CA1260924A - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger

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CA1260924A
CA1260924A CA000475250A CA475250A CA1260924A CA 1260924 A CA1260924 A CA 1260924A CA 000475250 A CA000475250 A CA 000475250A CA 475250 A CA475250 A CA 475250A CA 1260924 A CA1260924 A CA 1260924A
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CA
Canada
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heating
fluid
heating element
guide tube
heat exchanger
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CA000475250A
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French (fr)
Inventor
Andre Teytu
Robert Bernard
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INNOVATIONS THERMIQUES
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INNOVATIONS THERMIQUES
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/101Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
    • F24H1/102Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance

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  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

1. Heat exchanger intended for the transfer of heat between at least one electrical heating resistor and a fluid, comprising at least one heating assembly (12) formed of an elongated heating element (13) containing at least one electrical resistor (20) and a guide tube (15) surrounding said heating element and defining with it an annular flow channel (16) for the fluid, the surface of the heating element (13) possessing, in the direction of flow of the fluid in said flow channel (16), a first non-heating zone (13a) forming with the surface of the tube (15) an upstream plenum zone for stabilizing the flow of the fluid and a second zone (13b) forming a heating surface for the fluid, said annular flow channel (16) being rectilinear and of constant thickness, characterized by the fact that it comprises, in addition, a hollow body (5) possessing a feed chamber (9) and a discharge chamber (8) for the fluid, these chambers being separated by a partition (7), and inside which body there is disposed said heating assembly (12) in such a manner that the heating element (13) is supported by a wall (4) of the feed chamber of said body (5) and that the guide tube (15) is supported by said internal partition (7), the ends of this guide tube (15) being open respectively in the feed chamber (9) and in the discharge chamber (8).

Description

3~3~

La présente invention concerne un procédé de trans-fert de chaleur entre une surface chauffante et un fluide ainsi qu'un échangeur de chaleur pour la mise en oeuvre de ce procédé et destiné au transfert de chaleur entre au moins une résistance électrique chauffante et un fluide en vue d'augmen-ter sa température ou de changer son état physique.
Dans les dispositifs connus de ce genre, les résis-tances chauffantes électriques sont plongées dans un récipient rempli du fluide à chauffer. Ce fluide s'écoule avec une vitesse faible, non uniforme et dont la direction par rapport à la paroi chauffante des résistances varie d'un point à l'au-tre de celle-ci. Il en résulte que le coefficient d'échanges thermiques entre la paroi chauffante et le fluide est faible et très variable d'un point à l'autre de cette paroi. En con-séquence, le flux thermique qu t il est possible de transférer au fluide à réchauffer est très faible et particulièrement difficile à calculer avec précision. Afin de limiter la température de la surface chauffante et d'éviter la dégrada-tion thermique des fluides fragiles qui peuvent subir des ~0 surchauffes en certains endroits de la surface chauffante, on est actuellement obligé de concevoir des dispositifs de chauffage électrique qui comprennent des surfaces de chauffe impo~tantes, entralnant la réalisation de dispositifs encom-brants, lourds et coûteux.
La présente invention a notamment pour but de remé
dier et d'éviter les inconvénients ci-dessus. Le procédé de transfert de chaleur entre une surface chauffante et un fluide, selon la présente invention est caractérisé par le fait qu'il consiste à stabiliser et uniformiser un écoulement du fluide de manière à former une lame de fluide d'épaisseur constante et une direction d'écoulement rectiligne et à mettre en 7~, contac-t, perpendiculairement au sens de son épaisseur, cette lame de fluide avec au moins une surface chauffante formant une paroi d'un canal d'écoulement tel que l'écoulement reste d'é-paisseur constan-te et sa direc-tion reste rectiligne, le nombre de Reynolds associé à cet écoulement étant tel que l'écoulement du fluide est turbulent. De préférence, ce nombre de Reynolds est choisi supérieur à 20.000.
Grâce au procédé selon la présente invention, la vitesse de circulation du fluide dans le canal d'écoulement est uniforme, parallèle à la surface chauffante e-t constante en tout point de cette surface chauffante de telle sorte que le flux thermique entre la surface chauffante et le fluide est mpose.
La présente invention vise également un échangeur de chaleur destiné au transfert de chaleur entre au moins une résistance électrique chauffante et un fluide, comprenant au moins un ensemble chauffant formé d'un élément chauffant allon-gé renfermant au moins une résistance électrique et un tube guide entourant l'élément chauffant et délimitant avec ce der-nier un canal d'écoulement annulaire pour le fluide. L'échan-geur de chaleur selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un corps creux présentant une chambre d'alimentation et une chambre d'évacuation pour le fluide sépa-rées par une cloison et à l'intérieur duquel est disposé l'en-semble chauffant, l'élément chauffant étant porté par une paroi de la chambre d'alimentation du corps et le tube guide étant pc,rté par la cloison intérieure, les extrémités du tube guide débouchant respectivement dans la chambre d'alimentation et dans la chambre d'évacuation.

