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TUBE D'ECHANGEUR DE CHALEUR A AILETTES LONGITUDINALES ET TRANSVERSALES.
On connaît des tubes d'échangeur de chaleur pourvus d'ailettes dites "longitudinales", c'est-à-dire s'étendant dans un plan parallèle à l' axe du tube, et également d'ailettes dites "transversales", c'est-à-dire s'étendant dans des plans perpendiculaires à l'axe du tube.
La présente invention a pour objet un tube d'échangeur de cha- leur comportant à la fois des ailettes longitudinales et des ailettes trans- versales, la particularité de ces ailettes transversales résidant en ce que leur superficie et leur contour sont tels que, lors de l'assemblage des tu- bes pour constituer le faisceau de tubes de l'échangeur de chaleur, les côtés des ailettes transversales des différents tubes viennent en contact de façon à former des cloisons sensiblement continues, perpendiculaires à l'axe des tubes de l'échangeur, et qui canalisent le fluide circulant ex- térieurement aux tubes.
Selon une autre particularité de la présente invention, les ai- lettes transversales sont pourvues d'ondulations, éventuellement asymétri- ques, pouvant différer d'une ailette à l'ailette voisine située sur le mê- me tube, de façon que les couloirs offerts au fluide extérieur entre les ailettes transversales présentent des variations de section qui assurent des variations de pression, de vitesse et de direction dans le courant de fluide extérieur, ce qui favorise l'échange de chaleur.
La présente invention est applicable à des tubes d'échangeur pourvus de toutes sortes d'ailettes diamétrales, symétriques ou non symé- triques, et à toutes dispositions de tubes dans le faisceau des tubes de l' échangeur,par exemple, à des tubes disposés , régulièrement ou irréguliè- rement, en quinconce.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés don-
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nés à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 représente en coupe verticale, perpendiculaire aux axes des tubes,les tubes d'un échangeur de chaleur disposés régulièrement en quinconce et pourvus d'ailettes diamétrales et d'ailettes transversales conformes à l'invention.
La fig. 2 est une vue partielle latérale d'un tube de cet échan- geur de chaleur montrant les ailettes transversales avec des ondulations va- riées, symétriques, dissymétriques.
La fig. 3 représente, en coupe perpendiculaire aux axes des tu- bes, les tubes d'un échangeur de chaleur pourvus d'ailettes longitudinales symétriques et d'ailettes transversales, les tubes de l'échangeur de chaleur étant disposés irrégulièrement en quinconce.
Ainsi qu'on le voit fig. 1 et 2 les tubes. ± d'un échangeur de chaleur sont pourvus d'ailettes longitudinales b, c situées dans des plans diamétraux, et disposés en quinconce. Comme on le voit sur la figure 1, cha- que ailette inférieure d'un tube vient en contact avec l'ailette supérieu- re b du tube inférieur. Sur chaque tube a, et sur toute sa longueur sont prévues de place en place, des ailettes transversales d. Les dimensions et le contour de chaque ailette transversale d sont tels que cette ailette vien- ne par ses côtés en contact avec les côtés des ailettes transversales µ des tubes voisins, de façon à former une mosaïque continue, qui constitue une cloison en pratique ininterrompue perpendiculaire à l'axe des tubes.
Dans l'échangeur de chaleur, les fluides qui échangent leur chaleur circulent :l'un intérieurement aux tubes ±, et l'autre extérieure- ment aux tubes à, dans un sens général perpendiculaire à l'axe des tubes et représenté sur les dessins par les flèches F.
Les ailettes transversales ±, comme on le voit sur la fig. 2, cloisonnent l'espace offert à l'écoulement du fluide extérieur en autant de couloirs, de direction générale perpendiculaire à l'axe des tubes, qu'il y a d'ailettes transversales d sur chaque tube.
Conformément à l'invention, les ailettes transversales d sont pourvues d'ondulations périodiques, symétriques ou asymétriques, pouvant varier d'une ailette à l'ailette suivante, de façon que, comme on le voit fig. 2, les cloisons constituées par les ailettes transversales 1 forment entre elles des couloirs de section variable,ce qui fait que le fluide extérieur circulant dans le sens des flèches F dans ces couloirs se trouve soumis à des variations de pression, de vitesse et de direction qui sont favorables à l'échange de chaleur.
