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On connaît des échangeurs de chaleur tabulaires -conçus de façon à offrir des surfaces d'échange très importantes et comportant- des tubes ailetés, en combinaison avec ,des noyaux, pouvant être eux-mêmes ailetés, ces ailettes -pouvant de plus être ondulées longitudinalement
La présente invention a pour objet un échangeur de ce genre dont la particularité réside en ce. que, au lieu d'utiliser des tubes ailetés, on utilise des tubes conformés de façon à avoir une section en forme de croix, ou un nombre de branches égal à trois, ou éventuellement plus élevé que
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quatre,les branches de la section du tube réalisant des manières d'ailettes creuses . Ces tubes peuvent être obtenus, par exemple, à partir de tubes de section initialement circulaire et conformés par tout moyen convenable .
De plus, les branches de la section du tube peuvent être ondulées dans la sens longitudinal .
Il est prévu, que de tels tubes peuvent être utilisés en combinaison avec des tubes de section circulaire, ondulés ou non ondulés, ailetés ou non ailetés, et éventuellement en combinaison avec des noyaux pleins à ailettes ondulées et -ou- en combinaison également avec des tubes ou noyaux concentriques, de manière que le groupement des tubes offre aux fluides qui parcourent l'échangeur le maximum, de surface d'échange possible dans l'espace le plus restreint, et qu'on puisse réaliser, s'il y a lieu, plus de deux circuits pour les fluides circulant dans l'appareil .
La description qui va suivre, en regard des dessir-.: annexés donnés à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La fig.l représente la section d'un tube, conformée en croix, à partir d'un tube de section circulaire .
La fig.2 est une vue en perspective d'une portion du tube de la fig.l, montrant les ondulations longitudinales des branches en croix
La fig.3 représente en coupe un premier mode de réalisation montrant l'association d'un tube à section en forme de croix, avec quatre tubes de section circulaire, cet-ce figure pouvant être indéfiniment répétée pour constituer la totalisé de l'échangeur .
. La fig.4 représente en coupe des variantes de la
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fig.3, montrant la disposition de tubes concentriques, ou de noyaux, à l'intérieur des autres tubes .
La fig.5 représente en coupe une variante de réalisation, comportant quatre tubes à section .en croix, avec un noyau ou croisillon central à branches ondulées ..
- .. La fig.6 représente en coupe une autre variante de réalisation, avec quatre tubes à section en croix, asso- ciés à quatre tubes de section circulaire .
La fig.7 représente en perspective un des tubes de section circulaire de la fig.3, par exemple, qui au.lieu' d'être ondulé est pourvu, de nervures ou ailettes ondulées.
-La. fig.8 montre schématiquement l'assemblage de la disposition représentée fig.3 pour la constitution d'une portion plus notable de l'échangeur .
Comme on le voit sur la fig.l, le tube a reçoit une section en forme de croix, c'est-à-dire présentant quatre ailettes creuses comme on le voit en coupe. Ce tub peut être obtenu par déformation du tube circulaire dont la section est représentée en traits mixtes . De préférence, dans certains modes de réalisation, les ailettes creuses, constituées par les branches de la croix du tube a , sont ondulées dans le sens longitudinal, de manière à créer des variations de direction. , de vitesse et de pression dans le fluide qui circule extérieurement au tube . pour réaliser l'échangeur objet de l'invention , on combine par exemple un de ces tubes, à section en croix, a, avec quatre tubes de section circulaire b ,tels que montrés sur la fig.3, et disposés dans les intervalles entre les branches du tube a.
On réalise ainsi un ensemble qui s'inscrit en coupe dans un carré, lequel est indéfiniment
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répété pour constituer l'échangeur.
A l'intérieur du tube a, on peut disposer un second tube de section circulaire ± co-axial, qui fournira un troisième circuit possible, par exemple destiné à l'écoulement du fluide qui par ailleurs circule extérieu- rement aux tubes .
Les tubes de section circulaire b peuvent être ondulés longitudinalement, comme représenté schématiquement fig.3, et, dans ce cas, les ailettes creuses du tube à section en croix a resteront rectilignes . La disposition inverse pourrait être adoptée .
Dans la variante représentée fig.4, on a disposé à l'intérieur du tube a qui est rectiligne, un tube d, de section également en forme de croix, et qui fournit un circuitsupplémentaire pour le fluide extérieur . A l'inté- rieur des tubes de section circulaire b, on peut disposer d'autres tubes concentriques de section circulaire, comm. on le voit dans l'angle situé au sommet et à droite de la fg.4;ou bien encore, on peut disposer, à l'intérieur d'un tube b, un noyau plein f, comme représenté dans l'angle au sommet et à gauche de la fig.4;enfin, les deux dispositions :
tube e et noyau f peuvent être combinées comme on l'a représenté pour le tube b situé dans l'angle inférieur droit de la fig.4 . Dans cette variante de la fig.4, les tubes b peuvent être ondulés .Mais il peut être plus simple et d'une réalisation plus économique d'u- tiliser des tubes a et b non ondulés, c'est-à-dire recti- lignes . Dans ce cas, on peut obtenir un effet analogue à celui que donneraient les ondulations, en disposant sur les tubes de section circulaire b des nervures ou ailettes
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ondulées h . Un mode de réalisation aisé de ces ailettes consiste, comme on l'a représenté fig. 7, à souder de point en point le long de deux ou plusieurs génératrices du tube de section circulaire b un fil métallique de diamètre approprié .
