EP0020489B1 - Echangeur de chaleur pour chaudière mixte à gaz - Google Patents

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EP0020489B1
EP0020489B1 EP79901327A EP79901327A EP0020489B1 EP 0020489 B1 EP0020489 B1 EP 0020489B1 EP 79901327 A EP79901327 A EP 79901327A EP 79901327 A EP79901327 A EP 79901327A EP 0020489 B1 EP0020489 B1 EP 0020489B1
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pipes
undulations
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tube
adjacent
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EP79901327A
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Robert Mian
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Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA
Original Assignee
Saunier Duval Eau Chaude Chauffage SDECC SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
    • F24H1/52—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating heat exchangers for domestic water
    • F24H1/526—Pipes in pipe heat exchangers for sanitary water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
    • F24H1/52—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating heat exchangers for domestic water

Definitions

  • the subject of the invention is a heat exchanger more specifically intended for mixed gas boilers.
  • the invention therefore relates to a heat exchanger using in a finned tube where the primary fluid circulates, a bundle of small rectilinear tubes in series for the circulation of secondary fluid provided with corrugations making it possible to avoid the use of wires or turbulence generating springs.
  • the corrugations carried by two sections of adjacent rectilinear tubes are oriented and positioned with respect to each other so that there is no overlap between the adjacent turns and that the surfaces of exchange are thus increased in order to intensify the convection of the water inside the finned tube.
  • the nesting of neighboring turns is avoided by the fact that the undulations of each section of tube are inclined relative to the longitudinal axis of the tube and that the directions of inclination of these undulations are opposed between two adjacent tubes.
  • the tube 1 on which are fins not shown, constitutes the tube ex-. dull in which the primary fluid of the heating circuit circulates.
  • These small tubes form a serpentine appeared by the secondary fluid (drawing water) entering and leaving the exchanger by the end fittings 4.
  • each small straight tube is in series with a straight tube which is diametrically opposite it.
  • the straight tube sections 2a, 2b, 2c carry external corrugations extending substantially transversely relative to the longitudinal axis of the tubes. These undulations are carried only by the straight parts of the tubes, with the exception of bent sections 3, which are simple tubular bends welded to the straight sections, or which are obtained by bending an area not provided with ripples of uri straight tube. These undulations are also inclined relative to the longitudinal axis. As the axes shown show, the inclinations of two neighboring tube sections 2a, and 2b, or 2b and 2c, etc.
  • substantially identical results are obtained by alternating between adjacent tubes corrugations perpendicular to the longitudinal axis of the tubes and corrugations inclined on this axis, with any direction of inclination.
  • the invention encompasses all variant embodiments in particular as regards the pitch of the corrugations, their inclination, and their spacing.

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Abstract

Un faisceau de petits tubes rectilignes (2a, 2b, 2c ...) raccordes en serie dans lesquels circule un fluide secondaire, dispose dans un tube (1) a ailettes ou circule un fluide primaire, porte des ondulations, inclinees en sens oppose sur deux sections de tubes adjacents (2a, 2b), (2b, 2c) ..., qui evitent l'imbrication entre les spires de deux tubes adjacents. Application aux chaudieres mixtes a gaz.

