FR2884309A1 - Tube for heat exchanger, has spiral tubular units constituted by arcs of circle of one hundred and eighty degrees and comprising central and peripheral ends that are extended by rectilinear tubular units - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur et aThe present invention relates to the field of heat exchangers and has
plus particulièrement pour objet un tube pour échangeur de chaleur et un assemblage de tels tubes. more particularly for object a tube for heat exchanger and an assembly of such tubes.
Il existe deux types principaux d'échangeurs de chaleur utilisés dans l'industrie, à savoir les échangeurs à tubes et les échangeurs à plaques. Parmi les échangeurs à tubes, ceux, utilisant une calandre et un faisceau de tubes rectilignes solidarisés, à chacune de leurs extrémités, à une plaque tubulaire, sont très répandus. There are two main types of heat exchangers used in the industry, namely tube exchangers and plate heat exchangers. Among the tube exchangers, those using a shell and a bundle of rectilinear tubes secured at each of their ends to a tube plate, are widespread.
On connaît aussi le brevet FR 2840675 qui décrit un échangeur comportant io des tubes possédant chacun au moins deux spires parallèles disposées, chacune, dans un même plan. Also known is patent FR 2840675 which describes an exchanger comprising tubes each having at least two parallel turns each disposed in the same plane.
Dans le cadre d'essais d'un moteur, notamment d'un moteur d'avion, on utilise généralement une installation comportant des premiers moyens, disposés en amont du moteur et aptes à alimenter ce dernier en air à un débit, une température et une pression aptes à reproduire ceux que peut rencontrer l'avion dans son domaine de vol. L'installation comporte aussi des seconds moyens, disposés en aval du moteur et aptes, d'une part, à reproduire la pression que peut rencontrer l'aval du moteur dans le domaine de vol de l'avion, et, d'autre part, à refroidir les produits de combustion lors du fonctionnement du moteur. In the context of testing an engine, particularly an aircraft engine, an installation is generally used comprising first means arranged upstream of the engine and able to supply the latter with air at a flow rate, a temperature and a pressure able to reproduce those that can meet the plane in its field of flight. The installation also comprises second means, arranged downstream of the engine and able, on the one hand, to reproduce the pressure that can meet the downstream of the engine in the flight range of the aircraft, and on the other hand , to cool the combustion products during operation of the engine.
Ce moteur est généralement implanté dans un caisson d'essais et le refroidissement consiste généralement, en l'introduction d'air de ventilation dans le caisson, ainsi qu'en un passage des gaz dans un réfrigérant primaire apte à refroidir les gaz jusqu'à une température inférieure ou égale à 500 C puis en un passage dans un réfrigérant secondaire dans lequel ils sont refroidis jusqu'à une température de 40 C environ. De plus, pour une question de tenue des matériaux constitutifs du réfrigérant primaire, de l'eau est injectée dans les gaz sortant du moteur afin de diminuer leur température en entrée du réfrigérant primaire. This engine is generally installed in a test chamber and the cooling generally consists in the introduction of ventilation air into the box and in a passage of gases in a primary coolant capable of cooling the gases to a temperature of less than or equal to 500 C and then a passage in a secondary refrigerant in which they are cooled to a temperature of about 40 C. In addition, for a question of resistance of the constituent materials of the primary refrigerant, water is injected into the gases leaving the engine in order to reduce their inlet temperature of the primary refrigerant.
Les seconds moyens comportent généralement au moins un compresseur et le réfrigérant primaire est constitué par un échangeur de type tubes rectilignes/calandre. Cependant l'injection d'eau, destinée à diminuer la température des gaz à l'entrée de cet échangeur, produit de la corrosion au niveau des deux équipements précités. Pour résoudre, en partie cet inconvénient, un dévésiculeur est disposé en amont des compresseurs. Cependant un tel équipement ne peut être disposé en amont du réfrigérant primaire à cause de la température trop élevée des gaz. The second means generally comprise at least one compressor and the primary refrigerant consists of a rectilinear tube / shell type exchanger. However, the injection of water, intended to reduce the temperature of the gases at the inlet of this exchanger, produces corrosion at the two aforementioned equipment. To solve, in part this disadvantage, a mist eliminator is arranged upstream of the compressors. However, such equipment can not be placed upstream of the primary refrigerant because of the too high temperature of the gases.