De préférence, le canal d'écoulement est tel que le nombre de Reynolds associé à l'écoulement du fluide dans ce canal est supérieur à 20 000.

~. x ~

3~

Suivant un mode de réalisation préféré, la surface de l'élément chauffant presente dans le sens de l'écoulement du fluide dans le canal d'écoulement une premiere zone non chauf-fante formant avec la surface du tube guide une zone de tran-quilisation amont de l'écoulement du fluide et une deuxième zone formant une surface chauffante pour le fluide.
De préférence, la surface de l'élément chauffant com-prend également, en aval de sa surface chauffante, une troisiè-me zone non chauffante formant avec la surface du tube guide une zone de tranqui.lisation aval de l'écoulement du fluide. La longueur de la zone de tranquilisation aval est avantageusement au moins egale à cinq fois le diamètre hydraulique du canal d'é-coulement, défini comme étant égal à quatre fois sa section divisée par le périmetre mouillé du canal d'écoulement. D'autre part, la longueur de la zone de tranquilisation amont est de préference égale à au moins dix fois le diamètre hydraulique du canal d'ecoulement.
Dans un ~ode de réalisation préféré et particulièrement sim-ple, l'élement chauffant et le tube guide sont cylindriques, le tube guide etant coaxial a cet element chauffant cylindri-que et delimitant avec ce dernier un canal d'ecoulement de sec-tion annulaire et d'epaisseur constante entourant l'élément chauffant cylindrique.
De preference, des moyens sont prévus pour le cen-trage de l'element chauffant cylindrique dans le tube guide cylindrique de maniere a maintenir a distance constante la surface exterieure de l'elément chauffant cylindrique et la surface extérieure du tube guide. Dans une variante de realisation preférée, ces moyens de centrage sont formés par des picots de centrage fixés au tube guide et prenant appui . .

~ 3~

sur la surface extérieure de l'élément chauffant cylindrique.
Dans une autre variante de réalisation préférée, les moyens de centrage peuvent être formés par des déformations locales vers l'intérieur du tube yuide qui prennent appui sur la surface extérieure de l'élément chauffant cylindrique.
L'échangeur de chaleur selon la présente invention comprend également, de préférence, un corps cylindrique fermé
à ses extrémités, renfermant au moins un ensemble formé par l'élément chauffan~ cylindrique et le tube guide, cet élément chauffant s'étendant dans le sens de l'axe du corps cylin-drique et étant porté par une paroi d'extrémité du corps cylin-drique, les extrémités du tube guide étant à distance des parois d'extrémité du corps cylindrique, le corps cylindrique renfermant une cloison radiale traversée par le tube guide et délimitant dans le corps cylindrique deux chambres séparées qui constituent respectivement la chambre d'alimentation et la chambre d'évacuation pour le fluide qui sont respective ment en amont et en aval du canal d'écoulement annulaire formé entre l'élément chauffant cylindrique et le tube guide~
La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'échangeurs de chaleur formant chaudières électriques décrits à titre d'exemples non limitatifs et illustrés dans les dessins ci-joints, dans lesquels:
- la figure 1 représente, en coupe longitudinale, un dispositif de chauffage électrique selon la présente invention renfermant un échangeur de chaleur comprenant un élément chauffant entouré d'un tube guide;
- la figure 2 représente une coupe radiale selon la ligne II-II du d.ispositif de chauffage électrique repré-senté sur la figure 1;

