EP3015807A1 - Intercalaire d'échangeur thermique - Google Patents

Intercalaire d'échangeur thermique Download PDF

Info

Publication number
EP3015807A1
EP3015807A1 EP15191989.1A EP15191989A EP3015807A1 EP 3015807 A1 EP3015807 A1 EP 3015807A1 EP 15191989 A EP15191989 A EP 15191989A EP 3015807 A1 EP3015807 A1 EP 3015807A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fins
section
length
fluid
spacer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP15191989.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas FRANCOIS
Serge Russeil
Ephraïm TOUBIANA
Daniel Bougeard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3015807A1 publication Critical patent/EP3015807A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F28F3/027—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements with openings, e.g. louvered corrugated fins; Assemblies of corrugated strips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities

Definitions

  • the present invention relates to the field of heat exchangers and more particularly interleaves present within said heat exchangers.
  • a first fluid flows between said tubes or plates and a second fluid flows inside said tubes or plates.
  • the spacers are placed between the tubes or plates, in the flow of the first fluid to homogenize and increase the heat exchange surfaces with the tubes or plates.
  • the spacers may more particularly be composed of rows of fins arranged parallel to the fluid flow and connecting two walls in between which circulates said fluid.
  • One of the aims of the invention is therefore to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and to propose improved spacers.
  • the present invention therefore relates to a spacer for a heat exchanger, said spacer being intended to be disposed between exchange walls within said heat exchanger, said spacer having fins connecting the walls exchange, said fins extending a certain length in the direction of flow of a first fluid passing through said spacer, said fins being arranged on the one hand in rows perpendicular to the flow of the first fluid and on the other hand staggered, and within each row, the fins are parallel to each other, of identical length and spaced from one another.
  • the interlayer being formed of at least two sections, each section comprising a row of fins or grouping at least two adjacent rows of fins of identical length and spacing, the length of the fins being different from one section to another, the length of the fins of a section i being defined with respect to the length of the fins of a contiguous section i-1, according to the following arithmetic-geometric sequence:
  • the i rg ⁇ The i - 1 + Ra where Rg is a reason between 0.6 and 1.5 and Ra is a reason between -5 and 5 and where i is a natural number defining a given section.
  • the length of the fins is different from one section to another, makes it possible to modulate the pressure losses of the flow of fluid flow within the interlayer and keep them as low as possible, despite the changes in physical properties of the fluid. Thanks to the use of the arithmetic-geometric suite, it is thus possible to obtain at equivalent volume a more powerful heat exchanger (capable of exchanging more heat energy) with reduced pressure drops.
  • the spacing between the fins of a first section differs from the spacing between the fins of a second section.
  • At least one section comprises a multitude of rows of fins.
  • the length of the sections is identical.
  • the length of the sections differs from one section to another.
  • At least one section comprises a single row of fins and the length of said section is equal to the length of said fin.
  • the length of the fins from one section to another increases along the flow of the first fluid flow.
  • the spacer is composed of crenellations whose side walls form the fins and the upper and lower walls are intended to come into contact with the exchange walls between which the first fluid flows.
  • the present invention also relates to a heat exchanger comprising at least one interlayer as described above.
  • the indices i, j and k correspond to natural whole numbers.
  • FIG. 1 and 2 show schematic representations of a portion of a heat exchanger. More specifically figure 1 shows a perspective representation of a portion of an interlayer 1 placed between two exchange walls 3 between which a first fluid flows, for example air and the figure 2 shows a top view of a spacer 1 different from that shown in FIG. figure 1 .
  • the flow of flow of the first fluid is represented in the various figures by arrows 100.
  • the exchange walls 3 between which the first fluid flows may for example be outer walls of flat tubes or exchange plates in which can flow a second fluid.
  • the insert 1 comprises fins 5 connecting the exchange walls 3.
  • the fins 5 extend by a certain length La in the direction of flow of the first fluid 100 passing through said insert 1.
  • the fins 5 are arranged in rows A k perpendicular to the flow of circulation of the first fluid. These rows A k are themselves arranged in staggered relation to each other. Within each row A k , the fins 5 are parallel to each other, of identical length and spaced apart by a constant spacing E.
  • the interlayer 1 is formed of at least two sections Si each section Si comprising a row A k of fins 5 or grouping at least two rows A k , A k + 1 contiguous with fins 5 of length La and of spacing E identical. As shown in figure 2 , The length of the fins 5 is different from one section to another.
  • the portion of insert 1 has two sections S 1 and S 2 .
  • the section S 1 comprises two rows A 1 and A 2 of fins 5 and the section S 2 also comprises two rows A 3 and A 4 of fins 5.
  • the portion of insert 1 has two sections S 1 and S 2 .
  • the section S 1 comprises five rows A 1 to A 5 of fins 5 and the section S 2 has three rows A 6 to A 8 of fins 5.
  • the physical properties of the first fluid change due to its temperature variation and thus the pressure losses also change.
