FR3082237A1 - Dispositif d'echange de chaleur a faibles pertes de charge - Google Patents

Dispositif d'echange de chaleur a faibles pertes de charge Download PDF

Info

Publication number
FR3082237A1
FR3082237A1 FR1855129A FR1855129A FR3082237A1 FR 3082237 A1 FR3082237 A1 FR 3082237A1 FR 1855129 A FR1855129 A FR 1855129A FR 1855129 A FR1855129 A FR 1855129A FR 3082237 A1 FR3082237 A1 FR 3082237A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
heat exchange
air flow
exchange device
turbulence generator
turbulence
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.)
Granted
Application number
FR1855129A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3082237B1 (fr
Inventor
Cedric ZACCARDI
Antoine Robert Alain Brunet
Amelie Argie Antoinette Chassagne
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.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Priority to FR1855129A priority Critical patent/FR3082237B1/fr
Publication of FR3082237A1 publication Critical patent/FR3082237A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3082237B1 publication Critical patent/FR3082237B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/14Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/24Arrangements for promoting turbulent flow of heat-exchange media, e.g. by plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/10Stators
    • F05D2240/12Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/127Vortex generators, turbulators, or the like, for mixing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/221Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2212Improvement of heat transfer by creating turbulence
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0021Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for aircrafts or cosmonautics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0026Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for combustion engines, e.g. for gas turbines or for Stirling engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention propose un dispositif d'échange de chaleur (46) entre un fluide et un flux d'air (22), comprenant une paroi d'échange de chaleur (48) séparant le fluide et le flux d'air (22), la paroi d'échange de chaleur (48) comportant une face longitudinale (50) qui s'étend parallèlement à une direction longitudinale d'écoulement du flux d'air (22) et avec laquelle le flux d'air (22) est en contact, caractérisé en ce que la paroi d'échange de chaleur (48) comporte au moins un générateur de turbulences (54) qui fait saillie par rapport à la face longitudinale (50).

Description

DISPOSITIF D'ÉCHANGE DE CHALEUR A FAIBLES PERTES DE CHARGE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne un dispositif d'échange de chaleur pour une turbomachine à double flux, qui est réalisé de manière à générer des pertes de charge limitées par rapport à un dispositif d'échange de chaleur à ailettes.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Une turbomachine d'aéronef comporte un grand nombre de composants mobiles qui sont guidés en rotation par des paliers et des pignons de transmission d'efforts qui sont en contact mobile les uns avec les autres. Afin de garantir leur bon fonctionnement dans la durée, ces composants sont lubrifiés et refroidis par une circulation d'huile dans la turbomachine.
L'huile de lubrification utilisée est ainsi amenée à s'échauffer et la turbomachine comporte à cet effet un dispositif d'échange de chaleur permettant d'assurer le refroidissement de l'huile.
Selon un mode de réalisation connu, le dispositif d'échange de chaleur est agencé dans la veine d'écoulement d'un flux d'air secondaire de la turbomachine, en aval d'un étage de redresseur.
Un dispositif d'échange de chaleur comporte principalement une paroi mettant en contact thermique le flux d'air secondaire avec l'huile.
La paroi comporte une pluralité d'ailettes s'étendant dans le flux d'air secondaire, pour optimiser les échanges de chaleur.
De telles ailettes produisent des pertes de charge dans le flux d'air secondaire, quelle que soit la phase de vol de l'aéronef.
Aussi, puisque les ailettes réchauffent localement le flux d'air venant en contact avec celles-ci, l'efficacité de l'échange de chaleur diminue progressivement le long de chaque ailette.