Il est à noter que, du fait de la disposition des tubes à ailet- tes diamétrales en quinconce, les faces des couloirs délimitées par la sur- face extérieure des tubes et les ailettes longitudinales b, c, assurent également des variations de direction, de vitesse et de pression dans l'é- coulement du fluide extérieur, avec les mêmes effets favorables à l'échange de chaleur.
L'invention est non seulement applicable à des tubes présentant des ailettes diamétrales symétriques, comme représenté fig. 1, mais égale- ment à des tubes présentant des ailettes dissymétriques, telles que celles par exemple décrites dans la demande de brevet antérieure du Demandeur dépo- sée le 25 Mai 1951 pour ' ECHANGEUR DE CHALEUR A AILETTESII.
Dans la demande de brevet en question, il avait été également prévu que, pour réaliser des couloirs à section variable dans le sens perpen- diculaire à l'axe du tube, les ailettes diamétrales, au lieu d'être dissymé- triques, pouvaient être symétriques, mais que le quincongage des tubes au
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lieu d'être régulier était alors irrégulier, c'est-à-dire que l'intervalle entre deux rangées horizontales successives de tubes quinconcées était alternativement plus petit et plus grand que dans le cas d'un quincongage régulier.
La disposition d'ailettes transversales, objet de la présente invention, peut être appliquée à une disposition de ce genre, qui a été re- présentée. sur la fig. 3. Sur cette figure, l'intervalle entre les rangées horizontales des tubes quinconces est alternativement égal à x et v. Le contour donné aux ailettes transversales d est encore dans ce cas tel que lesdites ailettes transversales constituent une cloison continue perpendi- culaire à l'axe des tubes. Pour n'avoir affaire qu'à un seul type de contour pour tous les tubes, on adopte un contour présentant une sorte de collet AB alternativement disposé à la partie supérieure pour une colonne verticale des tubes VV, et à la partie inférieure pour les colonnes verticales adjacen- tes U U.
Comme précédemment les ailettes transversales µ sont de préfé- rence pourvues d'ondulations symétriques ou asymétriques.
Il va de soi que des modifications de détail pourraient être apportées sans pour cela sortir du cadre de cette invention.
REVENDICATIONS.
1 ) Tubes d'échangeur de chaleur pourvus d'ailettes longitudina- les et d'ailettes transversales c'est-à-dire perpendiculaires au plan de l'axe du tube, caractérisé en ce que les dimensions et le contour des ai- lettes transversales sont tels que, lors-du montage des tubes en-faisceau pour constituer l'échangeur, le contour de chaque ailette, vient en contact avec les contours des ailettes transversales des tubes adjacents pour con- stituer une cloison ininterrompue, perpendiculaire à l'axe des tubes.
2 ) Tube comme spécifié sous 1 ) caractérisé par des ondulations périodiques, symétriques ou asymétriques prévues sur les ailettes transver- sales.
3 ) Tube comme spécifié sous 1 ) ou 2 ) caractérisé en ce que les ailettes longitudinales sont dissymétriques.
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HEAT EXCHANGER TUBE WITH LONGITUDINAL AND TRANSVERSAL FINS.
Heat exchanger tubes are known provided with so-called "longitudinal" fins, that is to say extending in a plane parallel to the axis of the tube, and also with so-called "transverse" fins, ie. 'that is to say extending in planes perpendicular to the axis of the tube.
The present invention relates to a heat exchanger tube comprising both longitudinal fins and transverse fins, the particularity of these transverse fins being that their surface area and their contour are such that, when the assembly of the tubes to constitute the bundle of tubes of the heat exchanger, the sides of the transverse fins of the various tubes come into contact so as to form substantially continuous partitions, perpendicular to the axis of the tubes of the exchanger, and which channel the fluid circulating outside the tubes.
According to another particularity of the present invention, the transverse fins are provided with undulations, possibly asymmetric, which may differ from a fin to the neighboring fin situated on the same tube, so that the corridors offered to the external fluid between the transverse fins have section variations which provide variations in pressure, speed and direction in the flow of external fluid, which promotes heat exchange.
The present invention is applicable to exchanger tubes provided with all kinds of diametrical, symmetrical or non-symmetrical fins, and to all arrangements of tubes in the bundle of tubes of the exchanger, for example, to tubes arranged , regularly or irregularly, staggered.
