EP0169478A1 - Tube d'échangeur à ailettes - Google Patents

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Publication number
EP0169478A1
EP0169478A1 EP85108874A EP85108874A EP0169478A1 EP 0169478 A1 EP0169478 A1 EP 0169478A1 EP 85108874 A EP85108874 A EP 85108874A EP 85108874 A EP85108874 A EP 85108874A EP 0169478 A1 EP0169478 A1 EP 0169478A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
strip
fin
welded
exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP85108874A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Claude Semedard
Jean-Pierre Peyrelongue
Josette Trinquet
Monique Lagrange
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stein Industrie SA
Original Assignee
Stein Industrie SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Stein Industrie SA filed Critical Stein Industrie SA
Publication of EP0169478A1 publication Critical patent/EP0169478A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/34—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
    • F28F1/36—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals

Definitions

  • the present invention relates to an exchanger tube having cooling fins for extending the heat exchange surface.
  • the fins are constituted by a strip of strip wound on a spiral edge around the tube and welded all along.
  • the strip of strip is generally notched at regular intervals on its outer edge so as to form notches in order to allow its winding on the tube which also promotes the circulation of the external fluid.
  • tubes made of special steels such as stainless steel.
  • the heat efficiency of the exchanger is not optimum and it is necessary to produce large exchangers.
  • the present invention therefore aims to achieve a finned exchanger tube applicable to the case of a tube made of a metal relatively poor conductor of heat and which nevertheless can operate with a fluid at very high temperature without excessive stresses due to differential expansions, and making it possible to produce an exchanger ensuring good heat exchange between the fluids internal and external to the tube, while being as small as possible in size.
  • the present invention therefore relates to a finned exchanger tube, consisting of a tube around which is wound a metal strip welded at its base to the tube, said metal strip being produced by the assembly, by butt welding, of two strips of different metals, the one welded to the tube having a coefficient of expansion very close to that of the tube, characterized in that the fin is welded on edge to the tube, and in that the strip located the furthest outside has a higher coefficient of thermal conductivity than that of the tube.
  • said metal strip includes notches extending from the outside until slightly beyond the weld between the two strips constituting said strip.
  • FIG. 1 therefore represents a portion of a tube 1 of a heat exchanger comprising a fin 2 wound in a helix around the tube.
  • the tube 1 is for example a stainless steel tube conveying for example liquid sodium at 550 ° C.
  • the fin 2 is made in two parts. It consists of a heel 3 made from a strip 4 of stainless steel (fig. 2) and a crenellated outer part 5 made from a strip 6 (fig.2) of another metal, having better thermal conductivity than the stainless steel of the tube 1 and the heel 3, for example nickel.
  • the fin 2 is thus wound in a helix around the tube 1 and welded by its heel against the tube.
  • the strip 4 constituting the heel 3 of the fin 2 is made, in the example cited, of the same metal as that of the tube 1. It is optionally possible to use a different metal provided that its coefficient of expansion is very close to that of the tube metal.
  • the arrangement according to the invention makes it possible to avoid the stresses due to differential expansions, while improving the heat exchange coefficients thanks to the part 5 of the fin 2 made of metal having better thermal conductivity.
  • the strips 4 and 6 are not necessarily of the same thickness. Furthermore, in the case of a tube 1 of large diameter or else if the width of the external strip 6 is small, the cuts 7 can be omitted.

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Abstract

Tube d'échangeur à ailettes, constitué par un tube (1) autour duquel est enroulée une bande métallique (2) soudée à sa base au tube, ladite bande métallique étant réalisée par l'assemblage, par soudure bout à bout, de deux feuillards (4, 6) de métaux différents, celui (4) soudé sur le tube ayant un coefficient de dilatation très voisin dec elui du tube. L'ailette est soudée sur chant sur le tube, et le feuillard (6) situé le plus à l'extérieur a un coefficient de conductibilité thermique plus élevé que celui du tube.

