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" Echangeur de température "
Demandes de brevets français en sa faveur du 14 janvier 1935 et du 19 novembre 1935 (Addition).
L'inconvénient principal des échangeurs de température tubes réside dans le fait que la plus grande partie des gaz circulent au centre des tubes, tandis que ceux qui sont en contact des parois subissent un freinage par friction, de sorte que la majeure partie des gaz se trouvent dans de mauvaises conditions pour l'échange des calories. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de réaliser les échangeurs de ce type au moyen de multiples tubes de petit diamètre,mais cette disposition occasionne d'importantes pertes de charge.
La présente invention a pour objet un échangeur de
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température dans lequel ces inconvénients sont évités et qui comprend essentiellement un noyau cylindrique ou conique, de préférence tubulaire, disposé dans l'axe d'un tube muni de tubulures tangentielles d'arrivée et de départ pour les gas chauds, imprimant à ces gaz un mouvement spiraléiforme; ce tube étant lui-même disposé à l'intérieur d'un fourreau fermé, c@lindrique oa ondulé, comportant des tubulures d'arrivée et de départ également tangentielles pour les gaz froids, et avec lequel ce tube est en contact par l'intermédiaire de couronnes à ailettes ou de bandes hélicoïdales continues.
Sur le noyau central peuvent être prévus, à inter- valles convenables, des disques venant en contact avec la paroi intérieure du tube dans lequel circulent les gaz chauds et comportant des fentes radiales se chevauchant d'un disque à l'autre de façon à offrir aux gaz des passages correspon- dant à leur trajectoire spiraléiforme.
Grâce à la circulation spiraléiforme ainsi imprimée au.± az chauds d'une part, et aux gaz froids d'autre part, encombrement égal, un temps de contact plus long que dans les échangeurs connus est assuré à ces gaz sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des chicanes déterminant des pertes de charge.
De plus, une transmission calorifique maxima par conductibilité est réalisée par les disques interposés entre le noyau central et le tube intermédiaire, ces disques s'échauf-
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fant au passage des gaz chauds et transmettant leur chaleur à la paroi du tube.
L'utilisation d'un fourreau ondulé permet d'éviter une circulation trop rapide des gaz froids, telle qu'elle se produirait dans un tube à paroi intérieure libre contre laquelle ces gaz circuleraient tangentiellement; les ondulations dudit fourreau obligent en effet les molécules de gaz à rester plus longtemps au contact du tube intermédiaire et provoquent même un laminage des gaz qui s'échauffent donc plus facilement en passant d'une ondulation à l'autre. En outre, ce fourreau ondulé constitue une importante masse conductrice oontribuant à lté- ohauffement des gaz pressés à son contact.
Suivant une variante de l'invention, on peut, non seulement pour accroître la transmission calorifique, mais encore pour simplifier la construction et pour faciliter le nettoyage de l'appareil, disposer le noyau intérieur, le tube dans lequel circulent les gaz chauds et le fourreau extérieur sous la forme de trois tubes concentriques séparés les uns des autres par deux bandes hélicoïdales oontinues qui assurent, d'un bout à l'autre de l'appareil, une circulation spiraléi- forme, tant des gaz chauds que des gaz froids à réchauffer.
Les tubes concentriques en question et les bandes hélicoïdales intercalaires peuvent être disposés de manière séparément amovible, de telle sorte que l'on puisse aisément démonter l'appareil en ses différents éléments et en opérer A
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rapidement un nettoyage parfait.
Les dessins oi-annexés représentent, à titre d'exem- ples non limitatifs, deux formes de réalisation de l'objet de l'invention.
Dans ces dessins : fig.l est une vue en coupe axiale longitudinale d'une première forme de réalisation; fig,2 est une vue en coupe-élévation longitudinale d'une variante; fig.3 en est une vue en élévation; fig.4 en est une vue en plan.
