désirable de favoriser le contact avec les tubes adjacents d'amont,ou bien avec ceux d'aval, ou que l'on désire que le courant gazeux atteigne plus spécialement une portion déter- minée du côté d'aval des tubes d'amont, ou du côté d'amont des.tubes d'aval, ou plus généralement une répartition choisie du courant entre ces tubes ou por- tions de tubes.
Bien entendu, les lignes de sectionnement 3 des angles des ailet- tes 2 pourront correspondre au profil des faces 6, les éléments 5 s'appliquant alors exactement contre les ailettes, mais cette disposition n'est nullement
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impérative.
On voit que des éléments tels que 5 ont non seulement pour effet de rapprocher les filets gazeux des tubes de l'échangeur, mais également de réduire la quantité de fluide présent aux endroits de l'échangeur où le taux d'échange est moindre en l'accroissant au contraire là où le taux d'échange est plus élevé. En définitive, l'échange sera plus complètement et plus rapi- dement réalisé, ce qui, toutes choses égales, permet de réduire l'importance de l'échangeur.
Les éléments 5 peuvent être utilisés comme simples chicanes ou déflecteurs, ce qui est du reste leur fonction principale, mais ils peuvent servir également d'organes de support ou de soutien pour les tubes.
En pareil cas, ils peuvent être prolongés jusqu'à l'extérieur du faisceau pour venir y reposer sur des appuis appropriéso
Lorsqu'ils remplissent également la fonction de support, le pro- fil de leur section droite peut y être adapté de la manière la plus appropriée pour leur donner la résistance mécanique voulue.
En pareil cas également, si les extrémités des tubes économi- seurs comportent, ce qui est généralement le case des brides d'assemblage sim- ples ou doubles, ces brides peuvent être conformées comme les ailettes et, ou, de toute manière propre à leur permettre de livrer passage aux éléments 5.
Une telle conformation des brides peut du reste être avantageuse dans tous les cas en vue de permettre la vérification et le remplacement des éléments 5 endommagés.
Bien que l'on se soit borné à la description plus détaillée d'un mode de réalisation, il va de soi, comme on l'a laissé entendre, que l'inven- tion n'y est pas limitée mais qu'elle englobe au contraire les variantes et les équivalents. C'est ainsi, par exemple, qu'au lieu d'être formées ou rappor- tées directement sur les tubes, les ailettes selon l'invention pourraient être formées ou rapportées sur des manchons d'une pièce ou composés de sections, entourant les tubes et s'adaptant à ceux-ci.
REVENDICATIONS la- Perfectionnements aux échangeurs de chaleur dans lesquels des tubes munis d'ailettes sont juxtaposés et superposés pour former des fais- ceaux ou éléments de faisceaux dans les tubes desquels chemine un fluide tan- dis qu'un autre fluide chemine à l'extérieur des tubes dans une direction per- pendiculaire ou oblique à celle du cheminement du premier fluide, qui consis- tent à conformer les ailettes avec des coins abattus aux angles,, et à disposer dans les passages formés par l'ensemble des ailettes des tubes adjacents, des éléments profilés formant chicane et déflecteur qui obligent le courant fluide à se rapprocher des tubes et s'écarter des endroits du faisceau où le taux d'échange est le moins élevé.
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-PROFECTIONING TO THE HEAT EXCHANGERS.
The invention relates to heat exchangers and relates in particular to an economizer tube arrangement and an arrangement of such tubes used in such apparatus.
In general, heat exchangers are made up of bundles of finned tubes arranged in juxtaposition and superposition, so as to form elements in which one of the fluids circulates inside the tubes while another fluid is caused to circulate externally to the tubes and between the fins in a direction which is perpendicular or oblique to that of the path of the first fluid.
Various means and arrangements have been proposed to make the contact of the fluid circulating outside the tubes with the latter more extensive and more intimate; for example, it has been proposed to give the tubes a profiled section in line of flow, or to provide their external surface with protrusions or asperities, generally leading to solutions which are either expensive or else of execution. difficult.
The object of the invention is a tube arrangement and an arrangement which, while being simple and therefore economical and easy to perform, provide a substantial improvement in the contact and the exchange rate and therefore in the efficiency of the tube. 'interchange.
In accordance with the invention, the fins with which the tubes are fitted have corners turned down at the angles, and when the tubes thus arranged are superimposed and juxtaposed in bundles or bundle elements, profiled elements forming a baffle and deflector are engaged in the passages. corresponding formed by all the fins of the adjacent tubes.
