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Il est bien connu d'utiliser dans les échan geurs de chaleur des tubes à ailettes longitudinales planes ou ondulées . Dans le cas d'absorbeurs de chaleur, constitués par exemple par des'tubes contenant un corps émettant de la chaleur de façon constante, et balayés extérieurement par un fluide qui doit les refroidir, l'usage de ces tubes à ailettes longitudinales ne conduit pas toujours à des résultats satisfaisants du fait que, d'une part, le tube a une surface d'échange à peu près constante par unité de longueur sur toute sa longueur,
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en sorte que, à mesure que le fluide extérieur s'échauffe, l'échange de température est Moins satisfaisant et, d'autre part,
le fluide extérieur circulant parallèlement à l'axe du tube ne balaye pas suffisamment la racine des ailettes longitudinales, non plus que la partie de la surface du tube comprise entre deux ailettes successives.
La présente invention a pour objet un tube d'échangeur de chaleur à ailettes longitudinales, dont la particularité consiste en ce que ses ailettes longitu- dinales sont gauchies, ou complétées par des surfaces enveloppes, de façon à assurer un rabattement du fluide extérieur vers l'axe du tube, et permettre ainsi un bala- yage efficace de la surface du tube entre les ailettes ainsi qu'un balayage de la racine des ailettes.
La possibilité d'équiper ainsi le -tube sur certains points seulement de sa longueur permet en outre de faire varier le long du tube la capacité d'échange de chaleur du tube par unité de longueur, et, finalement, d'obtenir un tube qui soit, par exemple, aussi efficace quant à l'échange de chaleur à sa sortie qu'à son entrée, en dépit de l'augmentation progressive de température du fluide refroidisseur, ou encore de réaliser toute loi de refroidissement désirée le long du tube .
Conformément à l'invention, les ailettes du tube sont rabattues et gauchies vers l'ailette contiguë, su - une certaine portion de leur longueur, de manière à cons- tituer une sorte de canal à voûte de préférence ondulée, en forme de convergent-divergent, et dans lequel s'engouf- fre, pour être rabattu, le fluide extérieur circulant autour du tube .
Ces canaux peuvent être ménagés sur
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toute la longueur du tube, ou seulement sur certaines portions de ladite longueur, et présenter des alternances d'ouvertures et d'échappements offerts au fluide extérieur,
Dans une variante, les ailettes longitudinales du tube, auxquelles on laisse leur forme habituelle, sont entourées d'une enveloppe en principe cylindrique, qui présenta de place en place des ouvertures et des voûtes gauchies ou rabattues, qui assurent des entrées et des sorties au courant de fluide circulant extérieurement 'au tube. Là encore, la répartition et la fome des enveloppes le long du tube permettent de faire varier ''suivant toute loi désirée la puissance de refroidissement de ce tube .
Les ailettes longitudinales des tubes ainsi traités peuvent être pleines ou creuses . ;
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés donnés à trtre d'exemple, fera mieux comprendre la façon dont.l'invention peut être réalisée .
Les figures 1 .à 3 représentent en perspective trois variantes de la réalisation du tube objet de l'invention .
Sur la figure 1, le tube a, à ailettes longitu- dinales radiales b , est baigné par un fluide, par exemple de refroidissement, circulant extérieurement au tube dans le sens desflèches F. Conformément à l'invention, une sur deux des ailettes b est coupée suivant des fentes C sur une certaine hauteur, puis gauchie en d vers l'ailette continue b1 qui reste plane Sur une portion de longueur suivante, l'ailette st de la même façon gauchie et rabat- tue en c vers l'ailette continue b2 située'de l'autre côté .
On réalise, de la sorte, pour une ailette sur deux,
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des sortes de tuyères ou cônes convergents. alternative- ment situés de part et d'autre du plan. de l'ailette, et qui ont pour effet de rabattre le flux de fluide exté- rieur F vers la base des ailettes b , et vers la surface du tube a comprise entre les ailettes successives .
Dans la variante représentée sur la figure 2, le tube a à ailettes b est ceinturé par une enveloppe métallique, en princigpe cylindrique f . D .ns cette 'enveloppe f sont découpées des ouvertures g réparties par exemple en damier, g, g1.etc... sur¯ toute la périphérie . La languette 1 de métal d'une ouverture g sur deux reste ticulée en charnière h sur l'enveloppe f , et est rabattue et ondulée, comme on le voit sur la figure, de manière à assurer un rabattement du flux F circulant entre tube a et enveloppe f vers la surface nue du tube située entre deux ailettes .
