Appareil échangeur de chaleur pour fiuides. L'invention a pour objet un appareil échangeur de chaleur, -du type à surface, dans lequel deux fluides à températures différentes échangent entre eux de la chaleur à travers une cloison de matière bonne conductrice de 1a chaleur;
ces appareils peuvent être em ployés comme réchauffeurs ou comme réfri gérants, :éventuellement avec changement de l'état physique .de l'un,des fluides ou de tous les :deux.
Suivant l'invention la :cloison qui sépare les deux fluides présente., au moins à l'un de ces fluides, un grand nombre ide passages élémentaires formés pair des rainures étroites et profondes que le fluide doit parcourir en parallèle pour traverser l'appareil.
Le dessin annexé montre à titre ,d'exemple quelques formes d'exécution de l'appareil objet de l'invention, :et fig. 1 et 2 sont deux coupes schématiques, établies :suivant deux plans perpendiculaires entre- eux, d'une. por- tion :d'un échamgeur,de :chaleur;
fig. 3 est une coupe axiale, et fig. 4 une coupe transversale d'un type .d'appareil échangeur de chaleur; fig. 5 est une coupe transversale, et fig. 6 une :coupe longitudinale :d'une va- riante de ce type #cl',appareil; fig. 7 est une coupe transversale, et fig. 8 une coupe axiale d'une .autre variante;
fi,g. 9 est la coupe ,axiale ,d'une ,construction avec rainures longi tudinales.
Dans l'exemple @de fig. 1 iet 2, 1 et 3 désignent ,des paxois courbes entre lesquelles est logée une pièce 2 ayant une épaisseur>r,e- lativement .grande et .dans laquelle sont mé nagées des rainures 4 profondes et de très faible largeur;
la, pièce 2 est de métal bon conducteur de la chaleur et elle est insérée contre la face interne 4e la paroi 1, de façon que celle-ci obture les rainures 4 tandis que la parai 3 est écartée de la face opposée de la pièce 2 pour former un interstice,cle faille épaisseur.
Dans ce cas un .des fluides se distribue ,dans l'interstice entre 3 et 2 et l'autre fluide parcourt les rainures 4. Ces rainures peuvent être ménagées transversalement à la pièce 2 ayant la forme ,d'un manchon, comme dans l'exemple représenté, ou être ménagées dans la direction @cle l'axe ou autrement.
Une construction pratique ;d'un appareil réalisant les conditions :du schéma des fig. 1 et 2 est montrée à fige 3 et 4 où la<B>,</B> pièce rainurée 2 a la forme d'un manchon et est logée dans une enveloppe cylindrique 1 dans laquelle sont ménagées des chambres 12 et 13, en communication avec l'intérieur du manchon à travers des fentes 14 .et 15 et .avec l'exté rieur à l'aide @de raecords 16 et 17.
Un corps creux 3 sert à limiter un in terstice à l'intérieur de la. pièce ? et il est pourvu ;de fentes longitudinales 18 et 19 des cieux côtés :d'une. cloison 20 qui divise l'in- tÉ'rieur du corps 3 .en deux chambres en :corii- muni:cation avec l'extérieur à travers des ou- vertures 21 et 22.
Un :des fluides est introduit dans la elia.mbre 12 d'où il pénètre, à travers la, fenCe 14, dans la, série de rainures 4 de la. pièce \? que le liquide quitte à travers la fente 19, la chambre 1 3 et le raccord 17.
L'autre fluide E-=t introduit, à travers l'ouverture 21, dans le corps creux 3 d'où il sort à travers la fente 19 en enveloppant le corps creux 3 pour par- eoiirir l'interstice entre 2 et 3 et pénétrer par la. fente 18 dans la chambre supérieure d'où il sort à travers l'ouverture 22.
L'échange de :chaleur est :effectué à travers la. pièce 2 :contre la surface interne de la,- quelle un des fluides se répartit en couche mince, tandis que l'autre fluide forme autant. cle couches minces qu'il y a. de rainures 4., eli.acune de ces couehes étant entourée de trois côtés par des parois métalliques qui sont sous l'influence de la. température du fluide qui parcourt l'interstice entre 2 et 3.