L'invention a pour but de proposer un dispositif d'échange de chaleur optimisé ayant un impact réduit sur le flux d'air secondaire.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention propose un dispositif d'échange de chaleur entre un fluide et un flux d'air, comprenant une paroi d'échange de chaleur séparant le fluide et le flux d'air, la paroi d'échange de chaleur comportant une face longitudinale qui s'étend parallèlement à une direction longitudinale d'écoulement du flux d'air et avec laquelle le flux d'air est en contact, caractérisé en ce que la paroi d'échange comporte au moins un générateur de turbulences qui fait saillie par rapport à la face longitudinale.
De préférence, ledit au moins un générateur de turbulences est disposé à une extrémité amont de la paroi d'échange, selon le sens d'écoulement du flux d'air.
De préférence, la paroi d'échange comporte une pluralité de générateurs de turbulences qui sont répartis selon au moins un alignement perpendiculaire à la direction longitudinale d'écoulement du flux d'air le long de la paroi d'échange de chaleur.
De préférence, deux générateurs de turbulences qui sont adjacents dans un même alignement ont une forme et/ou des dimensions et/ou des orientations différentes.
De préférence, ledit au moins un générateur de turbulences est monté mobile par rapport à la paroi d'échange entre une position escamotée dans laquelle dite position escamoté le générateur de turbulences affleure avec la face longitudinale et ne produit pas de turbulences dans le flux d'air, et une position entièrement déployé dans laquelle dite position escamotée le générateur de turbulences fait saillie dans sa totalité par rapport à la face longitudinale.
De préférence, l'dispositif d'échange de chaleur comporte un système de contrôle de la position dudit au moins un générateur de turbulences par rapport à la paroi d'échange de chaleur.
De préférence, la face longitudinale comporte un revêtement diminuant la traînée, cette diminution étant considérée par rapport à des faces adjacentes de glissement d'air dans la turbomachine.
De préférence, la section dudit au moins un générateur de turbulences, selon un plan perpendiculaire à la face longitudinale, est en forme de triangle.
La présence d'un ou plusieurs générateurs de turbulences sur la face longitudinale permet de réaliser un brassage de l'air le long de la face longitudinale, pour que de l'air frais vienne toujours au contact de celle-ci.
Aussi, l'ensemble des générateurs de turbulences produit des pertes de charge moins élevées qu'un ensemble d'ailettes.
L'invention propose aussi une turbomachine comportant un axe principal A, un flux d'air primaire coaxial à l'axe principal A et un flux d'air secondaire annulaire périphérique au flux d'air primaire, un étage de redresseur comportant une pluralité d'aubes directrices agencé dans une partie amont du flux d'air secondaire, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'échange de chaleur selon l'invention, dont la paroi d'échange forme une partie d'une paroi de la turbomachine délimitant le flux secondaire qui est agencé axialement en aval de l'étage de redresseur.
De préférence, ledit dispositif d'échange de chaleur comporte au moins un générateur de turbulences disposé circonférentiellement autour de l'axe principal A au niveau d'une aube de l'étage de redresseur.
De préférence, ledit au moins un générateur de turbulences est accolé au bord de fuite de ladite aube de l'étage de redresseur.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :
la figure 1 est une représentation schématique en coupe axiale d'une turbomachine d'aéronef montrant la localisation d'un dispositif d'échange de chaleur ;
la figure 2 est une section selon un plan axial d'un dispositif d'échange de chaleur selon l'invention ;
la figure 3 est une représentation schématique en section axiale de deux exemples de réalisation d'un générateur de turbulences ;
la figure 4 est une vue selon une direction radiale d'un dispositif d'échange de chaleur selon l'invention montrant plusieurs modes de réalisation et/ou d'implantation du générateur de turbulences ;
les figures 5A à 5C sont des vues en section selon un plan axial du dispositif d'échange de chaleur représenté à la figure 2, montrant différentes positions radiales d'un générateur de turbulences mobile ;
la figure 6 est un détail de la turbomachine représentée à la figure 1, montrant un mode d'implantation du dispositif d'échange de chaleur pour lequel le générateur de turbulences est accolé au bord de fuite d'une aube de l'étage de redresseur.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On a représenté à la figure 1 une turbomachine 10 qui est du type à double-flux et double-corps, et présentant une symétrie de révolution autour d'un axe principal A. De manière connue, cette turbomachine 10 comprend, au sein d'une nacelle 12 servant d'enveloppe à ses différents organes, une entrée d'air 14 par laquelle un flux d'air entrant 16 peut pénétrer pour traverser ensuite une soufflante d'entrée 18.