The baffle-forming elements are shaped so as to deflect the streams of the external fluid stream to the adjacent tubes; they can also constitute supports or supports for the beam or the
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beam elements, or parts thereof.
Other features and advantages of the invention will emerge from the additional description which follows of certain preferred embodiments, given solely by way of examples, and illustrated by the appended drawings in which:
Fig. 1 is an elevational view, partly in section, of an economiser tube according to the invention;
Fig. 2 is a sectional view, obtained substantially along the line 2-2 of FIG. 1;
Fig. 3 is a cross section through a portion of a bundle of tubes according to Figures 1 and 2.
Referring to the drawing, and first of all to Figures 1 and 2, an economiser tube according to the invention comprises a tubular body 1, provided at distance in distance with fins 2, which may be from the foundry or attached, and to which one preferably gives a general quadrangular or rectangular outline so as to be able to juxtapose and superimpose the tubes to form bundles or bundle elements, leaving between the fins conduits or passages for the fluid circulating outside these tubes .
Assuming that the fin. Which is shown from the front in fig. 2 is in the orientation it would occupy in a bundle of juxtaposed and superimposed tubes, the lower angles of the fin are shot down, and in example cut along oblique lines 3, the superposition and the juxtaposition of the tubes provided with similar fins thus giving triangular openings between the adjacent fins.
It is possible to limit oneself to shaping the fins as stated above, but, for reasons of ease of application, the four angles of the fin are preferably cut down in a similar manner, as is actually shown in fig. 2.
FIG. 3 then shows the joining by juxtaposition and superposition of a certain number of tubes, and the formation between the adjacent fins 2 of the openings 4 forming passages prevailing over the length of the tubes which is provided. fins 2.
In these passages 4 are arranged elements 5 forming a baffle and deflector, these elements essentially comprising faces 6 established to deflect the gas stream flowing outside the tubes towards the adjacent tubes.
The figure shows that the gas stream reaching the bundle along the arrows f, is deflected by the elements 5 from its initial direction of travel, as shown by the arrows fi, and in each case brought closer both to the adjacent upstream tubes and to the tubes adjacent downstream, thus improving the heat exchanges between this stream and these tubes.
In the example, the faces 6 of the elements 5 are plane and form between them an angle at the top of about 60, but it is understood that these faces could receive other conformations and be arranged between them in a different way. depending, for example, that it is desirable to favor contact with the adjacent upstream tubes, or else with those downstream, or that it is desired that the gas stream reach more especially a determined portion on the side downstream of the upstream tubes, or on the upstream side of the downstream tubes, or more generally a selected distribution of the current between these tubes or portions of tubes.
Of course, the severing lines 3 of the angles of the fins 2 could correspond to the profile of the faces 6, the elements 5 then pressing exactly against the fins, but this arrangement is by no means
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imperative.
It can be seen that elements such as 5 not only have the effect of bringing the gas streams closer to the tubes of the exchanger, but also of reducing the quantity of fluid present at the places of the exchanger where the exchange rate is lower in l 'increasing on the contrary where the exchange rate is higher. Ultimately, the exchange will be more complete and faster, which, other things being equal, reduces the importance of the exchanger.
The elements 5 can be used as simple baffles or deflectors, which is moreover their main function, but they can also serve as support or support members for the tubes.
In such a case, they can be extended to the outside of the beam to come to rest on appropriate supports.
When they also fulfill the function of support, the profile of their cross section can be adapted to it in the most suitable way to give them the desired mechanical resistance.
In such a case also, if the ends of the economizer tubes comprise, which is generally the case of single or double assembly flanges, these flanges can be shaped like the fins and, or, in any way specific to their allow passage to elements 5.
Such a configuration of the flanges can moreover be advantageous in all cases in order to allow the checking and replacement of damaged elements.
Although we have confined ourselves to the more detailed description of one embodiment, it goes without saying, as has been suggested, that the invention is not limited thereto but that it encompasses on the contrary, variants and equivalents. Thus, for example, instead of being formed or attached directly to the tubes, the fins according to the invention could be formed or attached to sleeves in one piece or composed of sections, surrounding the fins. tubes and adapting to them.
CLAIMS la- Improvements to heat exchangers in which tubes fitted with fins are juxtaposed and superimposed to form bundles or bundle elements in the tubes of which a fluid travels while another fluid travels outside tubes in a direction perpendicular or oblique to that of the path of the first fluid, which consists in shaping the fins with corners turned down at the angles, and in placing in the passages formed by all the fins of the adjacent tubes , profiled elements forming baffle and deflector which force the fluid stream to approach the tubes and move away from the places of the bundle where the exchange rate is the lowest.