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"Perfectionnements apportés aux éohangeurs de chaleur"
La présente invention est relative à des échan- geurs de chaleur du type tubulaire et à récupération, c'est- à-dire aux appareils dans lesquels se fait un échange de cha- leur entre deux masses fluides qui ont des températures dif- férentes, à travers les parois de tubes dans et sur lesquels ces fluides passent respectivement.
Elle a pour but, en général, de rendre ces appareils tels qu'ils aient un bon rendement thermique, comparativement à ceux des échangeurs de chaleur connus, tout en pouvant être constitués et assemblés, plus spécialement en ce qui concerne les effets de la dilatation et contraction thermiques et de la facilité aveo laquelle cesappareils peuvent être démontés.
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En général, un éohangeur de chaleur à récupération et à équi- ou contre-courants a un rendement thermique beaucoup plus élevé qu'un appareil à oourants croisés mais les types connus des appareils, cités en premier lieu, ne se prêtent pas aussi bien, par eux mêmes, comme ceux à courants croisés, à une simplicité de construction ainsi qu'à une facilité de démon- tage. De plus, pour les types conventionnels de ces appareils, pour lesquels on se sert de tubes reotilignes, de pair avec une entrée et une sortie latérale pour le trajet suivi par le deuxième fluide, des zones de stagnation ou mortes peuvent se produire aux extrémités et dans lesquelles les tubes ne sont pas "lavés" aussi effectivement par le deuxième fluide qu'aux autres endroits, ce qui donne lieu à ce qu'on appelle "l'effet en bout".
Par l'invention on désire également réaliser une construction très compacte ou peu encombrante en se servant de tubes ayant un diamètre réduit.
Conformément à l'invention on loge de manière telle les tubes, qui forment le trajet suivi par un des fluides dans un conduit qui forme le trajet suivi par le deuxième fluide, que l'on satisfasse, d'une façon générale, aux conditions nécessaires pour obtenir un équi- ou contre-courant de ces fluides, les extrémités desdites tubes étant, toutefois, dis- posées transversalement par rapport au trajet suivi par le deuxième fluide aux endroits où se font l'admission et la décharge du fluide circulant dans ces tubes. De cette manière. la dilatation ou contraction thermique des tubes peut se faire d'une façon très simple et effective.
Il est également pas- sible de prévoir un écoulement reotiligne à travers le con- duit entourant les tubes et d'obtenir, malgré tout, que la surface totale des tubes soit lavée par le fluide, ce qui évite la formation des zones de stagnation qui sont susceptib- les de se former, en l'absence de chicanes spéciales, autour
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des extrémités des tubes dans lesdispositions convention- nelles pour lesquelles on se sert de tubes reotilignes de pair avec une entrée et une sorte latérales pour le trajet du deuxième fluide.
Pour écarter la héoessité de devoir nettoyer les tubes à l'intérieur, l'invention prévoit de faire circuler le fluide plus chaud par le trajet réservé au deuxième fluide en admettant que le fluide plus chaud est celui qui est sus- ceptible de former un dépôt sur lestubes de sorte qu'un net- toyage extérieur des tubes devient seulement nécessaire.
Conformément à une autre disposition, faisant le objet de l'invention, on monte les tubessous forme de ran- gées séparables et amovibles, chaque rangée étant constituée par plusieurs tubes et les extrémités des différentes tubes étant fixées respectivement à des supports ou blocs termi- naux qui, lorsqu'ils sont assemblés, coopèrent entre-eux pour former des parois séparant les orifices d'entrée et de sortie pesdits tubes d'avec le trajet suivi par le deuxième fluide.
A cet effet on peut monter les tubes, faisant partie de alla- que rangée, d'une manière appropriée dans les blocs de support un bloc étant établi à chaque extrémité d'une rangée et les blocs individuels comportant des rainures et languettes ou d'autres organes d'assemblage per emboîtement similaires et étant convenablement reliés entre-eux.
Suivant une autre caractéristique de l'invention on orienté les extrémités de chaque tube non pas transversale- ment par rapport au trajet suivi par le deuxième fluide, mais bien suivant des directions opposées et dans le même plan, chacun de ces tubes ayant ainsi une forme analogue à un Z.
On peut orienter les extrémités de chaque tube transversale- ment et dans des directions opposées dans le même plan que celui de la rangée dont ce tube fait partie. Egalement dans ce cas, les tubes d'une rangée ont une forme rappellant celle
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d'un Z et les branches transversales de chaque tube ont des longueurs différentes malgré que tous les tubes aient une lon- gueur totale qui reste la même de sorte que leurs étendues superficielles, exposées à l'effet du deuxième fluide, sont identiques et sont soumises à des dilatations et contractions thermiques d'un ordre similaire.
L'appareil peut également comporter des séparateurs app@@priés établies entre les tubes pour maintenir leur écar- tement et empêcher leur flexion. Conformément à l'invention, l'appareil comporte des bandes oourbées suivant leurs axes longitudinaux et formant également des ondulations transver- sales, ces bandes étant établies entre les tubes de manière que leurs longueurs soient transversales par rapport à ceux- ci alors que leur épaisseur effective (en tenant oompte de leur forme oourbée)
est telle qu'elles occupent complètement l'intervalle existant entre les tubes adjacents et le degré de courbure de leurs ondulations correspondant à celui des tubes de sorte que la partie médiane d'une ondulation est en contact avec un tube faisant partie d'une paire de tubes écar- tés et que les extrémités d'une ondulation adjacente sont en contact avec l'autre de ces tubes. Avantageusement on oons- titue les séparateurs en une matière élastique et on les cour- be de manière qu'ils subissent une légère tension quand ils sont mis en place.