3~'~

- la figure 3 représente une coupe longitudinale partielle et agrandie de l'échangeur de chaleur du dispositif de chauffage électrique représenté sur la figure 1, montrant un premier moyen de centrage de l'élément chau~fant à l'inté-rieur du tube guide;
- la figure 4 représente une coupe radiale selon la ligne IV-IV de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 3, - la figure 5 représente une coupe longitudinale partielle de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 1, qui montre un deuxième mode de réalisation du moyen de cen-trage de l'élément chauffant à l'intérieur du tube guide;
- la figure 6 représente une coupe radiale selon la ligne VI-VI de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 5;
- la figure 7 représente, en coupe longitudinale, une variante de réalisation du dispositif de chauffage électrique représenté sur la figure 1 et renfermant plusieurs échangeurs de chaleur; et ~ la figure 8 représente une coupe radiale selon la ligne VIII-VIII du dispositif de chauffage électrique re-~présenté sur la figure 7.
Le dispositif de chauffage électrique représenté
sur la figure 1 et repéré d'une manière générale par la référence 1 comprend un corps cylindrique 2 qui présente deux' parois d'extrémité 3 et 4 reliées entre elles par une paroi cylindrique en deux parties cylindriques 5 et 6 fixées bout à bout.
' Entre les deux parties cylindriques 5 et ~ s'étend radialement une cloison 7 qui divise l'intérieur du corps cylindrique 2 en deux chambre séparées 8 et 9 qui communi-~ 3'~ ~

quent avec l'ex-térieur respectivement par des tubulures r~-diales 10 et 11.
A 1 7 intérieur du corps cylindrique 2 s t étend, axialement, un échangeur de chaleur repéré d'une manière géné-rale par la référence 12. Ce-t échangeur de c'naleur 12 comprend un élément chauffant 13 de section circulaire qui traverse la paroi 4 et qui est porté par cette dernière, cet élément chauffan't 13 stétendant axialement à llintérieur du corps cylindrique 2 et présentant une extrémité libre 14 située à distance de la paroi d'extrémité 3 du corps cylindrique 2.
A l'intérieur du corps cylindrique 2, llélément chauffant 13 est rectiligne et de section circulaire constante.
L'échangeur de chaleur 12 présente également un tube guide 15 qui s'étend à l'intérieur du corps cylindrique
3 ~ 3 ~

The present invention relates to a method of trans-heat fert between a heating surface and a fluid as well as a heat exchanger for the implementation of this process and intended for the transfer of heat between at least one electric heating element and a fluid for increasing ter his temperature or change his physical state.
In known devices of this kind, the resistors electric heating tanks are immersed in a container filled with the fluid to be heated. This fluid flows with a low speed, not uniform and whose direction relative to the heating wall of the resistors varies from point to point be of it. It follows that the trade coefficient between the heating wall and the fluid is low and very variable from one point to another of this wall. In con-sequence, the heat flux that can be transferred the fluid to be heated is very low and particularly difficult to calculate with precision. In order to limit the temperature of the heating surface and avoid degradation thermal fluids which may be subject to ~ 0 overheating in certain places of the heating surface, we is currently obliged to design electric heaters that include heating surfaces impo ~ aunts, entralnant the realization of devices encom-brants, heavy and expensive.
The present invention aims in particular to reme dier and avoid the above drawbacks. The process of heat transfer between a heating surface and a fluid, according to the present invention is characterized in that it consists in stabilizing and standardizing a flow of the fluid so as to form a fluid blade of constant thickness and a straight flow direction and to set 7 ~, contac, perpendicular to the direction of its thickness, this fluid blade with at least one heating surface forming a wall of a flow channel such that the flow remains of constant thickness and its direction remains rectilinear, the number of Reynolds associated with this flow being such that the flow fluid is turbulent. Preferably, this Reynolds number is chosen greater than 20,000.
Thanks to the method according to the present invention, the fluid circulation speed in the flow channel is uniform, parallel to the heating surface and constant in any point on this heating surface so that the heat flow between the heating surface and the fluid is mpose.
The present invention also relates to a heat exchanger heat for heat transfer between at least one electric heating element and a fluid, comprising at minus a heating assembly formed by an elongated heating element ge containing at least one electrical resistance and one tube guide surrounding the heating element and delimiting with it deny an annular flow channel for the fluid. The exchange heat sink according to the invention is characterized by the fact that it further comprises a hollow body having a chamber supply and discharge chamber for the separated fluid rees by a partition and inside which is placed the seems to be heating, the heating element being carried by a wall of the body supply chamber and the guide tube being pc, rté by the internal partition, the ends of the guide tube opening respectively into the supply chamber and in the evacuation chamber.