  • the fact that the length La of the fins 5 is different from one section Si to another, makes it possible to modulate the pressure drops of the circulation flow of the first fluid within the interlayer and to keep them as low as possible and this despite the changes in physical properties of the first fluid. It is thus possible to obtain, at equivalent volume, a more powerful heat exchanger (capable of exchanging more heat energy) with reduced pressure drops.
  • the interlayer 1 may be composed of crenellations, for example folded sheet, whose side walls form the fins 5 and whose upper and lower walls 7 are intended to come into contact with the exchange walls 3 between which circulates the first fluid.
  • the length La i of the fins 5 of a section Si is defined with respect to the length of the i-1 of the fins 5 of a contiguous section S i-1 , according to the following arithmetic-geometric sequence:
  • the i rg ⁇ The i - 1 + Ra where Rg is a reason between 0.6 and 1.5 and Ra is a reason between -5 and 5 and where i is a natural number defining a given section Si.
  • the i corresponds here to the desired length of the fin 5 and the i-1 corresponds to the length of the previous fin 5.
  • intervals of Rg and Ra are in particular imposed by limits such as the total length of the insert 1, the desired number of fins 5 as well as the minimum and maximum lengths desired.
  • the reason Rg can be between 0.8 and 1.3 and the reason Ra can be between -0.6 and 0.6, so that the variations of the lengths La of the fins 5 are optimal.
  • the spacing E between the fins 5 of the same row A k may be different between two sections Si and S j , with i different from j.
  • the spacing E can increase between two consecutive sections Si, S i + 1 .
  • the gap E can also decrease between two consecutive sections Si, S i + 1 , as illustrated in FIGS. figures 1 and 2 where the spacing E between the fins 5 of the section S 1 is greater than the spacing E between the fins 5 of the section S 2 .
  • the gap E can vary between 0.5 and 1.5 mm, more particularly between 0.7 and 1.15 mm to have a good heat exchange while limiting the pressure drop.
  • At least one section Si has a plurality of row A k of fin 5.
  • At least one section If has only one row of fins 5.
  • a k In this case, the length L of the section Si is equal to the length La of the fin 5.
  • the insert 1 has four sections S 1 to S 4 and each of them has only one row A 1 to A 4 of fins 5.
  • the spacing E between the fins 5 is constant from one Si section to another. That is to say that the spacing E between two fins 5 of a section Si is the same as the spacing E between two fins 5 of the other sections S j , with i different from j.
  • the lengths of the fins 5 of each section Si decrease along the flow of the first fluid flow in the interlayer 1. This is particularly suitable for heat transfer from the first fluid passing between the fins 5 to the second fluid flowing inside the flat tubes or exchange plates. Said first fluid is then cooled.
  • the figure 6 shows more particularly a graph of the evolution of the number of Nusselt of the first fluid as a function of the pressure drop for inserts 1 with a total length of 120 mm, with a constant spacing E of 0.75 mm between the fins 5 , a number of 61 fins and a Reynolds number of 3000 of the first fluid.
  • the Reynolds number (Re) is a dimensionless number used in fluid mechanics characterizing a flow, in particular the nature of its regime (laminar, transient, turbulent).
  • the Pareto front is the set of solutions that are not dominated by other solutions.
  • a solution x dominates a solution y if all the objectives associated with x are better or the same as y, and at least one objective is strictly better. Therefore a chosen solution in the design, should preferably be part of the Pareto front.
  • the Pareto front therefore corresponds to the grouping of optimal solutions for objectives that are a high Nusselt number and the lowest possible pressure drops.
  • the point Y1 which does not form part of the invention, corresponds in turn to a spacer whose length La of the vanes 5 is successively of 30, 3, 1.5 and 1 mm, ie not following the arithmetic-geometric sequence
  • the i R g ⁇ The i -1 + Ra .
  • the figure 7 shows more particularly a graph of the evolution of the Nusselt number as a function of the pressure drop for interleaves 1 with a total length of 60 mm, with a constant spacing E of 0.75 mm between the fins 5, a number 61 fins and a Reynolds number of 3000.
  • Curve X2 corresponds to the Pareto front for tabs 1 whose length La of the fins 5 is defined according to the arithmetic-geometric sequence
  • the i R g ⁇ The i -1 + Raavec Rg between 0.6 and 1.5 and Ra between -5 and 5.
  • the point Y2 which does not form part of the invention, corresponds in turn to an interlayer whose length La of the vanes 5 is successively of 30, 3, 1.5 and 1 mm, ie not following the arithmetic-geometric sequence
  • the i R g ⁇ The i -1 + Ra .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un intercalaire (1) pour échangeur de chaleur, ledit intercalaire (1) étant destiné à être disposé entre des parois d'échange (3) au sein dudit échangeur de chaleur, ledit intercalaire (1) comportant des ailettes (5) reliant les parois d'échange (3), lesdites ailettes (5) s'étendant d'une certaine longueur (La) dans le sens de circulation (100) d'un premier fluide traversant ledit intercalaire (1), lesdites ailettes (5) étant disposées d'une part en rangées perpendiculaires au flux de circulation du premier fluide et d'autre part en quinconce, et au sein de chaque rangée, les ailettes (5) étant parallèles les unes aux autres, de longueur (La) identique et espacées d'un écartement (E) constant, l'intercalaire (1) étant formé d'au moins deux sections (Si), chaque section (Si) comportant une rangée (A k ) d'ailettes ou regroupant au moins deux rangées (A K , A k+1 ) contiguës d'ailettes de longueur (La) et d'écartement (E) identiques, la longueur (La) des ailettes (5) étant différente d'une section (Si) à une autre.

