FR2633378A1 - TWO-FLOW HEAT EXCHANGER - Google Patents

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Abstract

Heat exchanger (1) comprising a hollow body (2) exhibiting a feed chamber (6) and an evacuation chamber (9) which are connected by at least one guide tube (15) in which there extends at least one elongate heating element (19) in such a manner that a fluid can pass from the feed chamber to the evacuation chamber by flowing into the space separating the heating element and the guide tube, said hollow body (1) further exhibiting two intermediate chambers (7, 8) connected by at least one linking tube (13) which is disposed around said guide tube (15) and which connects these intermediate chambers in such a manner that a second fluid can pass from one intermediate chamber into the other by flowing into the space (17) separating the guide tube and the linking tube.

Description

ECHANGEUR DE CHALEUR A DEUX FLUXTWO-FLOW HEAT EXCHANGER

La présente invention se rapporte à un échangeur de  The present invention relates to a heat exchanger

chaleur qui comprend un corps creux présentant une chambre d'alimen-  heat which comprises a hollow body having a supply chamber

tation et une chambre d'évacuation reliées par au moins un tube guide dans lequel s'étend au moins un élément chauffant allongé, par exemple renfermant au moins une résistance électrique, de telle sorte qu'un fluide peut passer de la chambre d'alimentation à la chambre d'évacuation en s'écoulant dans l'espace séparant l'élément  tation and an evacuation chamber connected by at least one guide tube in which extends at least one elongated heating element, for example containing at least one electrical resistance, so that a fluid can pass from the supply chamber to the evacuation chamber by flowing into the space separating the element

chauffant et le tube guide.heater and the guide tube.

Conformément à la présente invention, ledit corps creux présente en outre deux chambres intermédiaires reliées par au moins un tube de liaison qui est disposé autour dudit tube guide et qui relie ces chambres intermédiaires, de telle sorte qu'un second fluide peut passer d'une chambre intermédiaire dans l'autre en s'écoulant dans l'espace séparant ledit tube guide et ledit  According to the present invention, said hollow body further has two intermediate chambers connected by at least one connecting tube which is arranged around said guide tube and which connects these intermediate chambers, so that a second fluid can pass from one intermediate chamber in the other, flowing in the space separating said guide tube and said

tube de liaison.connecting tube.

Ainsi, il est notamment possible d'effectuer des trans-  In particular, it is possible to carry out

ferts de chaleur entre l'élément chauffant allongé et le premier fluide circulant dans l'espace séparant cet élément et le tube guide et des transferts de chaleur, de l'un vers l'autre, entre  heat ferts between the elongated heating element and the first fluid circulating in the space separating this element and the guide tube and heat transfers, from one to the other, between

les deux fluides circulant de part et d'autre du tube guide.  the two fluids circulating on either side of the guide tube.

Selon la présente invention, lesdites chambres d'alimen-  According to the present invention, said feed chambers

tation et d'évacuation peuvent avantageusement être reliées par plusieurs tubes guides dans chacun desquels s'étend au moins un élément chauffant allongé, lesdites chambres intermédiaires pouvant  Tation and evacuation can advantageously be connected by several guide tubes in each of which extends at least one elongated heating element, said intermediate chambers being able to

alors être reliées par plusieurs tubes de liaison disposés respecti-  then be connected by several connecting tubes arranged respective-

vement autour desdits tubes guides.vement around said guide tubes.

Conformément à la présente invention, ledit tube guide, ledit tube de liaison et éventuellement ledit élément chauffant allongé sont de préférence cylindriques et coaxiaux de manière  According to the present invention, said guide tube, said connecting tube and possibly said elongated heating element are preferably cylindrical and coaxial so

à déterminer des espaces annulaires d'écoulement pour les fluides.  determining annular flow spaces for fluids.

Dans une variante de réalisation préférée de l'inven-  In a preferred embodiment of the invention

tion, ledit corps creux comprend une première cloison intermédiaire séparant lesdites chambres intermédiaires et portant ledit tube de liaison, une deuxième cloison intermédiaire séparant l'une des chambres intermédiaires et la chambre d'alimentation et une troisième  tion, said hollow body comprises a first intermediate partition separating said intermediate chambers and carrying said connecting tube, a second intermediate partition separating one of the intermediate chambers and the supply chamber and a third

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cloison intermédiaire séparant l'autre chambre intermédiaire et la chambre d'évacuation, ces deuxième et troisième cloisons portant  intermediate partition separating the other intermediate chamber and the evacuation chamber, these second and third partitions bearing

ledit tube guide.said guide tube.

Selon l'invention, ledit corps creux peut avantageu-  According to the invention, said hollow body can advantageously

sement comprendre en outre deux parois d'extrémité ainsi qu'une paroi extérieure s'étendant parallèlement auxdits tubes, lesdites  further comprise two end walls and an outer wall extending parallel to said tubes, said

cloisons étant portées par cette paroi extérieure.  partitions being carried by this outer wall.

