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ECHANGEUR DE CHALEUR.
On connaît les échangeurs de chaleur dans lesquels un agent échangeur de chaleur passe au moins dans une section de tuyau supportant un certain nombre d9ailettes en tôle espacées les unes des autres,entre lesquelles passe l'autre élément échangeur de chaleur, ils sont générale- ment employés par exemple dans les réchauffeurs à circulation de liquide chauffés au gaze
On sait également qu'on peutdans des dispositifs de cette sortes munir les ailettes de tôle d'empreintes ou intercaler entre les ailettes des obstacles en forme de bourrelet qui provoquent une élévation du rendement spécifique de l'échangeur de chaleur.
Dans ces exemples con- nus, les empreintes ou les bourrelets ont cependant une forme et une dispo- sition telles que les voies de circulation entre deux ailettes se rétrécis- sent à certains endroits. Un tel dispositif connu prévoit en effet par exemple des empreintes dans les ailettes$ qui sont disposées de telle sor- te que l'agent échangeur de chaleur parcourant 19,espace entre les ailettes est trop serré contre les sections de tuyau traversant cet espace, parti- culièrement contre les surfaces de ces tuyaux situées à 1-labri de la cir- culation,
de telle sorte qu'à proximité de ces surfaces il se produit un équilibre de chaleur si .bien que l'échange de chaleur relatif diminue d'une fagon nuisible. Dans une autre exécution connue de cette sorte, on s'ef- force de presser 1 agent échangeur de chaleur qui circule contre les pa- rois des ailettes, cet agent échangeur étant cependant dévié des sections de tuyau, particulièrement de celles qui se trouvent à l'abri de la ciron- lation de telle sorte qu'en définitive, 1-'échange de chaleur est finale- ment plutôt plus mauvais qu'amélioré.
Pour ces raisonsles exemples d'exécution connus n'ont pu recevoir aucune application pratiquée
C'est ainsi que jusqu'ici, par exemple pour les réchauffeurs à circulation de liquide, on n'a pratiquement réalisé que des échangeurs
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dans lesquels les ailettes se composent de tôles plates sans parties em- bouties, ou semblables.
L'invention traite du même problème que les dispositifs connus précédemment décritsmais s'en distingue cependant par le fait que les parties embouties ont un bord opposé à la direction de circulation de l'agent échangeur qui s'étend dans la partie comprise entre les ailettes.
On arrive ainsi à ce que les filets de courant qui se trouvent dans l'éten- due de courant entre deux ailettes transmettent très rapidement leur cha- leur aux ailetteso Cela est dû surtout au fait qu'une partie des filets de courant qui, dans les échangeurs pratiquement réalisés jusqu'ici,, transmettaient leur chaleur aux ailettes uniquement par rayonnements! ren- contrent maintenant., selon l'invention, les bords faisant saillie dans la partie comprise entre deux ailettes et en outre entrent en contact avec les parties de surface raccordant ces bords et peuvent ainsi transmettre leur chaleur par convection aux ailetteso
On a constaté que dans des réchauffeurs à circulation de li- quides.,
un bien moins grand nombre d'ailettes conformes à celles de l'in- vention est nécessaire pour réaliser l'échange de chaleur nécessaire entre les gaz chauds et le liquide, que dans les échangeurs de chaleur, réalisés -pratiquement jusqu-ici.. le rendement de la transmission de chaleur peut donc être considérablement augmenté par l'emploi de la forme d'ailette correspondant à l'inventiono
D'autres caractéristiques de l'invention sont contenues dans la description ci-dessous et dans le résumée
Les dessins montrent 3 exemples d'exécution de l'objet de l'in- ventiono Les différentes figures représentent à différentes échelles :
La figure 1 une coupe longitudinale à travers un échangeur de chaleur représenté schématiquement pour un réchauffeur à circulation de liquides suivant ligne I,I figo 20
La figure 2 un plan de la figure 1 en vue suivant la flèche A.