De plus, les gaz à refroidir ne sont thermiquement pas homogènes. Ainsi il existe un dard axial extrêmement chaud correspondant aux gaz éjectés par le moteur et des gaz périphériques beaucoup moins chaud autour du dard. De plus, compte tenu du diamètre important de la calandre, typiquement plusieurs mètres, une différence de température de l'ordre de la centaine de degré entre les gaz situés en haut et ceux situés en bas de l'échangeur. Ces différences de températures créent des contraintes thermiques importantes notamment au niveau des plaques i0 supportant les tubes qui se déforment et provoque des ruptures de tubes. Comme les tubes ne sont pas facilement accessibles, ni réparables, la seule solution consiste à boucher les tubes défectueux, donc à réduire l'échange, et ce, jusqu'à ce que l'échange global devienne insuffisant et qu'il soit alors nécessaire de remplacer l'échangeur. La durée d'indisponibilité de l'installation peut alors être très importante. In addition, the gases to be cooled are not thermally homogeneous. Thus there is an extremely hot axial dart corresponding to the gas ejected by the engine and much less hot peripheral gas around the dart. In addition, given the large diameter of the calender, typically several meters, a temperature difference of the order of a hundred degrees between the gas located at the top and those at the bottom of the exchanger. These temperature differences create significant thermal stresses, particularly at the plates i0 supporting the tubes that deform and causes ruptures of tubes. As the tubes are not easily accessible or repairable, the only solution is to plug the defective tubes, thus reducing the exchange, until the global exchange becomes insufficient and it is then necessary replace the exchanger. The duration of unavailability of the installation can then be very important.
Le but de l'invention est de résoudre les inconvénients précités en proposant un échangeur de chaleur permettant de refroidir des gaz extrêmement chauds sans nécessiter une injection d'eau préalable et permettant une accessibilité accrue à chacun des tubes permettant éventuellement, lorsqu'un tube est endommagé, de le changer facilement et rapidement, quelle que soit sa position au sein du faisceau de tube. The object of the invention is to solve the aforementioned drawbacks by proposing a heat exchanger for cooling extremely hot gases without requiring a prior water injection and allowing increased accessibility to each of the tubes possibly allowing, when a tube is damaged, to change it easily and quickly, regardless of its position within the tube bundle.
La solution apportée est, d'une part un tube, notamment pour échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il a, au moins en partie, la forme d'une spirale hélicoïdale. The solution provided is, on the one hand, a tube, in particular for a heat exchanger, characterized in that it has, at least in part, the shape of a helical spiral.
Selon une caractéristique particulière, chaque tube comporte au moins deux 25 spirales hélicoïdales solidaires l'une de l'autre par l'une de leurs extrémités, par exemple par leur extrémité centrale. According to a particular characteristic, each tube comprises at least two spiral helicals secured to one another by one of their ends, for example by their central end.
Selon une caractéristique particulière le tube comporte au moins une spire suivant une courbe loxodromique. According to a particular feature, the tube comprises at least one turn following a rhumbodic curve.
Selon une autre caractéristique permettant d'accroître la surface d'échange, 30 un tube selon l'invention comporte des ailettes. According to another feature for increasing the exchange surface, a tube according to the invention comprises fins.
La solution apportée est, d'autre part, un échangeur de chaleur comportant au moins un tube selon l'invention, cet échangeur pouvant comporter une calandre tubulaire d'axe OX et, préférentiellement, l'axe de ladite spirale hélicoïdale étant confondu avec l'axe OX. The solution provided is, on the other hand, a heat exchanger comprising at least one tube according to the invention, this exchanger possibly comprising a tubular calender of axis OX and, preferably, the axis of said helical spiral coinciding with the OX axis.
Selon une caractéristique avantageuse permettant, lors de son utilisation, de donner un mouvement hélicoïdal au fluide passant coté calandre, l'échangeur comporte au moins deux tubes selon l'invention et ces tubes sont décalés radialement. According to an advantageous characteristic allowing, during its use, to give a helical movement to the fluid passing side calender, the exchanger comprises at least two tubes according to the invention and these tubes are radially offset.
