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La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur destiné à l'échange de chaleur entre deux fluides et utilisant un fluide intermédiaire pour la transmission de chaleur, l'échangeur comportant un certain nombre de tubes contenant une petite quantité d'un fluide pouvant se vaporiser par exem= ple de l'eau, et ces tubes étant plaçés de façon que le fluide contenu dans les tubes se rassemble à l'extrémité inférieure, laquelle est plongée dans le fluide chaud à refroidir, tandis que l'autre extrémité,la supérieure se trou= ve plongée dans le fluide froid à réchauffer.
Les deux fluides entre lesquels on., veut échanger la chaleur peu= vent n'être séparés que par une simple cloison à travers laquelle passent et peuvent être fixés à demeure, d'une façon étanche, les tubes de l'échangeur, objet de l'invention. Cela étant, Peau contenue dans chaque tube de l'échan- geur, vaporisée à l'extrémité inférieure par le fluide chaud qui baigne cette extrémité, va se condenser à l'autre extrémité plongée dans le fluide à réchauf- fer auquel elle cède sa chaleur de vaporisation.
Les tubes ont, conformément à l'invention, une surface extérieure très développée, par exemple par l'adjonction d'ailettes longitudinales et-ou- transversales, les ailettes-longitudinales-pouvant être diamétrales ou tangen= tielles, ondulées ou non, etc.. pour constituer entre elles des canaux de circulation facilitant l'écoulement des fluides extérieurs et la transmission de chaleuro
Les surfaces extérieures des tubes pourront être différents dans l'un et l'autre fluide entre lesquels on veut échanger la chaleur.
Les par= ties des tubes plongeant dans l'un et l'autre de ces fluides pourront être aussi de longueurs différentes. De la sorte,on,peut tenir compte des carac=- téristiques particulières aux courants de fluides traités, à savoir leur tem- pérature, leur vitesse, leur densité, leur chaleur spécifique, etc..,, La longueur des tubes peut également varier pour satisfaire à certaines contingen=. ces particulières dues à l'emplacement de ces tubes dans les canalisations par- ECHANGEUR DE CHALEUR*
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courues par les fluides, par exemple éviter le point de rosée, ou la surpres- sion excessive à l'intérieur du tube, lorsque ces appareils sont placés dans des chaudières où ils servent, de réchauffeurs d'air ou de gaz de chauffage.
Selon un perfectionnement, au lieu d'être fixés à demeure dans la paroi de séparation des fluides, les tubes peuvent-soit individuellement, soit par groupes, montés à rotule dans ladite paroi de façonà permettre une agitation mécanique de ces tubes et assurer le nettoyage facile de l'échangeur par secousses.
Il est également prévu, conformément à la présente invention, que tout ou partie des tubes ou lieu d'être individuellement chargés en eau, peu- vent être reliés à un,ou plusieurs collecteurs, de façon que la vidange du ou des collecteurs suffise à vidanger complètement tous les tubes.
Le dispositif présente l'avantage de ne nécessiter aucune pompe de circulation, et sa sécurité est telle que le fluide froid auquel on veut donner de la chaleur peut être constitué par des gaz combustibles, par exem- ple des gaz de haut-fourneau avant leur introduction dans une chambre de com- bustion de chaudière,
Le dispositif peut encore être pris en combinaison avec des moyens de ventilation destinés à créer ou entretenir des courants de fluides dans des canalisations.
Les tubes contenant le fluide intermédiaire et qui sont munis d'ai- lettes agissent à la manière d'hélices pour agiter les courants de fluides.
Le ventilateur échangeur de chaleur ainsi réalisé peut être mis en rotation par une source d'énergie quelconque. Il en résulte que l'organe transportant la chaleur se déplace par rapport au fluide dans lequel il est plongé conduisant ainsi non seulement à l'effet de ventilation mais aussi à une amélioration du coefficient de transmission calorifique, du fait que le déplacement de l'organe transportant la chaleur pàr rapport au fluide empêche la formation d'une pellicule adhérente trop épaisse de fluide sur ledit organe.