Description

  • La présente invention concerne le domaine des échangeurs thermiques et plus particulièrement des intercalaires présents au sein desdits échangeurs thermiques.
  • Dans le domaine des échangeurs thermiques, notamment les échangeurs thermiques entre deux fluides, il est connu d'équiper ces derniers d'intercalaires qui permettent l'homogénéisation du fluide traversant lesdits intercalaires, ainsi que l'augmentation des surfaces d'échange thermique.
  • Par exemple, dans des échangeurs thermiques à tubes ou plaques, un premier fluide circule entre lesdits tubes ou plaques et un second fluide circule à l'intérieur desdits tubes ou plaques. Les intercalaires sont placés entre les tubes ou plaques, dans le flux du premier fluide afin de l'homogénéiser et d'augmenter les surfaces d'échange thermique avec les tubes ou plaques.
  • Les intercalaires peuvent plus particulièrement être composés de rangées d'ailettes disposées parallèlement au flux du fluide et reliant deux parois entres lesquelles circule ledit fluide.
  • Néanmoins, la présence de ces intercalaires peut générer des pertes de charge dans la circulation du fluide le traversant ce qui peut nuire à ladite circulation et donc aux performances de l'échangeur thermique.
  • Un des buts de l'invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer des intercalaires améliorés.
  • La présente invention concerne donc un intercalaire pour échangeur de chaleur, ledit intercalaire étant destiné à être disposé entre des parois d'échange au sein dudit échangeur de chaleur, ledit intercalaire comportant des ailettes reliant les parois d'échange, lesdites ailettes s'étendant d'une certaine longueur dans le sens de circulation d'un premier fluide traversant ledit intercalaire,
    lesdites ailettes étant disposées d'une part en rangées perpendiculaires au flux de circulation du premier fluide et d'autre part en quinconce, et au sein de chaque rangée, les ailettes sont parallèles les unes aux autres, de longueur identique et espacées d'un écartement constant,
    l'intercalaire étant formé d'au moins deux sections, chaque section comportant une rangée d'ailettes ou regroupant au moins deux rangées contiguës d'ailettes de longueur et d'écartement identiques,
    la longueur des ailettes étant différente d'une section à une autre,
    la longueur des ailettes d'une section i étant définie par rapport à la longueur des ailettes d'une section i-1 contiguë, selon la suite arithmético-géométrique suivante : La i = Rg × La i - 1 + Ra
    Figure imgb0001
    où Rg est une raison comprise entre 0.6 et 1.5 et Ra est une raison comprise entre -5 et 5 et où i est un nombre entier naturel définissant une section donnée.
  • Le fait que la longueur des ailettes soit différente d'une section à une autre, permet de moduler les pertes de charge du flux de circulation du fluide au sein de l'intercalaire et de les garder les plus faibles possible et ce malgré les changements de propriétés physiques du fluide. Grâce à l'utilisation de la suite arithmético-géométrique, il est ainsi possible d'obtenir à volume équivalent un échangeur thermique plus puissant (capable d'échanger plus d'énergie calorifique) avec des pertes de charge réduites.
  • Selon un autre aspect de l'invention, l'écartement entre les ailettes d'une première section diffère de l'écartement entre les ailettes d'une deuxième section.
  • Selon un autre aspect de l'invention, au moins une section comporte une multitude de rangées d'ailettes.
  • Selon un autre aspect de l'invention, la longueur des sections est identique.
  • Selon un autre aspect de l'invention, la longueur des sections diffère d'une section à une autre.
  • Selon un autre aspect de l'invention, au moins une section comporte une unique rangée d'ailettes et la longueur de ladite section est égale à la longueur de ladite ailette.
  • Selon un autre aspect de l'invention, la longueur des ailettes d'une section à une autre, diminue le long du flux de circulation du premier fluide.