La figure 3 une coupe longitudinale à travers l'échangeur de chaleur proprement dit., suivant ligne III,III fige 2.
La figure 4 une vue de côté d'une coupe d'ailetteo
La figure 5 une coupe suivant ligne V,V.
La figure 6 une coupe suivant ligne VI,VI de la figo 40
La figure 7 représente la circulation de l'agent échangeur de chaleur entre les ailettes.
La figure 8 représente un deuxième exemple d'exécution sui- vant une coupe longitudinale partielle à travers l'échangeur de tempéra- ture suivant ligne VIII, VIII de la figure 9..
La figure 9 est une coupe transversale suivant ligne XI,IX de la figure 80
La figure 10 est un troisième exemple d'exécution représen- tant une image en perspective d'un morceau d'ailette avec son bord infé- rieur opposé au sens de circulation de l'agent échangeuro
Le dispositif représenté contient 3 sections de tuyau la 2 et 3 disposées parallèlement l'une à l'autre, dans un plans et sur lesquelles
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se trouvent un certain nombre d'ailettes en tôle 4 espacées les unes des autres.
Les gestions de tuyau avec les ailettes 4 sont insérées dans un cadre en tôle 5, leurs extrémités dépassant ce cadre et étant reliées entre elles au moyen de coudes 6 et 7, de la façon représentée dans la figure 2, en un serpentin.
A l'extrémité libfe du tuyau 1 se trouve une canalisation d'ar- rivée d'eau froide 8 et à l'extrémité libre du tuyau 3 une canalisation d'évacuation d'eau chaude 9. Le cadre 5 est posé sur un bâti 10 ouvert à ses extrémités supérieure et inférieureo Lintérieur de ce bâti sert de chambre de triage pour les gaz chauds d'un brûleur 11 disposé sous le bâti.
Chaque. ailette 4 est pourvue de trois collets 12 emboutis.!) qui serrent fortement le tuyauo Ces collets 12 peuvent en même. temps avoir une longueur telle qu'ils servent en même temps d'entretoises entre les ailettes placées sur les sections de tuyaux 1 à 3.
Dans 1-'exemple d'exécution selon les figo 1 à 7 les ailettes possèdent chacune entre leurs collets et dans le même plan.au moins une échancrure 13. La partie 14 se trouvant au-dessus de cette échancrure a la forme d'une poche, emboutie à partir de la surface de l'ailette de telle sorte qu'il se forme une ouverture de passage 15, d'un côté à l'autre de l'ailette.
La découpure 14 a un angle d'inclinaison le plus petit possi- ble par rapport au plan de l'ailette. Le bord inférieur 16 de la partie emboutie 14 est dirigé à l'opposé de la direction de circulation de l'agent échangeur circulant entre les ailettes et s'étend au moins jusque auprès du milieu de l'espace compris entre 2 ailettes adjacentes. Dans chaque ailette se trouve emboutie$ au-dessus des collets 12 et des parties sail- lantes 14, une nervure en forme de bourrelet 17, les nervures des ailettes voisines sont arrangées à des hauteurs différentes.
Comme le montrent les filets de courant représentés dans la fi- gure 7, chaque secteur de courant est divisé par les découpures de telle sorte que derrière celles-ci, le centre de chaque secteur de courant est mis en contact direct avec les parois des ailettes. La faible inclinai- son des découpures de paroi 14 par rapport à la surface des ailettes 4 fait que l'agent de circulation n'est pas accumulé. Grâce à la disposition des ouvertures 15 entre les collets,
on parvient à ce que les filets de courant de l'espace central le plus chaud de chaque secteur de courant se trouvant entre 2 ailettes recontrent partiellement les bords 16 de la dé- coupure et viennent alors en contact direct avec les parois des découpures et des ailettes elles-mêmesde telle sorte quelles cèdent leur chaleur aux lamelles non seulement par rayonnement mais surtout par convection.