Toutefois, il est prévu, conformément à l'invention que, si les fluides se déplacent déjà d'eux-mêmes avec une vitesse et une énergie suffi- santes,ils peuvent suffireà provoquer la rotation de l'échangeur de chaleur qui se contente alors d'assurer la transmission de chaleur de l'un des flui- des à l'autreo
Les tubes et leurs ailettes peuvent être tordus en hélice pour as- surer la ventilation, mais il est aussi prévu que les tubes ailetés sont montés sur un tambour porteur avec une orientation d'ailettes telle, que se trouvent ménagés, entre les rangées de tubes, des passages hélicoïdaux, ou de forme si- milaire, qui provoquent la circulation des fluides dans le sens voulu. L'effet de ventilation pourra être aussi, le cas échéant, limité à un seul des fluides entre lesquels on échange de la chaleur, ou encore être complètement supprimé.
L'invention porte encore sur l'application des tubes à fluides in- termédiaire vaporisable à des échangeurs de chaleur, dits par surface ou à la- mes, dans lesquels les deux fluides entre lesquels on veut échanger de la cha- leur se déplacent de part et d'autre de plusieurs surfaces ou lames à travers lesquelles se fait l'échange de chaleur.
Pour augmenter l'efficacité de l'échange de chaleur il est connu d'augmenter les surfaces d'échange en les ondulant le plus possible. Toute- fois la fabrication de ces surfaces ondulées se prête mal à une exécution fa- cile et économique.
Selon la présente invention, on insère dans un échangeur de cha- leur du type à surface, des dispositifs à fluide vaporisable intermédiaire, qui transmettent la chaleur de vaporisation de l'un à l'autre des fluides en- tre lesquels on veut échanger la chaleur. Il est ainsi possible d'obtenir un échangeur de chaleur ayant l'efficacité d'un échangeur de chaleur ayant l'efficacité d'un échangeur par surface, sans que la fabrication de cet é- changeur nécessite l'aménagement d'ondulations plus ou moins complexes sur les parois à travers lesquelles se fait l'échange de chaleur.
D'autre part,
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l'échangeur de chaleur combiné peut recevoir des formes plus faciles à loger, au point de vue de l'encombrement, dans l'espace dont on peut disposer pour l'appareil et offre des facilités de nettoyage supérieures à celles d'un échan- geur de chaleur à lames ordinaires. En outre,les collecteurs amenant les fluides à l'échangeur deviennent plus commodes à réaliser que dans le cas d'un. échangeur à surface présentant une multiplicité de conduits d'amenée et de sor- tie des fluides entre des lames successives et rapprochées. Enfin, du point de vue de la réalisation, la combinaison envisagée facilite la construction et la robustesse de l'échangeur, les surfaces d'échange pouvant être entretoi- sées par les tubes contenant le fluide intermédiaire.
La description.qui va suivre, en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple, fera mieux comprendre la façon dont l'invention peut être réaliséeo
La figol est une coupe schématique verticale d'un échangeur, ob- jet de l'inventiono
La figo 2 est une coupe par 2-2 de la figure 1.
La figo 3 est une coupe de détail à plus grande échelle montrant un tube monté à rotule dans la paroi intermédiaire.
La figo 4 est une coupe verticale schématique d'une variante de réalisation.
La figo 5 est également une coupe verticale schématique relative à une autre variante de réalisationo
Les figso 6 à 10 sont relatives à une combinaison d'échangeur et de ventilateur.
La fige 6 représente en coupe transversale un premier mode de réa- lisation de l'échangeur-ventilateur.
La fig. 7 est une coupe par 7-7 de la fig. 60
La figo 8 représente en coupe transversale une variante de réali= sationo . La fig. 9 est une coupe par 9=9 de la figo 8
La figo 10 représente schématiquement un mode d'implantation des tubes et d'orientation des ailettes sur le tambour-porteur du mode de réali- sation représenté figo 80
Les figso 11 à 17 sont relatives à l'application des tubes à flui- des intermédiaire à des échangeurs par surface.
La fige 11 représente, en coupe horizontale, un fragment d9échan= geur de ce type.
La figo 12 représente, en coupe verticale à plus grande échelle, les tubes contenant le fluide intermédiaireo
La figo 13 est une variante de réalisation d'un de ces tubes.
La fig. 14 représente, en coupe horizontale, une variante de réalisation de la fig 11.
La figo 15 représente en coupe horizontale un fragment d'une au- tre variante de réalisation de l'échangeur.
La fig. 16 est une coupe verticale partielle par 16-16 de la figo 15.
