BE682415A - - Google Patents

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BE682415A
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F28F1/422—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element with outside means integral with the tubular element and inside means integral with the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 
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 <Desc/Clms Page number 2> 

 échangée ou transférée depuis la fluide porté à plus haute température vers le fluide porté 4 plue basse température, il apparaît quo le fluide dans une couche adjaconte à la surface de l'élément d'échange de chaleur a tendance à former un film se déplaçant à vitesse relativement faible le long de cette surface, réduisant le coefficient d'échange de chaleur à travers   l'élément   d'échange et limitant l'efficacité thermique de l'échangeur do chaleur. Un exemple d'une construction dans laquelle le problème ae pose est constitué par le dispositif récupérateur pour brûleur à tube rayonnant du typo décrit dans le brevet U.S. N  3.079.910. 



  Les produite de la combustion provenant du tuba rayon- nant sont utilisés pour préchauffer l'air   nécessaire   à la combustion. Les produits de la combustion provonant du   ubo   rayonnant traversent un conduit extérieur dans lequel est disposé un oonduit intérieur traversé par   l'air   de sorte quo la chaleur provenant des   produits   do la combustion traverse la paroi du conduit intérieur et est transférée à   l'ir   qui y oircule. Cepertant, on a constaté que les   produitj   de la combustion formaient dans la couche adjacente à la surface   -extérieure   du conduit interne un film do gaz s'écoulant à faible vitesse sur la surface du conduit intérieur réduisant l'échange do chaleur ontrc les produits do la combustion et l'air.

   Le problème se pose également pour le transfort de chaleur d'un   liquido à   un autre, ou d'un gaz ou d'une vapeur à un liquide ou vice-vont. 



   Conformément à l'invention on se propose de briser le film à faible vitesse de fluide formé à la surface 

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 de l'élément   rechange   de chaleur, ce   film à   faible vitesse réduisant l'efficacité thermique de   l'éohangour.   



  Suivant 1''invention on prévoit un échangeur de chaleur qui comprend un conduit extérieur ou externe et un conduit intérieur   ou   interne placé à l'intérieur du conduit externe et espacé dudit conduit, des liaisons étant prévues pour faire passer des fluides à tompé- ratures différentes respectivement à travers le conduit interne et à travers l'espace compris entre le conduit interne et le conduit externe, le conduit interne comportant sur sa longueur, à intervallesdonnés, des moyens déflecteurs faisant saillie vers l'extérieur à partir do sa surface extérieure s'étendant en partie seulement vers la surface intérieure du conduit externe et traversant le trajet du fluide qui   s'écoule   dans l'espace compris entre le conduit interne et le conduit externe.

   Les déflecteurs ne   génent   pas do façon sensible l'écoulement du fluide mais oréent une certaine turbu-   lence   contrôlée dans le mouvement du fluide qui traverse l'espace compris entre les conduits intérieur et extérieur   1 l'expérience   montre que le film de fluide à faible vitesse qui se formatè la surface extérieure du oonduit interne est brisé lorsque le fluide qui se déplace à travers l'espace compris entre les conduits intérieur et extérieur est le fluide à température plus élevée,comme o'est le cas des produits de combustion dans un dispositif pour brûleur récupérateur de la chaleur rayonnée par un tube ;

    1 les   parties des produits de la combustion qui sont à températures relativement élevées sont   amenées alors   sucoessibement 

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 en contact avec la surface   extérieure   du oonduit intérieur par un effet de tourbillonnement ou de turbulence. Il n'est pas possible dans ces conditiona à une couche de gaz en contact avec la surface extériou- ro du conduit intérieur de se déplacer à une faible vitesse on venant frotter do façon continue sur cotte surface et do réduire ainsi de façon notablo la température du conduit intérieur en agissant à la manière d'un isolant thermique.

   De préférence, les déflecteurs ne   s'étendent   que sur une faible partie de la distance séparant la surface extérieure du conduit interne de la surface intérieure du conduit externe, 
Dans un mode de réalisation préféré los déflecteurs' sont disposés habituellement dans des plans distants les uns des autres et normaux à l'axe de l'échangeur. 



   Suivant la forme de réalisation montrée dans les dessins los déflecteurs sont ainsi constitués par des bagues espacées, 
Coopérant avec los déflecteurs prévus sur la surface extérieure du conduit interne on prévoit de préférence dos ailettes sur la surface   Inférieure   du conduit interne assurant une surface optimale   d'échange.   Los ailettes   s'étendent   de préférence longitudinalement par rapport à   l t échangeur   de   chaleur,   
On peut prévoir un nombre quelconque voulu d'ailettes,

   la chaleur provenant du fluide relativement   chaud   qui se déplace à l'extérieur du conduit interne traversant la paroi du conduit intérieur et se propageant à travers les ailettes pour être amenés au contact du fluide à température relativement basse circulant à l'intérieur 

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 du conduit interne. 



