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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUXFAISCEAUX TUBULAIRES ECHANGEURS'DE
CHALEUR.
On sait que pour obtenir une transmission de chaleur optima dans les échangeurs de chaleur, il est indispensable que le fluide extérieur soit guidé aussi rationnellement que possible afin que les effets de turbulence nuisibles à la transmission de chaleur et la résistance au passage fluide soient les plus faibles possible.
Les échangeurs de chaleur actuellement connus n'éliminent, sui- vant leur conception en quinconce ou en files parallèles, que l'un ou l'au- tre des deux inconvénients primordiaux précités,
La présente invention concerne des perfectionnements qui per- mettent de réaliser des échangeurs comportant les avantages des deux sys- tèmes anciens connus, tout en éliminant leurs inconvénients respectifs.
Ces perfectionnements sont essentiellement caractérisés par le fait que tous les tubes ont une section identique affectant une forme obloi gue, comme par exemple un losange, disposée dans le sens d'écoulement du fluide, les tubes étant disposés en quinconce les uns par'rapport aux au- tres de façon telle que les extrémités des sections de deux tubes consécu- tifs de la même colonne soient pratiquement adjacentes et que soient ainsi constitués des couloirs sinueux de section constante sur toute leur lon- gueuro
Un munit les tubes d'ailettes de forme telle que leur périmè- tre soit équidistant de celui du corps des tubes.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven- tion ressortiront de la description qui en sera donnée ci-après en regard des dessins annexés sur lesquels
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Les Figs. 1 ot 2 sont des schémas représentant les deux dis- positions qui sont généralement utilisées pour répartir les tubes d'un faisceau tubulaire échangeur de chaleur.
Les Fige. 3 et 4 représentent des faisceaux tubulaires éehan- geurs de chaleur dont les tubes sont répartis respectivement suivant les schémas des figures 1 et 2.
La Fige 5 représente un faisceau tubulaire échangeur de cha- leur, conforme à la présente invention.
Les tubes 1 des faisceaux des échangeurs de chaleur sont répar- tis habituellement, soit en quinconce, comme représenté sur la figure 1, soit en files parallèles, comme représenté sur la figure 2.
Dans les deux cas, on prenait soin d'adopter des profils de tubes aussi favorables que possible à la circulation du fluide extérieur arrivant sur le faisceau tubulaire suivant les flèches F.
L'expérience prouve en effet que pour obtenir une transmis- sion de chaleur optima entre les tubes et le fluide, il est indispensable' que ce dernier soit guidé aussi rationnellement que possible à l'intérieur du faisceau tubulaire. On démontre aisément que lorsque la section de passa- ge est constante le fluide extérieur ne subit aucun effet de turbulence nuisible à la transmission qui s'effectue alors dans d'excellentes condi- tions tandis que la résistance apportée au passage du fluide est réduite au minimum.
Dans le cas de répartition des tubes en quinconce, on donne gé- néralement aux tubes 1 une section en forme générale de losange, comme cela apparait en la sur la figure 3. Le fluide arrivant suivant les flèches F se trouve alors conduit selon les directions diverses et variables. On peut estimer que des courants sinueux se constituent en partie mais il est im- possible d'avoir la certitude que cette circulation est effective sur tou- te la hauteur du faisceau et que, d'autre part, ces mêmes courants ne se contrarient pas en certains endroits Dans. les échangeurs de chaleur de ce type, la résistance au passage du fluide extérieur est relativement élevée.
Dans le cas de répartition des tubes en files parallèles, on donne généralement aux tubes 1 une section en forme générale de carré, com- me cela apparait en lb sur la figure 4. Le fluide arrivant suivant les flè- ches F se trouve dans ce cas effectivement conduit selon des passages verti- caux et constants, mais il apparait immédiatement qu'une partie seulement de la surface extérieure du faisceau tubulaire est en contact direct avec lui. Ce fait constitue une très mauvaise condition pour la transmission de chaleur et, par ailleurs, les sections inutilisées lc qui se trouvent au- dessus et au-dessous de chaque tube sont susceptibles de recevoir les pous- sières éventuellement véhiculées par le fluide extérieur.
Le faisceau tubulaire échangeur de chaleur conforme à l'inven- tion résoud le problème en ce qu'il permet, tout à la fois, de présenter l'ensemble des avantages des deux systèmes actuellement connus sans en com- porter aucun des inconvénients.
L'échangeur suivant l'invention, dont on a représenté une forme de réalisation possible sur la figure 5, est essentiellement caractérisé par le fait que les tubes 1 qui le composent ont tous une section identi- que la -affectant une forme oblongue, comme par exemple en losange, disposée dans le sens de l'écoulement du fluide. Les tubes sont par ailleurs dispo- sés en quinconce de façon telle que les extrémités des sections de deux tubes consécutifs de la même colonne soient pratiquement adjacentes et que soient ainsi constitués des sortes de couloirs verticaux 1 sinueux et paral- lèles et surtout de section constante sur toute leur longueur.
Il en résul- te que le fluide extérieur, qui est introduit suivant les flèches F dans chacun desdits couloirs, est obligé de suivre un parcours de section absolu- ment constante sur toute la hauteur du faisceau tubulaire, ce qui a pour conséquence d'éliminer tout mouvement turbulent à l'intérieur du faisceau
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et de rendre optima les conditions de transmission de -chaleur
Par ailleurs, le tracé sinueux des parcours oblige le fluide extérieur à lécher intégralement la totalité du périmètre extérieur des tubes, d'où résultent des conditions de transmission idéales et une ré- sistance au passage du fluide extérieur réduite au maximum.
On peut donc dire que la disposition conforme à l'invention permet de conserver à la fois tous les avantages résultant des systèmes anciens représentés sur les figures 3 et 4, tout en en.éliminant leurs in- convénientso
Ce résultat particulièrement important peut d'ailleurs encore être renforcé par le choix d'ailettes 4 de forme telle que leur périmètre soit équidistant de celui du corps des tubes. L'expérience prouve en effet que cette forme est celle qui, d'une part, assure la meilleure circulation du fluide et qui, d'autre part, est la plus avantageuse en ce qui concerne la transmission de chaleur par les ailettes.
En effet, la distance à par- courir par la chaleur pour atteindre le corps du tube est toujours constan- te et l'apport de calories est donc absolument régulier, ce qui favorise la transmission dans une large mesure.
Il est bien évident que la forme des ailettes représentées sur la figure 5 n'est nullement limitative et qu'on pourrait y apporter toutes modifications géométriques utiles.
Il va d'ailleurs de soi que l'invention n'a été décrite et re- présentée qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et qu'on pourra y apporter des modifications de détail sans sortir du cadre de l'in- vention.