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Les tubes ordinairement utilisés dans les échangeurs de chaleur, qu'ils soient lisses, ou ailetés, ont généralement la même constitution de bout en bout, et, par .conséquent, présentent une surface d'é- change de ch@leur à peu près constante par unité de longueur, sur toute leur longueur .
Or, dans les échan- geurs de chaleur entre fluides, où l'un des fluides circule par exemple à l'intérieur des tubes et 1!autre, à 1''extérieur, ou encore dans les absorbeurs de c'haleur où Lui, fluide circulant à l'extérieur des tubes doit enle-
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ver de la chaleur émise à température constante ou variable à l'intérieur du tube, le rapport des tempéra- tures entre les fluides, ou la quantité de chaleur échangée ou absorbée ne sont pas les mêmes à l'entrée . et à la sortie du tube, du simple fait, par exemple, que le fluide extérieur au tube s'échauffe . Dans ces conditions, l'échange de chaleur par unité de longueur se trouve généralement décroître de l'entrée à la sortie du tube .
En vue de maintenir cet échange de chaleur plus constant par unité de longueur ou le faire varier suivant toute autre loi fixée à l'avance, le Demandeur a imaginé de réaliser un tube dont la surface d'échange par unité de longueur soit variable le long du tube ( la surface d'é- change augmentât par exemple de l'entrée à la sortie ) et dont la fabrication puisse être effectuée de façon commode ,, et économique .
A cet effet, le tube à surface d'échange variable par unité'de longueur, objet de l'invention est en principe constitué par un tube ordinaire sur la surface duquel sont soudées, ou fixées par tout autre moyen des ailettes longi-. tudinales, ou transversales, ou hélicoïdales réalisées Dar des fils métallioues enroulés en spires cylindriaues puis aplatis-ou encore ondulés en sinuso,ide plane, la densité des spires, ou la longueur d'onde des ondulation du fil variant tout le long du tube de manière'à modifier la surface d'é- change, conformément au résultat que l'on veut obtenir .
On peut aussi réaliserles ailettes, de préfé- rence longitudinales du tube, par des bandes de feuillard, plissées ou ondulées de façon plus ou moins serrée sur un de leurs bords, l'autre bord, sensiblement rectiligne,
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étant soudé ou fixé par tout moyen sur le tube lisse .
Les ailettes longitudinales planes ou ondulées, utilisées sur le tube peuvent aussi varier de hauteur, soit d'une façon continue, soit au contraire de façon disconti- nue en escalier, pour réaliser une surface d'échange variable le long du tube .
D'aùtre part, ainsi que le Demandeur l'a lui-même déjà proposé pour des tubes à nombre d'ailettes variables, le tube peut être constitué par plusieurs tronçons de tube dont les ailettes ont la même forme et disposition pour chaque tronçon, mais diffèrent d'un tronçon au tronçon sui- vant en ce qui concerne la hauteur, comme en.ce qui concerne leur nombre, et leurs ondulations .
D'autre part, le tube, au lieu d'avoir une sec- tion circulaire constante de bout en bout, peut avoir une .section variable, et présenter par exemple en coupe longi- tudinale, une forme conique au lieu d'une forme cylindrique,
Les ailettes de forme et nombre différents dispo- sées à l'extérieur du tube, peuvent également se prolonger à l'intérieur de ce tube, de manière à se trouver noyéès dans le corps émettant la chaleur, ce qui assure une meil- leure transmission de cette chaleur au tube et éventuelle- ment à ses ailettes extérieures .
Le tube peut présenter une combinaison d'ailettes extérieures et intérieures, ou des ailettes intérieures seulement .
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 réalisée .
Les figures 1 et 2 représentent deux modes
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de réalisation du fil métallique utilisé pour la fabrieation des ailettes .
La f ig.3 représente en coupe longitudinale un tube pourvu des ailettes objet de l'invention.-.
La fig. 4 est une vue en bout du tube de la fig.3 .