   Conformément à l'invention on constitue un échangeur de chaleur qui comprend un conduit externe. un conduit interne place à l'intérieur du conduit externe et écarte de ce dernier, des liaisons pour faire passer des fluides à températures différentes respectivement à travers le conduit interne et à travers   l'espace   compris entre les conduits interna et externe, des   déflecteurs   étant disposés sur la surface extérieure du conduit interne à intervalles donnés le long dudit conduit, ces déflecteurs s'étendant en partie vers la surface   intérieur ce   du conduit externe, s'étendant à travers le-trajet du fluide qui s'écoule dans l'espace compris entre les conduite interne ot externe de façon à empêcher qu'un film de fluide à faible vitesse ne se forme à la surface extérieure du conduit interne,

   ce qui permet d'augmenter l'efficacité thermique de   l'échangeur.   



     L'invention   apparaîtra plus clairement à l'aide do la description détaillée qui va suivre, faite on   référence   aux dessins annexée donnés uniquement à titre   d'exemple et dans lesquels :   - la figure 1 est une vue en ooupo longitudinale d'une partie d'un échangeur de chaleur conforme à   l'invention )    la figure 2 est une vue de détail à plus grande échelle montrant le conduit intérieur où interne avec arrachement partiel - la figure 3   est   une vue on coupe faite   sonsi-   bloment suivant la ligne III-III de la figure 2. 

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   En se référant plue   particulièrement   aux dessins, l'échangeur de chaleur montré dans la figure 1 est du type utilisé dans un dispositif   récupérateur   pour brûleur à tube rayonnant, comme décrit par exemple, dans le   brovet   U.S. N    3.079.910.   L'échangeur comprend un conduit extérieur ou externe 2, un conduit intérieur ou   interne 3   placé à 3,'intérieur du conduit   externe   2 à une certaine distance de ce dernier. Il est prévu une pièce de liaison 4 qui comporte d'une part un . flasque 5 permettant la liaison avec un dispositif récupérateur pour brûleur à tube rayonnant et d'autre part un flanque 6 par 1'intermédiaire   duquel, 10   conduit extérieur 2 y est fixé au moyen de boulons 7.

   Le   conduit   interne 3 est relié par vissage à la pièce 4 en 8, 
L'extrémité droite du conduit interne 3 comme montré dana les figures 1 et 2 est obtura par un chapoau 9 qui est soudé à   l'extrémité   du conduit en   10. ¯ -   
Le conduit   Interne 3     présente   à intervalles donnés de sa longueur des déflecteurs 11 qui font   saillie   vers l'extérieur depuis sa surface extérieure en   s'étendant     .-en   partie seulement vers la surface intérieure du conduit   externe   2 et traversant le trajet du fluide s'écoulant dans   l'espace   compris   entre   las conduita respectivement interne et externe.

   los déflecteurs Il$ ' on%¯ suivant la forme do réalisation montrée ici, la la forme des bagues ou anneaux embrassant le conduit interne 3. Les   bagues   sont espacées les unes dos autres et laissent un grand espace pour le passage du fluide entre les conduits interne et externe. A l'intérieur   -du   conduit interne 3 est prévu un tube 12 qui comporte 

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 une pièce do liaison 13 à son extrémité extérieure la   pièce   13 est reliée à la pièce 4 par dos boulons 14. 



  Le tube 12 s'étend à l'intérieur du oonduit interne 3 jusqu'en un point voisin do son extrémité fermée. 



  Des ailottes 15 sont disposées sur la surface intérieure du conduit interne 3 comme montré dans les diverses figures. Les ailettes 15 suivant le modo do réalisation représenté viennent de matière avec le conduit interne 3 et ont dos dimensions radiales qui sont voisines de la distance radiale séparant la surface extérieure du tube 12 et la surface   intérieure.du   conduit interne 3. 



  Les ailettes   s'étendent   parallèlement à l'axe de   l'échangour   de chaleur et guident le fluide dans l'espace compris entre le tube 12 et le conduit interne 3. 



