CH332279A - Echangeur de chaleur entre deux fluides - Google Patents

Description

      Echangeur    de chaleur entre deux     fluides       La présente invention a pour objet un  échangeur de chaleur entre deux     fluides.     



  L'échangeur de chaleur selon la présente  invention est caractérisé par au moins une  paroi de séparation entre les fluides présen  tant sur au moins une     partie    d'une au moins  de ses faces des rainures ménageant dans la  dite paroi de séparation des creux dont la pro  fondeur varie entre un et cinq millimètres.  



  Le dessin annexé représente, à titre d'exem  ple, plusieurs formes d'exécution d'un échan  geur de chaleur à tubes de l'échangeur faisant  l'objet de l'invention.  



  La     fig.    1 représente une coupe longitudi  nale d'un tel tube selon une première forme  d'exécution.  



  La     fig.    2 est une coupe transversale selon  <I>II</I> de la     fig.    1.  



  La     fig.    3 est une coupe longitudinale d'un  tube selon une deuxième forme d'exécution.  La     fig.    4 est une coupe par<I>IV-IV</I> de la       fig.    3.  



  La     fig.    5 est une vue de face d'un tube à  ailettes longitudinales, avec des rainures sur  la partie cylindrique du tube.    La     fig.    6 est une coupe par<I>VI-VI</I> de la       fig.    5.    La     fig.    7 est une coupe transversale d'un  échangeur à tubes pourvus d'ailettes tangen  tielles avec rainures sur les parties cylindri  ques des tubes, et la disposition     quinconcée    de  ces tubes selon une forme d'exécution particu  lière.  



  La     fig.    8 représente de face un tube sur  lequel les rainures sont infléchies.  



  La     fig.    9 est une vue à     90     du tube de la       fig.    8.  



  La     fig.    10 est une vue de face d'une va  riante du tube de la     fig.    1, dans laquelle les  rainures n'accusent qu'une partie de la sur  face du tube.    La     fig.    11 est une variante de la     fig.    10  dans laquelle les rainures sont infléchies.    Lorsqu'il s'agit d'un échangeur de chaleur  à tubes, de section     circulaire    ou autre, parcou  rus intérieurement par un     fluide    qui échange  sa     chaleur    avec un fluide extérieur arrivant  perpendiculairement à l'axe des tubes, les rai  nures b sont prévues     transversalement    sur la  surface extérieure du tube a.

   Ces rainures ont  une profondeur de l'ordre de 1 à 2 mm, et  donnent en coupe longitudinale, comme on le  voit sur la     fig.    1, une forme en dents de scie  à la surface extérieure du tube. Les dents peu  vent être en forme de triangle équilatéral, ou      isocèle, ou encore scalène, et leurs hauteurs,  qui sont uniformes sur le dessin, pourraient  être     différentes    suivant les régions du tube a  et sa disposition dans le flux gazeux exté  rieur.  



       Lorsqu'il    s'agit d'un échangeur, dans lequel  le     fluide    extérieur circule     parallèlement    à  l'axe des tubes, les rainures c sont prévues  comme on le voit sur la     fig.    3, dans le sens des  génératrices du tube. Elles prennent alors sur  la coupe transversale du tube     (fig.    4) l'aspect  de dents de scie.  



  Cette disposition des rainures a pour effet  d'augmenter la     surface    de contact du tube  avec le     fluide    extérieur. Les rainures sont suf  fisamment petites pour ne pas diminuer nota  blement la résistance du tube qui peut au be  soin être choisi un peu plus épais et, d'autre  part, elles ne donnent pas lieu à des reliefs       suffisamment    hauts pour engendrer dans la  hauteur de la dent des variations de tensions  internes résultant de variations de tempéra  ture.  



  Les rainures peuvent être réalisées par tout  moyen convenable, par exemple par usinage ;  ou encore par estampage du tube, à froid ou  à chaud, éventuellement, avec disposition, à  l'intérieur du tube, d'un     mandrin    ou d'un rem  plissage de sable, par exemple.  



  Sur les     fig.    5 et 6, on a représenté un tube  g avec deux ailettes<I>dl,</I>     d'    longitudinales, dia  métralement opposées, à embase épaisse. Les  rainures f sont, comme on le voit :sur les figu  res prévues sur les parties cylindriques g du  tube situées entre les ailettes<I>dl,</I>     d2,    et se ter  minent sur la base épaisse de l'ailette.  



  L'aménagement de rainures peut être pris  en combinaison avec une disposition     quincon-          cée    des tubes telle que celle qui est représen  tée sur la     fig.    7. Avec cette disposition, on  ménage entre les tubes h présentant chacun  deux ailettes tangentielles longitudinales des  couloirs parcourus par le     fluide    extérieur dans  le sens des     flèches    A, couloirs qui présentent  des variations de section et des variations de  direction, lesquelles provoquent dans le     fluide     extérieur des variations de vitesse et de pres  sion favorables à l'échange de chaleur.

      On remarquera que les rainures i, prévues  sur les tubes h entre les ailettes, se trouvent  précisément à hauteur des étranglements et  changements de direction     KK    des couloirs mé  nagés entre les tubes. De la sorte, les rainures       i    accroissent en ces endroits particulièrement  favorables, la surface d'échange. De plus, la  vitesse du fluide à cet endroit fait que les  particules solides éventuellement contenues  dans le fluide gazeux ne peuvent se déposer,  en sorte que les faces des tubes restent très  nettes et très propres à cet endroit, ce qui as  sure la pleine efficacité des rainures.  



