BE567612A - - Google Patents

Description

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   L'invention a pour objet un dispositif d'échange ther- mique entre des fluides dont l'un est en mouvement., en particulier en écoulement dans des conduits baignés extérieurement par un au- tre fluide, comme cela se rencontre par exemple dans les faisceaux tubulaires de chaudières, dont les tubes baignés extérieurement par l'eau sont parcourus intérieurement par les gaz de combustion chauds allant à la cheminée. 



   Le fluide qui se trouve au coeur du courant parcourant un conduit n'a pas 1'occasion de céder ses calories à la paroi du conduit et quitte ce dernier à une température plus élevée que la partie extérieure du courant longeant les parois. De ce fait, l'échange thermique de l'ensemble du courant de fluide chaud est inférieur à celui que l'on obtiendrait si toutes les parties du courant pouvaient entrer en contact avec les parois du conduit. 

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   On a déjà proposé de nombreux moyens pour remédier au mauvais rendement qui en est 'la conséquence.   On   a notamment préco- nisé d'opposer des chicanes au,-courant du. fluide, -créant dans  @e -   lui-ci des   turbulences,   mais ces chicanes présentent le plus sou- vent l'inconvénient d'augmenter'la perte de charge des conduits d'échange thermique et, partant, le risque que le foyer se trouve sous pression quand l'aspiration de la cheminée est faible, avec tous les inconvénients que cela comporte.

     On   a aussi proposé de réduire successivement la section des conduits en vue de tenir compte de la diminution du volume du fluide qui se refroidit graduellement, en utilisant des conduits dont la section de passage se réduit de l'entrée vers la sortie, soit en employant des con- duits coniques, soit en plaçant dans les conduit une masse en forme de cône renversé, afin de maintenir la vitesse du courant du fluide approximativement constante, et on a combiné la   réduc-     @     le-de   la section de passage des conduits avec l'emploi de surfaces de guidage et/ou de chicanes placées dans les conduits. 



  Il est clair que la fabrication de pièces de sections variables est plus coûteuse que celle de pièces de section constante et que les cônes placés dans les conduits augmentent davantage l'inertie ther-   mique   d'un dispositif que sa capacité d'échange thermique. 



   Le dispositif conforme à 1'invention a l'avantage d'avoir un rendement thermique excellent et de maintenir pratiquement cons- tante,, avec une perte de charge minima, la vitesse du courant de fluide chaud. 



   A cet effet, il comporte dans des conduits de section en substance constante sur toute leur longueur, une séparation qui y est disposée axialement pour créer deux passages de sections en substance identiques et qui est percée de lumières de sections dé- croissantes dans le sens de l'écoulement du fluide, ces   lumières   étant ménagées en dessous   d     chicanes   situées de distance en distance alternativement de part et d'autre de la séparation en vue de pro- duire dans le fluide une turbulence favorisant l'échange thermique, du fait qu'une partie du   fluide   arrivé devant une chicane peut 

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 passer d'un passage dans l'autre par la lumière située en amont de la chicane,

   ce qui annule la perte de charge provenant de la réduction   delà   section de passage due à la présence de la chicane;, les sections décroissantes des lumières maintenant la vitesse du fluide approximativement constante  compte   tenu de la diminution de volume qu'il subit par 1?abaissement progressif de sa température. 



   Les chicanes ont de préférence toutes la même dimension, réduisent environ de moitié la section libre   d'un   passage et sont avantageusement fixées sur la séparation. Elles ont la forme de plateaux, par exemple polygonaux, touchent la paroi du conduit par' les coins de manière à centrer dans le conduit la séparation qui se glisse dans ce dernier, et sont disposées soit perpendiculaire- ment à l'axe du conduite soit dans des plans formant avec l'axe   un   angle quelconque. 



   La séparation est avantageusement constituée d'une bande en une matière appropriée, par exemple en fonte ou en acier, de préférence en acier réfracta.ire, ayant en substance une longueur égale à celle du conduit dans lequel elle est placée et une lar- geur légèrement inférieure au plus grand axe de la section du con- duit, ou au diamètre si cette section est circulaire. Elle peut être plane et comporter au sommet une ou plusieurs saillies pre- nant appui sur le bord du conduit. 



     Lo   dessin annexé représente titre d'exemple une forme d'exécution dé l'invention. 



