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La présente invention concerne les échangeurs de chaleur à tubes, comportant à la fois des tubes à ailettes longitudinales et des tubes lisses .
La particularité de l'échangeur réside en ce que la répartition et la disposition des tubes ailetés par rapport aux tubes lisses est telle que les ailettes dont la surface contribue à assurer la transmission de chaleur canalisent et orientent le flux du fluide exté- rieur aux tubes de manière à l'obliger à. balayer la surface des tubes lisses .
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A cet effet, les tubes étant disposés soit en rangées. régulières, soit en quinconce régulier ou irré- gulier, on alterne les rangées.de tubes ailetés et de tubes lisses, ou bien, dans une même rangée, les tubes ailetés et .les tubes lisses . Enfin, les tubes aile.tés et les tubes lisses peuvent être de diamètres différents,.
,Dans le cas de tubes à ailettes diamétrales .c'est-à-dire dont le plan passe par l'axe du tube, le .tube est disposé de façon que le plan de symétrie de l'ailette soit au maximum approximativement tangent à la surface du tube lisse avec lequel'elle coopère . De plus, dans la même rangée, ou dans une rangée sur deux, le sens de l'inclinaison- de l'ailette peut être modifié pour être dirigé tantôt à droite, tantôt à gauche du tube lisse.Dans le cas d'ailettes tarigentiélles à embase épaisse, c'est- à-dire d'ailettes présentant une face plane tangente à la surface du tube et une face concave se raccordant à la sur- face du tube, la-face plane peut être dirigée vers le tube lisse, ou au contraire, ce.
peut être la face courbe,
S'il s'agit de la face plane, elle doit satisfaire aux mêmes conditions que celles énoncées ci-dessus pour les ailettes diamétrales - Elle peut être également dirigée tantôt à droite, tantôt à gauche du tube lisse . S'il s'a- git de la face courbe, elle peut également être dirigée tantôt à droite, tantôt à gauche .
De la sorte, dans les parois des couloirs ménagés entre les rangées ou colonnes de tubes de l'échan- geur, il subsiste des espaces libres.dans lesquels s'oriente une portion du'flux de fluide extérieur, lequel passe ainsi d'une colonne aux colonnes voisines, en balayant la surface ,
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des tubes lisses qui les séparent .
Le balayage des tubes lisses est alors assuré de façon si complète que le rendement de l'échangeur est pratiquement égal à celui qu'aurait un échangeur dont tous les tubes seraient des tubes ailetés.
Cette disposition présente en outre un avantage au point de vue fabrication car, lorsque les tubes sont parcourus intérieurement en série par le fluide interne, il est possible de réaliser, pans soudure, le tube lisse avec les deux cintres terminaux qui le raccordent aux tubes ailetés avec lesquels il doit être assemble, ce qui diminue le nombre total des soudures de tubes . D'autre part, les tubes lisses étant plus économiques que les tubes ailetés, le prix de revient de l'échangeur est abaisse .
La description qui va suivre, en regard aes dessins annexés donnas à titre d'exemple, fera mieux comprendre la façon dont l'invention peut être réalisée ,
Les figures 1à 3 représentent en coupe transversale, des portions au faisceau tubulaire d'un échangeur compor- tant des tubes à ailettes diamétrales et des tubes lisses
Les figures 4, 5 et 6 représentent, en coupe trans- versale, une combinaison de tubes à ailettes tangentielles avec des tubes lisses, dans le cas d'une disposition en rangées régulières .
Les fibres 7 et 8 représentent le cas d'une dis- position des tubes en quinconce .
Les figures 9 et 10 sont relatives à une disposition de tubes en quinconce avec ailettes tangentielles dont la concavité est tournée vers le tube liage .Enfin, la fig.11 reprécsente en plan l'association
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de trois tubes en série, montrant la jonction du tube lisse avec les deux tubes à ailettes voisins .
Comme on le voit sur la figure 1, le faisceau tu- bulaire de l'échangeur est constitué par ¯un mélange de tubes lisses a et de tubes b à ailettes diamétrales . Les ailettes c des tubes b sont orientées de façon que , ( le ' fluide extérieur circulant dans le sens de la flèche A ) , le plan de l'ailette c soit au maximum approximativement tangent à la surface du tube lisse a avec lequel elle coopè- re, soit en amont, soit en aval de ladite ailette .
On réalise de la sorte, entre les colonnes de tubes B B, C C, des couloirs présentant des changements de direction et des variations de section et, en outre, dans ces colonnes, des passages ouverts parcourus par le fluide dans le'sens' des flèches F, ce qui fait que le fluide passe d'un couloir au couloir voisin en léchant, dans le sens des flèches F, la surface .des tubes lisses a de l'échangeur
Sur la figure 2, on a représenté la même disposition* mais dans le .cas où les rangées de tubes H H , I I sont quin- concées, ce qui permet de donner un profil différent à la section du couloir compris entre les colonnes B, B, C C.
Le quinconçage peut être irrégulier, c'est-à-dire avec des intervalles variables entre les rangées de tubes .
Au lieu d'être crientées comme dans les cas pré- cédents de la même façon par rapport aux tubes lisses a les ailettes .± peuvent être orientées alternativement vers la droite ou vers la gauche du tube lisse il- ,comme on le voit fig.3 . Dans la rangée J J, les ailettes c sont orientées à droite du tube a situé en aval, et, dans la rangée H H , elles sont orientées vers la gauche .