  • Selon un autre aspect de l'invention, la longueur des ailettes d'une section à une autre, augmente le long du flux de circulation du premier fluide.
  • Selon un autre aspect de l'invention, l'intercalaire est composé de créneaux dont les parois latérales forment les ailettes et les parois supérieure et inférieure sont destinées à venir au contact des parois d'échange entres lesquelles circule le premier fluide.
  • La présente invention concerne également un échangeur thermique comportant au moins un intercalaire tel que décrit précédemment.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
    • la figure 1 montre une représentation schématique en perspective d'une portion d'intercalaire,
    • la figure 2 montre une représentation schématique en vue de dessus d'une portion d'intercalaire selon un premier mode de réalisation,
    • la figure 3 montre une représentation schématique en vue de dessus d'une portion d'intercalaire selon un deuxième mode de réalisation,
    • la figure 4 montre une représentation schématique en perspective d'une portion d'intercalaire en coupe sur toute sa longueur,
    • la figure 5 montre une représentation schématique en vue de face d'une intercalaire,
    • les figures 6 et 7 montrent un graphique de l'évolution du nombre de Nusselt en fonction de la perte de charge pour différentes intercalaires.
  • Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
  • Dans la présente demande, les indices i, j et k correspondent à des nombres entiers naturels.
  • Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.
  • Les figures 1 et 2 montrent des représentations schématiques d'une portion d'un échangeur de chaleur. Plus précisément la figure 1 montre une représentation en perspective d'une portion d'un intercalaire 1 placé entre deux parois d'échange 3 entre lesquelles circule un premier fluide, par exemple de l'air et la figure 2 montre une représentation en vue de dessus d'un intercalaire 1 différent de celui représenté à la figure 1. Le flux de circulation du premier fluide est représenté sur les différentes figures par des flèches 100.
  • Les parois d'échange 3 entre lesquelles circule le premier fluide, peuvent par exemple être des parois extérieures de tubes plats ou encore des plaques d'échanges dans lesquelles peut circuler un second fluide.
  • L'intercalaire 1 comporte des ailettes 5 reliant les parois d'échange 3. Les ailettes 5 s'étendent d'une certaine longueur La dans le sens de circulation du premier fluide 100 traversant ledit intercalaire 1. Les ailettes 5 sont disposées en rangées Ak perpendiculaires au flux de circulation du premier fluide. Ces rangées Ak sont elles-mêmes disposées en quinconce les unes par rapport aux autres. Au sein de chaque rangée Ak, les ailettes 5 sont parallèles les unes aux autres, de longueur La identique et espacées d'un écartement E constant.
  • L'intercalaire 1 est formé d'au moins deux sections Si chaque section Si comportant une rangée Ak d'ailettes 5 ou regroupant au moins deux rangées Ak, Ak+1 contiguës d'ailettes 5 de longueur La et d'écartement E identiques. Comme le montre la figure 2, la longueur La des ailettes 5 est différente d'une section Si à une autre.
  • Sur la figure 1 la portion d'intercalaire 1 comporte deux sections S1 et S2. La section S1 comporte deux rangées A1 et A2 d'ailettes 5 et la section S2 comporte également deux rangées A3 et A4 d'ailettes 5.
  • Sur la figure 2, la portion d'intercalaire 1 comporte deux sections S1 et S2. La section S1 comporte quant à elle cinq rangées A1 à A5 d'ailettes 5 et la section S2 comporte trois rangées A6 à A8 d'ailettes 5.
  • Le long de son trajet, les propriétés physiques du premier fluide changent du fait de sa variation de température et donc les pertes de charge évoluent également. Le fait que la longueur La des ailettes 5 soit différente d'une section Si à une autre, permet de moduler les pertes de charge du flux de circulation du premier fluide au sein de l'intercalaire et de les garder les plus faibles possible et ce malgré les changements de propriétés physiques du premier fluide. Il est donc ainsi possible d'obtenir, à volume équivalent, un échangeur thermique plus puissant (capable d'échanger plus d'énergie calorifique) à pertes de charge réduites.
