Echangeur de chaleur. La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur comprenant au moins deux collecteurs pour du fluide, reliés entre eux par un faisceau de tubes et qui pourrait être, par exemple, un radiateur d'automobile, un appareil de chauffage ou un condenseur.
Cet échangeur de chaleur est caractérisé selon l'invention en ce que chacun de ces tubes présente une série de parties dont la section, par un plan transversal au tube, est de forme allongée, raccordées entre elles par des parties de paroi dont chacune est telle qu'entre deux parties de section allongée con- .séeutives, le tube ait une section transversale au tube dont la plus grande dimension soit inférieure au grand axe des parties de section allongée, les grands axes de deux parties de section allongée consécutives étant décalés angulairement, la section longitudinale du tube, dans l'un et l'autre des deux plans lon gitudinaux passant chacun par l'un desdits grands axes décalés angulairement,
présen tant des parties ovales, et la distance entre deux parties de section allongée consécutives étant plus grande que la moitié du grand axe d'une partie de section allongée.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet -de Vinvention sont représentées,<B>à</B> titre d'exemple, sur le dessin.
Les fig. <B>1</B> et 2 montrent, respectivement en élévation et en coupe verticale selon 2-2 fig. <B>1,</B> une première forme d'exécution. Les fig. <B>3 à 7</B> montrent,<B>à,</B> plus grande n échelle et respectivement en vue de côté, en élévation, en coupe transversale selon<B>5-5</B> fig. <B>3,</B> en coupe longitudinale axiale selon <B>6-6</B> fig. 4 et en coupe transversale selon <B>7-7</B> fi-. 4, un tube du<B>f</B> aisceau de cette forme d'exécution.
Les fig. <B>8</B> et<B>9</B> montrent, respectivement en coupe verticale longitudinale et en coupe horizontale selon<B>9-9</B> fig. <B>8,</B> une deuxième forme d'exécution.
La fi-.<B>10</B> montre,<B>à</B> plus grande échelle, une coupe partielle longitudinale selon<B>10-10</B> de la fig. <B>9.</B>
L'échangeur de chaleur<B>10</B> représenté aux fig. <B>1</B> et 2 est un appareil de chauffage. Cet appareil comprend deux collecteurs cylindri ques<B>11</B> et 12, le collecteur inférieur 12 ayant une entrée<B>13</B> reliée par un coude 14<B>à</B> un conduit d'arrivée d'un fluide chauffant prove nant d'une source appropriée. Si l'échangeur <B>10</B> est utilisé pour l'échange de frigories, l'en trée<B>13</B> est reliée<B>à</B> une so arce de fluide réfri gérant convenable. Le collecteur supérieur<B>11</B> est muni d'une sortie<B>15.</B> communiquant avec un conduit de retour.
Les collecteurs<B>11</B> et 12 sont reliés entre eux par un faisceau de tubes<B>16.</B> Chaque tube <B>16</B> comprend une série de parties<B>18</B> dont la section, par un plan transversal, est de forme allongée, raccordées entre elles par des par ties de paroi<B>17</B> dont chacune est telle qu'entre deux parties de section allongée, le tube ait une section transversale au tube dont la plus grande dimension soit inférieure au -rand axe des parties de section allongée<B>18.</B> Les grands axes de deux parties de section allon gée consécutives sont décalés angulairement de<B>90',</B> mais cet angle pourrait être plus pe tit qu'un an-le droit sans que l'effet obtenu soit modifié.
La section longitudinale du tube, dans l'un et l'autre des deux plans longitudi naux passant chacun par lLin desdits grands axes décalés de<B>90',</B> présente des parties ovales successives et la distance entre deux parties de section allongée<B>18</B> consécutives est plus grande que la moitié de grand axe d'une par tie de section allongée<B>18.</B> En outre, le petit -axes décalés de<B>901,</B> présente des parties ovales, longitudinales est supérieur<B>à</B> la moitié de la Zn longueur du -rand axe de cette partie. Les tubes<B>16</B> peuvent être obtenus -en déformant convenablement de place en place des tubes de section circulaire.
