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"Eléments d'échange thermique"
La présente invention concerne deu dispositifs d'échange thermique et plus spécialement des éléments d'échange thermique utilises pour le chauffage, le refroi- dissement et la réfrigération.
L'invention ce propose de fournir : - un tube à surface principale ayant des nervures confluentes sur lesquelles sont ajustées uns série de surfaces secondaires espacées sous la forme d'ailettes.
- une combinaison de tube et d'ailettes de ce type pour offrir une surface d'échange thermique totale plus efficace d'un espace donne et pour fournir une résis-
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t"nee relativement plus grande \ l'élunumt d'échange terr:1iqne.
-. un tube dans xky,xz. -,con 3w^ constant sera maintenu uniformément entro le tubLS et lne ailettes conduc. trice thersiquep uu'il porm n grâce auquel une répartition rolavivecwnt r-;=1e du 1.,1' m:-JiQsion de chaleur aéra o- :zz:.w l-our l3. surfc-ce jntit*s des ailettes.
- et::) éléments d'échange thermique dans lesquels un tube à nervures a dos prolongements radiaux creux faisant saillie sur une distance substantielle dans les ailettes qu'il pore pour aider la répartition économique de l'action de transmission de chaleur sur toutes les surfaces des ailettes.
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- un moyen auluel est compensée toute décomposition. des éléments voisins du tube à nervures et des ailettes qui y soi t4justées, et est obtenue l'assurance d'un bon cont.ct entre les éléments du tube et des ailettes, Plus spécialement, l'inventior/concerne la fourniture {p U-1J. tube Y?rûc.ntant un passage cylindrique central de fluide et une série de nervurescreuses s'étendant radialeLient, disposées sous une configuration assortie autour du passage cylindrique.
L'invention comporte un agencement d'une série d'ailettes espacées entourant étroitement la périphérie du tube, les extrémités centrales des nervures creuses se terminant vers l'intérieur des bords externes
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des ailettes, chacune des ailettes .yc nt un trou rond situé au centre et des fentes s'étendant radialement qui font saillie à partir du trou, le trou et les fentes radiales des ailettes entourant la périphérie du tube et fournissant le seul support périphérique du tube, de sorte que le tube est ainsi supporté contre, la pression thermique et que les
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ailettes sont à auto-réglage par rapport au tube pour tournir une pression tharmique maximum entre eux,
Les silettes ont une forme telle qu'elles forment une strie d'angles qui sont situés radialement veru l'exterieur des nervures creuses pour fournir une répartition thermique efficace par les ailettes.
D'autres avantages et car etéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard- du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une perspective d'une partie du tubeà échange thermique a nervures à surface principale, @ les ailettes à surface secondaire étant omises ; la figure 2 est une vue de face d'une des ailettes destinée à être appliquée sur le tube à nervures de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en plan par-dessus d'une partie du tube à nervures creuser de la figure 1 ayant un certain nombre d'ailettes, comme celle représentée sur la figure 2, qui y sont ajustées ;
la figure 4 est une vue de face de la construction de la figure 3, le tube à nervures étant représenté en coupe, et la figure 5 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle le tube présente des nervures disposées en/spirale, et où quelques-unes dos ailettes sont représentées en position sur/ie tube.
Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 4, on y représente un tube 1 ayant une conduite centrale cylindrique 2 :tonnant un passage pour le milieu ou fluide/d'échange thermique, On prévoit une série de nervures creuses 3 s'étendant radialement, formée;3 en une
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seule pièce avec la conduite 2. Quatre de ces nervures sont représentées sur le dessin, mais ce nombre peut être augmenté ou diminua selon les besoins. Ces nervures sont creuses ou ont une disposition à double paroi, présentant les. parois opposées espacées 4,4 pour manager de cette façon entre ces parois un léger espacement 12 qui communiqua par une extrémité avec l'intérieur du tube de conduite cylin- drique centrale.
L'extrémité externe de chaque espace 12 est fermé par la-bando 5 située à l'extrémité externe de chaque nervure formée. Cette construction fournit une con- duite creuse munie d'une série de nervures radiales creuses pouvant être déployées sous l'effet de la pression s'exer- çant dans le tube.
Dans la forme de réalisation de l'invention repré- sentée sur la figure 1 , les nervures sont disposées droites ou en parallélisme, tandis que dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5, les nervures 6 qui y sont re- présentées sont disposées en spirale.
Disposées le Ions du tube 1 à nervures et à des distances égales appropriées, si on le désire, se trouvent unc série de plaques 7 constituant des ailettes qui font saillie radialement. Chacune de ces ailettes présente une ouverture circulaire centrale 8 à partir de laquelle s'éten- dent une série de fentes radiales 9.
Ces fentes 9 épousent la forme et se confojrment au nombre des nervures radiales du tube 1 et l'ouverture centrale 8 épouse la forme de la surface externe de la conduite centrale 2, de sorte que les ailettes 7 peuvent ainsi être ajustées avec précision sur le tube et qu'elle s y seront montées sans tourner, comme tube qu'ell y seront montées sans tourner, comme il est représenté clairement sur les figures 3 et 4.
