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Dans ses brevets antérieurs, le Demandeur a décrit des échangeurs de chaleur entre fluides, dont l'un au moins est gazeux, et dont la particularité réside en ce que les couloirs offerts au passage dans l'échangeur du fluide gazeux, présentent un profil particulier, favorable au rendement ae l'échangeur de chaleur .
Le profil de chacun de ces couloirs est sinueux et ae section variable, c'est-à-dire que le couloir présente des changements de direction et des étranglements de section et sa particularité résiae en ce que chaque étranglement
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et-ou-changement de direction,- est suivi d'un élargissement graduel de la section offerte au- passage du fluide, en général sous forme de divergent, cet élargissement se poursuivant jusqu'au prochain changement de direction et-ou- étranglement du couloir .
Des expériences ont montré que ce profil de couloir conduisait à un rendement améliore de l'échangeur de chaleur dû principalement au fait que l'on retardait, dans l'écoulement du -fluide, le moment où l'on passe d'un écoulement laminaire à un écoulement tourbillonnaire .
Pour réaliser ce profil de couloir, le Demandeur a proposé soit de donner des ondulations de formes convenables aux lames de tôle séparant les fluides dans les échan- geurs du type à lames ; soit,dans le cas d'un échangeur tubulaire dont les tubes disposés en rangées présentent des ailettes de préférence tangentielles, de déterminer le profil des ailettes de manière que les couloirs destinés à la circulation du fluiae extérieur, perpendiculairement à l'axe des tubes entre les rangées de tubes, prennent la forme indiquée . Cela conduisait à prévoir sur chaque tube deux ailettes légèrement .dissemblables et à les caler différemment sur le tube .
La présente invention a pour objet un échangeur du type tubulaire, dont les couloirs ménagés entre tubes pour le passage du fluide extérieur généralement gazeux, dans le sens perpendiculaire à l'axe aes tubes, revêtent un profil favorable . Conformément à l'invention, le profil du couloir est réalisé par une conformation convenable de tubes cylindriques lisses, c'est-à-dire sans ailettes, lesdits tubes étant en général aplatis et convenablement renflés de
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manière que les parois du tube qui se trouvent délimiter le couloir, suivent le profil souhaité .
Conformément à l'invention, on peut utiliser, pour réaliser le profil dans le même échangeur, soit des tubes qui sont tous conformés de la même façon, soit -.des tubes conformés de deux ou plusieurs manières différentes, et judicieusement répartis .
Pour augmenter l'efficacité de l'échangeur on dispose sur les tubes conformés des ailettes transversales, -de préférence ondulées, et qui offrent un triple avantage ; d'une part, elles augmentent la surface d'échange de chaleur, d'autre part, elles agissent à la manière de nervures pour raidir le tube, ou d'entretoises pour maintenir l'écartement entre les tubes, et enfin, dans le cas où elles entourent le tube dans ses parties conformées, elles maintiennent la forme de ce tube conformé, qui peut alors supporter, pour une même épaisseur de métal, des pressions plus importantes des fluide: qui échangent leur chaleur dans l'appareil.
Les ailettes peuvent être individuelles pour chaque tube, ou encore prévues sous forme de bandes qui intéressent tous les tubes d'une même rangée . Les ondulation: de ces ailettes peuvent être effectuées perpendiculairement au plan de l'ailette, et dans le sens de l'axe du tube, ou elles peuvent être concentriques aux ondulations prévues sur le tube ou parallèles au grand axe de la section du tube, ce qui, dans les trois cas, a pour résultat d'améliorer l'échange' de chaleur en soumettant le flux de fluide extérieur à de nouvelles pulsations de vitesse et de pression.
Au lieu de rapporter des ailettes sur le tube conformé, il est également prévu conformément à l'invention
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que le tube lui-même peut être refoulé de place en place, perpendiculairement à son axe, de manière que se constituent, avec la paroi même du tube, des nervures creuses transver- sales qui, après conformation de l'ensemble par aplatissement: jouent un rôle analogue à celui des ailettes qui viennent d'être dites, et oui, de plus, peuvent co:e elles être on- dulées .
Enfin, on peut encore partir d'un tube de section cylindrique, mais présentant sur sa péripnérie, des gorges annulaires, relativement, peu profondes, et se succédant sur toute la longueur du tube . Le tube est alors aplati pour re- cevoir le profil voulu, et l'on obtient finalement un tube conformé présentant sur sa périphérie des ondulations, ou petites ailettes, transversales .
La description qui va suivre, en regard des dessins - annexés donnes à titre d'exemple, fera mieux comprendre la façon dont l'invention peut être réalisée ,
La fig.l représente en coupe transversale une portion d'un échangeur de chaleur tubulaire conforme à l'invention ..
La fig.2 est une coupe d'une variante de réalisation.
La fig.3 représente en perspective un tube conformé muni d'ablettes transversales ondulées .
La fig.4 est une vue en bout du tube de la fig.3.
La fig.5 représente une rangée de tubes conformés avec ailettes transversales constituées par des bandes .
La fig.6 montre une ailette transversale sur une portion restée cylindrique d'un tube conformé .