Dans l'exemple de fig.1, a est le noyau central tubu- laire, fixé dans un tube métallique b fermé à ses deux extrémi- tés. Ce noyau porte une série de disques venant au contact de la paroi interne du tube b et pourvus respectivement de fentes radiales ol qui chevauchent de l'un à l'autre. Le tube b est monté par l'intermédiaire de couronnes à ailettes! dans un fourreau métallique ondulé également fermé à ses extrémités. Ainsi qu'il a été dit, ces couronnes pourraient être remplacées par une bande hélicoïdale continue telle que représentée par le traoé en traits mixtes f, L'ensemble peut éventuellement être enveloppé dans un tube calorifugé g dans lequel peut ooulisser le tube intermédiaire b.
Le tube intermédiaire b oomporte ici dès tubulures tangentielles h1 et h2 d'arrivée et de départ des gaz chauds
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disposées respectivement à ses extrémités; le fourreau ondulé e est pourvu de tubulures tangentielles i1 et i2 d'arrivée et de départ des gaz froids, également situées à ses extrémités.
Dans ces conditions, les gaz chauds arrivant tangen- tiellement à une extrémités du tube b prennent dans l'espace annulaire oompris entre ce tube et le noyau a un mouvement en forme de spirale dont le pas est maintenu sensiblement oons- tant par le passage au travers des fentes des disques c, et ils sortent à l'extrémité opposée, De même, les gaz froids suivent un trajet en spirale entre le tube b et le fourreau ondulé e.
On peut réaliser une marche méthodique de l'appareil en dispo- sant la tubulure d'arrivée des gaz froids à l'extrémité opposée à celle où se trouve l'arrivée des gaz chauds, ou au contraire un fonctionnement anti-méthodique en disposant à la même extré- mité les arrivées de gaz chauds et de gaz froids. On peut encore réaliser un fonotionnement mixte, en faisant arriver les gaz à réchauffer en deux courants de sens contraire aux deux extré- mités du fourreau ondulé, et en prévoyant leur évacuation au milieu de l'appareil, par une tubulure unique ou deux tubulures telles que représentées en traits mixtes sur le dessin.
Dans la variante des fig.2 à 4, a est le noyau central tubulaire; b le tube intermédiaire, concentrique au procèdent, et dans lequel circulent les gaz chauds; e le fourreau extérieur, également tubulaire et concentrique aux précédents. h1 et h2 sont les tubulures tangentielles d'arrivée
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et de départ des gaz chauds, disposées aux extrémités du tube b; i1 et i'1 - i2 et i'2 sont de même respeotivement des tubulures tanzentielles d'arrivée et de départ des gaz froids disposées :
les premières aux extrémités, les secondes de part et d'autre du milieu du fourreau tubulaire e de manière à réaliser un fono- ticnnement mixte dans lequel les gaz à réchauffer arrivent en deux courants de sens contraire aux deux extrémités du fourreau et sont évaoués au milieu de l'appareil,
Une hélice métallique k, constituée par une bande hélicoïdale continue,-est disposée autour du noyau a et vient porter par sa périphérie contre le tube intermédiaire b,
TJne autre hélice métallique 1, constituée également par une bande hélicoïdale continue, est disposée autour du tube h et vient porter par sa périphérie contre le fourreau extérieur e,
Les pas des deux hélioes k et 1 peuvent être iden- tiques ou non.
L'appareil peut être agencé de manière à ce que, les hélices étant simplement enfilées sur les tubes a et b, on puisse très rapidement enlever le tube a, puis enlever le tube b et dégager, en vue de leur nettoyage, les hélices k et 1; il suffit à cet effet d'enlever les tôles du fond m qui obturent l'extré- mité des tubes b et e.
Le fonctionnement de l'appareil est le même que celui de l'appareil décrit dansl'exemple de la fig.l.
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Bien entendu, on peut réaliser de même un appareil à marche 'seulement méthodique, ou seulement antiméthodig,ue, en disposant à l'extrémité du fourreau e opposée à celle où. se trouve l'arrivée des gaz chauds : soit la tubulure d'arrivée des gaz froids, soit leur tubulure de départ.