Les fentes sont disposées, dans la forme de réalisation repré-
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sentée, pour former les diagonales d'un carré. lorsque les ailettes sont ajustées sur le tube comme il est décrit ci- dessus, il existe un contact à frottement entre les ailet- tes etle tube aux fins d'Assurer une trunsmision de cha- leur optimum entre le tube et les ailettes.
Le trou cen- tral de chaque ailette et les fentes radiales qui s'y éten- dent entourent la périphérie du tube et forment le seul sup- port périphérique du tube, de sorte que le tube est ainsi supporté contre la pression intorne et que les ailettes seront à auto-réglage par rapport au tube pour établir en- tre eux une transmission de chaleur maximum.
On sait qu'avant la présente invention les con- duites d'échange thermique ont été munies d'ailettes. Avec cet agencement, il s'mores souvent une détérioration chi- mique et physique entre la surface du tube et le bord.péri- phérique des trous ménages dans les plaques, à travers lesquels s'étend le tube. Dans un tel cas, il se produit une perte de contact uniforme entre le tube et ses ailet- tes lea ailettes ont alors tendance à se desserrer du tube et les surfaces de chaleur effectives disponibles sont for- tement réduites.
@ Dans la présente construction, la pression du milieu de chauffage ou de refroidissement s'exerçant à l'in- térieur du passage ou de la conduite d'écoulement 2 fait appliquer la pression vers l'extérieur sur la surface in- terne des parois 4,4 des nervures, en tendant à les faire s'écarter dans les fentes radiales 9 des ailettes 7, Ainsi, si une détérioration des ailetten 7 autour des parois 4,4 des nervures et de la conduite 2 vient à se produire, tout agrandissement de l'ouverture 8 et de ses fenjtes radiales 9 sera compensé par l'écartement des parois des nervures 3
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soue la pression de travail interne, Par suite, avec la construction décrite,
une plus grande résistance du tube est maintenue et un bon contact thermique entre le tube de la figure 1 et lea ailettes 7 qui y sont appliquées comme d'crit ici, son comstaammtn assuré, lorsque les plaquas ou ailettes sont appliquées sur des tubes cylindriques classiques, une répartition thermique uniforme de la surface complète des plaques n'est pas toujours obtenue, Avec la présente construction,
la pro- jection radiale considérable des neruvle creuses 3 vers les bords externes de chaque ailette .7 est telle que la répartition thermique effective sur toute la surface de chaque ailette a lieu de façon efficace; On doit également nctar que lorsqu'un tube à nervure du type décrit est en- tour: d'une série des ailettes 7, il est rendu sensiblement rigide, supporté et renforcé. L'egencement décrit fournit également une surface de rayonnement supplémentaire à coût peu élevé pour l'échange thermique, et permet une utilisa- tion plus efficace du tube principal et des surfaces d'ai- lettes secondaires.
Il s'est avéré que la résistance sup- plémentaire propre à un échangeur thermique à ailettes et à tube de ce type est telle qu'elle permet une plus grande transmission de chaleur et qu'elle s'adapte à une pression plus forte avec moins de poids et de métal. On doit noter que les angles ou coins des ailettes sont situés radiale- ment vers l'extérieur des nervures pour obtenir une répar- tition thermique effective par les ailettes.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux formes.de réalisation décrites et représentées et est susepti- ble de recevoir diverses variantes rentrant dans le cadre et l'esprit de l'invention,
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"Heat exchange elements"
The present invention relates to two heat exchange devices and more especially to heat exchange elements used for heating, cooling and refrigeration.
The invention proposes to provide: a tube with a main surface having confluent ribs on which are fitted a series of secondary surfaces spaced apart in the form of fins.
- a combination of tube and fins of this type to provide a more efficient total heat exchange surface for a given space and to provide resistance
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t "nee relatively greater \ the exchange elunumt: 1iqne.
-. a tube in xky, xz. -, con 3w ^ constant will be maintained uniformly between the tubLS and the conduc fins. thermic tricep uu'il porm n thanks to which a distribution rolavivecwnt r -; = 1e of 1., 1 'm: -JiQsion of heat aera o-: zz: .w l-our l3. surfc-it jntit * s fins.
- and: :) heat exchange elements in which a ribbed tube has back hollow radial extensions projecting a substantial distance into the fins it pores to aid the economical distribution of the heat transmitting action over all fin surfaces.
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- auluel means is compensated for any decomposition. neighboring elements of the ribbed tube and fins which are adjusted therein, and is obtained the assurance of a good cont.ct between the elements of the tube and the fins, More specifically, the invention relates to the supply {p U -1D. Y tube being a central cylindrical fluid passage and a series of radially extending hollow ribs arranged in a matching configuration around the cylindrical passage.
The invention includes an arrangement of a series of spaced fins closely surrounding the periphery of the tube, the central ends of the hollow ribs terminating inwardly of the outer edges.