On pour-
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rait également adopter dans ce cas une di upüsi tion CIUÜ1- coincée régulJ.ère,9u irrégulière , Au lieu d'utiliser des tube:.? à ailettes ditl1.H [;1':>.1e.9, c.n peut utiliser des tubes à ailettes tangentieli-es ii IJlb:;h8 81>1..;1 sse comme on le voit fil;,° .Dans ce 0 ;,u, la L.(;0 plane de l'ailette d est orientée de façon à être au maximum approximativenient tangente au tube lisses avec elle coopère . La disposition représentée
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fiû.4 est une disposition dans laquelle dans chaque coionfi B B , C C,etc ... les tubes lisses alternent avec les tubes ailetés.
Dans la disposition à rangées régulières représentée fig.5, les rangées H H, I I des tubes sont telles que une rangée comporte des tubes ailetés et l'autre des tubes lisses. Toutes les ailettes d sont orientées dans le même sur- les fig.4 et 5 , mais on peut adopter une dispo-
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sition dans laquelle les ailettes sont orientées tantôt el lil'oiLe, tantôt à gauche des tubes lisses comme montra par exemple fig.6 où les ailettes sont orientées à droite pour la rangée J J , et à gauche pour la rangée H H .
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Les dispositiorja jusqu'à présent décrites sont à 1'?'Làiées "éé-Ulïètes, mais on peut aussi adopter une di 81)0- sition qainconcée , cornll rv.prëentë .L'i, 7 et 8 . Ainsi qu'on le voit, dans ce ci ILS , les ailettes d peuvent toutes orientées vers la gauche des tubes lisses a
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uc:,nsr. rl:x ésentc fig.7 , ou alternativement vers la unoite, rangée J J , et vers 1 gaucho , rangée H H , fig.8 .
L'avant-a,ge d'une Ó.i spüni tiQl1. i.J. orientation ,..1,.1 Lel'll,'Je. d"J ,Úlett"es réside en ce. que te profil ur3: cùulol1'U ,t.j<v,1>, e:rrt c 1\1.3 :.:ol.onnf::j du I:bfm b Ji , a (j , :l D not -1i rJ.,ii,,;;it
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et que, de plus, les passages F prévus pour le fluide A entre les couloirs voisins sont parcourus par le fluide tnatôt vers la droite, tantôt vers'la gauche, ce qui égalise le débit dans les couloirs .
Enfin, dans la disposition représentée fig.9 et 10 on a tourné vers le tube lisse a la face concave e des ailettes d tangentielles à embase épaisse . Sur la fig.9, est représentée une disposition quinooncée, avec alternance des tubes lisses et des tubes ailetés par rangée H H , I I , etc ... les faces planes des ailettes tangentielles étant toutes dirigées dans le même sens . Au contraire, dans le cas le la fig. 10, est représentée une disposition quincon- cée danslaquelle les faces planes d des ailettes tangen- tielles sont dirigées à droite des tubes a avec lesquelles elles coopèrent en aval, pour la rangée J J , tandis que, .pour la rangée H H , elles sont dirigées à gauche .
Sur les dessins, on a représenté des tubes lisses. et des tubes à ailettes ayant le même diamètre, mais leur diamètre pourrait être différent .
Entre autres avantages que présentent les diffé-. rentes combinaisons qui viennent d'être décrites et qui permettent de réaliser tout profil voulu pour l'écoulement du fluide extérieur en même temps qu'un balayage des sur- faces des Lubes lisses, on voit que, dans le cas où les tubes sont associés en série comme représenté en plan sur la fig.11, un tube lisse a 'étant parcouru par le fluide int@rieur entre deux tubes ailetés b voisins, comme il est passible de réaliser, en une seule passe et sans soudure,
le tubé drotit a avec ses deux cintres de connexion fl f2 on diminue ainsi le nombre des soudures à prévoir pour les
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liaisons des -tubes entre eux . D'autre part, le balayage des tubes lisses assuré par les dispositions, objets de l'invention, fait que le rendement de l'échangeur est compa rable à celui qu'aurait un échangeur dont tous les tubes seraient ailetés, ce qui fait que, en réalisant la moitié des tubes de l'échangeur en tubes lisses, on obtient en - même temps une économie sensible du prix de revient.
Il va de soi que des modifications de détails peuvent être apportées à la réalisation de cette invention sans pour cela sortir de son cadre
REVENDICATIONS 1 ) Echangeur de chaleur à faisceaux tubulaires comportant à la fois des tubes à ailettes longitudinales et des tubes lisses , caractérisé en ce oue les tubes à ailettes sont disposés par rapport aux tubes lisses/de façon à assurer une orientation du flux de fluide extérieur.qui oblige ce dernier à balayer la surface des tubes lisses .
2 ) Echangeur de chaleur comme spécifié sous 1 ) caractérisé en ce que les tubes lisses et ailetés sont disposés soit en rangées régulières, soit en quinconce régulier ou irré- gulier et que l'on alterne les rangées de tubep' ailetés et de -tubes lisses, ou encore, dans une même rangée, les tubes ailetés et les tubes lisses .
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