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Elément d'échangeur de chaleur La présente invention a pour objet un élément d'échangeur de chaleur, constitué par un tube de section étoilée compris. entre deux tubes coaxiaux de section circulaire extérieur et intérieur, le tube intérieur formant un noyau, cet élément offrant ainsi une multiplicité de conduits pour l'écoulement de deux fluides indépendants échangeant leur chaleur à travers la paroi du tube de section étoilée.
On connaît des éléments pour l'échange de chaleur entre deux fluides, dans lesquels un tube de section étoilée, c'est-à-dire présentant des cannelures dans le sens parallèle à l'axe du tube, est inséré dans un tube ordinaire de section circulaire dont la paroi intérieure porte sur les pointes, de la section étoilée, tandis qu'à l'intérieur du tube de section étoilée est inséré un tube, ou un noyau, de section circulaire portant sur les pointes intérieures de ce tube de section étoilée. On délimite de la sorte, entre ces tubes et noyau deux circuits distincts qui sont offerts à la circulation de fluides échangeant leur chaleur à travers la paroi du tube de section étoilée.
Les passages ainsi offerts aux fluides qui circulent parallèlement à l'axe du tube, sont de section constante tout au long du parcours.
En vue de créer dans ces passages ou conduits des variations de section, favorisant l'échange de chaleur, l'élément selon la présente invention est caractérisé en ce qu'au moins un desdits tubes de section circulaire présente, sur sa paroi extérieure, des génératrices lisses et des génératrices ondulées dans le sens axial du tube et réparties de façon alternée sur tout le pourtour de ladite paroi.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'élément faisant l'objet de la présente invention, ainsi que des variantes.
La fig. 1 représente, en coupe transversale, un élément connu d'échangeur de chaleur. La fig. 2 est une vue en perspective partiellement coupée de l'élément selon ladite forme d'exécution.
La fig. 3 est une coupe par la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue semblable à la fig. 2 d'une variante.
La fig. 5 est une coupe transversale d'une autre variante.
La fig. 6 est une vue en perspective d'un détail de la fig. 5.
L'élément connu. d'échangeur de chaleur représenté à la fig. 1 comprend un tube de section étoilée a, c'est-à-dire dont la paroi présente des ondulations dans le sens perpendiculaire à l'axe, disposé entre un tube extérieur de section circulaire b et un tube central fermé aux deux bouts pour ne pas servir à l'écoulement des fluides et constituant un noyau c, de section également circulaire. Un tel élément offre pour le passage des fluides, deux circuits : l'un A, compris entre l'extérieur des branches en étoile du tube a et le tube extérieur b ; l'autre, B, compris à l'intérieur de chaque branche de l'étoile du tube a, et délimité par le noyau c. Les deux fluides A, B échangent leur chaleur à travers la paroi du tube a.
Les conduits offerts à l'écoulement des fluides A et B sont de section constante, et de direction générale parallèle à l'axe des tubes.
En vue de créer des variations de section dans ces conduits offerts à l'écoulement des fluides, on y réalise ou dispose des surfaces ondulées dans le sens de l'axe des tubes. De la sorte, ces conduits présentent les variations de section qui assurent des variations de direction, de vitesse et de pression dans l'écoulement des fluides, lesquelles sont, comme on le sait, favorables à l'échange de chaleur.
Les surfaces ondulées peuvent être obtenues de différentes manières, Dans la forme d'exécution des
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fig. 2 et 3, le tube extérieur b présente des cannelures longitudinales d, formant, comme on le voit en coupe à la fig. 3, des ondulations dans le sens de l'axe des tubes et qui créent des variations de section dans les conduits offerts à l'écoulement du fluide A. Ces ondulations sont de préférence conçues de manière à présenter une branche courte e, et une branche longue f, de manière à réaliser un profil que l'expérience a montré favorable.
De même, on peut pratiquer, sur le noyau central c, des ondulations, ou reliefs, tel que g (fig. 4) qui créent des variations de section dans les conduits offerts à l'écoulement du fluide B, à l'intérieur de chaque branche de l'étoile du tube a. Naturellement, les deux dispositions représentées, d'une part aux fig. 2 et 3, et d'autre part à la fig. 4, sont de préférence simultanément appliquées.
