Echangeur de chaleur à tubes On connaît des échangeurs de chaleur à tubes. conçus de façon à offrir des surfaces d'échange très importantes et comportant des tubes à ailettes, en combinaison avec des noyaux, pouvant eux-mêmes présenter des ailettes, ces ailettes pouvant de plus être ondulées longitudinalement.
La présente invention a pour objet un échangeur à tubes, caractérisé en ce qu'il comprend des tubes de section non circulaire présentant des branches constituant des ailettes creuses, en ce que ces tubes coopèrent avec au moins un tube de section circulaire parcouru par le même fluide que celui des premiers tubes et en ce que les axes de tous les tubes sont parallèles.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'échangeur de cha leur faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe transversale d'un tube de section en croix, formé à partir d'un tube de section circulaire.
La fig. 2 est une vue en perspective d'une por tion du tube de la fig. 1, montrant des ondulations longitudinales des branches en croix.
La fig. 3 est une coupe d'une première forme d'exécution d'un élément de l'échangeur de chaleur. La fig. 4 est une coupe de variantes de la fig 3, montrant la disposition de tubes concentriques, ou de noyaux, à l'intérieur des autres tubes.
La fig. 5 est une coupe d'une seconde forme d'exécution d'un élément de l'échangeur de chaleur. La fig. 6 est une coupe d'une variante de la fig. 5, à quatre tubes de section circulaire. La fig. 7 est une vue en perspective d'un des tubes de section circulaire de la fig. 3.
La fig. 8 est une vue schématique de l'échangeur utilisant plusieurs éléments tels que représentés à la fig. 3.
Un tube utilisé dans une forme d'exécution de l'échangeur de chaleur est celui de la fig. 1, ce tube a a une section en forme de croix, c'est-à-dire présen tant quatre ailettes creuses comme on le voit en coupe. Ce tube peut être obtenu par déformation du tube circulaire dont la section est représentée en traits mixtes.
De préférence, dans certaines formes d'exécution, les ailettes creuses, constituées par les branches de la croix du tube a, sont :ondulées dans le sens longitudinal, de manière à créer des varia tions de direction, de vitesse :et de pression dans le fluide qui circule extérieurement au tube.
L'échangeur est formé en combinant, par exem ple, 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 élément qui s'inscrit en coupe dans un carré, lequel peut être répété pour constituer l'échangeur comme représenté à la fig. 8.
A l'intérieur du tube a, on peut disposer un second tube de section circulaire c coaxial, qui four nira un troisième circuit possible, par exemple des tiné à l'écoulement du fluide qui, par ailleurs, circule extérieurement aux tubes.
Les tubes de section circulaire b peuvent être ondulés longitudinalement, comme représenté sché matiquement à la fig. 3, et, dans ce cas, les ailettes creuszs du tube à section en croix a resteront recti lignes. La disposition inverse pourrait être adoptée.
Dans la variante représentée à la 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 circuit supplémentaire pour le fluide extérieur.
A l'intérieur des tubes de section circu laire b, on peut disposer d'autres tubes concentriques de section circulaire e, comme on le voit dans l'angle situé au sommet et à droite de la fig. 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 combi nées 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 ê=tre on dulés.
Mais il peut être plus simple et d'une réali sation plus économique d'utiliser des tubes<I>a</I> et<I>b</I> non ondulés, c'est-à-dire rectilignes. Dans ce cas, on peut obtenir un effet analogue à celui que don neraient les ondulations, en disposant sur les tubes de section circulaire b des nervures ou ailettes ondu lées h.
_ La fig. 7 montre de ces ailettes constituées par un fil métallique soudé de point en point le long de deux ou plusieurs génératrices du tube de section circulaire b.
Ce fil est ensuite ondulé de toute ma nière convenable, par exemple suivant des ondula- tions présentant une branche courte et une branche longue comme représenté sur la figure, de manière à obliger les filets de fluide s'écoulant extérieure- ment au tube et parallèlement à l'axe du tube, à subir les variations de direction et, conséquemment, de pression et de vitesse qui sont favorables à l'échange de chaleur.
Comme on le voit à la fig. 5, on peut aussi asso cier quatre tubes a, à section en croix, dont les axes sont au sommet d'un carré, avec un noyau ou croisil lon central g, dont les quatre ailettes peuvent elles- mêmes être ondulées longitudinalement. A l'intérieur de chaque tube<I>a,</I> à section en croix, on peut dispo ser un second tube circulaire coaxial, e, pour créer un troisième circuit, comme -on l'a représenté pour le tube a du haut de la 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<I>a,</I> un noyau plein<I>f,</I> comme on l'a représenté pour le tube inférieur de la fig. 5.