  • Comme le montre la figure 5, l'intercalaire 1 peut être composé de créneaux, par exemple en tôle pliée, dont les parois latérales forment les ailettes 5 et dont les parois supérieure et inférieure 7 sont destinées à venir au contact des parois d'échange 3 entre lesquels circule le premier fluide.
  • De préférence, la longueur Lai des ailettes 5 d'une section Si est définie par rapport à la longueur Lai-1 des ailettes 5 d'une section Si-1 contiguë, selon la suite arithmético-géométrique suivante : La i = Rg × La i - 1 + Ra
    Figure imgb0002
    où Rg est une raison comprise entre 0.6 et 1.5 et Ra est une raison comprise entre -5 et 5 et où i est un nombre entier naturel définissant une section Si donnée.
    Lai correspond ici à la longueur recherchée de l'ailette 5 et Lai-1 correspond à la longueur de l'ailette 5 précédente.
  • Les intervalles de Rg et Ra sont notamment imposés par des limites telles que la longueur totale de l'intercalaire 1, le nombre d'ailettes 5 désiré ainsi que les longueurs La minimale et maximale désirées.
  • Plus particulièrement, la raison Rg peut être comprise entre 0,8 et 1,3 et la raison Ra peut être comprise entre -0,6 et 0,6, afin que les variations des longueurs La des ailettes 5 soient optimales.
  • Selon un premier mode de réalisation, illustré aux figures 1 et 2, l'écartement E entre les ailettes 5 d'une même rangée Ak peut être différent entre deux sections Si et Sj, avec i différent de j. Par exemple, dans le sens de circulation du premier fluide 100, l'écartement E peut augmenter entre deux sections Si, Si+1 consécutives. A contrario, l'écartement E peut également diminuer entre deux sections Si, Si+1 consécutives, comme illustré aux figures 1 et 2 où l'écartement E entre les ailettes 5 de la section S1 est supérieur à l'écartement E entre les ailettes 5 de la section S2.
  • Par exemple, l'écartement E peut varier entre 0,5 et 1,5 mm, plus particulièrement entre 0,7 et 1,15 mm pour avoir un bon échange thermique tout en limitant les pertes de charge.
  • Sur l'exemple de mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2, au moins une section Si comporte une multitude de rangée Ak d'ailette 5.
  • Les sections S1 et S2 peuvent avoir une longueur Ls identique. Cependant, les différentes sections Si peuvent avoir également des longueurs Ls différentes d'une section Si à une autre comme illustré à la figure 1 où la longueur Ls de la section S1 est supérieure à la longueur Ls de la section S2.
  • Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 3, au moins une section Si ne comporte qu'une seule rangée Ak d'ailettes 5. Dans ce cas de figure, la longueur Ls de la section Si est égale à la longueur La de l'ailette 5.
  • Sur l'exemple illustré à la figure 3, l'intercalaire 1 comporte quatre sections S1 à S4 et chacune d'entre elle ne comporte qu'une seule rangée A1 à A4 d'ailettes 5. De plus dans cet exemple, l'écartement E entre les ailettes 5 est constant d'une section Si à une autre. C'est à dire que l'écartement E entre deux ailettes 5 d'une section Si est le même que l'écartement E entre deux ailettes 5 des autres sections Sj, avec i différent de j.
  • Comme montré par les figures 1 et 3, et plus en détail par la figure 4, les longueurs La des ailettes 5 de chaque section Si diminuent le long du flux de circulation du premier fluide au sein de l'intercalaire 1. Cela est particulièrement adapté pour un transfert de chaleur depuis le premier fluide passant entre les ailettes 5 vers le second fluide circulant à l'intérieur des tubes plats ou plaques d'échange. Ledit premier fluide est alors refroidi.
  • Il est néanmoins également tout à fait possible d'imaginer, comme visible sur la figure 2, sans sortir du cadre de l'invention que les longueurs La des ailettes 5 de chaque section Si augmentent le long du flux de circulation du premier fluide au sein de l'intercalaire 1. Cela est particulièrement adapté pour un transfert de chaleur depuis le second fluide vers le premier fluide passant entre les ailettes 5. Ledit premier fluide est alors réchauffé.