.La figure 5 représente en perspective'-une variante de réalisation d'un tube à ailettes transversales'.
La figure 6 est relative à une autre variante du 'tube de 'la figure 5 .
'La figure 7 représente en perspective une bande de feuillard pouvant être utilisée comme ailette-.
La-figure 8 montre en perspective un tube équipé avec deux ailettes telles que celles de la fig.7 .
La .figure 9 est une coupe longitudinale d'un tube à ailettes de hauteurs décroissantes .
Les figures 10 et 11 sont des coupes par II-II .et III-III de la fig.9 .
'' Les figures 12 et 13 sont deux coupes longitu- dianles de deux variantes de réalisation :
La figure 14 représente en perspective une va- riante d'une portion de tube avec ailettes internes .
Pour constituer les ailettes du tube à surface d''échange.variable, objet de 1'invention, on peut partir d''un fil métallique b, enroulé en spires a circulaires et coaxiales, par exemple sur un cylindre et dont on étire ensuite les spires comme on le voit sur la figure 1, de manière à obtenir un écart, progressivement croissant de A, en B, entre les spires successives a :Ces spires a peuvent être ensuite aplaties, de manière que l'ensemble puisse se présenter dans un même plan ,
Cette réalisation rappelle celle qui est
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utilisée par le génie militaire pour constituer, à partir du fil de fer enroule circulairement, des chevaux de frise que l'on obtient par écartement du pa.uet de spires circulaires de fil,de fer .
On peut également adopter un autre mode due réali- sation dans lequel le fil c (, fig.2) est simplement ondulé d'une façon sinusoïdale, avec une augmentation progressive de A en B de l'intervalle entré les branches de la sinu- solde .
Les ailettes ainsi réalisées sont ensuite soudées par points, ou brasées ou fixées par tout autre moyen, par exemple suivant des génératrices du tube d comme on le voit fig.3 et 4 . On a représenté huit de ces ailettes autour du tube d La densité de chaque ailette croît comme on le voit de B en A, et, par conséquent, la surface d'échange thermique du tube d va en croissant de B en A.S'il s'agit d'un absorbeur de chaleur, dans lequel le tube d contient un' corps émettant de la chaleur que doit emporter un fluide circulant extérieurement, dans le sens de la flèche F, ce fluide s'échauffe de B en A, mais la.
surface d'échange du tube et de ses ailettes augmentant, du fait de la densité plus grande des ailettes, il en résultera que l'échange' ou l'absorption de température par le fluide F, bien que ce dernier devienne plus chaud, pourra être maintenu plus constant, de l'entrée à a sortie du tube, ou varier sui- vant toute loi fixée à l'avance .
L'invention n'est pas limitée à la réalisa- tion d'ailettes longitudinales, mais s'étend aussi au cas d'ailettes transversales . Les,spires de fil a,telles que représentées sur la figl., au lieu d'être fixées
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suivant des génératrices du tube, neuvent être enroulées autour dudit tube, en hélice comme on le voit fig.5. Il est alors pos. ible d'adopter pour l'hélice, un pas variable et éventuellement de le coubiner avec une densité plus ou moins gr.mde des spires aplati.. a, pour obtenir .l'effet souhaité .
Dans la variante représentée fig.6, les spires de fil a sont enroulées circulairement autour du tube d pour constituer des ailettes transversales, et une portion de fil rectiligne e permet de passer d'une ailette f à la suivante g . La 'soudure ou la fixation sur le tube d est de préférence exercée à l'aide de la partie rectiligne qui se trouve entre deux ailettes consécutives f et¯6, .
Là encore, le pas, comme on le voit sur la figure, ou plutôt la distance qui sépare deux ailettes consécutives f et , peut aller en croissant ou en décroissant tout le long du tube, de même que la densité des spires a .