Selon la présente invention, lesdits espaces sont  According to the present invention, said spaces are

tels que l'écoulement de fluide dans ces derniers est turbulent.  such that the fluid flow therein is turbulent.

La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un échangeur de chaleur décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin dont la figure 1 en représente une coupe  The present invention will be better understood from the study of a heat exchanger described by way of nonlimiting example and illustrated by the drawing of which FIG. 1 represents a section thereof.

longitudinale et dont la figure 2 en représente une coupe transver-  longitudinal and whose figure 2 represents a cross-section

sale selon II-II.dirty according to II-II.

L'échangeur de chaleur représenté sur les figures et reperé d'une manière générale par la référence 1 comprend un corps creux 2 qui présente une paroi cylindrique longitudinale 3  The heat exchanger shown in the figures and generally identified by the reference 1 comprises a hollow body 2 which has a longitudinal cylindrical wall 3

ainsi que des parois radiales d'extrémité 4 et 5.  as well as radial end walls 4 and 5.

A partir de la paroi d'extrémité, le volume intérieur du corps creux 2 est, longitudinalement, divisé en quatre chambres successives 6, 7, 8, 9 qui sont respectivement séparées par des cloisons radiales 10, 11 et 12. De manière classique, la paroi cylindrique 3 du corps 2 est longitudinalement divisée en parties munies de brides sur lesquelles sont respectivement fixées ces  From the end wall, the interior volume of the hollow body 2 is, longitudinally, divided into four successive chambers 6, 7, 8, 9 which are respectively separated by radial partitions 10, 11 and 12. In a conventional manner, the cylindrical wall 3 of the body 2 is longitudinally divided into parts provided with flanges on which these are respectively fixed

cloisons radiales.radial partitions.

Les chambres intermédiaires 7 et 8 sont reliées, dans l'exemple, par deux tubes longitudinaux cylindriques 13 et 14 qui s'étendent au travers de la cloison radiale intermédiaire 11 et qui sont portés, de préférence de manière étanche, par cette dernière, les extrémités de ces tubes de liaison 13 et 14 étant  The intermediate chambers 7 and 8 are connected, in the example, by two longitudinal cylindrical tubes 13 and 14 which extend through the intermediate radial partition 11 and which are carried, preferably in leaktight manner, by the latter, the ends of these connecting tubes 13 and 14 being

dans l'exemple relativement proches des cloisons radiales 10 et 12.  in the example relatively close to the radial partitions 10 and 12.

Les chambres d'extrémité 6 et 9 sont reliées par des tubes guides longitudinaux cylindriques 15 et 16 qui s'étendent au travers des tubes de liaison 13 et 14 en leur étant coaxiaux et qui s'étendent au travers des parois radiales 10 et 12, les tubes guides 15 et 16 étant portés par ces parois radiales 10 et 12  The end chambers 6 and 9 are connected by cylindrical longitudinal guide tubes 15 and 16 which extend through the connection tubes 13 and 14 being coaxial with them and which extend through the radial walls 10 and 12, the guide tubes 15 and 16 being carried by these radial walls 10 and 12

de préférence de manière étanche.  preferably tightly.

Ainsi, les chambres intermédiaires 7 et 8 sont reliées par les espaces annulaires 17 et 18 séparant respectivement les  Thus, the intermediate chambers 7 and 8 are connected by the annular spaces 17 and 18 separating the

tubes de liaison 13 et 14 et les tubes guides 15 et 16.  connecting tubes 13 and 14 and guide tubes 15 and 16.

Dans les tubes guides 15 et 16 et coaxialement à ces derniers, s'étendent des éléments chauffants allongés longitudinaux  In the guide tubes 15 and 16 and coaxially with them extend longitudinal elongated heating elements

19 et 20 qui s'étendent également au travers de la chambre d'extré-  19 and 20 which also extend through the outer chamber

mité 6 et de la paroi d'extrémité 4 et qui sont portés par cette  mite 6 and the end wall 4 and which are carried by this

dernière. Ces éléments chauffants allongés renferment des résis-  last. These elongated heating elements contain resistances

tances électriques au moins dans la zone des tubes guides 15 et 16.  electrical resistances at least in the area of the guide tubes 15 and 16.

Ainsi, les chambres d'extrémité 6 et 9 sont reliées par les passages annulaires 21 et 22 séparant les éléments chauffants  Thus, the end chambers 6 and 9 are connected by the annular passages 21 and 22 separating the heating elements

allongés 19 et 20 et les tubes guides 15 et 16.  elongated 19 and 20 and the guide tubes 15 and 16.