Preferably, the flow channel is such that the Reynolds number associated with the flow of fluid in this channel is greater than 20,000.

~. x ~

3 ~

According to a preferred embodiment, the surface of the heating element is in the direction of flow of the fluid in the flow channel a first unheated zone edge forming with the surface of the guide tube a transition zone quilisation upstream of the fluid flow and a second zone forming a heating surface for the fluid.
Preferably, the surface of the heating element comprises also takes, downstream of its heating surface, a third me non-heating zone forming with the surface of the guide tube a tranqui.lisation zone downstream of the fluid flow. The length of the downstream tranquilization zone is advantageously at least equal to five times the hydraulic diameter of the water channel flow, defined as being four times its section divided by the wet perimeter of the flow channel. Else share, the length of the upstream tranquilization zone is preference equal to at least ten times the hydraulic diameter of the flow channel.
In a ~ preferred embodiment and particularly sim-ple, the heating element and the guide tube are cylindrical, the guide tube being coaxial with this cylindrical heating element that and delimiting with the latter a dry flow channel annular tion and constant thickness surrounding the element cylindrical heater.
Preferably, means are provided for the center.
trage of the cylindrical heating element in the guide tube cylindrical so as to keep the distance at a constant outer surface of the cylindrical heating element and the outer surface of the guide tube. In a variant of preferred embodiment, these centering means are formed by centering pins fixed to the guide tube and bearing . .

~ 3 ~

on the outer surface of the cylindrical heating element.
In another preferred embodiment, the means of centering can be formed by local deformations towards the inside of the yuide tube which rest on the outer surface of the cylindrical heating element.
The heat exchanger according to the present invention preferably also includes a closed cylindrical body at its ends, containing at least one assembly formed by the heating element ~ cylindrical and the guide tube, this element heater extending in the direction of the axis of the cylinder body drique and being carried by an end wall of the cylindrical body drique, the ends of the guide tube being at a distance from the end walls of the cylindrical body, the cylindrical body containing a radial partition crossed by the guide tube and delimiting in the cylindrical body two separate chambers which respectively constitute the supply chamber and the respective fluid discharge chamber upstream and downstream of the annular flow channel formed between the cylindrical heating element and the guide tube ~
The present invention will be better understood on study heat exchangers forming electric boilers described by way of nonlimiting examples and illustrated in the attached drawings, in which:
FIG. 1 represents, in longitudinal section, an electric heater according to the present invention containing a heat exchanger comprising a heating element surrounded by a guide tube;
- Figure 2 shows a radial section along line II-II of the electrical heating device shown felt in Figure 1;

3 ~ '~

- Figure 3 shows a longitudinal section partial and enlarged of the device heat exchanger electric heater shown in Figure 1 showing a first means of centering the chau ~ fant element inside laughter of the guide tube;
- Figure 4 shows a radial section along line IV-IV of the heat exchanger shown in figure 3, - Figure 5 shows a longitudinal section partial of the heat exchanger shown in FIG. 1, which shows a second embodiment of the central means trage of the heating element inside the guide tube;
- Figure 6 shows a radial section along line VI-VI of the heat exchanger shown on the Figure 5;
FIG. 7 represents, in longitudinal section, an alternative embodiment of the heating device electric shown in Figure 1 and containing several heat exchangers; and ~ Figure 8 shows a radial section along line VIII-VIII of the electric heater ~ shown in Figure 7.
The electric heater shown in Figure 1 and generally identified by the reference 1 comprises a cylindrical body 2 which has two ' end walls 3 and 4 interconnected by a wall cylindrical in two cylindrical parts 5 and 6 fixed end at the end.
'Between the two cylindrical parts 5 and ~ extends radially a partition 7 which divides the interior of the body cylindrical 2 in two separate chambers 8 and 9 which communicate ~ 3 '~ ~