La figo 17 représente une variante de la figo 16.
Ainsi qu'on le voit sur la figo1, l'échangeur, objet de l'inven- tion est essentiellement constitué par une série de tubes a fermés aux deux bouts et remplis en partie d'un liquide vaporisable par exemple de l'eau. A- vant la fermeture du tube, l'eau est en partie vapDrisée de façon que le tube ne contienne plus d'air. Ces tubes a sont disposés de façon oblique dans une
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paroi b séparant deux carneaux parcourus suivant le sens des flèches A et B par les deux fluides entre lesquels on veut échanger de la chaleur.
Le flui- de arrivant dans le sens de la flèche A est le fluide le plus chaud, tandis que le fluide que l'on veut réchauffer arrive dans le sens de la flèche Bo
Les tubes a sont de préférence disposés en quinconce comme on le voit sur la figo 2 et munis d'ailettes c qui peuvent être de tout type connuo
Sur la figure, on a représenté des ailettes tangentielles qui mé- nagent comme on le sait entre les rangées de tubes des passages propices à l'écoulement du fluide extérieur tout en favorisant l'échange de chaleur.Au lieu d'être tangentielles, ces ailettes pourraient être diamétrales, ou trans- versales,ou les deux, linéaires ou ondulées.
Il est prévu que le nombre de tubes a, leur longueur ou le choix et la répartition de leur système d'ailet- tes peuvent être différents d'un côté à l'autre de la paroi b de façon à per- mettre d'adapter les échanges de chaleur aux caractéristiques particulières des fluides A et B entre lesquels on veut faire l'échange de chaleur, ainsi qu'à la position des tubes a dans les carneaux, par exemple si l'on veut é- viter le point de rosée ou les sulfatations sur les surfaces extérieures des tubes.
On remarquera qu'avec la disposition adoptée, le nettoyage des surfaces extérieures des tubes peut s'effectuer aisément du fait qu'il suffit de secouer l'extrémité libre des tubes a encastrés dans la paroi b pour en faire tomber les impuretés qui y demeuraient accrochées.
Le fonctionnement de l'échangeur est le suivant : le fluide arri- vant dans le sens de la flèche A vaporise à l'intérieur de' chaque tube le fluide intermédiaire qu'il contient. Ce fluide se condense dans la partie supérieure du tube (c'est-à-dire de l'autre côté de la paroi b) en restituant, comme on le désirait, au fluide froid B la chaleur de vaporisation du fluide intermédiaire.
Conformément à l'invention, et comme on le voit sur la fig. 3, cha- que tube a peut comporter en son centre un bulbe d qui est monté à rotule dans la paroi intermédiaire b. De la sorte, il est possible de donner aux tubes a une inclinaison variable, de les secouer plus aisément pour effectuer le nettoyage de la surface extérieure. En outre, le bulbe d favorise la sépara- tion d'eau et de vapeur, à l'intérieur du tube, le niveau e d'eau, ou autre fluide intermédiaire, s'établissant à peu près à hauteur de ce buble d comme il est représenté sur la figure.
Plusieurs rangées de tubes a peuvent être réunies à un collecteur unique f, fil f2, f3 etc.. pour les rangées successives, de façon que le flui- de intermédiaire soit fourni par le même collecteur à tous les tubes d'une rangée. Il suffira alors de vidanger le collecteur f pour vidanger tous les tubes d'une rangée déterminée, par exemple en cas de non fonctionnement en période de gela
Il est prévu, conformément à l'invention, que le collecteur f, au lieu d'être situé à la partie la plus basse des tubes a comme représenté sur la figure 4 peut se trouver dans la partie médiane de ces tubes, comme représenté en traits mixtes sur la figure 4 en g à l'endroit où les tubes traversent la paroi b, de façon à permettre simultanément le montage pivo- tant de tous les tubes d'une rangée.
Dans une variante représentée sur la figo.5, on a représenté un Échangeur dans lequel un collecteur unique h, disposé par exemple verti- calement, sert à l'alimentation de la totalité des tubes a de l'échangeur en fluide intermédiaires, A cet effet, ce collecteur h est disposé dans la paroi b séparant les deux fluides chaud A et froidB entre lesquels on désire échanger de la chaleur. Le niveau de fluide intermédiaire s'établit en i à l'intérieur du collecteur ho Tous les tubes a situés du côté le plus chaud et qui doivent contenir du liquide sont piqués obliquement dans le collecteur h au-dessous du niveau i, et s'étendent dans le carneau des gaz A.
