Echangeur de chaleur. On sait l'intérêt qui s'attache dans les échangeurs thermiques à air ou autre fluide à la recherche de la plus grande perméabilité possible, compatible avec une surface suffi sante aérée.
On a proposé différentes dispositions pour l'augmentation de la perméabilité, mais elles ont, en général, le désavantage de ne pas aug menter, en même temps, la surface aérée.
La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur, caractérisé en ce que les réseaux d'éléments actifs pour l'échange de chaleur sont disposés dans une position inclinée par rapport à la direction du fluide léchant extérieurement lesdits réseaux.
Ces éléments actifs d'échange (tubes, ai lettes, etc.), peuvent être inclinés de manière telle qu'une direction perpendiculaire à tous les éléments parallèles d'un réseau et conte nue dans le plan de ce réseau reste perpen diculaire, en même temps, à la direction du vent ou autre fluide léchant extérieurement ledit réseau.
On obtient ainsi une augmentation de la surface d'échange.
Les éléments actifs d'échange peuvent également être inclinés de telle sorte qu'une direction perpendiculaire à tous les éléments parallèles d'un réseau et contenue dans le plan de ce réseau soit oblique à la direction du vent ou autre fluide léchant extérieure ment ledit réseau.
On obtient ainsi une augmentation simul tanée de la perméabilité et de la surface d'échange, auxquelles l'échange total est pro portionnel.
L'échangeur peut être formé de plusieurs réseaux inclinés de manière à former deux à deux des angles dièdres inférieurs à 180 .
Dans le cas où les éléments actifs de ces réseaux sont des ailettes, celles-ci peuvent se prolonger d'un réseau à l'autre et elles af fectent la forme de<B>V,</B> M ou<B>V</B> multiples. Certaines formes d'exécution de l'échan geur selon l'invention peuvent servir au chauffage des appartements.
Certaines formes d'exécution peuvent pré senter des rangées de tubes horizontaux dont les plans sont obliques, ainsi que des ailettes en forme de chevrons, toutes situées dans des plans verticaux parallèles.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'échangeur faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue, schématique, d'une première forme d'exécution qui est un échan geur de chaleur à tubes ayant subi une rota tion par rapport à un échangeur usuel, de telle sorte que les tubes se trouvent inclinés par rapport à la direction du fluide léchant extérieurement lesdits tubes; La fig. 2 est une vue, de côté, correspon dante, montrant, en traits interrompus, une forme en chevron; La fig. 3 est une vue analogue d'une forme d'exécution, en forme de<B>W,</B> de même encombrement qu'un échangeur en forme de V;
La fig. 4 est une vue analogue d'une autre forme d'exécution d'un échangeur en V, dans lequel les éléments actifs sont constitués par des ailettes ; La fig. 5 est une vue, analogue à celle de la fig. 1, d'une forme d'exécution dont les éléments ont subi une double rotation par rapport à ceux d'un échangeur usuel; La fig. 6 est une vue analogue d'un écban- geur en V;
La fig. 7 est une coupe, verticale, trans versale, d'une forme d'exécution constituée par un appareil de chauffage adossé à un mur ou cloison; La fig. 8 est - une vue analogue d'une forme d'exécution constituée par un appareil de chauffage logé dans une niche, ménagée dans un mur; La fig. 9 est une coupe analogue d'une forme d'exécution constituée par un appareil de chauffage placé à. cheval sur une cloison, en vue du chauffage de deux pièces d'appar tement;
La. fig. 10 est une vue, de profil, d'une forme d'exécution constituée par un appareil de chauffage amovible; La fig. 11 en est une vue de face, avec arrachement partiel; La fig. 12 est une vue, de face, à plus grande échelle, d'une forme d'exécution cons tituée par un radiateur en chevron; La fig. 18 en est une coupe transversale suivant la ligne 13-13 de la fi-. 12.
La fig. 1 du dessin annexé montre, en traits mixtes, un réseau de tubes ordinaires 5 parallèles se présentant perpendiculaire ment à la direction du vent Y.
Pour obtenir un échangeur suivant l'in vention, le réseau 5 est incliné en 5', le plan abc'd' contenant les axes des tubes 5 a donc tourné d'un angle 0-' à partir du plan corres pondant abcd du réseau usuel 5.
La perméabilité du réseau étant définie par l'écartement relatif des éléments consé cutifs, lorsque le réseau a subi sa rotation 0', on voit que l'écartement relatif n'a pas changé. Par contre, la longueur des tubes est augmentée. Pour O' - 60 cette longueur serait doublée ac' <I>- 2</I> ac.