  • La figure 6 montre plus particulièrement un graphique de l'évolution du nombre de Nusselt du premier fluide en fonction de la perte de charge pour des intercalaires 1 d'une longueur totale de 120 mm, avec un écartement E constant de 0,75 mm entre les ailettes 5, un nombre de 61 ailettes et un nombre de Reynolds de 3000 du premier fluide.
  • Le nombre de Nusselt (Nu) est un nombre adimensionnel utilisé dans les opérations de transfert thermique. Il représente le rapport entre le transfert thermique convectif et le transfert thermique conductif à travers une interface (souvent fluide/solide).
  • Le nombre de Reynolds (Re) est un nombre sans dimension utilisé en mécanique des fluides caractérisant un écoulement, en particulier la nature de son régime (laminaire, transitoire, turbulent).
  • La courbe X1 correspond au front Pareto pour des intercalaires 1 dont la longueur La des ailettes 5 est définie selon la suite arithmético-géométrique Lai = Rg × La i-1 + Raavec Rg compris entre 0.6 et 1.5 et Ra compris entre -5 et 5.
  • Une propriété communément considérée comme nécessaire pour une solution candidate à un problème multi-objectif est que la solution ne soit pas dominée. Le front de Pareto est l'ensemble des solutions qui ne sont pas dominées par d'autres solutions. Une solution x domine une solution y si tout les objectifs associés à x sont meilleurs ou identiques à y, et au moins un objectif est strictement meilleurs. Par conséquent une solution choisie dans le cadre de la conception, doit préférablement faire partie du front de Pareto. Le front Pareto correspond donc au regroupement des solutions optimales pour des objectifs que sont un nombre de Nusselt élevé et des pertes de charge les plus faibles possibles.
  • Le point Y1, qui ne fait pas partie de l'invention, correspond quant à lui à un intercalaire dont la longueur La des ailettes 5 est successivement de 30, 3, 1,5 et 1 mm, c'est à dire ne suivant pas la suite arithmético-géométrique Lai = Rg × La i-1 + Ra.
  • La figure 7 montre plus particulièrement un graphique de l'évolution du nombre de Nusselt en fonction de la perte de charge pour des intercalaires 1 d'une longueur totale de 60 mm, avec un écartement E constant de 0,75 mm entre les ailettes 5, un nombre de 61 ailettes et un nombre de Reynolds de 3000.
  • La courbe X2 correspond au front Pareto pour des intercalaires 1 dont la longueur La des ailettes 5 est définie selon la suite arithmético-géométrique Lai = Rg × La i-1 + Raavec Rg compris entre 0.6 et 1.5 et Ra compris entre -5 et 5.
  • Le point Y2, qui ne fait pas partie de l'invention, correspond quant à lui à un intercalaire dont la longueur La des ailettes 5 est successivement de 30, 3, 1,5 et 1 mm, c'est à dire ne suivant pas la suite arithmético-géométrique Lai = Rg × La i-1 + Ra.
  • On remarque alors sur ces deux graphiques des figures 6 et 7, qu'à perte de charge égale, le front de Pareto des intercalaires 1 suivant la suite arithmético-géométrique a un nombre de Nusselt supérieur et donc une capacité de transfert thermique supérieure à un intercalaire ne suivant pas ladite suite arithmético-géométrique. De même, à nombre de Nusselt égal, les pertes de charge du front de Pareto des intercalaires 1 suivant la suite arithmético-géométrique a des pertes de charge moins importantes qu'un intercalaire ne suivant pas ladite suite arithmético-géométrique.
  • Ainsi, on voit bien que l'intercalaire 1 selon l'invention du fait de la variabilité des propriétés à savoir la longueur La des ailettes 5, l'écartement entre lesdites ailettes 5, ainsi que de la possibilité de définir des sections Si comportant des caractéristiques, liées aux ailettes 5 les composants, pouvant différer d'une section à une autre, permet de s'adapter aux variations de propriétés physiques du premier fluide du fait de ses changements de température et ce afin d'augmenter la puissance de l'échangeur thermique tout en limitant les pertes de charge.