Les nervures transversales 17 ont pour but de contraindre l'agent échangeur lorsque rechange principal est déjà produit, à passer par un étranglement sur toute la longueur du secteur de circulation. Le résultat est qu'il se produite dans le dernier secteur du champ d'échan- ge un échange de chaleur plus intensifo
D'après les figo 8 et 9, les ailettes 4 sont pourvues d'un certain nombre de bandes 18 embouties alternativement de chaque côté, qui ont la forme d'un étui en Uo Les surfaces de ces saillies 18 sont parallè- les à la direction de circulation de l'agent échangeur.
Les bandes 18, dont le bord inférieur 19 est dirigé à l'opposé de la direction de circu- lation de l'agent échangeur, entourent un canal 20 traversé par l'agent échangeur. Les filets de courant de l'espace central de chaque champ de circulation touchent partiellement les bords 19 et s'écoulent ensuite en contact avec les parois des bandes 180 Les filets de courant se trouvant dans le millieu de chaque champ de circulation qui sont à la température
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la plus élevée dans le champ de circulation,\) dans le cas de réchauffeurs d'eau, et qui,, lorsque les ailettes sont planes,
ne peuvent céder de la cha- leur à ces ailettes que par rayonnement.\' cèdent dans l'exemple présent leur chaleur d'une façon plus avantageuse par convection, ce qui permet d'obte- nir une augmentation importante du rendement spécifique de l'échange de cha- leure
Les ailettes représentées dans les figo 8 et 9 meuvent encore dans leur partie supérieure située au-dessus des tuyaux de circulation d'eau 1, 2 et 3, être pourvues de nervures transversales 17,
conformément aux fi- gures 1 à 60
Le bord inférieur longitudinal des ailettes opposé à la direc- tion de circulation de l'agent échangeur peut en outre avoir comme le mon- tre la figure 10 une pliure ou une ondulation 21 produite par emboutissageo Le bord inférieur longitudinal des ailettes est ainsi prolongé sans dépen- se supplémentaire de matériau;, et la surface contigüe augmentée de telle sorte que, dès le premier contact entre ailettes et agent échangeur, il peut se produire une transmission de chaleur importante.
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L'invention s'étend notamment aux caractéristiques ci-après et à leurs combinaisons possibleso
1 ) Echangeur de chaleur., en particulier par exemple pour des réchauffeurs à circulation de liquides chauffés au gaz, dans lequel un des agents échangeurs passe dans au moins une section de tuyau portant un cer- tain nombre d'ailettes en tôle disposées à une certaine distance les unes des autres et entre lesquelles circule l'autre agent échangeur., ces lamel- les de tôle;
présentant en outre des parties embouties provoquant un échan- ge de chaleur plus importante échangeur de chaleur caractérisé par le fait que les parties embouties ont une forme telle que leur bord s'étend dans la partie située entre 2 ailettes et est opposé à la direction de cir- culation de l'agent échangeur
2 ) Les découpures dans les ailettes sont des bandes embouties en forme d'arco
3 ) Les surfaces des bandes embouties sont parallèles à la direction de circulation de l'agent échangeur.
4 ) Les surfaces des bandes embouties sont inclinées par rap- port à la direction de circulation de l'agent échangeur de chaleur.
5 ) Les découpures qui font saillie dans les parties comprises entre 2 ailettes., ont une forme telle qu'une partie de: l'agent échangeur s'écoulant dans une partie est déviée dans la partie voisineo
6 ) Les ailettes présentent des échancrures dont chacune a un bord d'attaque embouti en dehors du plan de l'ailetteo
7 ) Les parties embouties ont la forme de poches et les parois de cette poche ont un angle d'inclinaison aussi petit que possible par rap- port au plan des ailetteso
8 ) Les bords en saillie des parties embouties s'étendent au moins jusqu'au voisinage du milieu de la partie comprise entre 2 ailettes.
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HEAT EXCHANGER.