La fi.7 représente en perspective une ailette transversale ondulée parallèlement aux ondulations du tube .
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La fig.8 est une coupe de l'ailette de la fi.6.
La fig.9 représente en coupe un tube cylindrique muni de gorges concentriques et la fig.10 représente en perspective le mène tube après conformation.
La fig.ll représente en coupe transversale un @ tube cylindrique comprimé de façon à présenter des nervures transversales et la fig.12 représente en perspective le même tube, après conformation.
L'échangeur de chaleur, objet de l'invention, est un échangeur de chaleur tubulaire dans lequel le fluide intérieur circule à l'intérieur des tubes et le fluide ex- térieur dans les couloirs ménagés entre les tubes, en s'écoulant dans un sens perpendiculaire à l'axe des tubes .
'Sur la fig.l on a représenté en'traits gras interrompus, les contours A A, B B, C C, D D des couloirs que l'on veut réaliser à l'intérieur ae l'échangeur de chaleur pour le fluide extérieur généralement gazeux qui circule dans le sens des flèches F . Pour préciser, sur le couloir perpendiculaire à l'axe des rangées de tubes, et dé- limité par les contours C C, D D', on voit que ce couloir comporte un étranglement H H situé dans un changement de direction, suivi d'un élargissement jusqu'à la section I I, tel que les deux parois H I du couloir aillent en s'évasant graduellement pour constituer un divergent entre la section H H et la section I I .
Après quoi, il se produit en J un changement de direction jusqu'au moment où l'on atteint 'une nouvelle section plus étroite H' H' , le profil se ré- pétant ainsi de bout en bout du couloir .
Sur la fig.l on considéra que les deux couloirs contigus A A, B B d'une part , et C C, D D d'autre part,
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sont disosés d@ la même façon, mais légèrement aécalés; le couloir de droite étant décalé vers le bas de la figure par rapport au- couloir '-de .gauche .
Conformément à l'invention, on donne à aes tubes a primitivement cylindriques un profil allongé pour faire que, les tubes étant disposés d'une façon quinconces, la partie inférieure d'un tube vienne à peu près au voisinage de la partie supérieure du tube adjacent dans chaque rangée verticale , telle que X de l'échangeur . Les parois des tubes qui vont délimiter le profil des couloirs sont renflées pour s'inscrire dans le contour B B,
C C qui vient d'être dit . Cela conduit à donner à chaque tube a une forme dissymétrique en ce sens que la face b du tube située sur le contour C C est.moins renflée que la face opposée qui est située sur le contour B B .
On remarquera que de la rangée sensiblement verticale X X à la suivante, celle qui est par exemple à droite, les tubes sont décalés, ce qui donne à l'ensemble une disposition quinconcée .
Pour réaliser les tubes de l'échangeur, on part d'un tube cylindrique ae section circulaire que l'on matrice convenablement pour lui donner le profil voulu , Il est indi- qué de laisser les extrémités du tube à leur forme circulaire pour en permettre la fixation aisée sur la plaque tubulaire .
De même , de place en place, sur les tubes, on laisse de courtes portions à la forme circulaire, ce qui facilite éventuellement la aisposition d'entretoises à cet endroit. Sur les figures, le cercle en traits interrompus el représente la section circulaire du tube primitif . grâce à cette disposition, on réalise un échangeur
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de ohaleur dont le rendement est amélioré du fait qu'il offre à l'écoulement du fluide extérieur un profil f avora- ble qui diminue les pertes de charge tout en améliorant le coefficient de transmission.
Sur la fig.2 on a réalisé une variante de réalisation de l'échangeur dans lequel on fait usage de tubes conformés de deux manières différentes . A cet effet, on adopte, pour.le profil des couloirs A' A', B' B.' d'une part, C' 0',
D' D' d'autre part, une disposition telle que chaque couloir
A' A' - B' B' est symétrique, par rapport à l'axe @ X d'une rangée verticale de tubes, du couloir voisin C' C'-- D' D' .- 'Par ailleurs, le profil de chaque couloir est le même que celui de la figure précédente, c'est-à-dire qu'il passe graduelle- ment d'un changement de direction et-ou- étranglement H H à un élargissement de section I I ,par un divergent H I, H I, après quoi se produit un changement de direction et ainsi de suite.
La disposition adoptée pour les couloirs de la fig. 2 conduit à cet avantage qu'elle peut être réalisée à l'aide de tubes présentant un plan de symétrie, à savoir le plan X X par exemple . Les tubes de la rangée médiane verticale fig. 2 sont, comme on le voit, symétriques par rapport au plan X X et présentent sur leurs faces opposées des renflements d d'égale importance .