Selon une caractéristique particulière permettant, lors de son utilisation, d'homogénéiser la température des gaz chauds passant coté calandre, l'échangeur comporte N tubes décalés les uns par rapport aux autres de sorte à former une hélice, et préférentiellement de sorte à ce que le maître couple du faisceau de tubes dans un plan perpendiculaire à l'axe OX soit égal à la section de la calandre. According to a particular characteristic allowing, during its use, to homogenize the temperature of the hot gases passing on the calender side, the exchanger comprises N tubes offset relative to each other so as to form a helix, and preferably so that the master torque of the bundle of tubes in a plane perpendicular to the axis OX is equal to the section of the shell.
to Selon une autre caractéristique permettant de différencier la fonction des tubes, la composition des tubes est différente en fonction de leur position suivant l'axe de l'échangeur. According to another characteristic that makes it possible to differentiate the function of the tubes, the composition of the tubes is different as a function of their position along the axis of the exchanger.
Selon une autre caractéristique, la calandre comporte une chemise ayant au moins deux ouvertures et apte à permettre le passage d'un fluide de refroidissement. According to another characteristic, the shell comprises a jacket having at least two openings and adapted to allow the passage of a cooling fluid.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description de deux variantes de réalisation de l'invention et au regard des figures annexées parmi lesquelles: - La figure 1 présente un schéma d'une vue de face d'un tube selon l'invention, - la figure 2 montre un schéma d'un faisceau de tubes selon l'invention, - la figure 3 présente un schéma, selon une coupe A-A de la figure 1, de la jonction des éléments en spirale d'un tube, - la figure 4 montre un tube selon l'invention comportant des 25 ailettes, - la figure 5 présente un schéma d'une vue de face d'un faisceau de tubes selon l'invention, - Les figures 6 et 7 montrent deux schémas, le premier étant une vue de face et l'autre une vue de côté du faisceau de tubes intégré à l'intérieur d'une calandre afin de former un échangeur de chaleur. Other advantages and characteristics of the invention will become apparent in the description of two variant embodiments of the invention and with reference to the appended figures in which: FIG. 1 shows a diagram of a front view of a tube according to FIG. 2 shows a diagram of a tube bundle according to the invention; FIG. 3 shows a diagram, in section AA of FIG. 1, of the junction of the spiral elements of a tube; FIG. 4 shows a diagram of a front view of a bundle of tubes according to the invention; FIGS. 6 and 7 show two diagrams; the first being a front view and the other a side view of the integrated tube bundle inside a shell to form a heat exchanger.
- Les figures 8 et 9 présentent une autre variante de réalisation de l'invention dans laquelle un faisceau est constitué de tubes ayant, en partie, la forme d'une spirale hélicoïdale. - Figures 8 and 9 show another alternative embodiment of the invention wherein a beam consists of tubes having, in part, the shape of a helical spiral.
La figure 1 présente un schéma d'une vue de face d'un tube selon l'invention. Ce tube 1 comporte deux éléments tubulaires 2 et 3, chacun de ces éléments ayant la forme d'une spirale comportant une extrémité centrale, respectivement 42 et 43 et une extrémité périphérique, respectivement 52 et 53, ces extrémités périphériques étant elles-mêmes prolongées par des éléments tubulaires rectilignes, respectivement 62 et 63. Les éléments tubulaires 2,3, 62 et 63 ont le même diamètre et les éléments 2 et 3 sont solidaires l'un de l'autre via leurs extrémités centrales 42 et 43. Dans cet exemple de réalisation les éléments 2 et 3 sont identiques mais positionnés, avant leur solidarisation, de sorte que l'élément 3 ait subit une rotation i0 d'un angle a de 180 degrés par rapport à l'élément 2. Ainsi, une partie 7 de l'élément 2 comportant l'extrémité centrale 42 et une partie 8 de l'élément 3 comportant l'extrémité centrale 43 forment un S inversé. Pour simplifier la fabrication des éléments de tube 2 et 3, chacun de ces derniers est constitué par au moins deux arcs de cercle de 180 degrés. En l'occurrence, chacun des éléments de tube 2 et 3 comprend deux arcs de cercle, respectivement 21, 22 et 31,32 de 180 degrés chacun ainsi qu'un arc de cercle, respectivement 23 et 33, de 90 degrés et d'une partie rectiligne, respectivement 62 et 63. Figure 1 shows a diagram of a front view of a tube according to the invention. This tube 1 comprises two tubular elements 2 and 3, each of these elements having the shape of a spiral having a central end, respectively 42 and 43 and a peripheral end, respectively 52 and 53, these peripheral ends being themselves extended by rectilinear tubular elements, respectively 62 and 63. The tubular elements 2,3, 62 and 63 have the same diameter and the elements 2 and 3 are integral with each other via their central ends 42 and 43. In this example embodiment elements 2 and 3 are identical but positioned before their joining, so that the element 3 has been rotated i0 an angle of 180 degrees with respect to the element 2. Thus, a portion 7 of the element 2 having the central end 42 and a portion 8 of the element 3 having the central end 43 form an inverted S. To simplify the manufacture of the tube elements 2 and 3, each of these is constituted by at least two circular arcs of 180 degrees. In the present case, each of the tube elements 2 and 3 comprises two circular arcs, respectively 21, 22 and 31, 32 of 180 degrees each, and an arc of a circle, respectively 23 and 33, of 90 degrees and a rectilinear part, respectively 62 and 63.