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fins, each of the fins has a centrally located round hole and radially extending slots which protrude from the hole, the hole and radial slots of the fins surrounding the periphery of the tube and providing the only peripheral support of the tube. tube, so that the tube is thus supported against the thermal pressure and the
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fins are self-adjusting with respect to the tube to turn a maximum tharmic pressure between them,
The silettes are shaped such that they form a strip of angles which are located radially on the outside of the hollow ribs to provide effective thermal distribution by the fins.
Other advantages and characteristics of the invention will emerge from the following description given with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 is a perspective of part of the heat exchange tube with ribs with a main surface, @ the secondary surface fins being omitted; Figure 2 is a front view of one of the fins intended to be applied to the ribbed tube of Figure 1; Figure 3 is a top plan view of a portion of the hollow ribbed tube of Figure 1 having a number of fins, such as that shown in Figure 2, fitted thereto;
Figure 4 is a front view of the construction of Figure 3, the ribbed tube being shown in section, and Figure 5 is a plan view of another embodiment of the invention in which the tube has ribs arranged in a spiral, and where some back fins are shown in position on the tube.
In the embodiment of the invention shown in Figure 4, there is shown a tube 1 having a central cylindrical pipe 2: providing a passage for the medium or fluid / heat exchange, A series of hollow ribs 3 is provided. radially extending, formed; 3 in one
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only part with pipe 2. Four of these ribs are shown in the drawing, but this number can be increased or decreased as required. These ribs are hollow or have a double-walled arrangement, presenting them. opposing walls spaced 4.4 apart to thereby manage between these walls a slight gap 12 which communicated at one end with the interior of the central cylindrical conduit tube.
The outer end of each space 12 is closed by the bando 5 located at the outer end of each rib formed. This construction provides a hollow conduit with a series of hollow radial ribs which can be deployed under the pressure exerted in the tube.
In the embodiment of the invention shown in Figure 1, the ribs are arranged straight or in parallel, while in the embodiment shown in Figure 5, the ribs 6 shown therein are arranged. spiral.
Arranged with the ions of the ribbed tube 1 and at suitable equal distances, if desired, is a series of plates 7 constituting fins which project radially. Each of these fins has a central circular opening 8 from which extend a series of radial slots 9.
These slots 9 follow the shape and confojrment with the number of the radial ribs of the tube 1 and the central opening 8 conforms to the shape of the outer surface of the central duct 2, so that the fins 7 can thus be adjusted precisely on the tube and that it will be mounted on it without rotating, as a tube that it will be mounted on it without rotating, as is clearly shown in Figures 3 and 4.
The slits are arranged, in the embodiment shown
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felt, to form the diagonals of a square. when the fins are fitted to the tube as described above, there is frictional contact between the fins and the tube for the purpose of providing optimum heat transfer between the tube and the fins.
The central hole of each fin and the radial slots extending from it surround the periphery of the tube and form the only peripheral support of the tube, so that the tube is thus supported against internal pressure and the fins will be self-adjusting with respect to the tube to establish maximum heat transmission between them.
It is known that, prior to the present invention, the heat exchange conduits have been fitted with fins. With this arrangement, there is often chemical and physical deterioration between the surface of the tube and the peripheral edge of the holes in the plates, through which the tube extends. In such a case, there is a uniform loss of contact between the tube and its fins, the fins then tend to loosen from the tube and the effective heat areas available are greatly reduced.
@ In the present construction, the pressure of the heating or cooling medium exerted inside the passage or the flow line 2 causes the pressure to be applied to the outside on the internal surface of the walls. 4,4 of the ribs, tending to cause them to move apart in the radial slots 9 of the fins 7, Thus, if damage to the fins 7 around the walls 4,4 of the ribs and of the pipe 2 occurs, all enlargement of the opening 8 and its radial windows 9 will be compensated by the spacing of the walls of the ribs 3
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suffers the internal working pressure, Therefore, with the construction described,
a greater resistance of the tube is maintained and a good thermal contact between the tube of figure 1 and the fins 7 which are applied to it as described here, its comstaammtn assured, when the plates or fins are applied on conventional cylindrical tubes , a uniform thermal distribution of the complete surface of the plates is not always obtained, With the present construction,
the considerable radial projection of the hollow nerves 3 towards the outer edges of each fin .7 is such that the effective thermal distribution over the entire surface of each fin takes place efficiently; It should also be noted that when a ribbed tube of the type described is surrounded by a series of fins 7, it is made substantially rigid, supported and reinforced. The disclosed arrangement also provides an additional low cost radiating surface for heat exchange, and allows more efficient use of the main tube and secondary fin surfaces.
It has been found that the additional resistance inherent in a finned and tube heat exchanger of this type is such that it allows greater heat transmission and that it adapts to higher pressure with less. of weight and metal. It should be noted that the angles or corners of the fins are located radially outwardly of the ribs to obtain effective thermal distribution by the fins.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown and is capable of accommodating various variants falling within the scope and spirit of the invention,