FR3027662A1 - Intercalaire d'echangeur thermique. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un intercalaire (1) pour échangeur de chaleur, ledit intercalaire (1) étant destiné à être disposé entre des parois d'échange (3) au sein dudit échangeur de chaleur, ledit intercalaire (1) comportant des ailettes (5) reliant les parois d'échange (3), lesdites ailettes (5) s'étendant d'une certaine longueur (La) dans le sens de circulation (100) d'un fluide traversant ledit intercalaire (1), lesdites ailettes (5) étant disposées d'une part en rangées perpendiculaires au flux de circulation du fluide et d'autre part en quinconce, au sein de chaque rangée, les ailettes (5) étant parallèles les unes aux autres, de longueur (La) identique et espacées d'un écartement (E) constant, l'intercalaire (1) étant formé d'au moins deux sections (A,B,C,D), chaque section (A,B,C,D) comportant une rangée d'ailette ou regroupant au moins deux rangées contiguës d'ailette de longueur (La) et d'écartement (E) identiques, et au moins la longueur (La) des ailettes (5) étant différente d'une section (A,B,C,D) à une autre.

Description

Intercalaire d'échangeur thermique. La présente invention concerne le domaine des échangeurs thermiques et plus particulièrement des intercalaires présents au sein desdits échangeurs thermiques.

Dans le domaine des échangeurs thermiques, notamment les échangeurs thermiques entre deux fluides, il est connu d'équiper ces derniers d'intercalaires qui permettent l'homogénéisation d'un fluide ainsi que l'augmentation des surfaces d'échange thermique.

Par exemple, dans des échangeurs thermiques à tubes ou plaques, un premier fluide circule au sein desdits tubes ou plaques et un second fluide circule entre lesdits tubes ou plaques. Les intercalaires sont placés entre les tubes ou plaques, dans le flux du second fluide afin de l'homogénéiser et d'augmenter les surfaces d'échange thermique avec les tubes ou plaques.

Les intercalaires peuvent plus particulièrement être composés de rangées d'ailettes disposées parallèlement au flux du fluide et reliant deux parois entres lesquels circule ledit fluide. Néanmoins, la présence de ces intercalaire peut générer des pertes de charges dans la circulation du fluide le traversant ce qui peut nuire à ladite circulation et donc aux performances de l'échangeur thermique. Un des buts de l'invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer des intercalaires améliorés.

La présente invention concerne donc un intercalaire pour échangeur de chaleur, ledit intercalaire étant destiné à être disposé entre des parois d'échange au sein dudit échangeur de chaleur, ledit intercalaire comportant des ailettes reliant les parois d'échange, lesdites ailettes s'étendant d'une certaine longueur dans le sens de circulation d'un fluide traversant ledit intercalaire, lesdites ailettes étant disposées d'une part en rangées perpendiculaires au flux de circulation du fluide et d'autre part en quinconce, au sein de chaque rangée, les ailettes étant parallèles les unes aux autres, de longueur identique et espacées d'un écartement constant, l'intercalaire étant formé d'au moins deux sections, chaque section comportant une rangée d'ailette ou regroupant au moins deux rangées contiguës d'ailette de longueur et d'écartement identiques, et au moins la longueur des ailettes étant différente d'une section à une autre. Le fait que la longueur des ailettes soient différentes d'une section à une autre, permet de moduler les pertes de charges du flux de circulation du fluide au sein de l'intercalaire et de les garder les plus faibles possibles et ce mal grès les changements de propriétés physiques du fluide. Il est donc ainsi possible d'obtenir à volume équivalent un échangeur thermique plus puissant (capable d'échanger plus d'énergie calorifique) à pertes de charges réduites.

Selon un aspect de l'invention, la longueur des ailettes d'une section i est définie par rapport à la longueur des ailettes d'une section i-1 contiguë, selon la suite arithmético-géométrique suivante : La (=Rg x La 1+ Ra où Rg est une raison comprise entre 0.6 et 1.5 et Ra est une raison comprise entre -5 et 5 et où i est un nombre entier naturel définissant une section donnée. Selon un autre aspect de l'invention, l'écartement entre deux ailettes diffère également d'une section à une autre.

Selon un autre aspect de finvention,au moins une section comporte une multitude de rangées d'ailettes. Selon un autre aspect de l'invention, la longueur des sections est identique.30 Selon un autre aspect de l'invention,la longueur des sections diffère d'une section à une autre. Selon un autre aspect de l'invention, au moins une section comporte une unique rangée d'ailettes et la longueur de ladite section est égale à la longueur (La) de ladite ailette. Selon un autre aspect de l'invention, la longueur des ailettes d'une section à une autre, diminue le long du flux de circulation fluide.