Enfin, on a représenté, à la 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 chacune des fig. 3 à 6 ne représente que la disposition des tubes pour un élément en général de section carrée, de l'échangeur. Cet élément est répété, de façon multiple, par juxta position, comme dans une mosaïque pour réaliser la totalité de l'échangeur. Ainsi, on a représenté sur la fig. 8, une portion plus notable de l'échangeur par assemblage de la disposition représentée pour un élément carré, fig. 3.
Tube heat exchanger Tube heat exchangers are known. designed so as to offer very large exchange surfaces and comprising finned tubes, in combination with cores, which may themselves have fins, these fins may also be corrugated longitudinally.
The present invention relates to a tube exchanger, characterized in that it comprises tubes of non-circular section having branches constituting hollow fins, in that these tubes cooperate with at least one tube of circular section through which the same tube passes. fluid than that of the first tubes and in that the axes of all the tubes are parallel.
The appended drawing represents, by way of example, several embodiments of the heat exchanger forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a cross section of a tube of cross section, formed from a tube of circular section.
Fig. 2 is a perspective view of a portion of the tube of FIG. 1, showing longitudinal undulations of the branches in a cross.
Fig. 3 is a section through a first embodiment of an element of the heat exchanger. Fig. 4 is a cross section of variants of FIG. 3, showing the arrangement of concentric tubes, or cores, inside the other tubes.
Fig. 5 is a sectional view of a second embodiment of an element of the heat exchanger. Fig. 6 is a section of a variant of FIG. 5, with four tubes of circular section. Fig. 7 is a perspective view of one of the tubes of circular section of FIG. 3.
Fig. 8 is a schematic view of the exchanger using several elements as shown in FIG. 3.
A tube used in one embodiment of the heat exchanger is that of FIG. 1, this tube a has a cross-shaped section, that is to say, having four hollow fins as seen in section. This tube 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 which circulates outside the tube.
The exchanger is formed by combining, for example, one of these tubes, of cross section, a, with four tubes of circular section b, as shown in FIG. 3, and arranged in the intervals between the branches of the tube a. An element is thus produced which is inscribed in section in a square, which can be repeated to constitute the exchanger as shown in FIG. 8.
Inside the tube a, a second tube of coaxial circular section c can be placed, which will provide a third possible circuit, for example tines to the flow of the fluid which, moreover, circulates outside the tubes.
The tubes of circular section b can be corrugated longitudinally, as shown in the diagram in FIG. 3, and, in this case, the hollow fins of the cross section tube a will remain straight lines. The opposite arrangement could be adopted.
In the variant shown in FIG. 4, there has been placed 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 e, as seen in the angle situated at the top and to the right of FIG. 4; or else, one 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 provisions:
tube e and core f can be combined as has been shown for tube b located in the lower right corner of FIG. 4. In this variant of FIG. 4, tubes b can be undulated.
But it may be simpler and more economical to use non-corrugated <I> a </I> and <I> b </I> tubes, that is to say straight. In this case, it is possible to obtain an effect similar to that which the corrugations would give, by placing on the tubes of circular section b corrugated ribs or fins h.
_ Fig. 7 shows these fins formed by a metal wire welded from point to point along two or more generatrices of the tube of circular section b.
This wire is then corrugated in any suitable manner, for example in 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 parallel to it. to the axis of the tube, to undergo the variations in direction and, consequently, in pressure and speed which are favorable to the heat exchange.
As seen in fig. 5, it is also possible to combine four tubes a, with a cross section, the axes of which are at the top of a square, with a central core or cross g, the four fins of which can themselves be corrugated longitudinally. Inside each tube <I> a, </I> with cross section, we can have a second coaxial circular tube, e, to create a third circuit, as shown for tube a from the top of the figure.
Or again, it is possible to have, inside the tube a, a second tube, with a cross section, d, as has been indicated for the tube on the right of the figure. It is also possible to have, inside the tube <I> a, </I> a solid core <I> f, </I> as has been shown for the lower tube of FIG. 5.
Finally, there is shown, in FIG. 6, a variant in which four tubes a have a cross section and four tubes b have a circular section.
It is understood that each of fig. 3 to 6 only represent the arrangement of the tubes for an element, generally of square section, of the exchanger. This element is repeated, in a multiple way, by juxta position, as in a mosaic to make the whole of the exchanger. Thus, there is shown in FIG. 8, a more notable portion of the exchanger by assembling the arrangement shown for a square element, FIG. 3.