   En supposant quo l'échangour de chaleur montré dans los   dessins   est constitué par une partie du dispositif récupérateur pour brûleur à tube rayonnant, les produits do la combustion provonant du tube rayonnant traversent   l'éohangour   dans le sono de la flèche A (figure 1) à   l t intérieur   du conduit externe 2 et se   déplacent   dans   l'espace   annulaire compris entre la surface   intérieure   du conduit externe 2 et la surface extérieure du conduit interne 3, se dirigeant ensuite vers une   canalisation   16 d'où ils peuvent être dirigés vers un conduit ou une souohe de cheminée. 



  L'air que l'on veut   préchauffer   ot qui est ensuite utilisé pour effectuer la combustion du combustible gazeux dans le tube rayonnant du brûleur pénètre dans le tube 12 suivant la direction de la flèche B (figure 

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1), travorse le tube 12 sort à   l'extrémité   droite de ce tube puis roviont dans la dirootion de la flèche 0 dans l'espace annulaire compris entre la   surfaoo   extérieure du tube 12 et la surface   intérieure   du conduit interne 3 en circulant entre les ailettes   15   l'air sort ensuite vers le haut dana la direotion do la flèche B pour être mélange aveo le combustible gazeux qui est   brûle   pour chauffer le tube rayonnant. 



   Los produits do la combustion qui passent dans l'espace annulaire compris entre le conduit externe   2   et le conduit interne 3 rencontrent les déflecteurs 
11 qui empochent une stratification des produite do la combustion qui auraient tendance à former un film de gaz à faible vitesse se déplaçant le long de la surface extérieure du conduit interne 3. Les produits do la combustion sont soumis à uno action contrélée de turbulence grâce aux défloctours de sorte que toutes les parties dos produits do la combustion viennent successivement en oontaot avec la surface   oxtériauro   du oonduit   Interne 3   lui abandonnant leur chaleur. 



   Pendant ce tomps, l'air qui doit être chauffé est distribué à l'extrémité droite du tubo 12 ot circule en direction inverse comme indiqué par la flèche 0, passant entre les ailettes 15 et recevant la chaleur   dosditos   ailettes. Lorsque les ailettes 15 viennent de matière avec le conduit interne 3 comme montré dans les dessins, ollos reçoivent do la façon la plus efficace la chaleur traversant par conduction la paroi du conduit interne 3, et elle distribuent cotte ohalour à l'air qui sort chaud vers le haut comme montré par la 

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   flèche   D, Los   déflecteurs 3   constituent   égalomont   dans uno   certaine   masure dos surfaces absorbant la chaleur, quoique leur fonction première   soit,comme   il a été expliqué,

   do   oréor   une certaine turbulence dans le fluide qui s'écoule dans l'espace annulaire compris entre le conduit externe 2 ot la conduit interne 3, de façon quo co fluide forma dos tourbillons et dos remous et quo le   ooeffioient   d'échange do chaleur aveo le conduit interne 3 soit le meilleur. Ainsi,   grâce   à l'invontion on effectuant dos modifications relativement simples et pou   coûteuses   on obtient une augmentation notable do l'efficacité thermique d'un échangeur de chaleur. 



   Bien entendu, l'invention   n'ost   nullement limitée au modo do réalisation décrit ot représenté qui n'a été donné qu'à titre   d'exemple.  

Claims (1)

  1. R E V E N D I C A T I O N S 1. Echangeur de chaleur comprenant un conduit extérieur ou externe et un conduit intérieur ou interne placé à l'intérieur du conduit externe et écarté de ce dernier, des liaisons étai.!: prévues pour faire passer des fluides à températures différentes respectivement à travers le conduit . interne et à travers l'espace compris entre le conduit interne ! et le conduit externe, des déflecteurs étant prévus sur la surface extérieure du conduit interne à intervalles donnée sur la longueur dudit conduit,
    les déflecteure s'étendant en partie vers la surface intérieure du conduit externe et s'étendant en travers du trajet qui suit le fluide qui a'écoule dans l'espace compris entre le conduit interne et le conduit externe, empêchant la formation d'un film de ' fluide à faible vitesse qui s'écoulerait sur la surface extérieure du conduit interne; de la aorte l'efficacité thermique de l'échangeur est augmentée,, 2. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, dans lequel les déflecteurs sont disposée sensiblement dans des plana distants les une des autres et normaux à l'axe de l'échangeur.
    3. Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 ou 2 dans lequel les délfecteurs ont la forme de bagues ou d'anneaux séparés.
    4, Echangeur de chaleur suivant les revendications Il, 2 ou 3, dans lequel des ailettes sont disposées sur la surface intérieure du conduit interne.
    5. Rchangeur de chaleur suivant la revendication 4, dans lequel les ailettes n'étendent longitudinalement par rapport à l'échangeur de chaleur. <Desc/Clms Page number 11> EMI11.1
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