Par contre, la disposition nécessite l'usage de deux types différents de tubes, et les tubes des rangées verticales adjacentes Y Y , Z Z qui sont également symétriques par rapport respectivement aux plans Y Y et Z Z présentent, par contre, des renflements e plus accentués que les renflements d des tubes de la rangée X X
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au profil qui vient d'être décrit, mais qu'on pourrait l'ap-
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q...: ....- ,-."1:- T'"".:3 -1"::
-+-L<-!f profil qui se révélerait favorable ## L- l'3coule::.en dans les cG¯.i28i.?i 8 ci.e c¯:.ale1.1r IF l)'a.lltre ¯ ¯ 9 ci 3:1 .-sue l'invention soit =-c..ï iCW .1E.'.''i'S:-2v i-t'T,.:".'BS-' ;::;.:..::1., ;).::f¯S le cas ou le 1 lui de extérieur" oui circule dans S3 cc:oirs e2 gazeux, elle peut' Htâ:J-=yL¯2.'' aussi à un SC2i8 i3 c- ti- entre o, 1 c-ui c'es v,i0ï - on la voit sur la iig.3 -, le tube CG-,-.¯ ¯.... ¯¯,-..=W (' à présenter deux al1ilelr:
en-\js d inégale ce sur sa face aorsale et sur sa. face ventrale, peut être l d'ailettes C n qui peuvent être ondu-
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lées dans une direction parallèle à' l'axe du. tube, conme on le voit sur la figure , De la sorte, le fluide circulant dans le sens 0.33 flèches F, c'est-à-dire parallèlement au grand axe X X de la section du tube, est-soumis, du fait des ai-
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le Gtcs 01lcl1Üées f , à des changements de direction et des pulsations de vitesse et de pression dues aux variations de section de l'espace compris entre deux ailettes consécutives f, analogues à celles que produisent les faces .dorsale et
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ventrale au tube déformé a..
De plus, les ailettes contribuent , augmenter la rigidité du tube a et à maintenir son profil, rfeme dans le cas où les fluides qui circulent sont sous pression .
La fixation des ailettes sur les tubes a lieu par
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tout vio y en convenable, c'est-|-dire éventuellement par simple pression du. métal de l'ailette sur le métal du tube, ou encore par soudure entière le long de le, surface de jonc-
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tien, ou locale par points . 3D. outre, les ailettes peuvent aut si $ïre ers-sées sur -e métal du 'cube . Sufin, on peut conter. v¯;;..s,=,::> ;::".1'.-'- d7,-z tilL,...c ...0L1 ln, on peut se conter ter .;L'une SÍ:".::.=:e ce¯ : .ol ter='-1 ¯'Je entre l'ailette et le .-De par ...
A 2ié¯sl soit par de l'appareil dans :..=.'J-.''. par J-?Q1; l...3 ::::s.- soit par lr!!.erSlon de l'appareil dans un bain, soit par projection de .éal au pistolet sur les
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lignes de jonction ,
Les ailettes ± .comme on le voit fig.5, peuvent être conçues de manière à. équiper tous les tubes d'une mène rangée, par exemple trois tubes tels que ¯a . Dans ce cas, les ailettes sont constituées par deux bandes g1 g2, assemblées de préférence par des points de soudure en h ,dans le plan X X des tubes . On réalise ainsi un e@@et d'entretoises entre les tubes .
Les ailettes peuvent être coudées à 90 en bout de manière à servir.- également d'entretoises entre aeux rangées parallèles de tubes .
On a dit que les tubes a pouvaient conserver de place en place des sections circulaires c, pour faciliter éventuellement la disposition d'entretoises. On peut multiplier ces portions qui restent à la section circulaire, et monter, comme on le voit sur la fig. 6, les ailettes transversales ± sur lesdites sections ce qui peut être plus facile que de les adapter à la section conformée du tube ,
Les aile- @ transversales f au lieu d'être ondulées dans lé plan qui vient d'être'dit, peuvent être on- dulées concentriquement aux déformations du tube a sur lequel elles sont montées . On a montré cette disposition en perspective, sur la fig.7, et l'on voit en coupe sur la fig.8 les ondulations f1 d'une telle ailette ± .
Les ondulations au lieu d'être rigoureusement concentriques aux ondulations des tubes peuvent 'être simplement parallèles à la direction du grand axe X X de la section du tube ,
Le principe qui consiste à munir de surfaces d'échange supplémentaires le tube conforme peut être également réalisé, sans l'adjonction d'ailettes proprement dites, en partant d'un tube cylindrique i dont la surface extérieure
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présente une série de gorges annulaires j comme on le voit sur la fig.9 en coupa Un tel tube, après conformation, prendra la forme représentée en perspective sur la fig.10, dans laquelle'- on voit une suite de gorges* formant .nervures,
sur les faces aorsale et ventrale du tube i. * Les gorges i peuvent éventuellement empiéter sur la surface interne du tube comme figuré en pointillés j1 sur la fig.9 .
Il est également prévu que l'on peut partir d'un tube cylindrique k , que l'on soumet à des compressions successives dans le sens de son axe Y Y , de manière à obtenir par repliement' de la paroi du tube, des nervures creuses 1 tout le long du tube . En soumettant alors un tel tube à la déformation pour obtenir le profil voulu,, les nervures creuses 1 s'aplatissent en même temps que le tube, comme on le voit en perspective fig.12 ,pour donner finalement des sortes d'ailettes transversales creuses 11, , qui raidissent mécaniquement le tube, tout en donnant les avantages ci-dessus indiqués quant à l'échange de chaleur .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.