Appareil thermique La présente invention a pour objet un appareil thermique comportant un faisceau de tubes à axes parallèles parcourus extérieurement par un fluide cir culant dans la direction de l'axe des tubes et échan geant de la chaleur avec une substance contenue dans ces tubes, des surfaces déflectrices ondulées étant disposées entre ces tubes.
Cet appareil est caractérisé en ce que ces surfaces déflectrices sont présentées par des bandes de tôle, présentent des ondulations dont la longueur d'onde et/ou l'amplitude varient d'une façon continue d'un bout à 1'autm de la bande et .sont insérées entre les tubes, parallèlement à l'axe de ces tubes.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'appareil thermique fai sant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue partielle de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en perspective d'un détail de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe d'un détail d'une variante de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en coupe d'une variante de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 5 est une vue en élévation d'un détail de la deuxième forme d'exécution.
Les fig. 6 à 9 sont respectivement des coupes par II-II, 111-11I, IV-IV, V-V de la fig. 5.
La forme d'exécution représentée à la fig. 1 com prend des tubes à axes parallèles qui sont alternati vement de section cruciforme a et de section circu laire b. Entre chaque tube de section circulaire et la surface du tube cruciforme qui l'avoisine est dis posée, parallèlement aux tubes, une bande de tôle déflectrice c. Cette bande c est constituée par une bande de feuillard convenablement matricée.
La sec- tion de cette bande de tôle est légèrement incurvée en d, comme on le voit à la fig. 2.
Cette bande de tôle métallique est ondulée de l'une de ses extrémités A à l'autre extrémité B, de manière à présenter une suite d'ondulations telle que la longueur d'onde de ces ondulations, d'abord très petite en e du côté A de la bande, aille graduelle ment en augmentant en f tout le long de la bande, vers l'autre extrémité B.
I.1 en résulte que, pour un fluide circulant dans, le sens de la flèche F de B en A, les battements, qui sont à l'origine B faibles, iront en augmentant de fré quence et éventuellement d'intensité à mesure que l'on s'approche de la sortie A. Les effets qui en résul teront sur l'écoulement du fluide F iront donc en progressant.
Ces battements engendrent une modifi cation des conditions d'échange de chaleur le long des tubes ; et la forme, et l'importance des ondula tions<I>e</I> f peuvent être choisies pour satisfaire à toute loi fixée à l'avance, d'échange thermique le long du tube.
Par- exemple, on pourra faire que l'échange thermique entre le fluide extérieur F et le tube aille en croissant progressivement de l'entrée B à la sortie A, de manière à maintenir constante l'émission de challeur des tubes, bien que le fluide F aille en s'échauffant à mesure qu'il longe les tubes.
Avec la disposition adoptée sur la fig. 1, on voit que les battements du fluide sont réalisés dans les intervalles qui séparent la surface du tube b et la sur face du tube a ainsi que celle de ses, ailettes, car ce tube a peut être assimilé à un tube à quatre ailettes longitudinales, creuses.
Les bandes de tôle déflectrices c sont fixées sur les plaques supportant les tubes, ou encore suppor- t6es de place en place par des taquets d'écartement portant sur les. tubes. La distance entre les surfaces de déflection des bandes de tôle et les parois des tubes peut être variable de bout en bout de l'appareil. On peut ne disposer les bandes de tôle que sur cer taines portions de l'appareil.
Dans la variante représentée fig. 3, chaque tube de section circulaire g est muni, suivant quatre dé ses génératrices, de tôles déflectrices h analogues à celle qui est représentée fig. 2, et qui sont, par exem ple, fixées sur la surface du tube.
Comme ces bandes déflectrices n'agissent pas pour la transmission de chaleur, mais principalement pour modifier le cou rant de fluide extérieur F, il suffit dé souder par points les sommets des ondulations <I>e, f</I> sur le tube g.
La variante de la fig. 4 comprend des tubes de section circulaire g munis de bandes ondulées com me dans la variante de la fig. 3, disposées alternati vement avec des tubes de section cruciforme i alter nant avec les tubes g. On voit que les bandes de tôle déflectrices h créent les battements voulus dans le fluide extérieur F qui circule parallèlement aux axes des tubes entre les tubes.