Ce flux d'air entrant 16 est alors séparé en deux flux 20, 22, via un carter intermédiaire inter-veines 24 dont l'extrémité 26 forme un bec séparateur. Le flux d'air entrant 16 est ainsi divisé en un flux d'air primaire 20 qui est radialement central par rapport à l'axe principal A et un flux d'air secondaire 22 annulaire qui est périphérique au flux d'air primaire 20.
Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » se rapportent à des positions axiales le long de l'axe principal A dans le sens de l'écoulement du flux d'air dans la turbomachine 10
Le flux primaire 20 traverse successivement un étage de compression basse pression 30, un étage de compression haute pression 32, une chambre de combustion 34, un étage de turbine haute pression 36 et un étage de turbine basse pression 38, pour, enfin, être éjecté hors du turbomachine dans une tuyère (non référencée).
Le flux d'air secondaire 22 traverse un étage de redresseur 28 pour ensuite être éjecté en aval de la turbomachine 10.
Le flux d'air secondaire 22 s'écoule dans une veine annulaire 40 qui contient l'étage de redresseur 28. Cette veine annulaire 40 comprend une paroi annulaire radialement interne 42 formée en partie par une paroi externe du carter intermédiaire 24 et une paroi annulaire radialement externe 44 associé à la nacelle 12.
La turbomachine comporte aussi un dispositif d'échange de chaleur 46 qui est disposé dans la veine annulaire 40.
Le dispositif d'échange de chaleur 46 est conçu pour réaliser un échange de chaleur entre le flux d'air secondaire 22 et un fluide circulant dans la turbomachine 10. De préférence, le fluide est de l'huile de lubrification et de refroidissement qui circule au travers de paliers de guidage en rotation et dans des engrenages (non représentés) de la turbomachine 10.
Ainsi, le dispositif d'échange de chaleur 46 est du type air/fluide, le fluide pouvant être un liquide ou un gaz.
Comme on peut le voir plus en détails à la figure 2, le dispositif d'échange de chaleur 46 comporte une paroi d'échange de chaleur 48 qui sépare le fluide et le flux d'air secondaire 22. De préférence, cette paroi d'échange de chaleur 48 est intégrée à la paroi radialement externe 44 de la veine annulaire 40.
Cette paroi d'échange de chaleur 48 est circonférentiellement continue ou nivelée, en étant dépourvue de reliefs ou saillie d'échange thermique de type créneau, la seule protubérance étant celle constituant le dispositif d'échange de chaleur 46.
La paroi d'échange de chaleur 48 comporte une face longitudinale 50 qui est en contact avec le flux d'air secondaire 22 pour échanger de la chaleur entre la paroi d'échange de chaleur 48 et le flux d'air secondaire 22.
Ici, le dispositif d'échange de chaleur 46 est porté par la paroi radialement externe 44 de la veine annulaire 40. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et que le dispositif d'échange de chaleur 46 peut aussi être porté par la paroi radialement interne 42 de la veine annulaire 40.
La paroi d'échange de chaleur 48 comporte une deuxième face 52 qui est en contact avec le fluide par des moyens connus en soi et qui ne sont donc pas représentés.
Le dispositif d'échange de chaleur 46 comporte aussi au moins un générateur de turbulences 54 qui est associé à la paroi d'échange de chaleur 48 et qui fait saillie par rapport à la face longitudinale 50 de la paroi d'échange de chaleur 48 et qui vient affecter localement l'écoulement d'air au niveau de la paroi d'échange de chaleur 48.