Comme montré sur la figure 2 qui présente un faisceau 19 de tubes selon l'invention, les éléments 2 et 3 ne sont pas disposés dans un même plan, ou dans des plans parallèles comme figurés par exemple dans le brevet FR 2840675. En effet, chacun des éléments 2 et 3 a la forme d'une spirale hélicoïdale, et plus particulièrement, ils suivent une courbe loxodromique. En outre, comme montré sur la figure 3 qui présente un schéma de la jonction des éléments 2 et 3 selon la coupe A-A, l'axe de rotation 9 de l'élément tubulaire 2 et l'axe de rotation 10 de l'élément tubulaire 3 font entre eux un angle p non nul. As shown in FIG. 2, which has a bundle 19 of tubes according to the invention, elements 2 and 3 are not arranged in the same plane, or in parallel planes as shown for example in patent FR 2840675. Indeed, each of the elements 2 and 3 is in the form of a helical spiral, and more particularly, they follow a loxodromic curve. In addition, as shown in Figure 3 which shows a diagram of the junction of the elements 2 and 3 according to the section AA, the axis of rotation 9 of the tubular element 2 and the axis of rotation 10 of the tubular element 3 make a non-zero angle p between them.
Comme montré sur la figure 4, un tube selon l'invention peut comporter des ailettes 11 de forme annulaire. Dans cet exemple de réalisation, les ailettes ont un diamètre égal à environ deux fois celui du tube 1 et sont soudées sur ce dernier et réparties tout au long des éléments 2 et 3 du tube 1. Leur épaisseur est de l'ordre du millimètre. Leur fonction, au sein d'un échangeur de chaleur, est d'accroître la surface d'échange thermique entre les fluides circulant à l'intérieur et à l'extérieur des tubes. As shown in Figure 4, a tube according to the invention may comprise fins 11 of annular shape. In this embodiment, the fins have a diameter equal to about twice that of the tube 1 and are welded to the latter and distributed throughout the elements 2 and 3 of the tube 1. Their thickness is of the order of a millimeter. Their function, within a heat exchanger, is to increase the heat exchange surface between the fluids flowing inside and outside the tubes.
Par ailleurs comme montré sur les figures 2 et 5, le faisceau de tube selon l'invention comporte une série de tubes 1 identiques disposés, les uns derrière les autres et de sorte que l'axe de l'hélice de chacun des tubes 1 soit commun à tous les tubes. Toutefois, afin de donner un mouvement hélicoïdal au fluide circulant autour des tubes, ces derniers sont successivement décalés, dans un plan perpendiculaire à l'axe OX, d'un angle de 180/N degrés, ou N est le nombre de tubes par pas P de l'hélice formée par le faisceau 19 de tubes 1. Sur la figure 5, on constate que N est égal à 18 et que l'angle de décalage est donc de l'ordre de 10 degrés. Furthermore, as shown in FIGS. 2 and 5, the tube bundle according to the invention comprises a series of identical tubes 1 arranged one behind the other and so that the axis of the helix of each of the tubes 1 is common to all tubes. However, in order to give a helical movement to the fluid circulating around the tubes, the latter are successively offset, in a plane perpendicular to the axis OX, by an angle of 180 / N degrees, where N is the number of tubes per step P of the helix formed by the bundle 19 of tubes 1. In FIG. 5, it can be seen that N is equal to 18 and that the offset angle is therefore of the order of 10 degrees.