Par suite de cette conformation des tubes <B>16,</B> on obtient un remous important pour toute la section transversale du courant de fluide qui traverse le tube, et la turbulence ainsi obtenue empêche la formation de la couche superficielle que l'on obtient par l'écoulement d'un fluide dans un tube eylin- drique -et qui est la cause d'un transfert peu efficace de l'énergie thermique puisque cette couche superficielle du courant liquide gêne la transmission de la chaleur par le fluide<B>à</B> la paroi du tube ou vice versa.
Par contre, les remous obtenus par la présence des parties de section allongée<B>18</B> ont pour effet de pro jeter les parties dit courant fluide qui se trou vent<B>à</B> l'intérieur de celui-ci vers et le Ion.- de la paroi du tube en augmentant ainsi l'effi cacité du transfert de la chaleur<B>à</B> cette paroi ou<B>à</B> partir de cette paroi.
L'échangeur de chaleur des fig. <B>8</B> et<B>9</B> comprend une enveloppe<B>25</B> disposée horizon talement et dans laquelle sont logés un collée- teur d'entrée<B>27,</B> relié<B>à</B> un conduit d'admis sion<B>28,</B> et un collecteur de sortie<B>29</B> débitant dans un conduit d'échappement<B>30.</B> Ces collec teurs sont reliés entre eux par des faisceaux de tubes, chaque tube étant constitué comme les tubes<B>1.6</B> de Féchangeur de,; fig. <B>1</B> et 2.
La, figg. <B>9</B> montre les trois tubes d'un faisceau et la fig. <B>8</B> montre onze faisceaLix clé ce genre. Les flèches<B>35</B> (fig. <B>8</B> et<B>9)</B> indiquent le sens d'écoulement du fluide chauffant qui cède son énergie thermique<B>à</B> Fair ou tout autre gaz qui traverse l'enveloppe<B>25</B> dans le sens indi qué par des flèches 34.
Le tube inférieur, désigné par<B>31,</B> de chaque faisceau de trois tubes, est orienté vers <B>le</B> bas, de manière que sa partie principale lasse seulement un angle réduit avec l'hori zontale, alors que les tubes<B>32</B> et<B>33</B> de ce faisceau sont orientés vers le bas en faisant des angles plus --grands avec celle-ci.
Comme visible sur les fig. <B>9</B> et<B>10,</B> par suite de la conformation des tubes, qui est identique<B>à</B> celle des tubes<B>16</B> décrits précé demment, et du fait que les grands axes de deux sections allon-ées consécutives sont<B>dé-</B> calés de 45' de part et d'autre du plan ver tical passant par l'axe longitudinal du tube (fi-.<B>5),</B> il se présente<B>à</B> l'intérieur de chaque tube une ri-ole sinueuse dont le fond ne s'écarte que peu d'un plan parallèle<B>à</B> l'axe du tube, et tangent aux extrémités des sec tions allongées, de sorte quîme inclinaison minime du tube, telle que celle du tube<B>31,
</B> suffit pour former un chemin continu pour l'écoulement d'un liquide sans qu'il se forme <B>de</B> poches clé liquide. La fig. <B>10</B> ne montre pas Fécartement minime du fond de la rigole du plan mentionné. Le mode de réalisation selon les fig. <B>8, 9</B> et<B>10</B> convient tout particu lièrement dans le cas où l'on utilise de la va peur d'eau ou un fluide analogue susceptible de se solidifier aux basses températures.
Par exemple, dans le cas où l'on se sert de vapeur d'eau comme véhicule de chaleur, si l'on arrête la circulation dans l'échangeur repré senté<B>à</B> une température pour laquelle l'eau peut se congeler, les parties restantes de l'eau condensée, contenues dans le collecteur<B>27,</B> peuvent s'écouler par les tubes<B>31</B> sans pou voir obstruer ceux-ci et elles sont recueillies clans le collecteur<B>29</B> pour être évacuées par le conduit<B>30.</B> L'enveloppe<B>25</B> ainsi que les collecteurs <B>27</B> et<B>29</B> peuvent également être verticaux et la caractéristique de l'écoulement reste con servée si les tubes de chaque faisceau de tubes<B>31, 32</B> et<B>33</B> sont disposés dans un plan légèrement incliné par rapport<B>à</B> l'horizontale.