   La figure 1 est une coupe axiale suivant la ligne 1-1 et la figure 2 est une coupe   axiale-suivant   la ligne   Il'-Il   de la figure 3 qui,   elle.,Même,   représente une coupe suivant la ligne   III-III   de la figure 1 d'un conduit d'échange thermique suivant l'invention d'un faisceau   tubulaire   d'une chaudière des- tinée à produire de l'eau chaude. 



   Dans le conduit   1,   parcouru dans le sens des flèches par des gaz   de-.combustion   chauds et entouré d'eau, est glissée   la.   séparation 2 qui est pourvue de distance en distance de chicanes 
3,4,5,6 disposées   alternativement   des deux côtés de la séparation, 

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 et de lumières 7, 8, 9, 10 de sections décroissantes, ménagées dans la séparation en amont des chicanes.

   La séparation subidivise le conduit en deux passages 11 et 12 de sections approximativement identiques et constantes sur toute la longueur du conduit, et les chicanes, toutes identiques, rétrécissent périodiquement la section des passages d'environ   50%.   La perte de charge qui pourrait en ré- sulter est annulée par les lumières qui   permettent   à une partie des gaz de combustion de passer du passage 11 dans le passage 12 ou vice-versa. La section des lumières décroît dans le sens de l'é- coulement des gaz en fonction de la diminution du volume des gaz, diminution résultant du refroidissement des gaz pendant qu'ils par- courent le conduit.

   Les chicanes ont de préférence la forme de plateaux rectangulaires horizontaux ou inclinés, dont les coins touchent la paroi du conduit et   contribuent   au centrage de la séparation qui est retenue dans le tube par des saillies laté- rales 13 reposant sur l'extrémité du conduit. La séparation peut être venue de fonte avec les chicanes ou faite d'une bande d'acier de préférence réfractaire, sur laquelle les chicanes sont fixées. 



   Le dispositif décrit assure un échange thermique excel- lent avec une perte de charge minime et maintient une vitesse des gaz qui est pratiquement la même à l'entrée et à la sortie du con- duit. 



   Bien entendu,   l'invention   n'est pas limitée aux formes d'exécution qui ont été décrites et représentées à titre d'exemple et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifica- tions. 



   REVENDICATIONS.      

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 1.- Dispositif d'échange thermique entre fluides, conve- nant plus particulièrement aux échangeurs à tubes parcourus par des gaz de combustion chauds, caractérisé en ce qu'il comporte dans des conduits de section en substance constante sur toute leur lon- gueur, une séparation qui est disessée axialement et crée deux passa <Desc/Clms Page number 5> ges de sections en substance identiques et qui est pourvue de lu- mères de sections décroissantes dans le sens de l'écoulement du fluide, ces lumières étant ménagées en amont de chicanes situées de distance en distance alternativement de part et d'autre de la séparation en vue de produire dans le fluide des mouvements tur- bulents favorisant l'échange thermique;

   , du fait qu'une partie du fluide arrivée devant une chicane peut passer d'un passage dans l'autre par la lumière située en amont de la chicane, ce qui annule la perte de charge provenant de la réduction de la sec- tion de passage due à la présence de la chicane, les sections décroissantes des lumières maintenant la vitesse du fluide approxi- mativement constante compte tenu de la diminution de volume qu'il subit par l'abaissement progressif de sa température.

   2. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chicanes @ont toutes la même dimension et réduisent environ de moitié la section libre du passage dans lequel elles se trouvent.

   3.- Dispositif suivante revendication 2, caractérisé en ce que les chicanes sont fixées par la séparation.

   4.- Dispositif suivant les revendications 2 et 3, carac- térisé en ce que les chicanes ont la forme de plateaux touchant la paroi du conduit par des coins, de manière à centrer dans le conduit la séparation qui se glisse dans ce dernier.

   5.- Dispositif suivant les revendications 2 à 4, carac- térisé en ce que les chicanes sont disposées perpendiculairement à l'axe du conduit.

   6.- Dispositif suivant les revendications 2 à 4, carac- térisé en ce que les chicanes sont disposées dans des plans formant avec la axe un angle quelconque.

   7.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la séparation est constituée par une bande ayant en <Desc/Clms Page number 6> substance une longueur égale à celle du conduit et une largeur légèrement inférieure au plus grand axe de la section du conduit, ou au diamètre si cette section est circulaire.

   8. - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la séparation est plane.

   9. - Dispositif suivant la revendication 7, caractérise en ce que la séparation comporte au sommet une ou plusieurs saillies prenant appui sur le bord du conduit.

   10. - Dispositif d'échange thermique entre fluides, en substance comme décrit ci-dessus et représenté au dessin annexé.