Puis, ce fil est ensuite ondulé de toute manière con/enable, par exemple suivant des ondulations présentant une branche courte et une branche longue comme représenté sur la figure, de manière à obliger les filets de fluide s'écoulant extérieurement au- tube et parallèlement à l'axe du tube, à subir les variations de direction et conséques- ment de pression et de vitesse qui sont, comme on le sait, favorables à l'échange de chaleur
Comme on le voit fig.5, on peut aussi associer quatre tubes a, à section en croix, dont les axes sont au sommet d'un carré, avec un noyau ou croisillon central dont les quatre ailettes peuvent elles-mêmes être ondulées longitudinalement . A l'intérieur de chaque tube a, à section en croix, on peut disposer un second tube circulaire co-axial, e,
pour créer un troisième circuit, comme on l'a représenté pour le tube a 'du haut de 1-. figure Ou encore, on peut disposer à l'intérieur du tube a, un second tube, à section en croix,' d, 'comme on l'a indiqué pour le tube de la droite de la figure . On peut aussi disposer à l'intérieur du tube a, un noyau plein f, comme on l'a représenté pour le tubeinférieur' de la figure 5 .
Enfin, on a représenté, fig.6, une variante .dans laquelle on associe quatre tubes a à section en croix et quatre tubes b de section circulaire .
Il est bien entendu que cnacune des figures 3 à 6 ne représente que la disposition des tubes pour un élément,
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en général de section carrée, de l'échangeur . Cet élément est répète, de façon multiple, par juxtaposition, comme dans une mosaïque pour réaliser la totalité de l'échangeur.
Ainsi, on a représenté sur la fig.8 une portion plus notalbe de l'échangeur par assemblage de la disposition représentée . pour un élément carré fig.3 . L'avantage de cette dispo- sition réside comme on le voit dans ce que l'échangeur comporte la même quantité de tubes de section cruciforme a et de tubes de section circulaire b.
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RJDICATIOIIS 1 ) Echangeur de chaleur tubulaire présentant des surfaces d'échange très importantes pour le volume de l'appareil, et caractérisé en ce que l'on utilise, pour réaliser cet échangeur, des tubes conformés de façon à avoir une section en forme de croix, ou à trois ou plusieurs branches, ces branches constituant des sortes d'ailettes creuses et ces ailettes pouvant être ondulées ou non ondulées dans le ser longitudinal, et des tubes de section cruciforme pouvant être pris en combinaison avec des tubes de section circulaire non ondulés ou ondulés, sans ailettes, ou présentan des ailettes ou nervures ondulées, ainsi qu'avec des noyaux circulaires pleins, ou des noyaux-croisillons, à branches éventuellement ondulées, pour réaliser le maximum de surface d'échange dans l'espace dont on dispose .
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2 ) Zchan;eu.:r de c, w.¯... couine spécifié sous 1 ) caractérisé en ce qu'on dispose à l'intérieur des tC083 de 1récan6eur des -ues de section circ.:3.ire, ou de seccion crL.wiforJl8t co-axiaux aux tj.be .3 llé3eQr, de manière à réaliser plus de de.l7.: c..wi-:s .:.J.JL1.::"" les fluides circulant dans l'appareil .
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Tabular heat exchangers are known - designed so as to offer very large exchange surfaces and comprising - finned tubes, in combination with, cores, which may themselves be finned, these fins - furthermore being corrugated longitudinally.
The present invention relates to an exchanger of this type, the particularity of which lies in this. that, instead of using finned tubes, tubes are used shaped so as to have a cross-section, or a number of branches equal to three, or possibly greater than
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four, the branches of the section of the tube forming hollow fin ways. These tubes can be obtained, for example, from tubes of initially circular section and shaped by any suitable means.
In addition, the branches of the tube section can be corrugated in the longitudinal direction.
It is expected that such tubes can be used in combination with tubes of circular section, corrugated or non-corrugated, finned or unfinished, and possibly in combination with solid cores with corrugated fins and -or- also in combination with tubes or concentric cores, so that the grouping of tubes offers the fluids which pass through the exchanger the maximum possible exchange surface in the smallest space, and that one can achieve, if necessary , more than two circuits for the fluids circulating in the device.
The description which follows, with reference to the appended drawings given by way of example, will make it easier to understand how the invention can be implemented.
The fig.l shows the section of a tube, shaped cross, from a tube of circular section.
Fig. 2 is a perspective view of a portion of the tube of fig.l, showing the longitudinal undulations of the cross branches
Fig. 3 represents a sectional view of a first embodiment showing the association of a cross-section tube with four circular cross-section tubes, this figure being able to be repeated indefinitely to constitute the total of the exchanger .