Le générateur de turbulences 54 forme une aspérité par rapport à la face longitudinale 50, qui rompt le caractère laminaire de l'écoulement d'air le long de la face longitudinale 50 et provoque ainsi un écoulement turbulent de l'air en aval du générateur de turbulences 54.
Ces turbulences ont pour conséquence que l'air est brassé contre la face longitudinale 50, ce qui favorise l'échange de chaleur entre le flux d'air et la face longitudinale 50.
De préférence, le générateur de turbulences 54 est disposé au niveau de l'extrémité longitudinale amont 56 de la face longitudinale 50, pour que les turbulences 58 formées viennent en contact avec la majeure partie de la face longitudinale.
Cependant, il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et le générateur de turbulences 54 peut être disposé en aval de l'extrémité longitudinale amont 56 de la face longitudinale 50.
Par exemple, la distance entre le générateur de turbulences 54 et l'extrémité longitudinale amont 56 de la face longitudinale 50 peut être sensiblement égale au tiers ou à la moitié de la longueur longitudinale de la face longitudinale 50. Cette distance est définie selon l'endroit où les turbulences ont besoin d'être générées.
Le générateur de turbulences 54 peut avoir une forme parmi une grande variété de formes possibles, qui provoquent la création de turbulences 58.
A titre d'exemple non limitatif, le générateur de turbulences 54 peut être parallélépipédique, en forme d'un demi-cylindre ou d'un prisme à section triangulaire.
Selon un autre exemple, le générateur de turbulences 54 est en forme de delta connu sous la désignation générateur de vortex. Un tel mode de réalisation permet de générer de fortes perturbations afin d'avoir un meilleur échange de chaleur.
Comme on l'a représenté aux figures 3 et 4, un tel générateur de turbulences 54 est de forme triangulaire, en vue selon une direction transversale par rapport à la face longitudinale 50, avec un côté incliné 60 et un côté radial 62, l'un ou l'autre des deux côtés étant situé en amont du générateur de turbulences 54.
Sur ce thème, deux orientations du générateur de turbulence sont montrées à la figure 3. Avantageusement, le générateur de turbulence étant de forme triangulaire ou autre, c'est le fait de dévier l'air de veine soit par incidence entre le profil et l'air de la veine, soit par forme asymétrique du profil qui génère le vortex assurant la turbulence.
A titre d'exemple non limitatif, la hauteur h du générateur de turbulences 54 est très inférieure à la dimension radiale de la veine secondaire 40, de préférence inférieure à 20% de cette dimension radiale, la longueur L du générateur de turbulences 54 est comprise entre 0.1 et 10 fois la hauteur h et l'angle d'inclinaison a du côté incliné 60 par rapport à la direction longitudinale est comprise entre +10° (dans le cas où le côté incliné 60 est situé à l'amont du générateur de turbulences 54, comme sur la vue de gauche à la figure 3) et -60° (dans le cas où le côté incliné 60 est situé à l'aval du générateur de turbulences 54 comme sur la vue de droite à la figure 3).
En vue radiale, c'est-à-dire perpendiculairement à la face longitudinale 50, comme on peut le voir à la figure 4, le générateur de turbulences 54 peut être de forme triangulaire isocèle (vue du haut), de forme triangulaire rectangle avec un côté parallèle à l'écoulement du flux d'air secondaire 22 (vue du bas), ou de forme plane inclinée par rapport à la direction de l'écoulement du flux d'air secondaire 22 (vue centrale).
La paroi d'échange de chaleur 48 consiste en une plaque qui s'étend à la fois selon la direction longitudinale de l'écoulement du flux d'air secondaire 22 et selon une direction perpendiculaire à l'écoulement du flux d'air secondaire 22, c'est-à-dire une direction circonférentielle de la paroi annulaire externe 44. Dans la description qui va suivre, cette direction sera désignée comme étant la direction transversale.