L'encombrement de l'appareil peut être réduit en supprimant les chambres 12 et 13 et en les remplaçant par des évidements 12' et 13' ménagés longitudinalement dans <B>la</B> portion rainurée de la pièce 2, comme visible dans la forme d'exécution de fige 5 et 6 qui est d'ailleurs analogue à la. eoiistrti@ction des fige 3 et 4.
Les constructions des fige 3 à 6, pourraient aussi. être modifiées dans le sens que la, pièce \? comporterait des rainures 4 aussi sur sa face interne, ou seulement sur la. face interne, clans lequel ras sa face :externe non rainurée limiterait un interstice avec l'enveloppe 1. Dans des cas particuliers on pourrait aussi renoncer à la formation d'un interstice mince contre la surface non rainurée de la. pièce 2.
Un appareil du type décrit peut être uti lisé :avec avantage comme réfrigérant, par exemple pour le refroidissement d'huile de lubrification, ainsi que pour des applications analogues, dans lequel cas on établit la eir- cul.ation d'un fluide froid à, l'intérieur du corps :creux 3 et dans l'interstice entre 3 et 2, tandis que l'huile à refroidir est forcée de parcourir en parallèle les rainures 4 à l'in térieur :
desquelles elle est soumise par couches minces à l'action refroidissa-lite des parois métalliques qui limitent les rainures 4.
Un appareil de .ce type peut aussi être utilisé eomme ré:clia.uffeur par exemple pour le -chauffage du na,plite alimentant un bru- leur; dans ce cas on établit la circulation d'un fluide,chaud, -de la vapeur par exemple, à l'intérieur :du corps creux 3, le naphte étant: obligé,de parcourir en parallèle les rainures 4.
Lorsqu'un appareil de ce type est employé pour la condensation d'une vapeur qui par court les rainures 4, il est utile d'augmenter la largeur d'une portion de ces rainures pour permettre au liquide condensé de s'y assem bler aisément et d'en être facilement évacué.
Dans e.e cas on aura, recours à la construc tion des fige 7 et 8 où les ailettes de la pièce 2 limitant les rainures 4 sont amincies à. la périphérie en formant un évidement sur l'une ou sur toutes les deux de leurs faces, de façon à obtenir ides chambres .annulaires 4' de plus grande largeur que les rainures 4.
On pourrait .aussi à. cet effet laisser un jeu entre le bord -des ailettes limitant les rai nures et la paroi de l'enveloppe.
Pour cette application, l'appareil est dis posé avec son axe horizontal et la vapeur, qui -est introduite dans l'évidement supérieur 12', parcourt les rainures 4 pour atteindre l'évidement inférieur<B>I ,Ô",</B> le liquide -cond-ensé s'assemble dans les rainures annulaires éla.r- gie:
s 4', .ou en général dans l'espace existant à l'extérieur des ailettes, et il s'écoule dans l'évidement 13' d'où il passe au conduit d'é- vacua.tion.
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Au <SEP> lieu <SEP> d'être <SEP> ménagées <SEP> transversalement
<tb> iL.
<SEP> la <SEP> direction <SEP> de <SEP> l'axe <SEP> @de <SEP> l'appareil, <SEP> les <SEP> rai nures <SEP> pourraient <SEP> aussi <SEP> s'étendre <SEP> .dans <SEP> sa <SEP> di rection <SEP> longitudinale <SEP> avec <SEP> l'avantage <SEP> que
<tb> l'appareil <SEP> peut <SEP> avoir <SEP> une <SEP> longueur <SEP> considéra <I>Mu</I> <SEP> .sans <SEP> rendre <SEP> difficile <SEP> la <SEP> .distribution <SEP> uni forme <SEP> idu <SEP> fluide <SEP> dans <SEP> la <SEP> partie <SEP> rainurée.
Une construction @de ce \type est montrée à fig. 9 où 1 indique l'enveloppe externe, 2 le manchon. logé à l'intérieur de cette enve loppe et dont la face externe est parcourue par des rainures longitudinales 4, et 3 est le corps tubulaire logé à l'intérieur !d11 man chon 2.