De plus, comme montré sur la figure 2, les tubes 1 sont juxtaposés de sorte que deux tubes successifs sont, tout ou partie en contact ou quasiment en contact. Ainsi, la section de passage moyenne d'un fluide autour des tubes 1 est, tout au long du faisceau, sensiblement identique et égale à la section de passage d'un tube, ce qui limite les pertes de charge au sein du faisceau 19. En outre, le maître couple, c'est-à-dire la section des tubes 1 du faisceau 19 vue par le fluide est, comme montré sur la figure 5, égale à la section de la calandre 12. In addition, as shown in Figure 2, the tubes 1 are juxtaposed so that two successive tubes are, all or part in contact or almost in contact. Thus, the average passage section of a fluid around the tubes 1 is, throughout the beam, substantially identical to and equal to the passage section of a tube, which limits the pressure losses within the beam 19. In addition, the master torque, that is to say the section of the tubes 1 of the beam 19 seen by the fluid is, as shown in Figure 5, equal to the section of the calender 12.
Les figures 6 et 7 montrent deux schémas, le premier étant une vue de face 15 et l'autre une vue de côté du faisceau de tubes 1 intégré à l'intérieur d'une calandre afin de former un échangeur de chaleur. Figures 6 and 7 show two diagrams, the first being a front view 15 and the other a side view of the tube bundle 1 integrated inside a calender to form a heat exchanger.
La calandre 12 est disposée autour des éléments en spirale 2 et 3 des tubes 1 et les éléments tubulaires rectilignes 62 et 63 traversent la calandre 12 et sont, éventuellement soudés à cette dernière. Chacune des extrémités libres des éléments tubulaires rectilignes 62 est reliée et fixée, par brides 13, à un tube 14 d'alimentation en fluide tandis que chacune des extrémités libres des éléments tubulaires rectilignes 63 est reliée à un tube 15 de retour dudit fluide. En outre, une vanne 16 est disposée sur chacun des éléments tubulaires rectilignes 62 et 63, à l'extérieur de la calandre 12. Ainsi, en cas de fuite sur l'un des tubes, ce tube peut être isolé en fermant lesdites vannes. Par la suite, ce tube peut être enlevé en désolidarisant d'une part les éléments tubulaires rectilignes 62 et 63 de la calandre et, d'autre part, les brides 13. Les tubes 14 et 15 d'alimentation et de retour ont, en partie, à savoir à la jonction avec les tubes 1, une forme hélicoïdale. The shell 12 is arranged around the spiral elements 2 and 3 of the tubes 1 and the straight tubular elements 62 and 63 pass through the shell 12 and are optionally welded thereto. Each of the free ends of the rectilinear tubular elements 62 is connected and fixed, by flanges 13, to a fluid supply tube 14 while each of the free ends of the straight tubular elements 63 is connected to a return tube 15 of said fluid. In addition, a valve 16 is disposed on each of the rectilinear tubular elements 62 and 63, outside the calender 12. Thus, in the event of leakage on one of the tubes, this tube can be isolated by closing said valves. Subsequently, this tube can be removed by separating on the one hand the straight tubular elements 62 and 63 of the calender and, on the other hand, the flanges 13. The tubes 14 and 15 supply and return have, in part, namely at the junction with the tubes 1, a helical shape.
Le fonctionnement d'un échangeur selon la figure 6, dans le cadre du refroidissement des gaz chauds expulsés par un moteur d'avion peut être le suivant. The operation of an exchanger according to Figure 6, in the context of cooling the hot gases expelled by an aircraft engine may be as follows.
