FR2468094A2 - Heat exchanger made from spirally wound plate - has integral tubes with one fluid in tube and one flowing over spiral plate - Google Patents

Heat exchanger made from spirally wound plate - has integral tubes with one fluid in tube and one flowing over spiral plate Download PDF

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Abstract

The heat exchanger is made from a plate which is spirally wound about a central axis (8) around a central core (6). The plate is fabricated from two plates joined together with parallel passages (1) connected by end manifolds. The passages are intended to accommodate one fluid while the other fluid flows along the main central axis, over the plates. The exchanger is fitted with a header plate at each end to collect the fluid flowing along the spiral. Intermediate grooves in the plate add to the turbulence.

Description

On a décrit dans le brevet principal un échangeur de chaleur à deux fluides comportant un réseau de tubes pour la circulation de l'un des fluides, lesdits tubes étant solidaires d'une paroi commune, de forme développable, en contact avec ces tubes par leurs gén8ratrices,ladite paroi étant conformée en spirale et rendue solidaire de moyens d'obturation disposés perpendiculairement à cette paroi de façon à ménager un espace continu, c'est-à-dire une enceinte communiquant avec l'extérieur pour la circulation de l'autre fluide. The main patent describes a heat exchanger with two fluids comprising a network of tubes for the circulation of one of the fluids, said tubes being integral with a common wall, of developable shape, in contact with these tubes by their gener8ratrices, said wall being shaped in a spiral and made integral with shutter means arranged perpendicular to this wall so as to provide a continuous space, that is to say an enclosure communicating with the outside for the circulation of the other fluid.

Cet échangeur fonctionne parfaitement mais la présente invention y apporte une amélioration notable. This exchanger works perfectly but the present invention provides a significant improvement.

A cet effet la présente invention a pour objet des perfectionnements à l'échangeur de chaleur selon la brevet principal caractérisés par au moins I'un des points ci-dessous. To this end, the present invention relates to improvements to the heat exchanger according to the main patent, characterized by at least one of the points below.

a) La paroi conformée en spirale présente sur sa surface qui n'est pas en contact avec l'extérieur des discontinuités en creux ou en saillie de forme quelconque afin de constituer des bords d'attaque pour la circulation du fluide dans l'enceinte en spirale. a) The spiral shaped wall present on its surface which is not in contact with the outside with hollow discontinuities or projecting in any shape in order to constitute leading edges for the circulation of the fluid in the enclosure. spiral.

Les bords d'attaque multiplient le coefficient d'échan ge par rupture des couches limites. The leading edges multiply the exchange coefficient by breaking the boundary layers.

Les discontinuités peuvent présenter les formes suivantes
b) Les discontinuités sont des crevés ou perforations.The discontinuities can take the following forms
b) The discontinuities are punctures or perforations.

Dans ce cas la perte de charge globale due à la circulation du fluide dans l'enceinte en spirale est notablement diminuée. In this case, the overall pressure drop due to the circulation of the fluid in the spiral enclosure is notably reduced.

c) Les discontinuités sont des creusures sur une partie de l'épaisseur de la paroi. c) The discontinuities are hollows over part of the thickness of the wall.

d) Les discontituités sont des saillies rapportées sur la paroi, par exemple par soudage. d) The discontinuities are projections attached to the wall, for example by welding.

e) Les discontinuités sont une association de crevés et de saillies. e) The discontinuities are a combination of punctures and projections.

f) Les discontinuités sont une association de creusures et de saillies. f) The discontinuities are a combination of hollows and projections.

g) Les discontinuités se trouvent sur toute la surface de la paroi qui n'est pas en contact avec l'extérieur. g) The discontinuities are found on the entire surface of the wall which is not in contact with the outside.

h) Les discontinuités se trouvent sur une partie de la paroi qui n'est pas en contact avec l'extérieur. h) The discontinuities are on a part of the wall which is not in contact with the outside.

i) L'écartement entre les spires de l'enceinte en spirale diminue progressivement vers la sortie des gaz brillées afin d'augmenter le rendement. i) The spacing between the turns of the spiral enclosure decreases progressively towards the outlet of the bright gases in order to increase the efficiency.

j) L'échangeur de chaleur comporte des moyens pour faire passer les gaz brûlés après la sortie de l'enceinte en spirale sur l'obturation à l'extrémité de la spirale éloignée de l'entrée des gaz chauds afin de sécher complètement les gaz halés. j) The heat exchanger includes means for passing the burnt gases after leaving the enclosure in a spiral over the closure at the end of the spiral away from the inlet of the hot gases in order to completely dry the gases. hauled.