L'enveloppe 1 comporte à une extrémité un renflement annulaire 23 pourvu d'un rac cord 24 pour sa communication avec l'exté rieur et l'extrémité opposée de l'enveloppe comporte une ouverture 25. Le corps tubu laire 3 comporte une plaque frontale 26 des tinée à appuyer contre .la bride @du manchon 2 et percée d'un trou 27, tandis qu'un .conduit 28 établit la communication avec l'intérieur du -corps tubulaire 3.
Lors de l'utilisation de cet appareil, par exemple pour .le chauffage .d'un liquide, celui ci est introduit à travers le raccord 24 dans le renflement annulaire 23 d'où il se distribue dans les rainures longitudinales 4 qu'il par court pour se décharger à travers l'ouver ture 25.
En même temps un fluide chaud, par exemple de la vapeur -d'eau, est introduit à travers le conduit 28 dans le corps tubulaire 3 et il parcourt ,l'interstice entre le corps 3 et le manchon 2 pour se décharger à travers le trou 27.
Heat exchanger device for fluids. The object of the invention is a heat exchange apparatus, of the surface type, in which two fluids at different temperatures exchange heat with each other through a partition of material which is a good conductor of heat;
these devices can be used as heaters or as refrigerants,: possibly with a change in the physical state of one, of the fluids or of both.
According to the invention: the partition which separates the two fluids presents., At least to one of these fluids, a large number of elementary passages formed even by narrow and deep grooves which the fluid must travel in parallel to pass through the apparatus .
The appended drawing shows by way of example some embodiments of the apparatus which is the subject of the invention,: and FIG. 1 and 2 are two schematic sections, established: along two planes perpendicular to each other, of a. portion: of a heat exchanger, of: heat;
fig. 3 is an axial section, and FIG. 4 is a cross section of one type of heat exchanger apparatus; fig. 5 is a cross section, and fig. 6 a: longitudinal section: of a variant of this type # cl ', apparatus; fig. 7 is a cross section, and fig. 8 an axial section of another variant;
fi, g. 9 is an axial section of a construction with longitudinal grooves.
In the example @ in fig. 1 and 2, 1 and 3 denote curved paxois between which is housed a part 2 having a thickness> r, e- lately .grande and .in which are formed grooves 4 deep and very narrow;
the, part 2 is made of metal which is a good conductor of heat and it is inserted against the internal face 4e the wall 1, so that the latter closes the grooves 4 while the parai 3 is spaced from the opposite face of the part 2 to form an interstice, key fault thickness.
In this case one. Of the fluids is distributed, in the gap between 3 and 2 and the other fluid passes through the grooves 4. These grooves can be formed transversely to the part 2 having the form of a sleeve, as in the example shown, or be provided in the direction of the axis or otherwise.
A practical construction; of an apparatus fulfilling the conditions: of the diagram of fig. 1 and 2 is shown at pins 3 and 4 where the <B>, </B> grooved part 2 has the shape of a sleeve and is housed in a cylindrical casing 1 in which chambers 12 and 13 are formed, in communication with the inside of the sleeve through slots 14. and 15 and. with the outside using connectors 16 and 17.
A hollow body 3 serves to limit an interstice inside the. room ? and it is provided with longitudinal slits 18 and 19 of the heavens sides: of a. partition 20 which divides the interior of the body 3 into two chambers in: connection with the exterior through openings 21 and 22.
A: fluids are introduced into the element 12 from where it enters, through the window 14, into the series of grooves 4 of the. room \? that the liquid leaves through the slot 19, the chamber 1 3 and the fitting 17.
The other fluid E- = t introduced, through the opening 21, into the hollow body 3 from which it exits through the slot 19, enveloping the hollow body 3 so as to leave the gap between 2 and 3 and enter through the. slot 18 in the upper chamber from which it exits through the opening 22.