Quand l'échangeur selon les fi-.<B>8</B> et<B>9</B> est utilisé comme échangeur de froid, l'écoule ment du fluide réfrigérant, fourni<B>à</B> l'échan- 'eur, se fait en sens inverse par rapport<B>à</B> celui désigné par les flèches<B>35.</B> Le conduit <B>30</B> sert, dans ce cas,<B>à</B> l'admission du fluide et le conduit 28<B>à</B> sa sortie. Pour un tel fonc tionnement, l'avantage de ce que le liquide s'écoule de lui-même, des tubes individuels<B>31,</B> <B>32, 33</B> des différents faisceaux, permet l'éva cuation, par gravité, de tous les résidus du réfrio-érant.
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Heat exchanger. The present invention relates to a heat exchanger comprising at least two manifolds for fluid, interconnected by a bundle of tubes and which could be, for example, an automobile radiator, a heater or a condenser.
This heat exchanger is characterized according to the invention in that each of these tubes has a series of parts, the section of which, by a plane transverse to the tube, is of elongated shape, connected together by wall parts each of which is such that between two contiguous elongated section parts, the tube has a cross section to the tube the largest dimension of which is less than the major axis of the elongated section parts, the major axes of two consecutive elongated section parts being angularly offset , the longitudinal section of the tube, in one and the other of the two longitudinal planes each passing through one of said large axes angularly offset,
having oval parts, and the distance between two consecutive elongated section parts being greater than half of the major axis of an elongated section part.
Several embodiments of the object of the invention are shown, <B> to </B> by way of example, in the drawing.
Figs. <B> 1 </B> and 2 show, respectively in elevation and in vertical section according to 2-2 fig. <B> 1, </B> a first embodiment. Figs. <B> 3 to 7 </B> show, <B> to, </B> larger n scale and respectively in side view, in elevation, in cross section according to <B> 5-5 </B> fig . <B> 3, </B> in axial longitudinal section according to <B> 6-6 </B> fig. 4 and in cross section according to <B> 7-7 </B> fi-. 4, a tube of the <B> f </B> aisceau of this embodiment.
Figs. <B> 8 </B> and <B> 9 </B> show, respectively in longitudinal vertical section and in horizontal section according to <B> 9-9 </B> fig. <B> 8, </B> a second embodiment.
Fig. <B> 10 </B> shows, <B> to </B> a larger scale, a partial longitudinal section along <B> 10-10 </B> of fig. <B> 9. </B>
The heat exchanger <B> 10 </B> shown in fig. <B> 1 </B> and 2 is a heater. This apparatus comprises two cylindrical manifolds <B> 11 </B> and 12, the lower manifold 12 having an inlet <B> 13 </B> connected by an elbow 14 <B> to </B> a duct of arrival of a heating fluid from a suitable source. If the <B> 10 </B> exchanger is used for the exchange of refrigeration, the input <B> 13 </B> is connected <B> to </B> a source of refrigerant fluid suitable. The upper manifold <B> 11 </B> has an outlet <B> 15. </B> communicating with a return duct.
The collectors <B> 11 </B> and 12 are connected to each other by a bundle of tubes <B> 16. </B> Each tube <B> 16 </B> comprises a series of parts <B> 18 < / B> the section of which, by a transverse plane, is of elongated shape, connected together by wall parts <B> 17 </B> each of which is such that between two parts of elongated section, the tube has a cross section to the tube, the largest dimension of which is less than the major axis of the elongated section parts <B> 18. </B> The major axes of two consecutive elongated section parts are angularly offset by <B> 90 ' , </B> but this angle could be smaller than a straight year without the effect obtained being modified.
The longitudinal section of the tube, in one and the other of the two longitudinal planes each passing through the line of said major axes offset by <B> 90 ', </B> has successive oval parts and the distance between two parts of the tube. elongated section <B> 18 </B> consecutive is greater than the major axis half of a part of elongated section <B> 18. </B> In addition, the small -axes offset by <B> 901 , </B> has oval, longitudinal parts is greater than <B> than </B> half of the Zn length of the major axis of this part. Tubes <B> 16 </B> can be obtained by suitably deforming tubes of circular cross-section from place to place.