  Dans le cas où     il    s'agit de tubes autour  desquels le     fluide    extérieur circule transversa  lement à l'axe, au lieu de ménager des rainu  res suivant une section transversale du tube,  comme représenté     fig.    1 et 2, il est prévu de  donner à ces rainures des directions graduelle  ment infléchies de manière à s'enrouler     (fig.    8  et 9) sur la surface arrière du tube, suivant un  trajet hélicoïdal progressif.

   De la sorte, on  oblige le fluide arrivant dans le sens de la flè  che<I>B</I>     (fig.    8) sur la génératrice antérieure     DD     à effectuer un trajet plus long et à parcourir  des pentes adoucies pour gagner la face ar  rière du tube et la génératrice arrière CC.  



  Comme on le voit sur la     fig.    9 qui repré  sente le tube de la     fig.    8 à     90 ,    chaque rainure  présente un contour tel que<I>E F G 1,</I> la face  amont du tube recevant le contour E F G, et  la face aval du tube, le contour G 1 E. On  remarquera que le contour<I>E F G I,</I> projeté  en plan sur la     fig.    9, a à peu près la forme  suivie par les filets     fluides,    contournant un  tube de section circulaire attaqué transversa  lement par un     fluide,    ces filets fluides s'écar  tant de la face aval du tube pour se rejoindre  à une certaine distance en arrière de cette  face.

   Le contour<I>G I E,</I> offert par les rainures  hélicoïdales, revient en quelque sorte à cou  cher sur la face arrière du tube le trajet nor  malement suivi par les filets     fluides    dans le  cas d'un tube lisse.    Sur les fi-. 8 à 9, les rainures sont inflé  chies vers la gauche de la figure. Cette in-      flexion pourrait également se produire vers la  droite. Il est prévu que, dans un échangeur  de chaleur à tubes, à une première rangée de  tubes à rainures     infléchies    vers la gauche,  pourra faire suite une seconde rangée de tubes  où les rainures seront infléchies dans l'autre  sens, de manière à ramener le courant général  de fluide extérieur dans l'axe de l'échangeur.  



  Au lieu d'enrober toute la périphérie du  tube lisse, il est prévu     (fig.    10 et 11) que la  face amont du tube, dans le sens de circulation  du fluide, reste lisse, les rainures ne commen  çant qu'au voisinage de la face aval. De la  sorte, on augmente la surface d'échange à  partir du moment où le contact est moins as  suré avec le     flux    du fluide, et l'on égalise les  températures sur les deux faces du tube, ce  qui supprime les distorsions de tubes.

   Au lieu  d'être tracées suivant des sections droites,  comme représenté     fig.    10, ces rainures, qui  n'accusent que partiellement la surface du  tube, peuvent être inclinées en hélice à la ma  nière des     fig.    8 et 9, comme on l'a représenté       fig.    11.  



  Les rainures peuvent être ménagées sur la  ou les faces des tôles de séparation dans un  échangeur à lames, planes ou ondulées. De  même, les rainures peuvent être prévues sur  des tubes ondulés, et orientées en consé  quence. Au lieu d'être de section triangulaire,  elles pourraient être rectangulaires, trapézoï  dales, curvilignes.  



  La profondeur des rainures peut varier sur  leur trajet, les rainures devenant, par exem  ple, plus profondes sur la face arrière des  tubes.  



  On peut, sur un même tube, faire alterner  des rainures profondes avec des rainures qui  le sont moins. Ou encore, on peut     rapporter     sur un tube rainuré, des ailettes transversales  qui correspondent dans une certaine mesure  à des rainures profondes, en augmentant la  surface d'échange pour une certaine longueur  de tube. Ces ailettes transversales, au lieu  d'être d'égale hauteur, peuvent être plus hau  tes sur la face arrière des tubes qui tend à  recevoir moins de chaleur.

Claims (1)

1. REVENDICATION Echangeur de chaleur entre deux fluides, caractérisé par au moins une paroi de sépara tion entre les fluides présentant sur une partie au moins d'une au moins de ses faces des rai nures ménageant dans ladite paroi de sépara tion des creux dont la profondeur varie entre un et cinq millimètres. SOUS-REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur selon la revendi cation, caractérisé en ce que les rainures sont orientées suivant le sens général de circulation du fluide sur la paroi de séparation.

   2. Echangeur de chaleur selon la reven dication, comportant des tubes, caractérisé en ce que les rainures sont disposées transversa lement aux génératrices des tubes, suivant le sens du courant de fluide extérieur sur les tubes. 3. Echangeur de chaleur selon la revendi cation, comportant des tubes, le fluide exté rieur circulant transversalement à l'axe des tubes, caractérisé en ce que les rainures, d'abord disposées transversalement à une gé nératrice du tube sur la face amont du tube dans le sens de circulation du fluide, s'inflé chissent suivant des lignes hélicoïdales dont le pas augmente progressivement vers la face aval du tube.

   4. Echangeur de chaleur selon la revendi cation, comportant des tubes, le fluide exté rieur circulant transversalement à l'axe des tubes, caractérisé en ce que la face amont du tube dans le sens de circulation du fluide est lisse. 5. Echangeur de chaleur selon la revendi cation, comportant des tubes munis d'ailettes longitudinales, caractérisé en ce que les rainu res sont disposées sur la paroi des tubes si tuée entre les ailettes. 6. Echangeur de chaleur selon la reven dication, caractérisé en ce que la profondeur des rainures est variable le long de celle-ci.

   7. Echangeur de chaleur selon la revendi cation, comportant des tubes, caractérisé en ce que des rainures profondes alternent avec des rainures moins profondes, tout le long du tube. 8. Echangeur de chaleur selon la reven dication, caractérisé en ce qu'il comporte des tubes disposés en quinconce formant pour le passage de fluide extérieur des couloirs de section et de direction, variables, les rainures ménagées sur les tubes se trouvant au voisi nage des variations de section et de direction des couloirs.