. Fig. 4 shows in section variants of the
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fig. 3, showing the arrangement of concentric tubes, or cores, inside the other tubes.
Fig.5 shows in section an alternative embodiment, comprising four cross section tubes, with a core or central cross with wavy branches.
- .. Fig.6 shows in section another variant embodiment, with four tubes of cross section, associated with four tubes of circular section.
Fig.7 shows in perspective one of the tubes of circular section of Fig.3, for example, which au.lieu 'to be corrugated is provided with corrugated ribs or fins.
-The. fig.8 shows schematically the assembly of the arrangement shown in fig.3 for the constitution of a more significant portion of the exchanger.
As seen in fig.l, the tube a receives a cross-shaped section, that is to say having four hollow fins as seen in section. This tub can be obtained by deformation of the circular tube, the section of which is shown in phantom. Preferably, in certain embodiments, the hollow fins, formed by the branches of the cross of the tube a, are corrugated in the longitudinal direction, so as to create variations in direction. , speed and pressure in the fluid that circulates outside the tube. to achieve the heat exchanger according to the invention, for example one of these tubes, with a cross section, a, is combined with four tubes of circular section b, as shown in FIG. 3, and arranged in the intervals between the branches of the tube a.
We thus realize a set which is inscribed in section in a square, which is indefinitely
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repeated to constitute the exchanger.
Inside the tube a, a second tube of ± coaxial circular section can be placed, which will provide a third possible circuit, for example intended for the flow of the fluid which furthermore circulates outside the tubes.
The tubes of circular section b can be corrugated longitudinally, as shown schematically in fig.3, and, in this case, the hollow fins of the tube of cross section a will remain rectilinear. The opposite arrangement could be adopted.
In the variant shown in fig.4, there is arranged inside the tube a which is rectilinear, a tube d, also of cross-section, and which provides an additional circuit for the external fluid. Inside the tubes of circular section b, it is possible to have other concentric tubes of circular section, eg. we see it in the angle located at the top and to the right of fg. 4; or else, we can have, inside a tube b, a solid core f, as represented in the angle at the top and to the left of fig. 4; finally, the two arrangements:
tube e and core f can be combined as shown for tube b located in the lower right corner of fig. 4. In this variant of fig. 4, the tubes b can be corrugated. But it may be simpler and more economical to use non-corrugated tubes a and b, that is to say recti - lines. In this case, it is possible to obtain an effect similar to that which the corrugations would give, by placing ribs or fins on the tubes of circular section b.
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wavy h. An easy embodiment of these fins consists, as has been shown in FIG. 7, to be welded from point to point along two or more generatrices of the tube of circular section b a metal wire of suitable diameter.
Then, this wire is then corrugated in any con / enable manner, for example following corrugations having a short branch and a long branch as shown in the figure, so as to force the threads of fluid flowing outside the tube and in parallel. to the axis of the tube, to undergo the variations of direction and consequently of pressure and speed which are, as we know, favorable to the exchange of heat
As can be seen in fig.5, one can also associate four tubes a, with a cross section, the axes of which are at the top of a square, with a central core or cross member, the four fins of which can themselves be corrugated longitudinally. Inside each tube a, with a cross section, it is possible to place a second co-axial circular tube, e,
to create a third circuit, as shown for tube a 'from the top of 1-. figure Or, we can have inside the tube a, a second tube, with cross section, 'd,' as indicated for the tube on the right of the figure. It is also possible to place inside the tube a, a solid core f, as has been shown for the lower tube 'in FIG. 5.
Finally, there is shown, fig.6, a variant .in which is associated four tubes a cross section and four b tubes of circular section.
It is understood that none of Figures 3 to 6 only shows the arrangement of the tubes for one element,
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generally square section, of the exchanger. This element is repeated, in multiple ways, by juxtaposition, as in a mosaic to make the entire exchanger.
Thus, there is shown in fig.8 a more notable portion of the exchanger by assembly of the arrangement shown. for a square element fig. 3. The advantage of this arrangement resides, as can be seen, in that the exchanger comprises the same quantity of tubes of cruciform section a and of tubes of circular section b.
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RJDICATIOIIS 1) Tubular heat exchanger having very large exchange surfaces for the volume of the device, and characterized in that one uses, to achieve this exchanger, tubes shaped so as to have a cross section. cross, or with three or more branches, these branches constituting kinds of hollow fins and these fins can be corrugated or not corrugated in the longitudinal ser, and tubes of cruciform section can be taken in combination with tubes of circular section not corrugated or corrugated, without fins, or presentan fins or corrugated ribs, as well as with solid circular cores, or cross-cores, with possibly wavy branches, to achieve the maximum exchange surface in the space of which we has.
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2) Zchan; eu .: r of c, w.¯ ... whines specified under 1) characterized in that one has inside the tC083 of 1recan6eur -ues of section circ.:3.ire, or of seccion crL.wiforJl8t co-axial with tj.be .3 llé3eQr, so as to achieve more than de.l7 .: c..wi-: s.:. J.JL1. :: "" the fluids circulating in the 'device.
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