Inversement, tous les tubes a1- dans lesquels doit s'effectuer la conden- sation du fluide intermédiaire, sont piqués dans le collecteur h au-dessus du
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niveau i, avec inclinaison voulue dans le carneau parcouru par les gaz à réchauffer B .
L'échangeur peut être subdiviser en plusieurs appareils division- naires analogues à celui représenté sur la figo 5 et qui sont montés en série dans les mêmes carneaux de fluides. De la sorte, on ménage entre les diffé- rentes régions de ces carneaux qui sont occupées par des tubes, des régions exemptes de tubes, ce qui facilite le nettoyage des appareilso
Au lieu d'utiliser des tubes droits, on pourrait associer deux tu- bes droits par des cintres à leurs extrémités, de façon à utiliser des tubes en forme d'O aplatio
Si l'on se reporte maintenant aux figures 6 et 7 relatives à-une combinaison d'échangeur et de ventilateur, on voit que les deux fluides que l'on désire déplacer, et entre lesquels on se propose d'échanger de la cha- leur, sont contenus chacun dans une moitié d'une canalisation, par exemple cy- lindrique 1,
séparée par une cloison médiane 2, l'un de ces fluides A étant par exemple les gaz de combustion s'échappant d'une chaudière, tandis que l'au- tre, B, est constitué par de l'air que l'on désire réchauffera
Le ventilateur échangeur est constitué par un tambour 3, d'axe X-X coïncidant avec l'axe de la canalisation 1, et portant sur sa périphérie des rangées de tubes 4, pourvus chacun de deux ailettes longitudinales 5, 6 qui peuvent être diamétrales ou tangentielles, et éventuellement complétées par des ailettes transversales non figurées.
Chaque tube 4 est creux et contient le fluide intermédiaire, cons- titué par exemple par de l'eau., On peut joindre à cette eau, un sel, par exem- ple du phosphate trisodique, qui évite la corrosion interne du tube et abaisse en outre le point de congélation de l'eau, en cas de non fonctionnement pendant 'les périodes de gel. Chaque tube est fermé à ses deux extrémités, et vide d'air, du fait qu'avant la fermeture, on a provoqué la vaporisation partielle du flui- de intermédiaire contenu dans les tubes. Les tubes sont implantés en direction radiale comme on le voit sur la fig. 6.
Lors de la rotation de l'appareil, ils traversent'la paroi médiane 2 séparant les fluides par l'intermédiaire d'ou- vertures dont le contour épouse, de façon étroite, le profil de la partie rota- tive
Les ailettes 5, 6, prévues sur chaque tube sont par exemple tordues en forme d'hélices, de façon que, lors de la rotation du tambour 3, autour de son axe, il se produit un effet de ventilation assurant dans le sens voulu, le déplacement des fluides A et B, à l'intérieur de la canalisation 1.
Lorsque les tubes 4 sont plongés dans la moitié de la canalisation 1 qui contient le fluide le plus chaud A, le fluide intermédiaire s'y vapori- se. Lorsque ces tubes baignent dans l'autre moitié de la canalisation conte- nant le fluide B, ils restituent à ce fluide la chaleur prélevée sur A et le fluide intermédiaire se condense à l'intérieur des tubes.
Le cycle se répète à chaque tout du ventilateur échangeuro On voit que, de la sorte, on assure non seulement une ventilation des courants gazeux A et B dans la canalisation 1, mais en même temps on provoque un transfert de la chaleur de A à Bo
Le ventilateur peut être mû par une source d'énergie quelconque, un moteur 7 placé en tout point voulu, par exemple à l'intérieur du tambour 3;
mais il est aussi prévu que les fluides A ou B, ou les deux, se déplacent à une vitesse et une énergie suffisantes pour provoquer par action sur les ailettes 5, 6, la rotation du tambour 3 et de l'appareilo Le ventilateur échangeur assure alors simplement le transfert de chaleur d'un des fluides à l'autre, sans qu'il soit besoin de prévoir une source d'énergie additionnelle pour provoquer la rotation du tambour 30
Au lieu d'être continu, le mouvement de rotation du tambour pour- rait être alternatif n'intéressant qu'un certain angle; les tubes pourraient aussi n'être implantés que sur un ou plusieurs secteurs du tambour 30
Il est également prévu que chaque tube 4 pourrait traverser de part en part le tambour c pour se prolonger sur tout un diamètre de la canali-
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sation a.