Le dispositif d'échange de chaleur 46 comporte une pluralité de générateurs de turbulences 54 qui sont répartis sur l'extrémité amont 56 de la face longitudinale 50 en au moins un alignement transversal.
De préférence, les générateurs de turbulences 54 d'un alignement sont différents les uns des autres et plus particulièrement, deux générateurs de turbulences 54 adjacents dans un alignement transversal ont une géométrie différente, c'est-à-dire des formes, des dimensions et/ou des orientations différentes.
L'utilisation de générateurs de turbulences 54 pour favoriser l'échange de chaleur entre la paroi permet, pour une même efficacité de l'échange de chaleur, de réduire les pertes de charge par rapport à un dispositif d'échange de chaleur à ailettes.
Cependant, la présence d'un ou de plusieurs générateurs de turbulences 54 produit quand même des pertes de charge pouvant réduire l'efficacité de la turbomachine 10. En outre, il existe des phases de fonctionnement de la turbomachine 10 pour lesquelles le besoin en refroidissement du fluide peut ne pas être maximum.
Selon une variante de réalisation de l'invention, comme on peut le voir aux figures 5A à 5C, chaque générateur de turbulences 54 est monté mobile par rapport à la paroi d'échange de chaleur 48, entre une position escamotée représentée à la figure 5C, dans laquelle le générateur de turbulences 54 est en retrait radialement, ou est en affleurement, par rapport à la face longitudinale 50, et une position entièrement déployée représentée à la figure 5A, dans laquelle le générateur de turbulences 54 fait saillie dans sa totalité par rapport à la face longitudinale 50, en passant par une pluralité de positions intermédiaires, dont une position intermédiaire est représentée à la figure
5B, dans laquelle le générateur de turbulences 54 fait saillie en partie par rapport à la face longitudinale 50.
Selon le mode de réalisation représenté aux figures 5A à 5C, chaque générateur de turbulences 54 est monté mobile par rapport à la paroi d'échange de chaleur 48 selon une direction radiale, c'est-à-dire selon une direction sensiblement perpendiculaire à la face longitudinale 50.
Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ce déplacement et que tout autre mouvement du générateur de turbulences 54 par rapport à la paroi d'échange de chaleur 48 peut être envisagé, tel que par exemple un pivotement du générateur de turbulences 54.
A cet effet, selon une variante, le générateur de turbulences 54 peut venir « se coucher» sur la paroi, sans forcément coulisser de façon radiale. Il est aussi possible, en variante, de jouer sur le calage angulaire du générateur de turbulences 54 pour qu'il génère plus ou moins de turbulence 54.
Ainsi, il peut voir son calage évoluer entre d'une part une position en drapeau dans laquelle il y a peu de turbulences, voire pas de turbulences et d'autre part une position transverse au flux dans laquelle il y a le plus de turbulences.
Dans le cas d'un système à géométrie variable, le générateur de turbulences 54 sera avantageusement placé en contact avec l'échangeur de chaleur 46 lui-même afin d'être naturellement réchauffé par le fluide à refroidir et éviter ainsi les risques de givrage et de blocage du système.
Dans ce cas d'un générateur de turbulences 54 à géométrie variable, on prévoira également qu'en cas de panne, le générateur de turbulences 54 reste en position de refroidissement maximal. On ajoutera pour ce faire un ressort pour garantir l'extension du générateur de turbulences 54 dans la veine, même en l'absence de commande en cas de panne ou lors de l'arrêt de la turbomachine.
Lorsque le générateur de turbulences 54 est en position escamotée, il ne génère pas de turbulences ni de pertes de charge. La performance de l'échange de chaleur entre le flux d'air secondaire 22 et la paroi d'échange de chaleur 48 ainsi que la perte de charge sont à leurs minimums. L'échange de chaleur se fait toujours, mais de manière très réduite. Cependant, la quantité de chaleur échangée est suffisante pour certaines phases de vol et de donc certaines phases de fonctionnement de turbomachine
10.