Les tubes 1 sont alimentés en eau par le tube 14. Après avoir circulé dans les tubes 1, l'eau est collectée par le tube de retour 15. Les gaz chauds, ainsi que des gaz de ventilation entraînés par ces derniers, sont dirigés vers l'entrée de l'échangeur, à savoir à l'intérieur de la calandre 12. La disposition des tubes 1 à l'intérieur du faisceau donne un mouvement hélicoïdal favorisant l'homogénéisation de la température des gaz tout en assurant un refroidissement efficace grâce aux tubes 1 et aux ailettes 11 associées. Comme le mouvement hélicoïdal n'est pas obtenu dès l'entrée, les tubes situés du côté de l'entrée des gaz chauds assurent la plus grande part de l'homogénéisation de la température des gaz chauds. II est donc préférable de choisir, pour ces tubes, un matériau apte à résister à la température, comme de l'aluminium, même si le coefficient de conduction thermique n'est pas très élevé, tandis que pour les tubes situés au milieu ou en sortie de l'échangeur, le choix d'un matériau thermiquement bon conducteur, comme de l'inox, est à privilégier. The tubes 1 are supplied with water by the tube 14. After having circulated in the tubes 1, the water is collected by the return tube 15. The hot gases, as well as the ventilation gases entrained by the latter, are directed towards the the inlet of the exchanger, namely inside the shell 12. The arrangement of the tubes 1 inside the beam gives a helical movement favoring the homogenization of the gas temperature while ensuring efficient cooling thanks to to the tubes 1 and fins 11 associated. As the helical movement is not obtained at the entrance, the tubes located on the inlet side of the hot gases provide the majority of the homogenization of the temperature of the hot gases. It is therefore preferable to choose, for these tubes, a material capable of withstanding the temperature, such as aluminum, even if the coefficient of thermal conduction is not very high, while for the tubes in the middle or in outlet of the exchanger, the choice of a thermally good conductor material, such as stainless steel, is preferred.
i0 Comme il n'y a plus, comme dans un échangeur à tube classique, de plaque tubulaire subissant des gradients thermiques importants aptes à endommager les tubes, il n'est plus nécessaire d'injecter de l'eau pour refroidir les gaz chauds provenant du moteur et, par conséquent, il n'est plus nécessaire d'utiliser un dévésiculeur en amont des compresseurs. De plus, la corrosion est quasiment totalement supprimée au niveau de l'échangeur. As there is no more, as in a conventional tube heat exchanger, tubular plate undergoing significant thermal gradients able to damage the tubes, it is no longer necessary to inject water to cool the hot gases from of the engine and, therefore, it is no longer necessary to use a mist separator upstream of the compressors. In addition, the corrosion is almost completely eliminated at the exchanger.
Les figures 8 et 9 présentent une autre variante de réalisation de l'invention dans laquelle un faisceau est constitué de tubes ayant, en partie, la forme d'une spirale hélicoïdale. Figures 8 and 9 show another alternative embodiment of the invention in which a beam consists of tubes having, in part, the shape of a helical spiral.
Ces tubes 21, dont seulement trois sont représentés sur la figure 8 pour un souci de clarté, comportent chacun huit spires et une extrémité périphérique 22 reliée à un élément tubulaire rectiligne 23 dont l'extrémité 24 est reliée à un tube 25 d'alimentation en fluide. L'extrémité centrale 26 des tubes 21 est reliée à un tube 27 de retour dudit fluide, ce tube étant disposé selon l'axe de la spirale hélicoïdale. These tubes 21, only three of which are shown in FIG. 8 for the sake of clarity, each comprise eight turns and a peripheral end 22 connected to a rectilinear tubular element 23 whose end 24 is connected to a supply tube 25. fluid. The central end 26 of the tubes 21 is connected to a tube 27 for returning said fluid, this tube being disposed along the axis of the helical spiral.
Comme les tubes ont principalement une forme de spirale hélicoïdale, les tubes sont imbriqués de sorte qu'une partie des spires des tubes 212 et 213 sont à l'intérieur d'une partie des spires des tubes respectifs, 211 et 212, une partie moindre du tube 213 étant aussi à l'intérieur du tube 211. Cette imbrication permet l'obtention d'un faisceau compact de tubes. Since the tubes are predominantly spiral helical, the tubes are nested so that a portion of the turns of the tubes 212 and 213 are within a portion of the turns of the respective tubes, 211 and 212, a minor portion tube 213 is also inside the tube 211. This nesting makes it possible to obtain a compact bundle of tubes.
