Echangeur de chaleur. L'invention a pour objet un échangeur de chaleur servant à l'échauffement, à l'aide de gaz chauds., de fluides circulant dans son intérieur sous haute pression, constitué par des éléments juxtaposés dont chacun com porte au moins, un tube cylindrique étiré de haute résistance,
ce ou ces tubes étant enro bés dans le métal de corps au moins partiel- lément métalliques dont la conformation a pour résultat de remplacer la forme cylindri- que extérieure des tubes par des surfaces extérieures qui assignent aux ,gaz chauds des trajectoires rectilignes -et ,sans remous dans leur passage entre les éléments juxtaposés lui constituent l'échangeur.
Par la juxtaposition d'un certain. nombre l'éléments ainsi constitués, les espaces libres lui les séparent forment eux-mêmes les ca- -aux rectilignes réservés aux gaz, qui y che- ninent sans remous au changements de di- ..ection.
L'invention repose sur la faculté que pos- 'èdent les métaux de transmettre en tous sens, par conductibilité, des quantités de cha leur dont l'importance est fonction des sec tions de métal mises en jeu; si un tube ren fermant un liquide est mis en contact in time avec un corps métallique dont la sec tion transversale soit importante par rapport à s'a surface extérieure, la température de ce corps: s'uniformisera d'autant mieux avec celle du tube que sa section métallique sera plus forte, de telle façon que ce corps repré sentera un prolongement effectif de la sur face du tube lui-même.
Cette association -du tube cylindrique étiré avec le corps. métallique qui l'enveloppe permet, en même temps que le chauffage des fluides sous les plus hautes pressions, d'assigner aux surfaces extérieures de confor mations rectilignes, qui, en supprimant tous remous par changements de direction du flux gazeux écartent la cause principale des dépôts poussiéreux sur les surface, de chauffe et des résistances au passage des gaz au travers -de ces mêmes. surfaces. Ces échangeurs de chaleur, entre autres usages, s'appliquent particulièrement au chauffage, à laide des gaz provenant d'un foyer, de l'eau sous très haute pression ser vant à l'alimentation des chaudières à va: peur modernes.
Les appareils peuvent être disposés pour que le flux gazeux circule, soit perpendicu lairement, soit parallèlement à la direction des tubes renfermant le fluide à échauffer.
L'invention peut être réalisée, suivant les cas qui se présentent, sous l'une ou l'autre Tes formes d'exécution représentées, à titre d'exemple, respectivement en vue et en coupe, par les fig. 2 à 12 annexées à la description.
Suivant la fig. 2, les tubes a en. métal étiré sont entourés .de corps métalliques c en fonte de fer (ou autres métaux) qui recou vrent toute la. longueur du tube.
La. flèche d indique la direction -du cou rant gazeux qui, après avoir pénétré par les surfaces adductrices e, passe entre les surfa ces planes f .
Pour assurer l'épanouissement optimum des gaz à la; sortie, l'élément métallique est complété par une pièce h en matière réfrac taire dont le profil rappelle celui d'une poupe de navire. D'ailleurs, la surface métallique i est considérée comme inactive et ,destinée, si les pièces h ne sont pas appliquées, à être bientôt remplie par les poussières, tandis que les surfaces actives e, f restent absolument libres de tous .dépôts.
La section évidée i pourrait évidemment être remplie de métal, mais le poids total deviendrait beaucoup plus élevé sa-us aucune utilité.
Suivant l'importance des échanges ther miques à obtenir, le corps c peut être accou plé (fig. 3) à un ou plusieurs corps supplé mentaires c' superposés, dont chacun com porte un tube étiré a.
Ces différents corps peuvent aussi n'en former qu'un seul e (fig. 4). enveloppant deux ou plusieurs tubes; dans ce cas, les évi dements j sont ménagés dans ces corps pour en réduire le poids. Les appareils peuvent également être dis- posés, pour que le courant gazeux circule pa rallèlement à la direction des tubes a; les profils de surfaces sont toujours rectilignes dans le sens du flux gazeux, mais ils peu vent affecter des formes assez diverses dont les deux principales sont représentées en f ig. 5 -et 6.
La fi-. 5 représente des corps plats c jux taposés, dans lesquels les, tubes a sont noyés; le flux gazeux passe en k entre les deux sur faces rectilignes f ; les trous j constituent les évidements.
La fig. 6 représente un autre profil d'é léments en étoile qui, par leur juxtaposition, forment .des passages de gaz circulaires faci les à nettoyer si c'était nécessaire; a sont les tubes étirés, c les corps métalliques, k les passages des gaz.