Naturellement, au lieu de former une seule nappe de tube, on peut former deux nappes<I>bd'</I> et d'i (fig. 2) inclinées du même angle O' ou d'angles différents sur le lit Y du vent. Les deux nappes forment un an gle dièdre A inférieur à<B>180'.</B> Bien entendu, cet angle peut avoir des valeurs quelcon ques A, Al....
On peut naturellement, pour diminuer la profondeur dans le sens du vent, établir l'é changeur comme il est représenté à la fig. 3, c'est-à-dire en forme de double V (bykli) ou de multiple V (bîjanolcp...). On n'est limité que par l'encombrement relatif des éléments. Il en résulte des profondeurs s', s2, s3 suivant le nombre de chevrons réalisé. Les conditions d'écoulement sont les mêmes par raison de symétrie.
Cette disposition est utilisable quel que s oit le moyen de transmission de chaleur em- ployé, direct par fluide chauffant, ou par conductibilité. Dans ce dernier cas, on peut employer tubes et ailettes ou tubes et fils, etc. La, fig. 4 représente un exemple d'un ré seau de tubes plats 5 et d'ailettes 8. Comme ce sont les ailettes 8 qui constituent les éléments actifs, ce sont ces ailettes 8 qui sont en che vrons, leurs bords étant inclinés par rapport.
à. la direction T' du vent. Les tubes plats 5 sont dans l'axe aux pointes des chevrons. Les tubes intermédiaires sont orientés dans le lit du vent, au passage à travers les chevrons, dans des positions qui varient comme il est indiqué sur la. figure, c'est-à-dire avec une in clinaison nulle sur les pointes et une inclinai son maximum au milieu de la branche du chevron.
Dans les formes d'exécution ,précédentes, les éléments actifs (tubes 5 ou ailettes 8) ont subi une seule rotation 01 par rapport au plan usuel abcd, de telle sorte qu'une direction telle que<I>ab,</I> perpendiculaire à tous ces élé ments et contenue dans le plan de ces élé ments reste perpendiculaire à la direction Y du vent; mais on peut faire subir aux élé ments deux rotations successives suivant deux axes orthogonaux, de manière qu'une telle direction soit oblique à la direction V.
Une telle forme d'exécution est représentée schématiquement à la fig. 5 dans laquelle les axes des tubes sont situés dans un plan ab"c'd" provenant du plan abc'd', auquel on fait subir une rotation OZ autour de ac', ledit plan abc'd' provenant lui-même du plan usuel abcd au quel on a fait subir une première rotation 0' autour de ab.
La deuxième rotation OZ a comme intérêt (le décaler les éléments et de donner une aug mentation de perméabilité.
Pour une rotation de OZ -<B>60',</B> on cons tate une augmentation de<B>50%</B> dans la per méabilité. D'autre part, pour une rotation 0' - 60 , ac venant en ac', on a: ac' <I>-</I> Zac = donc. la surface d'échange est doublée. Finalement, le produit pS de la perméa bilité par la surface est triplée: l'échange qui lui est proportionnel est donc très aug menté. La fig. 6 représente un échangeur en V, dans lequel les éléments ont subi la double ro tation<B>e1</B>, 192.
Le vent souffle dans la direction OX. Les chevrons ac'e... b"d"f' sont tous parallèles au plan XOZ.
Les éléments de chevron ac'...b"d" font avec le plan YOZ l'angle W et la ligne ab" des sommets a... b" des chevrons, parallèle au plan YOX, fait avec YOZ l'angle 0'.
Cette disposition peut se compléter par d'autres symétriques (voir le réseau b"glad", par exemple), de façon à. former des séries de pyramides quadrangulaires, rentrantes et sortantes, dont le plan directeur est perpen diculaire au vent.
On va maintenant décrire des formes d'exécution applicables au chauffage domes tique des appartements.
La forme d'exécution représentée à la fig. 7 est constituée par un appareil de chauf fage adossé à un mur ou cloison 1. Il com porte une gaine 2 de section horizontale en forme d'!1, de telle sorte qu'en combinaison avec la paroi 1 elle forme un conduit verti cal. Cette gaine 2 s'arrête vers le bas à une certaine distance du plancher ou sol 3 et elle est largement ouverte en tu. A sa partie su périeure, la gaine 2 est ouverte en vw, sur sa face antérieure, et un déflecteur 4, cylindri que ou autre, est prévu de manière à renvoyer vers l'ouverture vw, l'air qui monte dans cette gaine suivant le trajet indiqué par les flèches.