En outre le flux de fluide extérieur s'engouffre dans le sens de la flèche F1, à l'état de fluide plus frais sous la portion suivante f1, de la couronne f , ce qui assure un renouvellement cons- tant du fluide balayant les intervalles compris entre les ailettes b . Les languettes 1 de métal peuvent être. alternativement rabattues vers le tube a , ou écartées du tube pour capter du fluide frais
La couronne! peut être'maintenue sur les arêtes des ailettes b par l'intermédiaire d'un fil métal- lique entourant la feuille de métal qui la constitue. Cette couronne f qui agit simplement comme surface déflectrice peut être de très faible épaisseur.
Par contre, on peut adopter des fils de fixation plus robustes, ces fils ayant en outre pour effet de fretter extérieurement les ailettes
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minces b du tube a .
Dans la variante 'représentée figure 3, toutes les ailettes b sont gauchies dans le même sens, en 1 , vers une ailette contiguë . En outre, l'arête extérieure k se dirige obliquement comme on levoit sur la figure, de manière à réaliser sur chaque ailette une succession d.e sortes de tuyères j de direction oblique p@r rapport à l'axe du tube et dans lesouelles s'engouffre le fluide frais dans le sens des flèches F1 pour être rabattu le long du tube dans les intervalles entre les ailettes .
Toutes les dispositions qui viennent d'être indiquées peuvent être, si on le désire, soit adoptées, tout le long du tube, soit au contraire sur certaines portions seulement de ce tube . On peut, de cette manière) augmenter la capacité d'échange de chaleur du tube sur certaines portions de sa longueur seulement, et réaliser de la sorte, tout le long du tube, une loi d'échange de chaleur conforme à celle.
que l'on s'est fixée à, l'avance En particulier, dans le cas d'un absorbeur de chaleur où un fluide F froid doit absorber de la chaleur émise de façon constante à l'intérieur du tube a , on contrebat l'effet d'augment@tion de la température du fluide F, à mesure qu'il se déplace le long du tube, par une augmen- tation'progressive de la capacité d'échange de chaleur', du tube vers sa sortie, en sorte que, de bout en bout du tube b ,on -oeuf réaliser finalement une absorption cons- 'tante de chaleur .
Certes, il a déjà été proposé d'utiliser des ailettes ondulées sur des tubes, mais en général les ailettes ondulées ont pour effet de provoquer dans le
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fluide circulant extérieurement @ux tubes des variations de courant dans une direction tangente aux sections droites du tube, les mouvements de fluide s'effectuait p@r exemple par batte @ents d'iun paroi d'une ailette à l'ailette voisine.
Au contraire, dans le cas de la présente inven- tion, le pauchissement des ailettes, ou encore des envelop- pes r@portées autour des ailettes, est tel que les varia- tions de courant dans les filets de fluide extérieur s'ef- fectuent en direction centripète, vers l'axe du tube.
Cette action de rabattement est nettement plus efficace pour obtenir le balayage des bases des ailettes et de la surface du tube comprise entre cas ailettes, et provoque en outre l'arrachement de la pellicule de fluide qui reste adhérente en ces régions, et se montre particulièrement nuisible à l'écunate de chaleur.
Il va de soi que des modifications de détail peuvent être apportées à la réalisation de cette invention sans'pour cela sortir de son cadre .
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It is well known to use tubes with flat or corrugated longitudinal fins in heat exchangers. In the case of heat absorbers, constituted for example by tubes containing a body emitting heat constantly, and swept outwardly by a fluid which must cool them, the use of these tubes with longitudinal fins does not lead to always to satisfactory results due to the fact that, on the one hand, the tube has an almost constant exchange surface per unit length over its entire length,
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so that, as the external fluid heats up, the temperature exchange is less satisfactory and, on the other hand,
the external fluid flowing parallel to the axis of the tube does not sufficiently sweep the root of the longitudinal fins, nor does the part of the surface of the tube between two successive fins.
The present invention relates to a heat exchanger tube with longitudinal fins, the particularity of which consists in that its longitudinal fins are warped, or completed by enveloped surfaces, so as to ensure a drawdown of the external fluid towards the end. axis of the tube, thereby allowing efficient sweeping of the tube surface between the fins as well as root sweeping of the fins.
The possibility of equipping the -tube in this way at only certain points of its length also makes it possible to vary along the tube the heat exchange capacity of the tube per unit length, and, finally, to obtain a tube which or, for example, as efficient as regards the heat exchange at its outlet as at its inlet, despite the gradual increase in the temperature of the coolant, or else to achieve any desired cooling law along the tube.