Dans une variante, au lieu d'onduler la paroi du tube a ou celle du noyau c, on se contente de disposer, dans les conduits offerts à l'écoulement des fluides A et B, des surfaces ondulées h constituées par des lames de tôle ondulées dans le sens longitudinal, comme on le voit en perspective sur la fig. 6, et qui sont insérées radialement, comme représenté en coupe à la fig. 5, dans les conduits offerts à l'écoulement des fluides. Ces tôles h sont soudées en bout par quelques points, d'une part sur la surface interne du tube a et, d'autre part, sur la surface externe du noyau c.
Les deux variantes peuvent être utilisées simultanément le cas échéant dans le même tube.
La paroi même du tube a constituant les faces des branches de l'étoile pourrait aussi être ondulée longitudinalement, éventuellement de place en place, pour créer les variations de la section d'écoulement.
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Heat exchanger element The present invention relates to a heat exchanger element, consisting of a star section tube included. between two coaxial tubes of outer and inner circular section, the inner tube forming a core, this element thus providing a multiplicity of conduits for the flow of two independent fluids exchanging their heat through the wall of the tube of star section.
Elements are known for the exchange of heat between two fluids, in which a tube of star section, that is to say having grooves in the direction parallel to the axis of the tube, is inserted into an ordinary tube of circular section of which the inner wall bears on the tips, of the star section, while inside the tube of star section is inserted a tube, or a core, of circular section bearing on the interior tips of this section tube starry. In this way, between these tubes and core are defined two distinct circuits which are offered to the circulation of fluids exchanging their heat through the wall of the tube of star section.
The passages thus offered to the fluids which circulate parallel to the axis of the tube, are of constant section throughout the course.
In order to create in these passages or conduits variations in section, promoting heat exchange, the element according to the present invention is characterized in that at least one of said tubes of circular section has, on its outer wall, smooth generatrices and corrugated generatrices in the axial direction of the tube and distributed alternately over the entire circumference of said wall.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the element forming the subject of the present invention, as well as variants.
Fig. 1 shows, in cross section, a known heat exchanger element. Fig. 2 is a partially cut away perspective view of the element according to said embodiment.
Fig. 3 is a section taken along line III-III of FIG. 2.
Fig. 4 is a view similar to FIG. 2 of a variant.
Fig. 5 is a cross section of another variant.
Fig. 6 is a perspective view of a detail of FIG. 5.
The known element. heat exchanger shown in fig. 1 comprises a tube of star section a, that is to say, the wall of which has corrugations in the direction perpendicular to the axis, arranged between an outer tube of circular section b and a central tube closed at both ends so as not to not be used for the flow of fluids and constituting a core c, also of circular section. Such an element offers two circuits for the passage of fluids: one A, between the outside of the star branches of tube a and the outside tube b; the other, B, included inside each branch of the star of tube a, and delimited by the nucleus c. The two fluids A, B exchange their heat through the wall of tube a.
The conduits offered to the flow of fluids A and B are of constant section, and of general direction parallel to the axis of the tubes.
In order to create section variations in these conduits offered to the flow of fluids, surfaces are produced or arranged therein which are corrugated in the direction of the axis of the tubes. In this way, these conduits have the section variations which provide variations in direction, speed and pressure in the flow of fluids, which are, as is known, favorable to the exchange of heat.
Corrugated surfaces can be obtained in different ways, In the embodiment of
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fig. 2 and 3, the outer tube b has longitudinal grooves d, forming, as seen in section in FIG. 3, corrugations in the direction of the axis of the tubes and which create variations in section in the conduits offered to the flow of the fluid A. These corrugations are preferably designed so as to present a short branch e, and a branch long f, so as to achieve a profile that experience has shown favorable.
In the same way, one can practice, on the central core c, undulations, or reliefs, such as g (fig. 4) which create variations of section in the conduits offered to the flow of the fluid B, inside each branch of the tube star a. Naturally, the two arrangements shown, on the one hand in FIGS. 2 and 3, and on the other hand in FIG. 4, are preferably simultaneously applied.
In a variant, instead of undulating the wall of the tube a or that of the core c, it is sufficient to have, in the conduits offered to the flow of fluids A and B, corrugated surfaces h formed by sheet metal strips. wavy in the longitudinal direction, as seen in perspective in FIG. 6, and which are inserted radially, as shown in section in FIG. 5, in the conduits offered to the flow of fluids. These sheets h are end-welded at a few points, on the one hand on the internal surface of the tube a and, on the other hand, on the external surface of the core c.
The two variants can be used simultaneously if necessary in the same tube.
The same wall of the tube a constituting the faces of the branches of the star could also be corrugated longitudinally, possibly from place to place, to create the variations in the flow section.