As a result of this conformation of the tubes <B> 16, </B> a large eddy is obtained for the entire cross section of the fluid stream passing through the tube, and the turbulence thus obtained prevents the formation of the surface layer which the one obtains by the flow of a fluid in an eylindrical tube - and which is the cause of an inefficient transfer of thermal energy since this surface layer of the liquid current hinders the transmission of heat by the fluid < B> to </B> the wall of the tube or vice versa.
On the other hand, the eddies obtained by the presence of the parts of elongated section <B> 18 </B> have the effect of projecting the so-called fluid current parts which are vented <B> inside </B> the inside of that. -here to and the Ion.- of the tube wall thereby increasing the efficiency of heat transfer <B> to </B> this wall or <B> to </B> from this wall.
The heat exchanger of fig. <B> 8 </B> and <B> 9 </B> comprises an envelope <B> 25 </B> arranged horizontally and in which an input collector <B> 27, </ B> connected <B> to </B> an intake duct <B> 28, </B> and an outlet manifold <B> 29 </B> flowing into an exhaust duct <B> 30 . </B> These manifolds are interconnected by bundles of tubes, each tube being made like the <B> 1.6 </B> tubes of the exchanger; fig. <B> 1 </B> and 2.
The, figg. <B> 9 </B> shows the three tubes of a bundle and fig. <B> 8 </B> shows eleven key bundles of this genre. The arrows <B> 35 </B> (fig. <B> 8 </B> and <B> 9) </B> indicate the direction of flow of the heating fluid which transfers its thermal energy <B> to < / B> Fair or any other gas which passes through the envelope <B> 25 </B> in the direction indicated by arrows 34.
The lower tube, denoted by <B> 31, </B> of each bundle of three tubes, is oriented <B> the </B> down, so that its main part tires only at a reduced angle with the hori zontal, while the tubes <B> 32 </B> and <B> 33 </B> of this bundle are oriented downwards making larger angles with it.
As can be seen in fig. <B> 9 </B> and <B> 10, </B> due to the conformation of the tubes, which is identical <B> to </B> that of the tubes <B> 16 </B> described above immediately, and the fact that the major axes of two consecutive elongated sections are <B> offset </B> 45 'on either side of the vertical plane passing through the longitudinal axis of the tube (fi -. <B> 5), </B> there is <B> inside </B> each tube a sinuous ri-ole whose bottom deviates only a little from a parallel plane <B > to </B> the axis of the tube, and tangent to the ends of the elongated sections, so that there is minimal inclination of the tube, such as that of the tube <B> 31,
</B> is sufficient to form a continuous path for the flow of a liquid without the formation of <B> </B> key liquid pockets. Fig. <B> 10 </B> does not show the minimum separation of the bottom of the channel of the mentioned plane. The embodiment according to FIGS. <B> 8, 9 </B> and <B> 10 </B> is particularly suitable in the case of using water vapor or a similar fluid capable of solidifying at low temperatures.
For example, in the case where water vapor is used as a heat vehicle, if the circulation in the exchanger represented <B> at </B> is stopped at a temperature for which the water can freeze, the remaining parts of the condensed water, contained in the collector <B> 27, </B> can flow through the tubes <B> 31 </B> without being able to obstruct them and they are collected in the collector <B> 29 </B> to be evacuated through the duct <B> 30. </B> The casing <B> 25 </B> as well as the collectors <B> 27 </ B > and <B> 29 </B> can also be vertical and the flow characteristic remains preserved if the tubes of each bundle of tubes <B> 31, 32 </B> and <B> 33 </ B > are arranged in a plane slightly inclined relative to <B> to </B> the horizontal.
When the exchanger according to fi. <B> 8 </B> and <B> 9 </B> is used as a cold exchanger, the flow of refrigerant fluid, supplied <B> to </B> the exchanger, is made in the opposite direction with respect to <B> to </B> that indicated by the arrows <B> 35. </B> The conduit <B> 30 </B> serves, in this case, <B> to </B> the inlet of the fluid and the conduit 28 <B> to </B> its outlet. For such an operation, the advantage of the liquid draining by itself, from the individual tubes <B> 31, </B> <B> 32, 33 </B> of the different bundles, allows the eva cuation, by gravity, of all residues of the refri-rant.
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