quent with the ex-térieur respectively by tubing r ~ -dials 10 and 11.
A 1 7 inside the cylindrical body 2 st extends, axially, a heat exchanger generally identified rale by reference 12. This heat exchanger 12 includes a heating element 13 of circular section which passes through the wall 4 and which is carried by the latter, this element heater 13 extending axially inside the body cylindrical 2 and having a free end 14 located spaced from the end wall 3 of the cylindrical body 2.
Inside the cylindrical body 2, the heating element 13 is straight and of constant circular section.
The heat exchanger 12 also has a guide tube 15 which extends inside the cylindrical body

2 et qui entoure à distance constante l'élément chauffant cylindrique 13 de manière à ménager entre la surface exté-rieure de l'élément chauffant cylindrique 13 et la surface intérieure du tube guide 15 un espace annulaire 16 d'épaisseur constante. Les extrémités 15a et 15b du tube guide 15 sont situées à distance des parois dlextrémité 4 et 3 du corps cylindrique 2 et ce tube guide 15 traverse un passage circu-laire 17 de la cloison radiale 7 et est porté par cette dernière. En outre, le tube guide 15 est porté, du côté de son extrémité 15b adjacente a la paroi 3 du corps cylindrique 2, par une paroi radiale 18 présentant des passages axiaux 19 Llélément chauffant 13 renferme une resistance électrique chauffante 20 qui slétend sur une partie de la longueur de llélément chauffant cylindrique 13 de manière à
ménager, sur la surface extérieure de cet élément chauffant cylindrique 13, en regard de la surface intérieure du tube guide 15, à partir de son extrémité 15a jusqulà son extrémité

~x~ja~

15b, une première zone 13_ non chauffante, une deuxième zone 13b chauffante le long de laquelle s t étend la résistance électrique chauffante 20 et une troisième zone 13c non chauf-fante.
Le fluide à chauffer qui est introduit dans la chambre amont 9 par l'intermédiaire de la tubulure d'entrée 11 pénètre dans l'espace annulaire 16 par l'extrémité 15a du tube guide 15, circule dans cet espace annulaire 16 jusqu'à l'extrémité lSb du tube guide 15 et arrive dans la chambre aval 8 de laquelle il est évacué pax la tubulure de sortie 10. Ltécoulement à l'intérieur de l'espace annulaire 16 séparant la surface extérieure de l'élément chauffant cylindrique 13 de la surface extérieure du tube guide 15 présente des caractéristiques particulières qui sont liées aux dimensions de l'échangeur de chaleur 12.
Tout drabord, la dimension axiale de la zone amont non chauffante 13_ de la surface extérieure de l'élément chauffant cylindrique 13 est de préférence égale à au moins dix fois le diamètre hydraulique du canal d'écoulement 15 défini comme étant ëgal à quatre fois sa section divisé par son périmètre mouillé qui est, dans le cas présent, égal à la somme des périmètres de la surface chauffante 13 et du tube guide 15. La dimension axiale de la zone aval non chauffante 13_ de l'élément chauffant cylindrique 13 est de préférence égale à au moins cinq fois le diamètre hydraulique du canal annulaire 16. De plus, le nombre de Reynold~ de l'écoulement du fluide dans le canal annulaire 16 est de préférence au moins égal à 20.000 de telle sorte que cet écoulement est turbulent. Bien entendu, la longueur de la surface chauffante dépend en particulier du flux de chaleur souhaité.