Lorsque le générateur de turbulences 54 est dans une position déployée partielle ou en totalité, il génère des turbulences et une perte de charge. La performance de l'échange de chaleur entre le flux d'air secondaire 22 et la paroi d'échange de chaleur 48 ainsi que la perte de charge varient en fonction de la position du générateur de turbulences 54 dans le dispositif d'échange de chaleur 46 ou en fonction de son orientation dans le flux d'air secondaire 22.
Le dispositif d'échange de chaleur 46 comporte un système de contrôle de la position radiale du générateur de turbulences 54.
Ce système de contrôle est de préférence un système de contrôle du type actif, c'est-à-dire qui adapte la position du générateur de turbulences 54 aux conditions de fonctionnement de la turbomachine 10, notamment en fonction du besoin d'échange de chaleur, afin que les pertes de charge produites par le générateur de turbulences 54 soient les plus faibles possibles.
Le système de contrôle peut aussi être du type semi actif ou un mélange des deux systèmes.
Le système semi actif est obtenu par dilatation différentielle liée au niveau de température du liquide à refroidir, c'est-à-dire de l'huile dans le cas présent. Peut concerner tout autre liquide comme le carburant etc... Le système dit semi-actif n'est pas spécifiquement commandé par la régulation du moteur.
En cas de générateur de turbulence fixe, le dispositif d'échange de chaleur est qualifié de passif.
Comme on l'a dit précédemment, et comme représenté à la figure 1, le dispositif d'échange de chaleur 46 est agencé dans la veine secondaire 40 en aval de l'étage de redresseur 28.
Selon encore un autre aspect du dispositif d'échange de chaleur, le générateur de turbulences 54 est positionné circonférentiellement autour de l'axe principal A au niveau d'une aube 64 de l'étage de redresseur 28.
Ainsi, le générateur de turbulences 54 est situé dans le sillage de cette aube 64, ce qui permet de limiter les pertes de charge qu'il génère.
Selon une variante de réalisation, le générateur de turbulences 54 est situé en regard du canal inter-aubes du redresseur mais hors du sillage de l'aube 64 pour maximiser la turbulence. Le dosage du positionnement angulaire et de la proximité axiale du perturbateur sera défini en fonction de la quantité de perturbations à produire, en association avec la géométrie et le dimensionnement du perturbateur.
Selon une variante de réalisation, le générateur de turbulences 54 est accolé à cette aube 64, c'est-à-dire qu'il est accolé au bord de fuite de l'aube 64, comme on l'a représenté par exemple à la figure 6.
Grâce à la présence d'un ou de plusieurs générateurs de turbulences 54, le dispositif d'échange de chaleur 46 ne comporte pas d'ailettes faisant saillie par rapport à la face longitudinale 50.
La face longitudinale 50 est par conséquent plane, mis à part à son extrémité amont 56.
Pour favoriser l'écoulement d'air le long de la face longitudinale 50, celle-ci comporte un revêtement diminuant la traînée, elle comporte par exemple une pluralité d'alvéoles permettant de favoriser l'écoulement du flux d'air. On comprendra que la diminution de traînée est considérée par rapport à des faces adjacentes de glissement d'air dans la turbomachine
Comme on l'a dit précédemment, le dispositif d'échange de chaleur 46 est du type air/fluide, dans lequel le fluide peut être de l'air. On aurait alors un échangeur air-air. Dans un tel cas, les deux sources d'air seraient associées à au moins un générateur de turbulence et l'une de ces sources est le flux secondaire.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif d'échange de chaleur (46) entre un fluide et un flux d'air (22), comprenant une paroi d'échange de chaleur (48) séparant le fluide et le flux d'air (22), la paroi d'échange de chaleur (48) comportant une face longitudinale (50) qui s'étend parallèlement à une direction longitudinale d'écoulement du flux d'air (22) et avec laquelle le flux d'air (22) est en contact, caractérisé en ce que la paroi d'échange de chaleur (48) comporte au moins un générateur de turbulences (54) qui fait saillie par rapport à la face longitudinale (50).