Enfin, la paroi 3 du corps cylindrique 2 porte d'une part des tubulures radiales 23 et 24 qui permettent de relier les chambres d'extrémité 6 et 9 à un premier circuit extérieur et d'autre part des tubulures radiales 25 et 26 qui permettent de relier les  Finally, the wall 3 of the cylindrical body 2 carries on the one hand radial pipes 23 and 24 which make it possible to connect the end chambers 6 and 9 to a first external circuit and on the other hand radial pipes 25 and 26 which allow to connect the

chambres intermédiaires 7 et 8 à un second circuit extérieur.  intermediate chambers 7 and 8 to a second external circuit.

L'échangeur de chaleur 1 décrit ci-dessus et représenté sur les figures fonctionne et peut être utilisé de la manière  The heat exchanger 1 described above and shown in the figures works and can be used in the manner

suivante.next.

Un premier fluide tel qu'un liquide circulant dans le premier circuit précité entre dans la chambre d'alimentation 6 par la tubulure radiale 23, s'écoule dans les espaces annulaires 21 et 22 séparant respectivement les éléments chauffants 19 et 20 et les tubes guides 15 et 16 vers la chambre d'évacuation 9,  A first fluid such as a liquid circulating in the aforementioned first circuit enters the supply chamber 6 through the radial tube 23, flows into the annular spaces 21 and 22 separating respectively the heating elements 19 and 20 and the guide tubes 15 and 16 to the evacuation chamber 9,

de laquelle il ressort par la tubulure radiale 24.  from which it emerges through the radial tube 24.

Ainsi, lorsque les résistances électriques que renfer-  Thus, when the electrical resistances which contain-

ment les éléments chauffants allongés 19 et 20 sont alimentées en énergie électrique, le premier fluide est chauffé lors de son  the elongated heating elements 19 and 20 are supplied with electrical energy, the first fluid is heated during its

passage dans les espaces annulaires 21 et 22.  passage in the annular spaces 21 and 22.

Un second fluide tel qu'un liquide circulant dans  A second fluid such as a liquid circulating in

le second circuit précité pénètre dans la première chambre intermé-  the aforementioned second circuit enters the first intermediate chamber

diaire 7 par la tubulure radiale 25, s'écoule au travers des espaces annulaires 17 et 18 séparant respectivement les tubes de liaison 13 et 14 et les tubes guides 15 et 16 vers la deuxième chambre  diary 7 via the radial tube 25, flows through the annular spaces 17 and 18 separating respectively the connecting tubes 13 and 14 and the guide tubes 15 and 16 towards the second chamber

intermédiaire 8 pour en ressortir par la tubulure radiale 26.  intermediate 8 to come out through the radial tubing 26.

Ainsi, lorsque le second fluide s'écoule dans les espaces annulaires 17 et 18 et que le premier fluide s'écoule dans les espaces annulaires 21 et 22, un échange de chaleur peut se produire de l'un vers l'autre au travers de la paroi des tubes guides 15 et 16. Dans un exemple d'application, on peut avoir besoin dans un premier temps de chauffer un fluide puis dans un second temps de le refroidir. Pour celà, on fait passer ce fluide, qui circule dans le premier circuit précité, au travers des espaces  Thus, when the second fluid flows in the annular spaces 17 and 18 and the first fluid flows in the annular spaces 21 and 22, heat exchange can occur from one to the other through the wall of the guide tubes 15 and 16. In an example of an application, it may be necessary firstly to heat a fluid and then in a second time to cool it. For this, we pass this fluid, which circulates in the first aforementioned circuit, through spaces

annulaires 21 et 22 dans lesquelles il est réchauffé par la résis-  annulars 21 and 22 in which it is heated by the resistance

tance électrique des éléments chauffants allongés 19 et 20 et, pour le refroidir, on le fait passer dans ces espaces annulaires 21 et 22 et en même temps on fait passer un second fluide de refroidissement, qui circule dans le second circuit précité, dans les espaces annulaires 17 et 18. Bien entendu, la longueur des tubes de liaison 13 et 14, qui détermine la longueur des passages annulaires 17 et 18, constitue l'un des paramètres pour déterminer  electrical heating of the elongated heating elements 19 and 20 and, to cool it, it is passed through these annular spaces 21 and 22 and at the same time a second cooling fluid, which circulates in the aforementioned second circuit, is passed through the spaces annulars 17 and 18. Of course, the length of the connecting tubes 13 and 14, which determines the length of the annular passages 17 and 18, constitutes one of the parameters for determining

le flux thermique entre les deux fluides.  the heat flow between the two fluids.