Afin de mieux faire comprendre l'invention on en décrira ci-dessous quelques modes de réalisation donnés à titre d'exemples nullement limitatifs en se référant au dessin annexé dans lequel
La Fig. 1 représente une vue en perspective avec arrachement d'un échangeur de chaleur suivant l'invention présentant différentes formes de crevés;
La Fig. 2 est une vue en perspective de la paroi constitutive de l'échangeur; et
La Fig; 3 est une vue en perspective représentant très schématiquement un dispositif pour réchauffer les gaz brillées. In order to better understand the invention, a few embodiments will be described below, given by way of non-limiting examples with reference to the appended drawing in which
Fig. 1 shows a perspective view with cutaway of a heat exchanger according to the invention having different forms of punctures;
Fig. 2 is a perspective view of the wall constituting the exchanger; and
Fig; 3 is a perspective view very schematically showing a device for heating the bright gases.

On voit sur la Fig. 1 un échangeur de chaleur à deux fluides, chacun des fluides étant respectivement signalé par les repères A et B, et le sens de circulation des fluides étant indiqué par des flèches. L'échangeur comprend un réseau de tubes 1 pour la circulation du fluide B, ces tubes étant solidaires d'une paroi 2 en contact avec lesdits tubes par leurs génératrices. We see in Fig. 1 a heat exchanger with two fluids, each of the fluids being respectively indicated by the marks A and B, and the direction of circulation of the fluids being indicated by arrows. The exchanger comprises a network of tubes 1 for the circulation of the fluid B, these tubes being integral with a wall 2 in contact with said tubes by their generatrices.

Comme on l'a déjà expliqué dans le brevet principal la paroi 2 a été obtenue en soudant partiellement deux tales a et b (Fig. 2) en alliage d'aluminium ou en alliage inoxydable et en gonflant aux endroits non soudés pour obtenir les régions tubulaires c. As already explained in the main patent, the wall 2 was obtained by partially welding two sheets a and b (Fig. 2) of aluminum alloy or stainless alloy and inflating at the non-welded places to obtain the regions tubular c.

La paroi 2 a été ensuite conformée en spirale de fa çon à constituer entre les spires successives un espace 3 dans lequel circule le fluide A, des couvercles 4 et 5 obligeant le fluide à entrer en 6 et à sortir en 7, et des collecteurs 8, interrompus en 9 obligeant'le fluide à se diriger d'un collecteur vers le suivant. The wall 2 was then shaped in a spiral so as to constitute between the successive turns a space 3 in which the fluid A circulates, covers 4 and 5 forcing the fluid to enter at 6 and to exit at 7, and collectors 8 , interrupted at 9 forcing the fluid to go from one collector to the next.

Sur la surface de la paroi 2 qui n'est pas en contact avec l'extérieur on a prévu des discontinuités constituées par des crevés 10a, lOb, lOc qui traversent toute la paroi comme on le voit sir la Fig. 2. Ces crevés peuvent être de petites dimensions comme les crevés lOa, de forme allongée et situés près d'une extrémité du dispositif comme les crevés lOb; ou de forme encore plus allongée comme les crevés lOc. On the surface of the wall 2 which is not in contact with the outside, there are provided discontinuities constituted by punctures 10a, 10b, 10c which cross the whole wall as seen in FIG. 2. These punctures can be of small dimensions like the punctures 10a, of elongated shape and located near one end of the device like the punctures 10b; or even more elongated like the punctured lOc.

Ces perforations peuvent naturellement n'exister que sur certaines spires. Les bords d'attaque de ces perforations opèrent des ruptures des couches limites ce qui augmente le rendement de l'appareil. En outre les perforations diminuent notablement les pertes de charge dues à la circulation du fluide dans l'espace en spirale. These perforations may naturally only exist on certain turns. The leading edges of these perforations break the boundary layers, which increases the efficiency of the device. In addition, the perforations significantly reduce the pressure losses due to the circulation of the fluid in the spiral space.