The following description, with reference to the accompanying drawings, gives
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born by way of example, will make it easier to understand how the invention can be carried out.
Fig. 1 shows in vertical section, perpendicular to the axes of the tubes, the tubes of a heat exchanger arranged regularly in staggered rows and provided with diametral fins and transverse fins in accordance with the invention.
Fig. 2 is a partial side view of a tube of this heat exchanger showing the transverse fins with varying, symmetrical, asymmetrical corrugations.
Fig. 3 shows, in section perpendicular to the axes of the tubes, the tubes of a heat exchanger provided with symmetrical longitudinal fins and transverse fins, the tubes of the heat exchanger being arranged irregularly in staggered rows.
As can be seen in fig. 1 and 2 the tubes. ± of a heat exchanger are provided with longitudinal fins b, c located in diametrical planes, and arranged in staggered rows. As can be seen in Fig. 1, each lower fin of a tube contacts the upper fin b of the lower tube. On each tube a, and over its entire length are provided from place to place, transverse fins d. The dimensions and the contour of each transverse fin d are such that this fin comes by its sides in contact with the sides of the transverse fins µ of the neighboring tubes, so as to form a continuous mosaic, which constitutes a practically uninterrupted perpendicular partition to the axis of the tubes.
In the heat exchanger, the fluids which exchange their heat circulate: one inside the tubes ±, and the other outside the tubes à, in a general direction perpendicular to the axis of the tubes and shown in the drawings by the arrows F.
The transverse fins ±, as seen in fig. 2, partition the space offered to the flow of the external fluid in as many corridors, of general direction perpendicular to the axis of the tubes, as there are transverse fins d on each tube.
According to the invention, the transverse fins d are provided with periodic, symmetrical or asymmetrical undulations, which can vary from one fin to the next fin, so that, as can be seen in FIG. 2, the partitions formed by the transverse fins 1 form between them corridors of variable section, which means that the external fluid flowing in the direction of the arrows F in these corridors is subjected to variations in pressure, speed and direction which are favorable to heat exchange.
It should be noted that, due to the arrangement of the tubes with diametral fins in staggered rows, the faces of the passages delimited by the outer surface of the tubes and the longitudinal fins b, c, also provide variations in direction, speed and pressure in the flow of the external fluid, with the same effects favorable to the exchange of heat.
The invention is not only applicable to tubes having diametrical symmetrical fins, as shown in FIG. 1, but also to tubes having asymmetric fins, such as those for example described in the Applicant's prior patent application filed May 25, 1951 for a FINED HEAT EXCHANGER II.
In the patent application in question, it was also provided that, in order to produce corridors with variable section in the direction perpendicular to the axis of the tube, the diametral fins, instead of being asymmetrical, could be symmetrical, but that the staggering of the tubes
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place of being regular was then irregular, that is to say that the interval between two successive horizontal rows of staggered tubes was alternately smaller and greater than in the case of regular quincongage.
The arrangement of transverse fins, object of the present invention, can be applied to an arrangement of this type, which has been shown. in fig. 3. In this figure, the interval between the horizontal rows of the staggered tubes is alternately equal to x and v. The contour given to the transverse fins d is again in this case such that said transverse fins constitute a continuous partition perpendicular to the axis of the tubes. To deal with only one type of contour for all the tubes, we adopt a contour having a kind of collar AB alternately arranged at the top for a vertical column of VV tubes, and at the bottom for the columns adjacent verticals U U.
As previously, the transverse fins µ are preferably provided with symmetrical or asymmetrical undulations.
It goes without saying that modifications of detail could be made without departing from the scope of this invention.
CLAIMS.
1) Heat exchanger tubes provided with longitudinal fins and transverse fins, that is to say perpendicular to the plane of the axis of the tube, characterized in that the dimensions and the contour of the fins transverse are such that, during the assembly of the tubes in-bundle to constitute the exchanger, the contour of each fin comes into contact with the contours of the transverse fins of the adjacent tubes to constitute an uninterrupted partition, perpendicular to the axis of the tubes.
2) Tube as specified under 1) characterized by periodic, symmetrical or asymmetrical undulations provided on the transverse fins.
3) Tube as specified under 1) or 2) characterized in that the longitudinal fins are asymmetrical.
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