~ 3~ ~

L'écoulement du fluide dans le canal d'écoulement annulaire 16, qui pénètre dans ce dernier par l'extrémité 15a du tube guide 15, est tout d'abord stabilisé et uniformisé
dans une zone de tranquilisation située entre la zone non chauffante amont 13_ de la surface extérieure de l'élément chauffant cylindrique 13 et la paroi intérieure du tube guide 15 de telle sorte que le fluide atteint la zone chauffante 13b située entre la surface chauffante de l'élément chauffant cylindrique 13 et la paroi intérieure du tube guide 15 et traverse cette zone chauffante en présentant une vitesse de circulation uniforme, parallèle à l'axe du canal d'écoulement 16, parallèle aux surfaces délimitant ce canal et constante en tout point de la surface chauffante de l'élément chauffant cylindrique 13. A la suite de cette zone chauffante, le fluide traverse une deuxième zone de tranquilisation aval située entre la surface non chauffante aval 13_ de l'élément chauffant cylindrique 13 et la paroi intérieure du tube guide 15 de manière à éviter toute perturbation dans la zone chauffante.
En se reportant aux figures 3 et ~, on voit que de manière à maintenir à distance constante la surface exté-rieure du tube chauffant cylindrique 13 et la surface inté-rieure du tube guide 15 pour que le canal annulaire 16 présente une épaisseur constante, on peut prévoir des picots qui s'étendent radialement et qui sont fixés au tube guide 15, ces picots traversant l'espace annulaire 16 et prenant appui sur la surface extérieure de l'élément chauffant cylindrique 13.
Dans la variante représentée sur les figures 5 et 6, le centrage de l'élément chauffant cylindrique 13 à

l'intérieur du tube guide 15 est obtenu par des déformations ~ 3~J~

locales 22, vers l~intérieur du tube guide 15, qui viennent en appui contre la surface extérieure de l'élément chauffant cylindrique 13.
En se reportant aux figures 7 et 8, on voit qu'on a représenté un dispositif de chauffage électrique repéré
d'une manière générale par la référence 23 qui présente un CQrps cylindrique 24 équivalent au corps cylindrique 2 du dispositif de chauffage électrique 1 et qui renferme un échangeur de chaleur 25_ central et six échangeurs de chaleur 25b à 25~ périphériques qui sont équivalents à l'échangeur de chaleur 12 du dispositif de chauffage électrique 1. Chaque échangeur de chaleur 25_ à 25~ est monté dans le corps cylindrique 24 de manière équivalente au montage de l'échan-geur de chaleur 12 dans le corps cylindrique 2 du dispositif de chauffage électrique 1 de telle sorte que leurs canaux d t écoulement sont en parallèle entre une chambre amont 26 alimenté par une tubulure d t entrée 27 et une chambre aval 28 présentant une tubulure de sortie 29, ces deux chambres étant séparées par lme cloison radiale 30 traversée et portant les tubes guide des échangeurs de chaleur 25_ à 25~ qui sont par ailleurs portés par une autre cloison 31 présentant des passages axiaux 32 tandis que leurs éléments chauffants cylindriques sont portés par la cloison d'extrémité 33 du corps cylindrique 24 située du c6té de la chambre amont 26. Le dispositif de chauffage électrique 23 représenté sur les fi-gures 7 et 8 peut alors constituer un échangeur de chaleur de très forte puissance.
On peut remarquer que les dispositifs de chauffage électriques 1 et 23 sont construits d'éléments qui peuvent subir des déformations dues à la chaleur sensiblement indé-pendamment les uns des autres.
2 and which surrounds the heating element at a constant distance cylindrical 13 so as to form between the outer surface of the cylindrical heating element 13 and the surface inside of the guide tube 15 an annular space 16 of thickness constant. The ends 15a and 15b of the guide tube 15 are located at a distance from the end walls 4 and 3 of the body cylindrical 2 and this guide tube 15 crosses a circular passage area 17 of the radial wall 7 and is carried by this last. In addition, the guide tube 15 is carried, on the side of its end 15b adjacent to the wall 3 of the cylindrical body 2, by a radial wall 18 having axial passages 19 The heating element 13 contains a resistance electric heater 20 which extends over part of the length of the cylindrical heating element 13 so that spare, on the outer surface of this heating element cylindrical 13, facing the inner surface of the tube guide 15, from its end 15a to its end ~ x ~ ja ~