Description

  • L'invention a pour objet un échangeur de chaleur plus précisément destiné aux chaudières mixtes à gaz.
  • Dans les chaudières mixtes à gaz réalisant simultanément ou séparément les deux fonctions de chauffage central à eau chaude et/ou de fourniture d'eau chaude à usage domestique, il est connu d'assurer dans un même corps de chauffe les échanges de chaleur entre les gaz de combustion provenant d'un brûleur et un tube à ailettes dans lequel circule l'eau de chauffage, de même qu'entre ce tube et un échangeur tubulaire interne lequel circule l'eau de puisage. Ce type d'échangeur de chaleur interne tel que décrit dans le brevet français N°1 316031 au nom de la demanderesse est constitué d'un faisceau de petits tubes rectilignes, parallèles à l'axe du tube à ailettes et réunis en série. Pour améliorer le convection de l'eau sur les surfaces d'échange comprises dans le tube à ailettes, il est connu de disposer sur ces petits tubes rectilignes un réseau de fils - par exemple en forme de ressorts- jouant le rôle de générateurs de turbulence.
  • Cette disposition, bien que donnant toute satisfaction sur le plan de l'efficacité des échanges thermiques, est toutefois coûteuse à réaliser car elle nécessite l'introduction de ces ressorts sur chaque section de tube préalablement à leur pliage ou à leur assemblage en série, cette opération ne pouvant en outre aisément être menée une machine automatique.
  • Cet inconvénient a conduit la demanderesse à recherger une solution donnant toute satisfaction à la fois du point de vue de la qualité de l'échange thermique obtenu et de celui de sa réalisation industrielle.
  • Pour améliorer les échanges thermiques en augmentant les surfaces d'échanges et les turbulences d'un fluide en circulation, entre un tube externe et un tube interne, il est bien connu de conformer un tube interne pour qu'il présente des ondulations formant une surface d'allure générale hélicoïdale à une ou plusieurs spires, la surface développée de ce tube interne étant de ce fait supérieure à celle d'un tube lisse pour une longueur axiale identique.
  • Mais dans le cas d'un faisceau de tubes rectilignes en série disposés dans un tube cylindrique à ailettes comme indiqué plus haut, les ondulations respectives de deux petits tubes rectilignes adjacents, risquent de s'imbriquer trop étroitement les unes dans les autres et s'opposer à la circulation de l'eau dans le tube à ailettes.
  • D'autre part, le pliage en entrémité de tubes préalablement conformés est difficile à réaliser et risque de provoquer une irrégularité d'épaisseur du tube, génératrice de fuites éventuelles.
  • L'invention concerne donc un échangeur de chaleur utilisant dans un tube à ailettes où circule le fluide primaire, un faisceau de petits tubes rectilignes en série pour la circulation de fluide secondaire munis d'ondulations permettant d'éviter l'emploi des fils ou des ressorts générateurs de turbulence.
  • Selon une caractéristique particulière de l'invention, les ondulations portées par deux sections de tubes rectilignes adjacents, sont orientées et positionées les unes par rapport aux autres pour qu'il n'y ait pas imbrication entre les spires adjacentes et que les surfaces d'échange soient ainsi augmentées afin d'intensifier la convection de l'eau à l'intérieur du tube à ailettes.
  • Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'imbrication de spires voisines est évitée par le fait que les ondulations de chaque section de tube sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal du tube et que les sens d'inclinaison de ces ondulations sont opposés entre deux tubes adjacents.
  • D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation en référence au dessin annexé qui représente une vue écorchée en perspective de l'échangeur.
  • Le tube 1 sur lequel sont rapportées des ailettes non représentées, constitue le tube ex- . terne dans lequel circule le fluide primaire du circuit de chauffage. A l'intérieur de celui-ci est disposé un faisceau de petits tubes rectilignes 2a, 2b, 2c ... parallèles à l'axe de tube 1 et réunis en série par des sections coudées 3. Ces petits tubes forment un serpentin parouru par le fluide secondaire (eau de puisage) pénétrant et sortant de l'échangeur par les embouts d'extrémité 4. Pour faciliter la réalisation du serpentin, est prévu coaxialement au tube 1 un noyau rigide longitudinal de positionnement 5 enveloppé par les sections de tubes 2a, 2b... qui se répartissent tangentiellement à la face cylindrique interne du tube 1. Pour faciliter la réalisation de l'échangeur et pour que les sections coudées 3 aient un rayon de courbure voisin de celui du tube 1 chaque petit tube rectiligne est en série avec un tube rectiligne qui lui est diamétralement opposé.
  • Les sections de tube rectiligne 2a, 2b, 2c portent des ondulations extérieures s'étendant sensiblement transversalement par rapport à l'axe longitudinal du tubes. Ces ondulations ne sont portées que par les parties rectilignes des tubes, à l'exclusion de sections coudées 3, qui sont de simples coudes tubulaires soudés aux sections rectilignes, ou qui sont obtenues par cambrage d'une zone non munie d'ondulations d'uri tube rectiligne. Ces ondulations sont en outre inclinées par rapport à l'axe longitudinal. Comme le montrent les axes représentés, les inclinaisons de deux sections de tubes voisins 2a, et 2b, ou 2b et 2c, etc... sont de sens opposé par rapport à l'axe longitudinal des tubes de telle sorte qu'il ne puisse y avoir d'imbrication entre les ondulations de deux spires adjacentes, mais au contraire, -du fait de ces inclinaisons opposées, deux tubes adjacents (2a, 2b) soint en contact par la partie supérieure de leurs ondulations, ce qui ménage dans les gorges entre leurs ondulations, un espace pour le fluide primaire et ce qui intensifie par conséquent les échanges thermiques entre ce fluide primaire et lesdits tubes.
  • Suivant une variante de réalisation, des résultats sensiblement identiques sont obtenus en alternant entre tubes adjacents des ondulations perpendiculaires à l'axe longitudinal des tubes et des ondulations inclinées sur cet axe, avec n'importe quel sens d'inclinaison.
  • L'invention englobe toutes variantes de réalisation notamment en ce qui concerne le pas des ondulations, leur inclainason, et leur espacement.

Claims (4)

1. Echangeur de chaleur pour chaudière mixte à gaz comportant dans un tube (1) à ailettes un faisceau de petits tubes (2a, 2b, 2c, ...) parallèles, raccordés en série par des coudes (3) de raccordement, pour la circulation du fluide secondaire, caractérisé par le fait que les tubes (2a, 2b, 2c,...) portent dans leur partie rectiligne, à l'exclusion des sections coudées (3), des ondulations s'étendant sensiblement transversalement à l'axe longitudinal desdits tubes.
2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les ondulations portées par deux sections de tubes rectilignes adjacents (2a, 2b), (2b, 2c) ... sont orientées les unes par rapport aux autres pour qu'il n'y ait pas d'imbrication entre les spires adjacentes de chaque tube.
3. Echangeur de chaleur selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que les ondulations portées par deux sections de tubes rectilignes adjacents (2a, 2b) (2b, 2c) ... sont inclinées sur l'axe longitudinal des tubes, en sens opposé les unes par rapport aux autres.
4. Echangeur de chaleur selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il y a alternance, entre tubes adjacents (2a, 2b), (2b, 2c) ... d'ondulations perpendiculaires à l'axe longitudinal des tubes et d'ondulations inclinées sur cet axe.
EP79901327A 1978-10-31 1980-05-20 Echangeur de chaleur pour chaudière mixte à gaz Expired EP0020489B1 (fr)

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