Lorsqu'il s'agit de refroidir des gaz très chauds, le corps c peut avoir une section transversale uniforme sur toute sa longueur, sa surface extérieure restant lisse (fig. 2, 3, 4).
Il est cependant, dans la plupart des cas, pourvu de nervures ou de lames telles que l parallèles entre elles (fig. 7) placées dans des. plans perpendiculaires (fig. 8) ou obli ques (fig. 9) par rapport aux axes des tubes et qui constituent ainsi .des. ailettes augmen tant la surface du corps c.
Chacun des corps métalliques représentés aux figures ci-dessus décrites, qu'il soit mo- notubulâ.ire ou multitubulaire, constitue un élément de l'échangeur.
Les fi-. 2, 3 et 5 représentent deux élé ments semblables juxtaposés; le nombre de ces éléments juxtaposés peut évidemment être quelconque, de même que la longueur axiale de chaque élément peut varier suivant l'impo,rtance (les échanges thermiques à ob tenir.
Les éléments, établis suivant l'une ou l'autre des variantes décrites ci-dessus, sont juxtaposés en nombre quelconque, et chacun d'eux est relié, par sa partie inférieure, à un collecteur d'alimentation, .et par sa, partie su périeure, à un collecteur de sortie. Les fig. 10 et 11 représentent .en deux vues perpendiculaires l'une à l'autre, l'as semblage normal d'éléments traversés verti- ealement par les gaz, et reliés à un collec- teur m ainsi qu'à un collec teur de sortie n.
Dans cette position, fré quemment adoptée, les divers tubes a de cha que élément .sont superposés les uns aux au tres et cette superposition suffit, si même les tubes sont horizontaux et parallèles entre eux, à assurer la circulation des fluides qu'ils renferment.
Lorsque l'assemblage des éléments doit être traversé par un flux gazeux horizontal, il est nécessaire pour obtenir la marche des deux fluides à contre-courant, de placer ho rizontalement aussi les, élément9 juxtaposés; mais cette position horizontale présente l'in convénient de paralyser la circulation -des fluides liquides renfermés dans les tubes.
La fig. 12 représente la disposition spé ciale employée lorsque le flux gazeux suit un chemin, non pas vertical, mais presque ho rizontal, afin de conserver une certaine incli naison ascendante au serpentin constitué par les. tubes dans. lesquels passe successivement le fluide à échauffer en contre-courant.
Tandis que le flux gazeux extérieur suit un chemin peu incliné, sur l'horizon suivant W--YIr, le fluide intérieur chemine à contre courant suivant X-Y; chaque élément est légèrement incliné .sur l'horizon, de façon que chacun des tubes qui le compose se trouve à un niveau légèrement différent de celui du tube voisin; cette légère différence de ni veau suffit à assurer la circulation inté rieure, même si chacun des tubes pris isolé ment est horizontal.
Tous les dispositifs précédents supposent les tubes traversés par un liquide; l'invention prévoit néanmoins qu'ils peuvent aussi bien être traversés par de la, vapeur.
Constitués suivant l'une ou l'autre des formes décrites ci-@de@ssus à titre d'exemples, ces échangeurs procurent les résultats sui vants <B>10</B> Quoique leurs surfaces extérieures soient rectilignes. dans. tout leur développe- ment, elles peuvent supporter grâce à leur combinaison avec des. tubes étirés cylindri ques, les pressions intérieures les plus élevées des chaudières modernes.
20 Quoique leurs parois intérieures soient faites de tubes cylindriques en métaux éti rés pouvant .supporter les pressions les plus élevées, les appareils ne présentent extérieu rement que des passages rectilignes sans changements de direction ni remous,,et que le flux gazeux traverse aux plus grandes vites ses sous des résistances réduites, tous dépôts de poussières étant en même temps évités.
On sait que dans une surface de chauffe aquatubulaire suivant fig. 1, la face posté rieure a' -des tubes a située hors, du trajet ef fectif des gaz est le sièe -d'un échange ther mique beaucoup moins" actif que leur face antérieure a2.
On ,sait aussi que les chocs répétés, des gaz à la rencontre des tubes successifs, ainsi due les changements de direction du flux gazeux ont pour résultat de créer des remous et des résistances au passage des gaz qui doivent être surmontées par un supplément de tirage.
On sait enfin que les gaz chargés de pous sières abandonnent facilement celles-ci aux endroits a' (fig. 1) où la vitesse est très ré duite -et où elles forment des prismes trian gulaires b isolant les tubes du contact des gaz.
Ces divers inconvénient, sont encore ag gravés lorsque les tubes cylindriques sont garnis de nervures ou d'ailettes embrassant le corps des tubes; ils sont pour ainsi dire sup primés dans les dispositifs décrits ci-dessus.