(A noter que l'ouverture supérieure vu; de la gaine 2 pourrait être ménagée sur la face supérieure qui pourrait être entièrement ou verte ou munie de perforations, par exemple d'un grillage.) A la base de la gaine 2 et dans cette gaine sont disposés des réseaux d'éléments ac tifs constituant un radiateur à chevrons.
Ce radiateur est constitué, d'une manière connue en soi, de plusieurs rangées de tubes paral lèles 5 (fig. 7, 12, 13), les plans x-x, Y-Y, z-z (fig. 13) contenant les axes desdits tu bes faisant, d'une rangée à l'autre, des angles dièdres égaux ou non et alternativement dans un sens, puis dans l'autre, de telle sorte que de profil ces plans forment une sorte de pliage en V, W ou en multiple V.
Les tubes 5 sont horizontaux, les plans x-x, y-y, z-z (fig. 13) de leurs axes étant obliques, ces tubes sont .réunis à leurs extré mités par deux collecteurs 6 et 7. Dans l'un de ces collecteurs arrive le fluide chaud (eau ou autre).
De l'autre collecteur part le fluide partiellement refroidi qui a cédé une partie de ses calories à l'air à réchauffer et qui en tre dans la gaine, à sa base, par son ouverture <I>tu.</I> Entre les deux collecteurs 6 et 7, les tubes 5 sont réunis par - des ailettes parallèles 8, découpées parallèlement aux plans x-x, y-y, z-z (fig. 12), de telle sorte qu'elles ont une forme de V, Vlf ou de V multiple. Ces ailettes sont disposées dans des plans verti caux parallèles.
Le radiateur est fixé dans la gaine 2 par tout moyen quelconque approprié, par exem ple à l'aide de deux pattes 9 (fig. 12, 13), en foncées dans la paroi 1 et passant dans des crochets 10. fixés, par exemple, à des pattes 11 des collecteurs 6 et 7.
Dans la variante représentée à la fig. 8, le radiateur est logé dans une niche 12, ména gée dans la paroi 1, la partie supérieure de cette niche formant le déflecteur 4.
La fig. 9 représente une autre variante, dans laquelle le radiateur est logé à cheval sur une paroi 1, de telle sorte qu'il permet le chauffage de deux pièces d'appartement; la gaine 2 est munie, dans ce cas, d'une cloison médiane 13 et le déflecteur est symétrique (4-4').
Les fig. 10 et 11 représentent une autre forme d'exécution constituée par un appareil amovible dans lequel la gaine 2 constitue un véritable carter, monté sur pieds 14 et muni de poignées 15. Le fluide (eau, ou autre) des tiné à circuler dans le radiateur est chauffé dans une petite chaudière, constituée par un tube 16 communiquant à ses deux extrémités avec les collecteurs 6 et 7 et dans lequel est logée une résistance électrique alimentée par deux conducteurs 17.
A noter que les ailettes 8 dont les bords sont inclinés de l'angle 0' (fit. 13) par rap port à une perpendiculaire à la direction du vent pourraient également subir une deuxième rotation OZ (fig. 11), de telle sorte que le radiateur pourrait se présenter de face dans une position inclinée ABCD (fig. 11) ou en core en forme de chevron AEFGHD (fig. 11).
Les principaux avantages des appareils de chauffage décrits comme formes d'exécu tion de l'échangeur selon l'invention par rap port aux radiateurs connus, à ailettes rectan gulaires à bords horizontaux et à tubes hori zontaux situés dans un plan horizontal sont les suivants: Pour une surface projetée au sol égale dans les deux cas, les radiateurs en chevrons bénéficient d'une surface de chauffe plus grande, ce qui augmente la puissance calori fique; inversement, à, puissance calorifique égale, l'encombrement des radiateurs à che vrons est plus faible que celui d'un radiateur ordinaire.
Un radiateur en chevrons bénéficie, en plus d'une augmentation de surface de chauffe, d'un accroissement de perméabilité à l'air qui le traverse; la perméabilité étant plus grande, le débit d'air est plus grand, ce qui permet soit de diminuer cette perméabi lité jusqu'à celle des radiateurs courants par une augmentation du nombre d'ailettes, donc de surface de chauffe (ce qui contribue à aug menter la puissance du radiateur), soit de conserver la grande perméabilité, ce qui con tribue à une augmentation du débit d'air, donc à une diminution de la température de sortie d'air (une température de sortie d'air élevée peut être, en effet,
très gênante pour les usagers de ce mode de chauffage).
Un radiateur en chevrons, de par sa forme triangulée, présente un moment d'inertie plus grand qu'un radiateur plan de même surface de chauffe; sa résistance à la torsion est donc plus grande, ce qui constitue un grand avantage lors du montage des tuyaute ries qui provoque des efforts de torsion assez importants.