Heat exchangers are known in which a heat exchanging medium passes at least through a section of pipe supporting a number of sheet metal fins spaced apart from each other, between which the other heat exchanging element passes, they are generally. used for example in liquid circulation heaters heated with gauze
It is also known that it is possible in devices of this kind to provide the sheet metal fins with impressions or to insert bead-shaped obstacles between the fins which cause an increase in the specific efficiency of the heat exchanger.
In these known examples, the indentations or the beads however have a shape and an arrangement such that the circulation paths between two fins narrow in certain places. Such a known device in fact provides for example indentations in the fins $ which are arranged in such a way that the heat exchanging agent traversing 19, the space between the fins is too tight against the sections of pipe crossing this space, thus leaving - especially against the surfaces of these pipes located 1-away from traffic,
so that in the vicinity of these surfaces a heat equilibrium occurs so much that the relative heat exchange diminishes in a detrimental way. In another known embodiment of this kind, an effort is made to squeeze the heat exchanging agent which circulates against the walls of the fins, this exchanging agent being however deflected from the pipe sections, particularly those which are located at the side. protected from the environment so that ultimately the heat exchange is ultimately rather worse than improved.
For these reasons, the known examples of execution could not receive any practical application.
So far, for example for liquid circulation heaters, practically only heat exchangers have been produced.
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in which the fins consist of flat sheets without embossed parts, or the like.
The invention deals with the same problem as the known devices described above, but differs, however, by the fact that the stamped parts have an edge opposite to the direction of flow of the heat exchanger which extends in the part between the fins. .
This is how the current streams which are in the current between two fins transmit their heat very quickly to the fins. This is mainly due to the fact that part of the current streams which, in the exchangers practically produced until now, transmitted their heat to the fins only by radiation! now meet., according to the invention, the edges protruding in the part between two fins and furthermore come into contact with the surface parts connecting these edges and can thus transmit their heat by convection to the fins.
It has been found that in liquid circulation heaters.
a much smaller number of fins conforming to those of the invention is necessary to achieve the necessary heat exchange between the hot gases and the liquid, than in the heat exchangers, made-practically until now. the efficiency of heat transmission can therefore be considerably increased by the use of the fin shape corresponding to the invention.
Other characteristics of the invention are contained in the description below and in the summary
The drawings show 3 examples of execution of the object of the invention. The different figures represent at different scales:
Figure 1 a longitudinal section through a heat exchanger shown schematically for a heater circulating liquids along line I, I figo 20
FIG. 2 a plan of FIG. 1 in view along arrow A.
Figure 3 a longitudinal section through the heat exchanger itself., Along line III, III freezes 2.
Figure 4 a side view of a fin section
Figure 5 a section along line V, V.
Figure 6 a section along line VI, VI of fig 40
FIG. 7 represents the circulation of the heat exchange agent between the fins.
FIG. 8 represents a second exemplary embodiment taken in a partial longitudinal section through the temperature exchanger along line VIII, VIII of FIG. 9.
Figure 9 is a cross section along line XI, IX of figure 80
FIG. 10 is a third exemplary embodiment showing a perspective image of a piece of fin with its lower edge opposite to the direction of circulation of the exchanger agent.
The device shown contains 3 pipe sections 1a 2 and 3 arranged parallel to each other, in a plane and on which
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there are a number of sheet metal fins 4 spaced apart from each other.
The pipe managements with the fins 4 are inserted in a sheet metal frame 5, their ends projecting from this frame and being connected together by means of elbows 6 and 7, as shown in figure 2, in a coil.
At the free end of pipe 1 there is a cold water inlet pipe 8 and at the free end of pipe 3 a hot water discharge pipe 9. The frame 5 is placed on a frame. 10 open at its upper and lower ends. The interior of this frame serves as a sorting chamber for the hot gases from a burner 11 arranged under the frame.
Each. fin 4 is provided with three stamped collars 12.!) which strongly tighten the pipe. These collars 12 can at the same. time have such a length that at the same time they serve as spacers between the fins placed on the pipe sections 1 to 3.