Claims (10)

  1. Intercalaire (1) pour échangeur de chaleur, ledit intercalaire (1) étant destiné à être disposé entre des parois d'échange (3) au sein dudit échangeur de chaleur, ledit intercalaire (1) comportant des ailettes (5) reliant les parois d'échange (3), lesdites ailettes (5) s'étendant d'une certaine longueur (La) dans le sens de circulation (100) d'un premier fluide traversant ledit intercalaire (1),
    lesdites ailettes (5) étant disposées d'une part en rangées perpendiculaires au flux de circulation du premier fluide et d'autre part en quinconce, et au sein de chaque rangée, les ailettes (5) étant parallèles les unes aux autres, de longueur (La) identique et espacées d'un écartement (E) constant,
    l'intercalaire (1) étant formé d'au moins deux sections (Si), chaque section (Si) comportant une rangée (Ak) d'ailettes ou regroupant au moins deux rangées (Ak, Ak+1) contiguës d'ailettes de longueur (La) et d'écartement (E) identiques,
    la longueur (La) des ailettes (5) étant différente d'une section (Si) à une autre, caractérisé en ce que la longueur (Lai) des ailettes (5) d'une section i (Si) est définie par rapport à la longueur (Lai-1) des ailettes (5) d'une section i-1 contiguë, selon la suite arithmético-géométrique suivante : La i = Rg × La i - 1 + Ra
    Figure imgb0003
    où Rg est une raison comprise entre 0.6 et 1.5 et Ra est une raison comprise entre -5 et 5 et où i est un nombre entier naturel définissant une section (Si) donnée.
  2. Intercalaire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écartement (E) entre les ailettes d'une première section (Si) diffère de l'écartement (E) entre les ailettes (5) d'une deuxième section (Sj).
  3. Intercalaire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une section (Si) comporte une multitude de rangées (Ak) d'ailettes (5).
  4. Intercalaire (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la longueur (Ls) des sections (Si) est identique.
  5. Intercalaire (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur (Ls) des sections (Si) diffère d'une section (Si) à une autre.
  6. Intercalaire (1) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'au moins une section (Si) comporte une unique rangée (Ak) d'ailettes (5) et que la longueur (Ls) de ladite section (Si) est égale à la longueur (La) de ladite ailette (5).
  7. Intercalaire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur (La) des ailettes (5) d'une section (Si) à une autre, diminue le long du flux de circulation (100) du premier fluide.
  8. Intercalaire (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la longueur (La) des ailettes (5) d'une section (Si) à une autre, augmente le long du flux de circulation (100) du premier fluide.
  9. Intercalaire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est composé de créneaux dont les parois latérales forment les ailettes (5) et les parois supérieure et inférieure (7) sont destinées à venir au contact des parois d'échange (3) entres lesquelles circule le premier fluide.
  10. Échangeur thermique caractérisé en ce qu'il comporte au moins un intercalaire (1) selon l'une des revendications précédente.
EP15191989.1A 2014-10-28 2015-10-28 Intercalaire d'échangeur thermique Ceased EP3015807A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1460361A FR3027662B1 (fr) 2014-10-28 2014-10-28 Intercalaire d'echangeur thermique.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3015807A1 true EP3015807A1 (fr) 2016-05-04

Family

ID=52450336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15191989.1A Ceased EP3015807A1 (fr) 2014-10-28 2015-10-28 Intercalaire d'échangeur thermique

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3015807A1 (fr)
FR (1) FR3027662B1 (fr)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021019160A1 (fr) * 2019-08-01 2021-02-04 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Échangeur de chaleur avec configuration de passages et structures d'échange thermique ameliorées et procédé de refroidissement en utilisant au moins un tel échangeur
WO2021019153A1 (fr) * 2019-08-01 2021-02-04 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de liquéfaction de gaz naturel avec circulation améliorée d'un courant réfrigérant mixte
RU2742365C2 (ru) * 2016-11-10 2021-02-05 Сафран Теплообменник
US12085334B2 (en) 2019-08-01 2024-09-10 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for liquefying natural gas with improved injection of a mixed refrigerant stream
WO2025066369A1 (fr) * 2023-09-26 2025-04-03 比亚迪股份有限公司 Échangeur de chaleur, système d'échange de chaleur et véhicule
US12292235B2 (en) 2019-08-01 2025-05-06 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for liquefying natural gas with improved exchanger configuration
WO2025146276A1 (fr) * 2024-01-05 2025-07-10 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de régulation thermique

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM528417U (zh) * 2016-02-19 2016-09-11 恩佐科技股份有限公司 利用散熱體排列達低風壓需求、低噪音、高效能之散熱器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002174495A (ja) * 2000-12-07 2002-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器
JP2002228265A (ja) * 2001-01-31 2002-08-14 Denso Corp 給湯器用熱交換器
WO2014037122A1 (fr) * 2012-09-10 2014-03-13 Valeo Systemes Thermiques Intercalaire d'echangeur de chaleur

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002174495A (ja) * 2000-12-07 2002-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器
JP2002228265A (ja) * 2001-01-31 2002-08-14 Denso Corp 給湯器用熱交換器
WO2014037122A1 (fr) * 2012-09-10 2014-03-13 Valeo Systemes Thermiques Intercalaire d'echangeur de chaleur