The exchange of: heat is: carried out through the. part 2: against the internal surface of the, - which one of the fluids is distributed in a thin layer, while the other fluid forms as much. key thin layers that there are. of grooves 4., eli.acune of these couehes being surrounded on three sides by metal walls which are under the influence of. temperature of the fluid passing through the interstice between 2 and 3.
The bulk of the device can be reduced by removing the chambers 12 and 13 and replacing them with recesses 12 'and 13' formed longitudinally in <B> the </B> grooved portion of part 2, as visible in the embodiment of figs 5 and 6 which is also similar to the. eoiistrti @ ction of figs 3 and 4.
The constructions of figs 3 to 6, could also. be modified so that the, part \? would have grooves 4 also on its internal face, or only on the. internal face, clans which flush with its face: non-grooved external would limit a gap with the casing 1. In particular cases one could also do without the formation of a thin gap against the non-grooved surface of the. room 2.
An apparatus of the type described can be used: with advantage as a coolant, for example for cooling lubricating oil, as well as for similar applications, in which case the flow of a cold fluid is established at , the inside of the body: hollow 3 and in the gap between 3 and 2, while the oil to be cooled is forced to travel in parallel through the grooves 4 inside:
from which it is subjected by thin layers to the cooled action of the metal walls which limit the grooves 4.
An apparatus of this type can also be used as a re: clia.uffeur, for example for the heating of the na, plite feeding a burner; in this case, the circulation of a fluid, hot, steam, for example, is established inside: the hollow body 3, the naphtha being: obliged, to travel in parallel through the grooves 4.
When an apparatus of this type is employed for the condensation of a vapor which runs through the grooves 4, it is useful to increase the width of a portion of these grooves to allow the condensed liquid to easily assemble therein. and be easily evacuated.
In e.e case there will be recourse to the construction of the pins 7 and 8 where the fins of the part 2 limiting the grooves 4 are thinned out. the periphery by forming a recess on one or both of their faces, so as to obtain the annular chambers 4 'of greater width than the grooves 4.
We could .also to. this effect leave a clearance between the edge of the fins limiting the grooves and the wall of the casing.
For this application, the apparatus is arranged with its horizontal axis and the steam, which is introduced into the upper recess 12 ', travels through the grooves 4 to reach the lower recess <B> I, Ô ", </ B> the condensed liquid is assembled in the elastic annular grooves:
s 4 ',. or in general in the space existing outside the fins, and it flows into the recess 13' from where it passes to the evacuation duct.
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In the <SEP> place <SEP> of being <SEP> spared <SEP> transversally
<tb> iL.
<SEP> the <SEP> direction <SEP> of <SEP> axis <SEP> @ of <SEP> the device, <SEP> the <SEP> channels <SEP> could <SEP> also <SEP> extend <SEP>. in <SEP> its <SEP> direction <SEP> longitudinal <SEP> with <SEP> the advantage <SEP> that
<tb> <SEP> device may <SEP> have <SEP> a <SEP> length <SEP> considered <I> Mu </I> <SEP>. without <SEP> making <SEP> difficult <SEP> the <SEP> .distribution <SEP> uni form <SEP> idu <SEP> fluid <SEP> in <SEP> the <SEP> part <SEP> grooved.
A construction of this type is shown in fig. 9 where 1 indicates the outer casing, 2 the sleeve. housed inside this envelope and the outer face of which is traversed by longitudinal grooves 4, and 3 is the tubular body housed inside! d11 man chon 2.
The casing 1 has at one end an annular bulge 23 provided with a connector 24 for its communication with the outside and the opposite end of the casing has an opening 25. The tubular body 3 has a front plate 26 of the tinée to press against .the flange @du sleeve 2 and pierced with a hole 27, while a .conduit 28 establishes communication with the interior of the tubular body 3.
When using this device, for example for .heating .d'un liquid, it is introduced through the connection 24 into the annular bulge 23 from where it is distributed in the longitudinal grooves 4 that it through short to discharge through the opening 25.
At the same time a hot fluid, for example steam-water, is introduced through the conduit 28 into the tubular body 3 and it travels the gap between the body 3 and the sleeve 2 to discharge through the tube. hole 27.