Dans ce cas l'échange de chaleur pourrait se produire sans qu'il y ait rotation du ventilateur, la possibilité de rotation de ce dernier permet- tant simplement de donner de temps à autre à l'appareil les secousses voulues pour faire tomber les dépôts qui se produisent sur les tubes et les ailettes,
Dans la variante préférée, qui est représentée sur les figs. 8 et 9, les tubes 8, creux et contenant le fluide intermédiaire, sont montés sur un tambour 9 de rayon tel qu'il corresponde à une cloison cylindrique 10 sé- parant, en deux canalisations concentriques parcourues respectivement par les fluides A et B la canalisation 1;
le fluide le plus chaud, constitué par exem- ple par des gaz chauds de combustion, se déplace dans le sens de flèche A dans l'anneau prévu entre la paroi 1 et la cloison 10, c'est-à-dire extérieurement au tambour 9; au contraire le fluide le plus froid B qui se déplace par exem- ple en sens inverse, dans le sens de la flèche B, circule intérieurement à la cloison 10 et baigne la portion des tubes 8 dirigée vers l'intérieur du tam- bour 9.
Les ailettes 11, 12 prévues longitudinalement sur chacun des tu- bes 8 sont conformées, en manière d'hélices par exemple, de façon à communiquer au fluide A un mouvement dirigé par exemple dans le sens de la flèche indiquée sur la figurée Les ailettes 13, 14, prévues sur la portion du tube 8 dirigée vers l'intérieur du tambour 9 sont alors conformées et orientées en sens inver- se de façon à provoquer un déplacement du fluide B en sens inverse, si l'on désire, comme représenté sur la figure, que la circulation des deux fluides 'A et B se fasse à contre courante
Des joints convenables 15 assurent l'étanchéité des raccords entre le tambour 9 et les bords de la cloison annulaire 10.
La rotation du tambour 9 autour de l'axe X-X de la canalisation, par exemple, sous l'effet du moteur 7 disposé axialement à l'intérieur du ro- tor que constitue le ventilateur échangeur a pour effet : d'une part de pro- voquer le déplacement des deux fluides A et B; d'autre part, d'assurer l'échan- ge de chaleur entre ces fluides. En effet, le fluide intermédiaire contenu dans chacun des tubes se vaporisant dans la portion du tube 8 dirigée- exté- rieurement au tambour 9 et plongée dans les gaz A, transmet sa chaleur à la portion du tube 8 dirigée intérieurement au tambour 9 et restitue sa chaleur de vaporisation au fluide B qui baigne cette-portion interne du tube.
La for- ce centrifuge a pour effet de re-projeter vers 1 extérieur, c'est-à-dire vers le fond du tube f dirigé vers l'extérieur, le fluide intermédiaire condensé qui se vaporise à nouveau sous l'effet de la chaleur du fluide A, et ainsi de suite
On pourrait prévoir que la circulation des fluides A et B serait inversée, c'est à dire que le fluide le plus chaud A circulerait intérieure- ment au fluide le plus froid B qui passerait dans l'espace annulaire entre les cloisons 1 et 10, mais, dans ce cas, on inclinerait les tubes 8 sur l'horizon- tale de façon que l'inclinaison des tubes compense l'effet de force centrifuge et que la pesanteur provoque le rassemblement de la condensation du fluide in- termédiaire à l'extrémité inférieure du tube qui se trouve plongée dans le fluide le plus chaud.
Dans cette disposition évidemment, 1?axe du rotor se- rait vertical, de préférenceo
Ainsi qu'il a déjà été dit ci-dessus, le déplacement des tubes ai- letés dans les fluides A et B et qui provoque l'effet de ventilation, a en ou- tre l'avantage d'empêcher la formation d'une pellicule adhérente épaisse de fluide sur la surface des tubes ailetés, en sorte que le coefficient de trans- mission de chaleur de l'échangeur de chaleur s'en trouve augmenté, par rapport à ee qu'il serait si le fluide était mobile et les surfaces d'échange fixes.