La partie en spirale hélicoïdale de chacun des tubes 21 est disposée à 30 l'intérieur d'une calandre 28 tandis que la partie tubulaire rectiligne 23 traverse cette dernière. The helical spiral portion of each of the tubes 21 is disposed within a calender 28 while the straight tubular portion 23 passes therethrough.
Le fonctionnement d'un échangeur selon la figure 8, dans le cadre du refroidissement des gaz chauds expulsés par un moteur d'avion peut être le suivant. Les tubes 21 sont alimentés en eau par le tube 25. Après avoir circulé dans les tubes 1, l'eau est collectée par le tube de retour 27. Les gaz chauds, ainsi que des gaz de ventilation entraînés par ces derniers, sont dirigés vers l'entrée de l'échangeur, à savoir à l'intérieur de la calandre 28. La disposition des tubes 21 favorise le brassage des gaz donc leur homogénéisation, en composition et en température, et la position médiane du tube de retour de l'eau 27 participe au refroidissement des gaz. The operation of an exchanger according to Figure 8, in the context of cooling the hot gases expelled by an aircraft engine may be as follows. The tubes 21 are supplied with water by the tube 25. After having circulated in the tubes 1, the water is collected by the return tube 27. The hot gases, as well as the ventilation gases entrained by the latter, are directed towards the the inlet of the exchanger, namely inside the shell 28. The arrangement of the tubes 21 promotes the mixing of gases so their homogenization, in composition and temperature, and the median position of the return tube of the water 27 participates in cooling the gases.
Comme il n'y a plus, comme dans un échangeur à tube classique, de plaque tubulaire subissant un gradient de température important et qu'il est en outre possible de choisir la composition des tubes en fonction de leur position dans le io faisceau, il n'est plus nécessaire d'injecter de l'eau pour refroidir les gaz chauds provenant du moteur et, par conséquent, il n'est plus nécessaire d'utiliser un dévésiculeur en amont des compresseurs et la corrosion est quasiment totalement supprimée. Pour ce qui est de la maintenance des tubes, on constate que ce sont les tubes situés du coté de l'entrée des gaz chauds qui sont le plus sujet à la fatigue et qui se dégradent beaucoup plus rapidement que les autres. Aussi, le remplacement des tubes concernera essentiellement ces premiers tubes qui sont facilement accessible depuis l'entrée de l'échangeur et peuvent ainsi facilement être remplacés. As there is no more, as in a conventional tube heat exchanger, tubular plate undergoing a large temperature gradient and it is further possible to choose the composition of the tubes according to their position in the beam, it It is no longer necessary to inject water to cool the hot gases from the engine and, therefore, it is no longer necessary to use a mist eliminator upstream of the compressors and the corrosion is almost completely eliminated. As for the maintenance of the tubes, it is found that it is the tubes located on the side of the hot gas inlet which are most subject to fatigue and which degrade much faster than the others. Also, the replacement of the tubes will mainly concern these first tubes which are easily accessible from the inlet of the exchanger and can thus easily be replaced.
De nombreuses modifications peuvent être apportées aux variantes de réalisation précédemment décrites sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, chaque tube peut avoir une forme différente de celles décrites précédemment, pourvu qu'elle soit en spirale hélicoïdale. De plus les tubes peuvent ou non être décalées en rotation les uns par rapport aux autres et la calandre peut éventuellement comporter un chemisage apte à permettre la circulation d'un fluide à l'intérieur. Les tubes d'alimentation et de retour peuvent aussi être disposés au niveau de l'axe des spires et les deux éléments en spirale être reliés par leur extrémité périphérique. II est bien évident aussi que l'utilisation d'un échangeur selon l'invention n'est nullement limitée aux installations d'essais. Many modifications can be made to the embodiments described above without departing from the scope of the invention. Thus, each tube may have a shape different from those described above, provided that it is spiral helical. In addition the tubes may or may not be offset in rotation relative to each other and the shell may optionally comprise a liner capable of allowing the circulation of a fluid inside. The feed and return tubes can also be arranged at the axis of the turns and the two spiral elements be connected by their peripheral end. It is also obvious that the use of an exchanger according to the invention is not limited to test facilities.
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