Comme on l'a expliqué plus haut les discontinuités peuvent également être constituées par des creusures sur une partie de l'épaisseur de la paroi, ou par des saillies ou par une combinaison de ces trois discontinuités. Elletteuvent aussi n'exister que sur une partie de la surface de la paroi 2 qui n'est pas en contact avec l'extérieur. As explained above, the discontinuities can also be formed by recesses over part of the thickness of the wall, or by projections or by a combination of these three discontinuities. They can also exist only on a part of the surface of the wall 2 which is not in contact with the outside.

Pour augmenter encore le rendement on conforme la paroi en spirale de façon que l'écartement entre les spires diminue progressivement vers la sortie des gaz brillés, de façon à augmenter l'échange de chaleur au fur et à mesure que la température des gaz diminue. To further increase the efficiency, the spiral wall is conformed so that the spacing between the turns decreases progressively towards the outlet of the bright gases, so as to increase the heat exchange as the temperature of the gases decreases.

Enfin un dispositif simple opérant le séchage des gaz brtlés est représenté très schématiquement à la Fig. 3. Finally, a simple device operating the drying of the burnt gases is shown very schematically in FIG. 3.

Sur le couvercle supérieur 4 a été monté un élément 11 en forme de U. Un flux dérivé du fluide A arrive en A1 à une extrémité de l'élément en U et en ressort en A2 ol il vient se mélanger au fluide A pour le sécher. A U-shaped element 11 has been mounted on the upper cover 4. A flow derived from the fluid A arrives at A1 at one end of the U-shaped element and exits at A2 where it mixes with the fluid A to dry it. .

Bien entendu, les modes de réalisation décrits cidessus et représentés sur le dessin ne sont donnés qu'à titre de simples exemples non limitatifs, et il va de soi que l'on pourra modifier de toute façon convenable, la forme, la disposition, la nature, le montage de leurs éléments sans, pour cela, sortir du cadre de l'invention. Of course, the embodiments described above and shown in the drawing are given only by way of nonlimiting examples, and it goes without saying that we can modify in any suitable manner, the shape, the arrangement, the nature, the mounting of their elements without, for this, departing from the scope of the invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur selon le brevet principal caractérisé en ce que la paroi conformée en spirale présente sur sa surface qui n'est pas en contact avec l'extérieur des discontinuités en creux ou en saillie de forme quelconque afin de constituer des bords d'attaque pour la circulation du fluide dans l'enceinte continue en spirale. 1. Heat exchanger according to the main patent characterized in that the spiral shaped wall has on its surface which is not in contact with the outside discontinuities in hollow or projecting of any shape in order to constitute edges of attack for the circulation of the fluid in the continuous spiral enclosure. 2. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les discontinuités sont constituées par des crevés ou perforations. 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the discontinuities consist of punctures or perforations. 3. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les discontinuités sont constituées par des creusures sur une partie de l'épaisseur de la paroi. 3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the discontinuities consist of recesses over part of the thickness of the wall. 4. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les discontinuités sont constituées par des saillies rapportées sur la paroi, par exemple par soudage. 4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the discontinuities are constituted by projections attached to the wall, for example by welding. 5. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les discontinuités sont constituées par une association de crevés et de creusures. 5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the discontinuities consist of a combination of punctures and hollows. 6. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les discontinuités sont constituées par une association de crevés et de saillies. 6. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the discontinuities are constituted by a combination of punctures and projections. 7. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les discontinuités sont constituées par une association de creusures et de saillies. 7. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the discontinuities are constituted by a combination of recesses and projections. 8. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les discontinuités sont constituées sur toute la surface de la paroi qui n'est pas en contact avec l'extérieur. 8. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the discontinuities are formed over the entire surface of the wall which is not in contact with the outside. 9. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les discontinuités sont constituées Bur une partie de la surface de la paroi qui n'est pas en contact avec l'extérieur. 9. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the discontinuities are formed Bur a part of the surface of the wall which is not in contact with the outside. 10. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'écartement entre les spires de l'enceinte en spirale diminue progressivement vers la sortie des gaz brayés. 10. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the spacing between the turns of the spiral enclosure decreases progressively towards the outlet of the stripped gases. 11. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que il comporte des moyens pour faire passer les gaz brillés après la sortie de l'enceinte en spirale sur l'obturateur à 1'extrémité de la spirale éloigaie de l'entrée des gaz chauds afin de sécher complètement les gaz brûlés. 11. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that it includes means for passing the bright gases after leaving the enclosure in a spiral on the shutter at the end of the spiral away from the entry of hot gases to completely dry the burnt gases.
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