Selon un autre aspect de l'invention, la longueur des ailettes d'une section à une autre, augmente le long du flux de circulation fluide. Selon un autre aspect de l'invention, l'intercalaire est composé de créneaux dont les parois latérales forment les ailettes et les parois supérieure et inférieure sont destinées à venir au contact des parois d'échange entres lesquels circule le fluide. La présente invention concerne également un échangeur thermique comportant au moins un intercalaire tel que décrit précédemment.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 montre une représentation schématique en perspective d'une portion d'intercalaire, la figure 2 montre une représentation schématique en vue de dessus d'une portion d'intercalaire selon un premier mode de réalisation, la figure 3 montre une représentation schématique en vue de dessus d'une portion d'intercalaire selon un deuxième mode de réalisation, la figure 4 montre une représentation schématique en perspective d'une portion d'intercalaire en coupe sur toute sa longueur, la figure 5 montre une représentation schématique en vue de face d'une intercalaire.

Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. La figure 1 montre une représentation schématique d'une portion d'un échangeur de chaleur. Plus précisément la figure 1 montre une portion d'un intercalaire 1 placé entre deux parois d'échange 3 entre lesquelles circule un fluide, par exemple de l'air. Le flux de circulation du fluide est représenté sur les différentes figures par des flèches 100. Les parois d'échange 3 entre lesquelles circule le fluide, peuvent par exemple être des parois extérieures de tubes plats ou encore de plaques d'échanges dans lesquelles peut circuler un second fluide. L'intercalaire 1 comporte des ailettes 5 reliant les parois d'échange 3. Les ailettes 5 s'étendent d'une certaine longueur La dans le sens de circulation d'un fluide 100 traversant ledit intercalaire 1. Les ailettes 5 sont disposées en rangées perpendiculaires au flux de circulation du fluide. Ces rangées sont elle même disposées en quinconce les unes par rapport aux autres. Au sein de chaque rangée, les ailettes 5 sont parallèles les unes aux autres, de longueur La identique et espacées d'un écartement E constant, L'intercalaire 1 est formé d'au moins deux sections A,B chaque section A,B comportant une rangée d'ailette 5 ou regroupant au moins deux rangées contiguës d'ailette 5 de longueur La et d'écartement E identiques. De plus la longueur La des ailettes 5 diffère d'une section A,B à une autre. Le long de son trajet, les propriétés physiques du fluide change du fait de sa variation de température et donc les pertes de charges évoluent également. Le fait que la longueur La des ailettes 5 soient différentes d'une section A, B à une autre, permet de moduler les pertes de charges du flux de circulation du fluide au sein de l'intercalaire et de les garder les plus faibles possibles et ce malgrè les changements de propriétés physiques du fluide. 11 est donc ainsi possible d'obtenir, à volume équivalent, un échangeur thermique plus puissant (capable d'échanger plus d'énergie calorifique) à pertes de charges réduites.

Comme le montre la figure 5, l'intercalaire 1 peut être composé de créneaux dont les parois latérales forment les ailettes 5 et dont les parois supérieure et inférieure 7 sont destinées à venir au contact des parois d'échange 3 entres lesquels circule le fluide.

De préférence, la longueur Lai des ailettes 5 d'une section i A,B,C,D est définie par rapport à la longueur Lai_i des ailettes 5 d'une section i-1 A,B,C,D contiguë, selon la suite arithmético-géométrique suivante : Lai=Rgx Lai i+Ra où Rg est une raison comprise entre 0.6 et 1.5 et Ra est une raison comprise entre -5 et 5 et où i est un nombre entier naturel définissant une section (A,B,C,D) donnée. La, correspond ici à la longueur recherchée de l'ailette 5 et Lai correspond à la longueur de l'ailette 5 précédente. Selon un premier mode de réalisation, illustré aux figures 1 et 2, les ailettes 5 d'une même rangée peuvent également avoir un écartement E différent entre deux sections A,B. Par exemple, dans le sens de circulation de fluide 100, l'écartement E peut augmenter entre deux sections consécutives. A contrario, l'écartement peut également diminuer entre deux sections consécutives. Sur l'exemple de mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2, au moins une section A,B comporte une multitude de rangée d'ailette 5. Dans l'exemple montré la figure 2, les sections A,B ont une longueur Ls identique. Cependant, les sections A,B peuvent avoir également des longueurs Ls différentes d'une section A,B à une autre comme illustré à la figure 1.

Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 3, au moins une section A,B,C,D ne comporte qu'une seule rangée d'ailette 5. dans ce cas de figure, la longueur Ls de la section A,B,C,D est égale à la longueur La de l'ailette 5. Sur l'exemple illustré à la figure 3, l'intercalaire 1 comporte quatre sections A,B,C,D et chacune d'entre elle ne comporte qu'une seule rangée d'ailette 5. De plus dans cet exemple, l'écartement E entre les ailettes 5 est constant d'une section A,B,C,D à une autre. Comme montré par les figures 1, 2 et 3, et plus en détail par la figure 4, les longueurs La des ailettes 5 de chaque section A,B,C,D diminuent le long du flux de circulation du fluide au sein de l'intercalaire 1. Il est néanmoins également tout à fait possible d'imaginer, sans sortir du cadre de l'invention que les longueurs La des ailettes 5 de chaque section A,B,C,D augmentent le long du flux de circulation du fluide au sein de l'intercalaire 1.

Ainsi, on voit bien que l'intercalaire selon l'invention du fait de la variabilité des longueurs La des ailettes 5, de la possible variation de l'écartement entre lesdites ailettes 5, ainsi que de la possibilité de définir des sections comportant des caractéristiques liées aux ailettes 5 les composants pouvant différer d'une section à un autre, permet de s'adapter aux variations de propriétés physiques du fluide du fait de ses changements de température et ce afin d'augmenter la puissance de l'échangeur thermique tout en limitant les pertes de charges.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Intercalaire (1) pour échangeur de chaleur, ledit intercalaire (1) étant destiné à être disposé entre des parois d'échange (3) au sein dudit échangeur de chaleur, ledit intercalaire (1) comportant des ailettes (5) reliant les parois d'échange (3), lesdites ailettes (5) s'étendant d'une certaine longueur (La) dans le sens de circulation (100) d'un fluide traversant ledit intercalaire (1), lesdites ailettes (5) étant disposées d'une part en rangées perpendiculaires au flux de circulation du fluide et d'autre part en quinconce, au sein de chaque rangée, les ailettes (5) étant parallèles les unes aux autres, de longueur (La) identique et espacées d'un écartement (E) constant, caractérisé en ce que l'intercalaire (1) est formé d'au moins deux sections (A,B,C,D), chaque section (A,B,C,D) comportant une rangée d'ailette ou regroupant au moins deux rangées contiguës d'ailette de longueur (La) et d'écartement (E) identiques, et qu'au moins la longueur (La) des ailettes (5) est différant d'une section (A,B,C,D) à une autre.
2. 2. Intercalaire (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la longueur (Lai) des ailettes (5) d'une section i (A,B,C,D) est définie par rapport à la longueur (Lai) des ailettes (5) d'une section i-1 contiguë, selon la suite arithmético- géométrique suivante : La i=Rgx La i+Ra où Rg est une raison comprise entre 0.6 et 1.5 et Ra est une raison comprise entre -5 et 5 et où i est un nombre entier naturel définissant une section (A,B,C,D) donnée.
3. 3. Intercalaire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écartement (E) entre deux ailettes (5) diffère également d'une section (A,B,C,D) à une autre.
4. 4. Intercalaire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une section (A,B,C,D) comporte une multitude de rangées d'ailettes (5).
5. 5. Intercalaire (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la longueur (LS) des sections (A,B,C,D) est identique.
6. 6. Intercalaire (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la longueur (LS) des sections (A,B,C,D) diffère d'une section (A,B,C,D) à une autre.
7. 7. Intercalaire (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une section (A,B,C,D) comporte une unique rangée d'ailettes (5) et que la longueur (Ls) de ladite section (A,B,C,D) est égale à la longueur (La) de ladite ailette (5).
8. 8. Intercalaire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur (La) des ailettes (5) d'une section (A,B,C,D) à une autre, diminue le long du flux de circulation (100) fluide.
9. 9. Intercalaire (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la longueur (La) des ailettes (5) d'une section (A,B,C,D) à une autre, augmente le long du flux de circulation (100) fluide.
10. 10. Intercalaire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est composé de créneaux dont les parois latérales forment les ailettes (5) et les parois supérieure et inférieure (7) sont destinées à venir au contact des parois d'échange (3) entres lesquels circule le fluide.
11. 11. Échangeur thermique caractérisé en ce qu'il comporte au moins un intercalaire (1) selon l'une des revendications précédente.