Dans d'autres formes d'exécution, les tubes pour raient avoir une surface d'échange par unité de lon gueur qui est variable. Dans ces cas, les surfaces dé flectrices pourraient être disposées soit de façon que leur action s'ajoute à celle de la variation de la sur face d'échange, soit, au contraire, de façon qu'elle s'en retranche, l'effet des battements contrecarrant alors l'augmentation de la surface d'échange.
Par exemple, l'appareil pourrait comprendre des tubes présentant d'abord des ailettes nombreuses sur un tronçon d'une certaine longueur (grande surface d'échange), en face de laquelle sont disposées les surfaces déflectrices, pendant que le tronçon suivant des tubes ayant moins ou peu d'ailettes (moindre sur face d'échange), ou n'en ayant pas du tout, se trou vera en face de surfaces déflectrices très efficaces ;
ou, au contraire, une partie de chaque tube sera lisse et n'aura pas de surfaces déflectrices en face d'elle, alors que plus loin le tube présentera des ailettes de plus en plus nombreuses, et en face desquelles sont disposées des surfaces déflectrices de plus en plus efficaces.
Les ondulations<I>e, f</I> de la surface déflectrice <I>d</I> peuvent être non seulement de longueur d'onde va riable, mais encore d'amplitudes variables. De pré férence, au lieu d'être symétriques, elles seront asy métriques, c'est-à-dire que chaque onde sera formée d'une branche ascendante assez abrupte suivie d'une branche descendante plus longue et moins inclinée sur la direction générale d'écoulement du fluide.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 5 à 9, chaque tube comprend quatre, -tronçons<B>k,<I>1,</I></B> <I>m, n,</I> qui ont chacun une surface d'échange thermi que constante, mais qui varie d'un tronçon au sui vant, le tube étant baigné extérieurement par un fluide circulant dans le sens de la flèche F.
Le premier tronçon k présente un certain nombre d'ailettes longitudinales o. Ces ailettes sont en nom bre double, p, pour le tronçon 1 suivant. Pour le tronçon<I>m</I> qui suit, les ailettes<I>q</I> sont ondulées, com me on le voit sur les fig. 5 et 8, de manière à créer dans le fluide F des battements entre ailettes, qui sont favorables à l'échange de chaleur. Enfin, le der nier tronçon n porte un nombre encore plus grand d'ailettes r, ondulées.
A partir du tronçon m, des bandes en tôle déflec trices sont prévues entre les tubes et ces bandes c sont, comme on le voit aux fig. 5 et 8, ondulées de façon constante ou variable, de manière à créer des battements dans le fluide F circulant autour des tu bes, lesquels battements modifient l'échange thermi que de cette portion m de tube. Pour la dernière portion n, les bandes déflectrices cl sont encore on dulées davantage, comme on le voit fig. 5.
Ainsi, chaque tube possède, de l'entrée à la sor tie, des possibilités d'échange thermique qui vont en croissant de tronçon en tronçon.
Dans cette forme d'exécution on pourrait, par exemple, faire en sorte que la quantité de chaleur absorbée par le fluide F soit à peu près constante de bout en bout de chaque tube, et cela malgré l'élé vation de température du fluide F à mesure qu'il approche de la sortie.
D'autre part, s'il se révèle que, sur certaines lon gueurs, la substance que contient chaque tube émet ,plus de chaleur que sur d'autres, il sera possible de disposer les ailettes à un endroit de façon à favoriser une transmission de chaleur accrue.
L'appareil décrit est utilisé notamment dans les échangeurs de chaleur pour les centrales nucléaires. Le fluide chaud sortant du réacteur est celui qui circule dans des tubes et ces tubes, parcourus par de l'eau présentent entre eux les surfaces ondulées comme décrit.
Les tubes pourraient également contenir des bar res en une substance telle qu'un minerai d'uranium émettant de la chaleur. Dans ce cas, le fluide qui circule autour des tubes serait destiné à absorber la chaleur émise par les barres d'uranium.