L'effet de ventilation produit par l'appareil et qui vient d'être décrit pour les deux fluides en présence A et B pourrait bien entendu n'être limité qu'à un seul de ces fluides. Il suffirait pour cela de limiter à la région située dans un des fluides la conformation des ailettes agissant comme ventilateurs,,
La force centrifuge a également pour effet utile de chasser vers
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1?extérieur les dépôts qui pourraient tendre à se former sur les tubes et les ailettes,,
Au lieu de produire l'effet de ventilation, en quelque sorte in= dividuellement par une conformation convenable des ailettes prévues sur les tubes, il est possible d'obtenir la ventilation en ménageant, à l'aide d'ai- lettes convenablement orientées, des couloirs hélicoïdaux ou de forme simi- laire, entre les rangées de tubes,
ainsi que cela est représenté fige 10.
Comme on le voit sur cette figure, qui représente schématiquement le tambour 9, portant les tubes 8, on oriente les ailettes 11 de ces tubes de façon à ménager entre les tubes des passages ou canalisations de forme généra- le hélicoïdale. L'hélice représentée en traits interrompus sera naturellement enroulée en sens inverse pour la portion des tubes qui sont dirigés vers l'in- térieur du tambour 9 comme représenté en 16 sur la figo 100 De la sorte, on obtient un déplacement à contre-courant des deux fluides,, Il est bien enten- du que, d'une manière plus générale, on peut orienter les ailettes de façon à créer des passages répondant à n'importe quelles familles de courbes sus- ceptibles de provoquer dés effets inverses ou non de ventilation sur l'une et l'autre face du tambouro Il est également prévu que les ailettes peuvent être retaillées,
c'est-à-dire être de largeur progressivement variable, de façon à obturer, entièrement ou partiellement, toute la largeur de l'interval- le variable compris entre deux tubes voisins, pour constituer le couloir ou passage hélicoïdal' ou de forme similaire.
Les tubes 8 peuvent être des tubes cylindriques ordinaires sur les- quels on a soudé des ailettes convenables 11, 12. Il est aussi prévu que ces tubes peuvent être monoblocs avec leurs ailettes qui peuvent être plaines ou creuses. On peut aussi remplacer l'ensemble tube-ailettes par une ou des pa- les creuses constituées par tout ensemble voulu de tôles convenablement sou- dées ou assemblées, ou encore par un corps mouléo
Par sa conformation, 1?appareil échangeur se prête facilement au nettoyage,,
Ce nettoyage des poussières qui peuvent se déposer sur les tubes et ailettes peut avoir lieu par soufflage, par chocs ou secousses, donnés à l'appareil dans son mouvement de rotation,
ou encore par lavageo L'eau de lavage qu'on laisse tomber sur les tubes s'écoulera le long de ces tubes par l'effet de la force centrifuge et de la gravité et pourra être recueillie au bas de l'appareilo Il-est prévu que l'axe du rotor de l'appareil peut être légèrement oblique de façon à faciliter le rassemblement de cette eau de la- vage.
On pourrait également monter dans le conduit des gaz chauds ou fu- mées un appareil dépoussiéreur constitué par des barreaux, pleins ou creux, arrosés d'eau et mus par le ventilateur ou encore des tourniquets hydrauliques qui tendraient un rideau d'eau sur le trajet des fumées à la sortie de l'appa- reil.
Sur la figure 11 l'échangeur est constitué par des parois, ou la- mes 17 séparant les deux fluides qui doivent échanger leur chaleur, ces lames présentant des sortes de dents 18. Seules quatre parois sont représentées sur la figure, mais l'échangeur peut en comporter un nombre beaucoup plus considérable. Elles sont contenues dans un boîtier non figuré, auquel sont raccordés les circuits non figurés d'amenée et de sortie des fluides. En- tre les parois, se trouvent ménagés des intervalles A, B, C, D ... lesquels sont alternativement parcourus dans le sens par exemple perpendiculaire à la figure 1, par les fluides. Dans l'intervalle A circule par exemple de l'air, puis dans l'intervalle B, des gaz; puis dans l'intervalle C, de l'air, dans l'intervalle D, des gaz, etc...