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742365C2 (ru) * 2016-11-10 2021-02-05 Сафран Теплообменник
US12135165B2 (en) 2019-08-01 2024-11-05 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for liquefying natural gas with improved circulation of a mixed refrigerant stream
FR3099557A1 (fr) * 2019-08-01 2021-02-05 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de liquéfaction de gaz naturel avec circulation améliorée d’un courant réfrigérant mixte
WO2021019153A1 (fr) * 2019-08-01 2021-02-04 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de liquéfaction de gaz naturel avec circulation améliorée d'un courant réfrigérant mixte
FR3099563A1 (fr) * 2019-08-01 2021-02-05 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Echangeur de chaleur avec configuration de passages et structures d’échange thermique améliorées
US12085334B2 (en) 2019-08-01 2024-09-10 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for liquefying natural gas with improved injection of a mixed refrigerant stream
WO2021019160A1 (fr) * 2019-08-01 2021-02-04 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Échangeur de chaleur avec configuration de passages et structures d'échange thermique ameliorées et procédé de refroidissement en utilisant au moins un tel échangeur
US12163741B2 (en) 2019-08-01 2024-12-10 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Heat exchanger having a configuration of passages and improved heat-exchange structures, and cooling method using at least one such heat exchanger
US12292235B2 (en) 2019-08-01 2025-05-06 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for liquefying natural gas with improved exchanger configuration
AU2020323728B2 (en) * 2019-08-01 2026-01-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Heat exchanger having a configuration of passages and improved heat-exchange structures, and cooling method using at least one such heat exchanger
WO2025066369A1 (fr) * 2023-09-26 2025-04-03 比亚迪股份有限公司 Échangeur de chaleur, système d'échange de chaleur et véhicule
WO2025146276A1 (fr) * 2024-01-05 2025-07-10 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de régulation thermique
FR3158209A1 (fr) * 2024-01-05 2025-07-11 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de régulation thermique

Also Published As

Publication number Publication date
FR3027662A1 (fr) 2016-04-29
FR3027662B1 (fr) 2019-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3015807A1 (fr) Intercalaire d'échangeur thermique
EP2737269B1 (fr) Plaque d'echangeur de chaleur
CA2747353A1 (fr) Echangeur de chaleur comprenant des tubes a ailettes rainurees
FR2902507A1 (fr) Echangeur de chaleur
WO2018109368A1 (fr) Echangeur de chaleur à plaques, dispositif de stockage d'énergie et leur procédé de fabrication
WO2014048923A1 (fr) Echangeur thermique de gaz, en particulier des gaz d'echappement d'un moteur
FR2474675A1 (fr) Echangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes a ailettes en forme de plaques
EP3132222A1 (fr) Module d'echangeur de chaleur a echange thermique et compacite ameliores, utilisation avec du metal liquide et du gaz
WO2012041561A1 (fr) Dispositif thermo electrique, notamment destine a generer un courant electrique dans un vehicule automobile
WO2013156554A1 (fr) Dispositif de regulation thermique pour module de batteries
FR3092906A1 (fr) Echangeur de chaleur
EP3452772B1 (fr) Echangeur thermique en matière plastique et véhicule comprenant cet échangeur
WO2017158309A1 (fr) Batterie thermique a matériau a changement de phase encapsulé
EP2591513B1 (fr) Dispositif de génération de courant et/ou de tension à base de module thermoélectrique disposé dans un flux de fluide
WO2016120283A1 (fr) Batterie thermique à matériau à changement de phase encapsulé
FR3032028A1 (fr) Batterie thermique a materiau a changement de phase encapsule.
US20190003780A1 (en) Heat storage system
EP2936038B1 (fr) Tube plat pour échangeur de chaleur d'air de suralimentation et échangeur de chaleur d'air de suralimentation correspondant
WO2012131012A1 (fr) Ensemble et dispositif thermo électrique, notamment destiné à générer un courant électrique dans un véhicule automobile
EP3246648B1 (fr) Dispositif de refroidissement à caloduc pulsé
EP2463610B1 (fr) Échangeur de chaleur notamment pour véhicule automobile
FR2866948A1 (fr) Echangeur de chaleur a deflecteur de flux ameliore
EP3499164B1 (fr) Radiateur à fluide caloporteur avec distribution uniforme de chaleur en façade
EP4695574A1 (fr) Echangeur thermique pour véhicule automobile, comprenant des tubes avec ailettes internes
WO2019002296A1 (fr) Échangeur de chaleur et son procédé de fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

17P Request for examination filed

Effective date: 20160929

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20170817

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20180304