Enfin, on peut utiliser, au lieu des ailettes en fil métallique, des bandes de feuillrd h , qui sont plissées ou ondulées corme on le voit sur la fig.7, sur un de leurs bords, le plissement ou l'ondulation étant plus dense à une extrémité de la bande qu'à l'autre .
L'autre bord de la bande h , qui reste sensiblement recti- ligne peut être fixé sur la génératrice du tube d , comme on le voit fig. 8, et l'on réalise ainsi un tube dont les ailettes longitudinales h offrent une surface d'échange. plus gr-.nde à une des -extrémités du tube qu'à l'autre, ce qui conduit là encore . l'effet désiré .
La soudure des ailettes en fil métallique sur les tubes peut avoir lieu par points de soudure, ou par
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brasure dans un four à atmosphère neutre, ou encore par dépôt métallique au pistolet aux lignes de jonction du fil et du tubé
Ainsi qu'on le voit sur la fig.9 ,le tube d @eut être équipé d'ailettes longitudinales diamétrales h dont la hauteur A B va en décroissant, de manière continue, depuis une extrémité du tube jusqu'à l'autre .
Les coupes par II-II et III-III montrent la décroissance de la hauteur des ailettes. La surface d'échange de chaleur du tube d peut être ainsi adaptée le long du tube aux variations de températures des corps entre lesquels a lieu l'échange de chaleur . La hauteur des ailettes peut varier selon toute loi voulue d'échange de chaleur .
Le tube d peut être sectionné, comme on le voit fig.12. en tronçons de tubes d1,d2, d3, d4, ... de même diamètre, chaque tronçon de tube étant pourvu d'ailettes de même hauteur, mais la hauteur des ailettes h1,h2 ,h3 ... allant en décroissant en passant d'un tronçon au suivant .
On a ainsi une courbe en escalier pour le profil des ai-' lettes sur la coupe longitudinale . Le nombre des ailettes et éventuellement leurs ondulations peuvent également varier,-d'un tronçon de tube à l'autre, suivant toute loi d'échange de température à laquelle on désire satisfaire .
Le tube lui-même d , au lieu d'être de forme cylindrique peut recevoir une forme conique, comme repré- senté fig.13,en i . Cette forme perment, par exemple, de faire varier la section du corps émettant la chaleur, et situé à l'intérieur de la gaine i, suivant la position de
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la section sur la longueur de la gaine , Les ailettes h , prévues sur la gaîne i peuvent, comme dans le cas précédent, être de hauteur variable sur toute la longueur de la gaine, soit de façon continue, soit de façon discontinue, quand on utilise plusieurs tronçons de tubes pour réaliser le tube! On a représenté fig.13 en traits ponctués la forme discon- tinue.
Il est prévu, que les ailettes externes h peuvent aussi se prolonger à l'intérieur du tube en k , comme repré-, senté en perspective sur la fig,14 . De la sorte, la chaleur- émise à l'intérieur du tube est transmise directement aux ailettes, et le rendement du tube en est amélioré.
Si le corps émetteur de chaleur est un corps solide à l'intérieur du tube d ,les dilatations de ce corps et du métal consti- tuant la gaine ailetée, n'étant pas forcément les mêmes, il 'peut se produire des décollements des ailettes internes à l'intérieur du corps solide, et c'est pourquoi, quand des ondulations sont prévues sur les ailettes h, comme repré- senté fig.14 , ces ondulations peuvent se fetrouver à l'intérieur du tube, de manière que les contacts soient toujours établis entre le corps émettant de la chaleur et le métal des ailettes internes , De même, les hauteurs différentes des ailettes h peuvent également correspondre à. des hauteurs différentes pour les ailettes internes k ,
Il est prévu, que les ailettes peuvent être prévues seulement à l'intérieur du tube .
Quand elles sont prises en'combinaison avec des ailettes externes, elles ne sont pas forcément dans le prolongement des ailettes internes .
Il va de soi que des modifications de détail peu- vent être apportées à la réalisation de cette invention sans pour cela sortir de.son cadre .