Conformément à l'invention,l'échange par surface à travers les parois 17 est complété par un échange de chaleur au moyen d'un fluide inter= médiaire, A cet effet,dans chacune des dents 18 des tôles 17, sont insérés des tubes 19 contenant, comme on le voit sur la figo 12, un fluide vaporisable 20.
Chacun des tubes 19, comme on le voit sur la fig. 11, plonge d'une part
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par sa partie médiane dans les intervalles A ou C ou E, tous parcourus par le même fluide, par exemple le fluide froid, et d'autre part, par ses extré- mités dans les intervalles B et D parcourus par le fluide le plus chaude Dans les portions extrêmes du tube 19 situées dans les intervalles B et D se pro- duit la vaporisation du fluide 20 intérieur, tandis que dans les parties média- nes baignées par le fluide froid se produite suivant le principe de la paroi froide, la condensation, accompagnée de restitution de la chaleur de vaporisa- tion du fluide 20 au fluide froid. Le liquide se rassemble par gravité à la partie inférieure des tubes 19 où il se répand et le cycle recommence.
Dans le cas où deux extrémités du tube 19 travaillent dans les in- tervalles parcourus par le fluide le plus chaud, le tube est de préférence ho- rizontal. On peut lui donner, si on le désire, la forme représentée sur la fig. 13, légèrement incurvée, de façon que le liquide se rassemble aux extré- mités du tube qui sont baignées par les gaz chauds. Le tube aurait la forme inverse si le liquide 20 devait se rassembler dans la partie médiane baignée par le fluide chaude
On pourrait adopter également une disposition dans laquelle les tubes seraient verticaux ou obliques. Dans ce cas, la partie inférieure seu- le serait plongée dans les intervalles parcourus par le fluide chaud.
Au lieu d'être disposés, comme représenté en traits pleins sur la fige 11 les tubes 19 peuvent être disposés, comme représenté en traits inter- rompus sur la dite figure, c'est-à-dire de manière à passer à travers le fond des dentures 18 des tôles 17. Une disposition analogue est d'ailleurs re- présentée à'plus grande échelle sur la fig. 12.
D'autre part, au lieu de limiter la longueur des tubes 19 de façon qu'ils ne traversent qu'une dent 18 on peut leur donner une longueur différen- te, soit par exemple double, comme on le voit fig. 14, chacun des tubes 19 pas- sant alors à travers deux dents 18-18 successives.
Les tubes 19 s'appliquant en bout-les uns contre les autres, peu- vent en outre être utilisés comme entretoises pour renforcer les tôles ondu- lées 17 qui constituent les lames de l'échangeur de chaleur par surface.
En outre les tubes 19 se prêtent aisément à la disposition d'ai- lettes qui ont pour objet d'augmenter la surface d'échange de chaleur et en même temps de pouvoir orienter le flux s'écoulant à travers les intervalles entre lames pour améliorer l'efficacité de l'échangeur. Les ailettes qui peuvent être prévues sur les tubes peuvent être longitudinales ou transversa= les, ou les deux. Dans le cas d'ailettes longitudinales, on peut utiliser soit des ailettes diamètrales, c'est-à-dire dont le plan passe par l'axe du tube, soit des ailettes tangentielles, c'est-à-dire dont le plan est tangent à la surface extérieure du tube.
Dans ce dernier cas, on sait que l'écoule- ment du fluide extérieur sur les ailettes assure un balayage de la totalité de la surface des tubes et des ailettes, en même temps que l'aménagement en- tre les rangées de tubes à ailettes et les parois en tôle, de canaux d'écoule- ment alternativement étranglés et élargis qui ont pour effet d'améliorer encore l'échange de chaleur en diminuant les pertes de charge.
C'est cette disposition qui a été représentée sur la fig. 15, où.les tubes 19 traversent les fonds des dents 18 prévus sur les tôles 17 de l'échangeur, On remarque- ra, par rapport au mode de réalisation représenté sur la fig. 11 que. les épais- seurs des dents 18 sont plus faibles que dans le cas de la fig. 11 et que l'in- tervalle qui sépare deux dents successives 18 sur la même tôle est plus grand, de façon à permettre de loger, dans le cas du mode de réalisation envisagé, deux rangées de tubes 19 et 19 dans chaque intervalle entre deux dentso Les ailettes 21 prévues sur les tubes sont tangentielles et disposées comme on le voit en coupe verticale sur la fig. 16.