Afin d'obtenir des flux thermiques importants aussi bien entre les éléments chauffants allongés 19 et 20 et le fluide circulant dans les espaces annulaires 21 et 22 qu'entre le fluide circulant dans les espaces annulaires 17 et 18 et le fluide circulant  In order to obtain significant heat fluxes both between the elongated heating elements 19 and 20 and the fluid circulating in the annular spaces 21 and 22 as well as between the fluid circulating in the annular spaces 17 and 18 and the circulating fluid

dans les espaces annulaires 21 et 22, il est particulièrement avan-  in the annular spaces 21 and 22, it is particularly advant

tageux que ces espaces annulaires soient formés et dimensionnés de telle sorte que l'écoulement de fluide dans ces derniers soit turbulent. La présente invention ne se limite pas aux exemples ci-dessus décrits. Bien des variantes de réalisation sont possibles  Tagous that these annular spaces are formed and dimensioned so that the flow of fluid therein is turbulent. The present invention is not limited to the examples described above. Many variants are possible

sans sortir du cadre défini par les revendications annexées.  without departing from the scope defined by the appended claims.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur (1) comprenant un corps creux  1. Heat exchanger (1) comprising a hollow body (2) présentant une chambre d'alimentation (6) et une chambre d'évacu-  (2) having a supply chamber (6) and a discharge chamber ation (9) reliées par au moins un tube guide (15) dans lequel s'étend au moins un élément chauffant allongé (19) de telle sorte qu'un fluide peut passer de la chambre d'alimentation à la chambre d'évacu- ation en s'écoulant dans l'espace (21) séparant l'élément chauffant et le tube guide, caractérisé par le fait que ledit corps creux (1) présente en outre deux chambres intermédiaires (7, 8) reliées par au moins un tube de liaison (13) qui est disposé autour dudit tube guide (15) et qui relie ces chambres intermédiaires de telle sorte qu'un second fluide peut passer d'une chambre intermédiaire dans l'autre en s'écoulant dans l'espace (17) séparant le tube  ation (9) connected by at least one guide tube (15) in which extends at least one elongated heating element (19) so that a fluid can pass from the supply chamber to the evacuation chamber ation flowing into the space (21) separating the heating element and the guide tube, characterized in that said hollow body (1) also has two intermediate chambers (7, 8) connected by at least one tube connecting (13) which is arranged around said guide tube (15) and which connects these intermediate chambers so that a second fluid can pass from one intermediate chamber into the other by flowing in the space (17 ) separating the tube guide et le tube de liaison.guide and connecting tube. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les chambres d'alimentation (6) et d'évacuation (9) sont reliées par plusieurs tubes guides dans chacun desquels -s'étend au moins un élément chauffant allongé et que les chambres intermédiaires (7, 8) sont reliées par plusieurs tubes  2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the supply (6) and discharge (9) chambers are connected by several guide tubes in each of which extends at least one elongated heating element and that the intermediate chambers (7, 8) are connected by several tubes de liaison disposés respectivement autour desdits tubes guides.  connecting respectively disposed around said guide tubes. 3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications  3. Heat exchanger according to one of claims 1 et 2, caractérisé par le fait que ledit tube guide (15), ledit tube de liaison (13) et éventuellement ledit élément allongé (19)  1 and 2, characterized in that said guide tube (15), said connecting tube (13) and possibly said elongated element (19) sont cylindriques et co-axiaux.are cylindrical and co-axial. 4. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des  4. Heat exchanger according to any one of revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit corps  previous claims, characterized in that said body creux (2) comprend une première cloison intermédiaire (11) séparant lesdites chambres intermédiaires (7, 8) et portant ledit tube de liaison (13>, une deuxième cloison intermédiaire (10) séparant l'une des chambres intermédiaires (7) et la chambre d'alimentation (6) et une troisième cloison intermédiaire (12) séparant l'autre chambre intermédiaire (8) et la chambre d'évacuation (9), ces  hollow (2) comprises a first intermediate partition (11) separating said intermediate chambers (7, 8) and carrying said connecting tube (13>, a second intermediate partition (10) separating one of the intermediate chambers (7) and the supply chamber (6) and a third intermediate partition (12) separating the other intermediate chamber (8) and the evacuation chamber (9), these deuxième et troisième cloisons portant ledit tube guide (15).  second and third partitions carrying said guide tube (15). 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit corps creux (2) comprend en outre deux parois d'extrémité (4, 5) et une paroi extérieure (3) s'étendant parallèlement auxdits tubes, lesdites cloisons (10, 11, 12) étant  5. Heat exchanger according to claim 5, characterized in that said hollow body (2) further comprises two end walls (4, 5) and an outer wall (3) extending parallel to said tubes, said partitions (10, 11, 12) being portées par cette paroi extérieure.  carried by this outer wall. 6. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des  6. Heat exchanger according to any one of revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits  previous claims, characterized in that said espaces (17, 21) sont tels que l'écoulement de fluide de ces derniers  spaces (17, 21) are such that the fluid flow therefrom est turbulent.is turbulent.
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