Le dessin oi-annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, en perspective schématique. un éohangeur de chaleur pour lequel on a montré la disposition d'une rangée de tubes.
La fig. 2 montre, semblablement, un autre agencement d'une rangée de tubes.
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La fig. 3 montre, semblablemen, un séparateur établi entre les tubes.
La fig. 4 montre, semblablement, un mode de liai- son entre les blocs qui supportent les rangées de tubes.
Sur lafig. 1 on a montré lecorps 1 d'un éohangeur de ohaleur et qui comprend un conduit de section reotangulai- re avec une entrée 2 et une sortie 3 pour le passage d'un des fluides.
L'autre fluide est destiné à passer par des tubes 4 qui sont disposés de manière qu'ils conviennent.d'une façon générale, aux conditions existant dans un échangeur de che- leur du type à équi- ou contre-courants en ce qui concerne la direction d'écoulement du fluide dans les tubes et dans le corps 1 de section rectangulaire.
Les extrémités des tubes 4 sont orientées transver- salement par rapport au trajet suivi par le fluide dans le 4 corps 1 et respeotivement vers les orifices d'entrée 5 et de décharge 6.
Les tubes 4 ont une forme en Z et de cette façon la dilatation et la contraction thermiques de ces tubes sont assurées d'une manière simple et efficace. Il est ainsi pos- sible d'effectuer un écoulement rectiligne à travers le corps 1 de l'échangeur de chaleur et d'obtenir que la surface tota- le des tubes soit lavée par le fluide ce qui éoarte l'existanoe de zones- de stagnation qui sont susceptibles de se former, en l'absence de chicanes spéciales, autour des extrémités des tubes comme dans les éohangeurs denventionneles pour les- quels on se sert de tubes rectilignes de pair avec une entrée et une sortie latérales pour l'autre fluide.
Les tubes 4 sont disposés en rangées 7 qui compren- nent un nombre quelconque de tubes en forme de Z et quisont établies, en substance, dans le même plan.
La fig. 1 montre que les tubes en Z des rangées 7 sont tous ident ique s.
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La fige 2 montre une rangée 7 dont les tubes 4 sont disposés d'une manière différente, o'est-à-dire les tubes & ont des longueurs identiques mais leurs extrémités, orientées transversalement, augmentent en longueur depuis un minimum jusqu'à un maximum. Chaque rangée 7 de tubes 4, en forme de Z, comporte des supports terminaux 8 et 9 formant respectivement des bloos collecteurs d'entrée et de sortie. Plusieurs ran- gées 7 sont établies dans le corps 1 de l'échangeur conformé- ment aux exigences imposées p@r à celui-ci. Les bloos 8 et 9 sont montés sur des pièces 10 fixées au corps 1 de l'éohan- geur. Les pièces 10 peuvent être constituées par des oorniè- res dans lesquelles sont percés des trous pour le maintien en place des blocs 8 et 9 par des boulons.
Les blpcs 8 et 9 peuvent comporter des faces latérales planes et lisses afin qu'un contact étanche au gaz soit obtenu entre les blocs ad- jacents avec ou sans interpesition de matières de rembourrage ou d'étanchéité entre ceux-ci. Les blocs 8 et 9 peuvent éga- lement être constitués de manière que certaines de leurs par- ties s'emboîtent les unes dans les autres, par exemple des languettes 11 et des rainures 12 (fig. 4) peuvent être prévues à cet effet. Le montage des tubes dans les blocs 8 et 9, qui leur servent de supports, peut être effectué de toute manière connue ou déjà proposée.
Par exemple, chacun des blocs 8 et 9 peut être constitué en deux parties dans lesquelles on ménage des encoches semi-circulaires complémentaires afin que les tubes soient serrés dans les logements ainsi formés quand les deux parties de ces blocs sont juxtaposées et fixées l'une à l'autre. Les blocs 8 et 9 peuvent être constitués en des piè- ces en métal fritté ou concrétisé bien connu dans la teohni- que de la métallurgie.
Des séparateurs 11 (fig. 3) peuvent être établis entre des rangées 7 de tubes ou entre des tubes adjacents 4 pour assurer leur éoartement convenable et empêcher leur
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flexion. Chacun des séparateurs 11 est constitué par une bande en une matière élastique que l'on courbe selon son axe longi- tudinal et à laquelle on fait comporter des ondulations trans- versales par rapport à cet axe. La courbure est choisie de manière que la bande puisse occuper complètement l'intervalle existant entre les rangées adjacentes 7 ou entre les tubes 4 voisins et le degré de courbure des ondulations correspond à celui des tubes 4 de manière telle que la partie mé diane d'une ondulation soit en contact avec un tube et que les extrémités d'une ondulation adjacente soient appliquées contre un tube adjacent.
La construction de l'éohangeur de chaleur, telle que décrite plus haut, présente des avantages et utilités particuliers dans le cas où l'on veut obtenir un ensemble très compact ou peu encombrant, par exemple pour des engins d'aviation. Elle est particulièrement utile quand on se sert de tubes ayant un très petit diamètre.
REVENDICATIONS.
1. Un échangeur de ohaleur du type tubulaire et à récupération, du genre spécifié, dans lequel on loge de ma- nière telle les tubes, qui forment le trajet suivi par un des fluides.dans un conduit qui forme le trajet suivi par le deu- xième fluide, que l'on satisfasse, d'une façon générale, aux conditions nécessaires pour obtenir un équi-ou contre-courant de ces fluides, les extrémités desdits tubes étant, toutefois, disposées transversalement par rapport au trajet suivi par le deuxième fluide aux endroits où se font l'admission et la décharge du fluide circulant dans ces tubes.
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