15b, a first non-heating zone 13_, a second zone 13b heating along which st extends the resistance electric heater 20 and a third zone 13c not heated fante.
The fluid to be heated which is introduced into the upstream chamber 9 via the inlet manifold 11 enters the annular space 16 through the end 15a of the guide tube 15, circulates in this annular space 16 up to the end lSb of the guide tube 15 and arrives in the downstream chamber 8 from which it is evacuated by the tubing of outlet 10. The flow inside the annular space 16 separating the outer surface of the heating element cylindrical 13 of the outer surface of the guide tube 15 has particular characteristics which are related to the dimensions of the heat exchanger 12.
First edge, the axial dimension of the upstream area non-heating 13_ of the external surface of the element cylindrical heater 13 is preferably at least equal to ten times the hydraulic diameter of the flow channel 15 defined as being four times its section divided by its wet perimeter which is, in this case, equal to the sum of the perimeters of the heating surface 13 and the guide tube 15. The axial dimension of the downstream zone not heater 13_ of the cylindrical heater 13 is preferably equal to at least five times the hydraulic diameter of the annular channel 16. In addition, the Reynold number ~ of the flow of fluid in the annular channel 16 is preferably at least 20,000 so that this flow is turbulent. Of course, the length of the heating surface depends in particular on the heat flow wish.

~ 3 ~ ~

Fluid flow in the flow channel annular 16, which enters the latter by the end 15a of the guide tube 15, is first of all stabilized and uniform in a calm zone located between the zone no heating upstream 13_ from the external surface of the element heating cylinder 13 and the inner wall of the guide tube 15 so that the fluid reaches the heating zone 13b located between the heating surface of the heating element cylindrical 13 and the inner wall of the guide tube 15 and crosses this heating zone with a speed of uniform circulation, parallel to the axis of the flow channel 16, parallel to the surfaces delimiting this channel and constant at any point on the heating surface of the heating element cylindrical 13. Following this heating zone, the fluid passes through a second downstream tranquilization zone located between the downstream non-heating surface 13_ of the element heating cylinder 13 and the inner wall of the guide tube 15 so as to avoid any disturbance in the area heating.
Referring to Figures 3 and ~, we see that so as to keep the external surface at a constant distance of the cylindrical heating tube 13 and the interior surface guide tube 15 so that the annular channel 16 has a constant thickness, we can provide pins which extend radially and which are fixed to the guide tube 15, these pins crossing the annular space 16 and taking support on the outer surface of the cylindrical heating element 13.
In the variant shown in the figures 5 and 6, the centering of the cylindrical heating element 13 to the inside of the guide tube 15 is obtained by deformations ~ 3 ~ D ~

local 22, towards the inside of the guide tube 15, which come resting against the outer surface of the heating element cylindrical 13.
Referring to Figures 7 and 8, we see that has shown an electric heater identified generally by the reference 23 which presents a CQrps cylindrical 24 equivalent to cylindrical body 2 of electric heater 1 and which contains a 25_ central heat exchanger and six heat exchangers 25b to 25 ~ peripherals which are equivalent to the heat exchanger heat 12 of the electric heater 1. Each heat exchanger 25_ to 25 ~ is mounted in the body cylindrical 24 equivalent to the mounting of the sample heat gor 12 in the cylindrical body 2 of the device electric heater 1 so that their channels dt flow are in parallel between an upstream chamber 26 supplied by an inlet pipe 27 and a downstream chamber 28 having an outlet pipe 29, these two chambers being separated by a radial partition 30 passed through and carrying the guide tubes for heat exchangers 25_ to 25 ~ which are elsewhere carried by another partition 31 having axial passages 32 while their heating elements cylindrical are carried by the end wall 33 of the body cylindrical 24 located on the side of the upstream chamber 26. The electric heater 23 shown in the figures gures 7 and 8 can then constitute a heat exchanger of very strong power.
We can notice that the heating devices 1 and 23 are constructed of elements that can to undergo deformations due to heat substantially inde-hanging from each other.