De la sorte, le flux gazeux arrivant dans l'intervalle compris entre les deux dents 18 dans le sens de la flèche F, se trouve subdivisé par les deux rangées de tubes 19 à ailettes tangentiel- les 21 en trois courants, avec les avantages d'écoulement rappelés ci-dessus qui diminuent la perte de charge. taae Au lieu de deux rangées de tubes 19, on pourrait en prévoir davan- tage, ou n'en prévoir qu'une, comme il est représenté fig. 17 auquel cas les
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mêmes avantages, quant à l'écoulement du fluide extérieur F se retrouvent dans les couloirs ou canaux ménagés entre chaque paroi de la dent 18 et la rangée centrale de tubes 19p Il devientrpossible, grâce à cette disposition de tubes ailetés, de réaliser un échangeur de chaleur jouissant des.
mêmes pos- sibilités de rendement qu'un échangeur à lames très rapprochées et ondulées mais avec de beaucoup plus grandes.facilités de fabrication et de montage puisque les parois 17 à larges ondulations telles que 18, sont d'une exécution plus facile et économique que les ondulations complexes.et rapprochées d'un échangeur à lames ordinaire qui nécessite de nombreuses soudures.
L'échangeur se prête en outre à une subdivison facile de la sur- face d'échange nécessaire à l'installation pour la loger dans le volume de forme plus ou moins compliquée dont on peut disposer, ce qui n'est pas tou- jours le cas pour un échangeur par surface ordinaire.
'Enfin, l'échangeur offre des possibilités de nettoyage plus grandes qu'un échangeur par surface à lames rapprochéeso Le nettoyage peut avoir lieu soit par vibrations, lavage, ou soufflage dans les intervalles assez larges compris entre les tles, la présence des tubes à ailettes n'é- tant pas un obstacle au passage des moyens de nettoyage.
Il va de soi que des modifications de détail peuvent être appor- tées à la réalisation de cette invention sans pour cela sortir de son cadre.
En particulier, les tôles 17 pourraient être ondulées de façon à combiner leurs ondulations avec celles qui résultent de la disposition d'ailettes, tangentiel- les ou non, sur les tubes. De la sorte, on provoque dans l'écoulement des fluides des variations de vitesse et -ou- de pression, propres à favoriser l'é- change de chaleur.
REVENDICATIONS.
1. - Echangeur de chaleur comportant une série de tubes contenant un fluide vaporisable, dit fluide intermédiaire, et disposés à travers une pa- roi séparant les deux fluides entre lesquels on veut réaliser un échange de chaleur, caractérisé en ce que les tubes sont pourvus d'ailettes longitudina- les ou transversales, diamétrales ou tangentielles, ondulées ou linéaireso
20 - Echangeur comme spécifié sous 1 ) caractérisé en ce que les @ tubes sont montés à rotule dans la paroi et présentent éventuellement un bul- be à l'endroit où ils traversent la parois
30 - Echangeur de chaleur comme spécifié sous 1 ) caractérisé en ce que plusieurs rangées ou séries de tubes sont reliées à un même collec- teur de fluide intermédiaire,
le ou les collecteurs de fluide intermédiaire pouvant être disposés dans la paroi de séparation et pouvant éventuellement tourillonner dans ladite paroio
4. - Echangeur de chaleur comme'spécifié sous 3 ) caractérisé en ce que l'appareil ne comporte qu'un collecteur unique monté dans la paroi, les tubes s'étendant d'un côté de la paroi étant montés sur le collecteur au dessous du niveau du fluide intermédiaire dans ledit collecteur, tandis que, de l'autre côté de la paroi, les tubes sont montés au-dessus de ce niveau dans le collecteuro
50 - Echangeur de chaleur comme spécifié sous 4 ), caractérisé en ce que plusieurs appareils tels que 4 ) sont montés en série dans les car- neaux parcourus par ;
les fluides échangeant leur chaleur, pour ménager à l'in- térieur de ces carneaux des espaces vides alternant avec des espaces remplis de tubes.
60 - Echangeur de chaleur comme spécifié sous 1 ) destiné à pro- duire la ventilation des courants de fluides échangeant leur chaleur carac- térisé en ce que les tubes à fluide intermédiaire à ailettes assurent'-la ven- tilation de l'un ou des deux fluides.
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