In 1-'example of execution according to figo 1 to 7 the fins each have between their collets and in the same plane.at least one notch 13. The part 14 located above this notch has the shape of a pocket, stamped from the surface of the fin such that a passage opening 15 forms, from one side of the fin to the other.
The cutout 14 has the smallest possible angle of inclination relative to the plane of the fin. The lower edge 16 of the stamped part 14 is directed away from the direction of flow of the exchanging agent flowing between the fins and extends at least as far as the middle of the space between 2 adjacent fins. In each fin is embossed above the collars 12 and the projecting parts 14, a bead-shaped rib 17, the ribs of the neighboring fins are arranged at different heights.
As shown by the current streams shown in Figure 7, each current sector is divided by the cutouts such that behind them, the center of each current sector is in direct contact with the walls of the fins. . The slight inclination of the wall cutouts 14 relative to the surface of the fins 4 means that the circulation medium is not accumulated. Thanks to the arrangement of the openings 15 between the collars,
it is achieved that the current streams of the hottest central space of each current sector located between 2 fins partially meet the edges 16 of the cutout and then come into direct contact with the walls of the cutouts and fins themselves in such a way that they give up their heat to the lamellae not only by radiation but above all by convection.
The purpose of the transverse ribs 17 is to force the exchange agent when the main spare is already produced, to pass through a constriction over the entire length of the circulation sector. The result is that in the last sector of the exchange field a more intensive heat exchange takes place.
According to figures 8 and 9, the fins 4 are provided with a number of strips 18 stamped alternately on each side, which have the form of a Uo case. The surfaces of these projections 18 are parallel to the traffic direction of the exchange agent.
The bands 18, the lower edge 19 of which is directed away from the direction of circulation of the exchange agent, surround a channel 20 through which the exchange agent passes. The current streams of the central space of each circulation field partially touch the edges 19 and then flow in contact with the walls of the bands 180 The current streams lying in the middle of each circulation field which are at the bottom temperature
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highest in the circulation field, \) in the case of water heaters, and which, when the fins are flat,
can only transfer heat to these fins by radiation. In the present example, their heat is transferred more advantageously by convection, which makes it possible to obtain a significant increase in the specific efficiency of the fin. heat exchange
The fins shown in figs 8 and 9 still move in their upper part located above the water circulation pipes 1, 2 and 3, be provided with transverse ribs 17,
according to figures 1 to 60
The longitudinal lower edge of the fins opposite to the direction of circulation of the exchanging medium may also have, as shown in FIG. 10, a fold or corrugation 21 produced by stamping. The longitudinal lower edge of the fins is thus extended without additional expense of material ;, and the contiguous surface area increased so that, from the first contact between fins and exchanging agent, significant heat transmission can occur.
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The invention extends in particular to the following characteristics and their possible combinations:
1) Heat exchanger., In particular, for example, for heaters for circulating liquids heated by gas, in which one of the exchanging agents passes through at least one section of pipe carrying a certain number of sheet fins arranged at one end. a certain distance from each other and between which the other exchanging agent circulates., these sheets of sheet metal;
further having deep-drawn parts causing a greater heat exchange heat exchanger characterized in that the deep-drawn parts have a shape such that their edge extends in the part situated between 2 fins and is opposite to the direction of circulation of the exchange agent
2) The cutouts in the fins are stamped strips in the shape of an arco
3) The surfaces of the stamped strips are parallel to the direction of circulation of the exchange medium.
4) The surfaces of the stamped strips are inclined with respect to the direction of flow of the heat exchanging medium.
5) The cutouts which protrude in the parts comprised between 2 fins., Have a shape such that part of: the exchanging agent flowing in one part is deflected into the neighboring part.
6) The fins have notches each of which has a leading edge stamped out of the plane of the fin
7) The stamped parts have the shape of pockets and the walls of this pocket have an angle of inclination as small as possible with respect to the plane of the fins.
8) The projecting edges of the stamped parts extend at least to the vicinity of the middle of the part between 2 fins.
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