Claims (10)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit: The realizations of the invention about which a right exclusive ownership or lien is claimed, are defined as follows: 1. Echangeur de chaleur destiné au transfert de chaleur entre au moins une résistance électrique chauffante et un flui-de, comprenant au moins un ensemble chauffant formé d'un élé-ment chauffant allongé renfermant au moins une résistance élec-trique et d'un tube guide entourant ledit élément chauffant et délimitant avec ce dernier un canal d'écoulement annulaire pour le fluide, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un corps creux présentant une chambre d'alimentation et une chambre d'évacuation pour le fluide séparées par une cloison et à l'in-térieur duquel est disposé ledit ensemble chauffant, l'élément chauffant étant porté par une paroi de la chambre d'alimenta-tion dudit corps et le tube guide étant porté par ladite cloison intérieure, les extrémités dudit tube guide débouchant respec-tivement dans la chambre d'alimentation et dans la chambre d'évacuation. 1. Heat exchanger for heat transfer between at least one electrical resistance heater and a fluid of, comprising at least one heating assembly formed of an element elongated heating element containing at least one electrical resistance and a guide tube surrounding said heating element and delimiting with the latter an annular flow channel for the fluid, characterized in that it further comprises a hollow body having a supply chamber and a chamber drain for the fluid separated by a partition and inside inside which said heating assembly, the element is disposed heater being carried by a wall of the supply chamber tion of said body and the guide tube being carried by said partition inside, the ends of said guide tube emerging respectively in the feed chamber and in the chamber evacuation. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit canal d'écoulement est tel que le nombre de Reynolds associé à l'écoulement du fluide dans ce canal est supérieur à 20 000. 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized by the fact that said flow channel is such that the Reynolds number associated with the fluid flow in this channel is more than 20,000. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit élément chauffant et ledit tube guide sont cylindriques. 3. Heat exchanger according to claim 1, characterized by the fact that said heating element and said guide tubes are cylindrical. 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface de l'élément chauffant présente dans le sens de l'écoulement du fluide dans ledit canal d'écoulement une première zone non chauffante formant avec la surface du tube guide une zone de tranquilisation amont de l'écoulement du fluide et une deuxième zone formant une surface chauffante pour le fluide. 4. Heat exchanger according to claim 1, characterized by the fact that the surface of the heating element present in the direction of flow of the fluid in said flow channel a first non-heating zone forming with the surface of the guide tube an upstream tranquilization zone of the fluid flow and a second zone forming a heating surface for the fluid. 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la surface de l'élément chauffant comprend, en aval de sa surface chauffante, une troisième zone non chauffante formant, avec ladite surface du tube guide, une zone de tranquilisation aval de l'écoulement du fluide. 5. Heat exchanger according to claim 4, characterized by the fact that the surface of the heating element includes, downstream of its heating surface, a third zone non-heating forming, with said surface of the guide tube, a tranquilization zone downstream of the fluid flow. 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la longueur de ladite zone de tranquilisation aval est au moins égale à cinq fois le diamètre hydraulique du canal d'écoulement. 6. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the length of said area of downstream tranquilization is at least five times the diameter flow channel hydraulics. 7. Echangeur de chaleur selon les revendications 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que la longueur de la zone de tranquilisation amont est au moins égale à dix fois le diamètre hydraulique du canal d'écoulement. 7. Heat exchanger according to claims 4, 5 or 6, characterized in that the length of the area of upstream tranquilization is at least ten times the diameter flow channel hydraulics. 8. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que des moyens sont prévus pour le centrage dudit élément chauffant cylindrique dans ledit tube guide cylindrique de manière a maintenir à distance constante la surface extérieure de l'élément chauffant cylindrique et la surface intérieure dudit tube guide. 8. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that means are provided for the centering said cylindrical heating element in said tube cylindrical guide so as to maintain a constant distance the outer surface of the cylindrical heating element and the inner surface of said guide tube. 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé parfait que lesdits moyens de centrage sont formés par des picots de centrage fixés audit tube guide et prenant appui sur la surface extérieure dudit élément chauffant cylin-drique. 9. Heat exchanger according to claim 8, characterized perfect that said centering means are formed by centering pins fixed to said guide tube and taking pressing on the outer surface of said cylinder heating element drique. 10. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens de centrage sont formes par des déformations locales vers l'intérieur dudit tube guide qui prennent appui sur la surface extérieure dudit élément chauffant cylindrique. 10. Heat exchanger according to claim 8, characterized by the fact that said centering means are formed by local deformations towards the interior of said guide tube which bear on the outer surface of said cylindrical heating element.
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