Description

  • La présente invention concerne un tube d'échangeur présentant des ailettes de refroidissement pour étendre la surface d'échange de chaleur.
  • Les ailettes sont constituées par une bande de feuillard enroulée sur chant en spirale autour du tube et soudée tout le long.
  • La bande de feuillard est généralement échancrée à intervalles réguliers sur son bord externe de façon à former des crénelures afin de permettre son enroulement sur le tube ce qui favorise également la circulation du fluide externe.
  • Lorsque le tube et le feuillard sont en métal identique, on est dans une situation favorable au point de vue des contraintes thermiques, cependant, il arrive que l'on soit amené à utiliser des tubes en aciers spéciaux, tel que de l'acier inoxydable, lorsque le fluide à véhiculer par le tube est corrosif ou les conditions de service sévères. Si alors on utilise pour faire les ailettes un feuillard également en acier inoxydable, le rendement thermique de l'échangeur n'est pas optimum et l'on est amené à réaliser des échangeurs de grande dimension.
  • On peut alors, dans ce cas là, utiliser un feuillard en un autre méral meilleur conducteur de la chaleur, par exemple en nickel, mais alors on a des contraintes dues aux dilatations différentielles entre tube et ailette, et une telle solution n'est pas applicable aux hautes températures, par exemple pour un échangeur dans lequel circule un fluide à 550°C refroidi à l'air.
  • Le document US-A-Re 28115 décrit un tube d'échangeur à ailette crénelée enroulée hélicoidalement sur le tube et soudée sur celui-ci à l'aide d'une collerette. L'ailette se compose de deux feuillards, celui le plus proche du tube étant en le même métal que ce dernier, et celui le plus éloigné en un métal de résistance élevée à la chaleur, mais de conductibilité thermique plus faible que celui du tube. Une telle ailette présente un bon frettage sur le tube, sans contraintes mécaniques excessives, mais son soudage sur le tube est une opération longue et coûteuse. Par ailleurs, le coefficient de conductibilité thermique entre le fluide circulant à l'intérieur du tube et le fluide externe circulant au contact de l'ailette est assez faible, du fait du coefficient de conductibilité du feuillard le plus éloigné du tube.
  • La présente invention a donc pour but de réaliser un tube d'échangeur à ailettes applicable au cas d'un tube réalisé dans un métal relativement mauvais conducteur de la chaleur et qui néanmoins puisse fonctionner avec un fluide à très haute température sans contraintes excessives dues à des dilatations différentielles, et permettant de réaliser un échangeur assurant un bon échange de chaleur entre les fluides interne et externe au tube, tout en étant de dimension aussi réduite que possible.
  • La présente invention a donc pour objet un tube d'échangeur à ailettes, constitué par un tube autour duquel est enroulée une bande métallique soudée à sa base au tube, ladite bande métallique étant réalisée par l'assemblage, par soudure bout à bout, de deux feuillards de métaux différents, celui soudé sur le tube ayant un coefficient de dilatation très voisin de celui du tube, caractérisé en ce que l'ailette est soudée sur chant sur le tube, et en ce que le feuillard situé le plus à l'extérieur a un coefficient de conductibilité thermique plus élevé que celui du tube.
  • Avantageusement, ladite bande métallique comporte des crénelures partant de l'extérieur jusqu'à dépasser légèrement la soudure entre les deux feuillards constitutifs de ladite bande.
  • L'invention sera bien comprise à la lumière de la description d'un exemple de réalisation de l'invention faite ci-après, en regard du dessin annexé dans lequel :
    • La figure 1 montre en perspective une portion de tube d'échangeur selon l'invention.
    • La figure 2 montre en vue de dessus l'enroulement de la bande métallique autour d'un tube.
  • La figure 1 représente donc une portion d'un tube 1 d'échangeur de chaleur comportant une ailette 2 enroulée en hélice autour du tube. Le tube 1 est par exemple un tube en acier inoxydable véhiculant par exemple du sodium liquide à 550°C. Conformément à l'invention, l'ailette 2 est réalisée en deux parties. Elle se compose d'un talon 3 réalisé à partir d'un feuillard 4 en acier inoxydable (fig.2) et d'une partie extérieure crénelée 5 réalisée à partir d'un feuillard 6 (fig.2) d'un autre métal, ayant une meilleure conductibilité thermique que l'acier inoxydable du tube 1 et du talon 3, par exemple en nickel. L'ailette 2 est ainsi enroulée en hélice autour du tube 1 et soudée par son talon contre le tube.
  • On procède de la façon suivante ; on commence par souder côte à côte les deux feuillards : 4 en acier inoxydable et 6 en nickel. Ensuite, on réalise des découpes .7 de manière à réaliser des crénelures. Les découpes 7 atteignent et même dépassent légèrement le cordon de soudure 8. La bande ainsi formée est alors enroulée et soudée sur le tube 1.
  • Le feuillard 4 constituant le talon 3 de l'ailette 2 est constitué, dans l'exemple cité, du même métal que celui du tube 1. On peut éventuellement utiliser un métal différent à condition que son coefficient de dilatation soit très voisin de celui du métal du tube.
  • On comprend bien que la disposition selon l'invention permet d'éviter les contraintes dues aux dilatations différentielles, tout en améliorant les coefficients d'échange thermique grâce à la partie 5 de l'ailette 2 en métal ayant une meilleure conductibilité thermique.
  • Les feuillards 4 et 6 ne sont pas nécessairement de la même épaisseur. Par ailleurs, dans le cas d'un tube 1 de gros diamètre ou alors si la largeur du feuillard externe 6 est faible, on peut omettre les découpes 7.

Claims (1)

1/ Tube d'échangeur à ailettes, constitué par un tube (1) autour duquel est enroulée une bande métallique (2) soudée à sa base au tube, ladite bande métallique étant réalisée par l'assemblage, par soudure bout à bout, de deux feuillards (4, 6) de métaux différents, celui (4) soudé sur le tube ayant un coefficient de dilatation très voisin de celui du tube, caractérisé en ce que l'ailette est soudée sur chant sur le tube, et en ce que le feuillard (6) situé le plus à l'extérieur a un coefficient de conductibilité thermique plus élevé que celui du tube. 2/ Tube d'échangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bande métallique comporte des crénelures (7) partant de l'extérieur jusqu'à dépasser légèrement la soudure (8) entre les deux feuillards constitutifs de ladite bande.
EP85108874A 1984-07-19 1985-07-16 Tube d'échangeur à ailettes Withdrawn EP0169478A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

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FR8411462 1984-07-19

Publications (1)

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EP0169478A1 true EP0169478A1 (fr) 1986-01-29

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ID=9306287

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EP85108874A Withdrawn EP0169478A1 (fr) 1984-07-19 1985-07-16 Tube d'échangeur à ailettes

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JP (1) JPS6138398A (fr)
ES (1) ES296142Y (fr)
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FR2568000A1 (fr) 1986-01-24
JPS6138398A (ja) 1986-02-24
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ES296142U (es) 1987-08-16

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RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: PEYRELONGUE, JEAN-PIERRE

Inventor name: LAGRANGE, MONIQUE

Inventor name: TRINQUET, JOSETTE

Inventor name: SEMEDARD, JEAN-CLAUDE