In accordance with the invention, the fins of the tube are folded back and warped towards the adjacent fin, over a certain portion of their length, so as to constitute a sort of channel with a preferably corrugated arch, in the form of a convergent. diverge, and in which engulfs, to be folded back, the external fluid circulating around the tube.
These channels can be provided on
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the entire length of the tube, or only over certain portions of said length, and have alternating openings and exhausts offered to the external fluid,
In a variant, the longitudinal fins of the tube, which are left in their usual shape, are surrounded by a generally cylindrical envelope, which has from place to place openings and warped or folded arches, which provide inlets and outlets to the fluid stream flowing externally to the tube. Here again, the distribution and the shape of the envelopes along the tube make it possible to vary the cooling power of this tube according to any desired law.
The longitudinal fins of the tubes thus treated can be solid or hollow. ;
The description which follows, with reference to the accompanying drawings given by way of example, will make it easier to understand the manner in which the invention can be implemented.
Figures 1. To 3 show in perspective three variants of the embodiment of the tube object of the invention.
In FIG. 1, the tube a, with radial longitudinal fins b, is bathed by a fluid, for example cooling, circulating outside the tube in the direction of the arrows F. According to the invention, one in two of the fins b is cut along slits C over a certain height, then warped in d towards the continuous fin b1 which remains flat On a portion of the next length, the fin is warped in the same way and folded in c towards the fin continuous b2 located on the other side.
We realize, in this way, for every second fin,
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kinds of converging nozzles or cones. alternately located on either side of the plane. of the fin, and which have the effect of bending the flow of external fluid F towards the base of the fins b, and towards the surface of the tube a between the successive fins.
In the variant shown in FIG. 2, the finned tube a b is surrounded by a metal casing, of cylindrical principle f. In this' envelope f are cut openings g distributed for example in a checkerboard pattern, g, g1.etc ... over the entire periphery. The metal tab 1 of an opening g out of two remains hinged h on the casing f, and is folded and corrugated, as seen in the figure, so as to ensure a drawdown of the flow F circulating between tube a and envelope f towards the bare surface of the tube located between two fins.
In addition, the flow of external fluid rushes in the direction of arrow F1, in the state of cooler fluid under the following portion f1, of the ring f, which ensures a constant renewal of the fluid sweeping the intervals. between the fins b. Metal tabs 1 can be. alternately folded down towards tube a, or moved away from the tube to collect fresh fluid
The crown! can be maintained on the edges of the fins b by means of a metal wire surrounding the metal sheet which constitutes it. This crown f which acts simply as a deflecting surface can be very thin.
On the other hand, one can adopt more robust fixing wires, these wires also having the effect of hooping the fins on the outside.
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thin b of tube a.
In the variant 'shown in FIG. 3, all the fins b are warped in the same direction, at 1, towards a contiguous fin. In addition, the outer ridge k runs obliquely as seen in the figure, so as to produce on each fin a succession of kinds of nozzles j of oblique direction p @ r relative to the axis of the tube and in the ouelles s' engulfs the fresh fluid in the direction of the arrows F1 to be folded along the tube in the intervals between the fins.
All the arrangements which have just been indicated can be, if desired, either adopted all along the tube, or on the contrary only on certain portions of this tube. In this way, it is possible to increase the heat exchange capacity of the tube over certain portions of its length only, and thereby achieve, all along the tube, a heat exchange law in accordance with that.
which we have fixed in advance.In particular, in the case of a heat absorber where a cold fluid F must absorb the heat emitted constantly inside the tube a, we counterbat l 'effect of increasing the temperature of the fluid F, as it travels along the tube, by a' progressive increase in the heat exchange capacity ', from the tube towards its outlet, in so that, throughout the tube b, a constant absorption of heat is finally achieved.
Admittedly, it has already been proposed to use corrugated fins on tubes, but in general the corrugated fins have the effect of causing in the
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fluid flowing externally @ux tubes current variations in a direction tangent to the straight sections of the tube, the fluid movements were effected for example by beating iun wall of a fin to the adjacent fin.
On the contrary, in the case of the present invention, the thinning of the fins, or of the envelopes r @ carried around the fins, is such that the variations of current in the external fluid streams are reduced. proceed in a centripetal direction, towards the axis of the tube.
This folding action is clearly more effective in obtaining the sweeping of the bases of the fins and of the surface of the tube between the fins, and also causes the tearing of the film of fluid which remains adherent in these regions, and is particularly evident. harmful to heat ecunate.
It goes without saying that modifications of detail can be made to the realization of this invention without going beyond its ambit.
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