  2. 2. Dispositif d'échange de chaleur (46) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit au moins un générateur de turbulences (54) est disposé à une extrémité amont (56) de la paroi d'échange de chaleur (48), selon le sens d'écoulement du flux d'air (22).
  3. 3. Dispositif d'échange de chaleur (46) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi d'échange de chaleur (48) comporte une pluralité de générateurs de turbulences (54) qui sont répartis selon au moins un alignement perpendiculaire à la direction longitudinale d'écoulement du flux d'air (22) le long de la face longitudinale (50).
  4. 4. Dispositif d'échange de chaleur (46) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que deux générateurs de turbulences (54) qui sont adjacents dans un même alignement ont une forme et/ou des dimensions et/ou des orientations différentes.
    S62610 DAB-P
  5. 5. Dispositif d'échange de chaleur (46) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un générateur de turbulences (54) est monté mobile par rapport à la paroi d'échange de chaleur (48) entre une position escamotée dans laquelle dite position escamotée le générateur de turbulences (54) affleure avec la face longitudinale (50) et ne produit pas de turbulences dans le flux d'air (22), et une position entièrement déployé dans laquelle dite position déployée le générateur de turbulences (54) fait saillie dans sa totalité par rapport à la face longitudinale (50).
  6. 6. Dispositif d'échange de chaleur (46) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un système de contrôle de la position dudit au moins un générateur de turbulences (54) par rapport à la paroi d'échange de chaleur (48).
  7. 7. Dispositif d'échange de chaleur (46) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section dudit au moins un générateur de turbulences (54), selon un plan perpendiculaire à la face longitudinale (50), est en forme de triangle.
  8. 8. Turbomachine (10) comportant un axe principal A, un flux d'air primaire (20) coaxial à l'axe principal A et un flux d'air secondaire (22) annulaire périphérique au flux d'air primaire (20), un étage de redresseur (28) comportant une pluralité d'aubes (64) directrices agencé dans une partie amont du flux d'air (22) secondaire, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'échange de chaleur (46) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont la paroi d'échange de chaleur (48) forme une partie d'une paroi (42, 44) de la turbomachine (10) délimitant une veine secondaire (40) d'écoulement du flux d'air secondaire (22), qui est agencé axialement en aval de l'étage de redresseur (28).
    S62610 DAB-P
  9. 9. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit dispositif d'échange de chaleur (46) comporte au moins un générateur de turbulences (54) disposé, circonférentiellement autour de l'axe principal A, au niveau d'une aube (64) de l’étage de redresseur (28).
  10. 10. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit au moins un générateur de turbulences (54) est accolé au bord de fuite de ladite aube (64) de l'étage de redresseur (28).
FR1855129A 2018-06-12 2018-06-12 Dispositif d'echange de chaleur a faibles pertes de charge Active FR3082237B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1855129A FR3082237B1 (fr) 2018-06-12 2018-06-12 Dispositif d'echange de chaleur a faibles pertes de charge

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1855129 2018-06-12
FR1855129A FR3082237B1 (fr) 2018-06-12 2018-06-12 Dispositif d'echange de chaleur a faibles pertes de charge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3082237A1 true FR3082237A1 (fr) 2019-12-13
FR3082237B1 FR3082237B1 (fr) 2020-10-30

Family

ID=63638007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1855129A Active FR3082237B1 (fr) 2018-06-12 2018-06-12 Dispositif d'echange de chaleur a faibles pertes de charge

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3082237B1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4112451A1 (fr) * 2021-06-28 2023-01-04 BAE SYSTEMS plc Agencement de conduit et procédé
WO2023275516A1 (fr) * 2021-06-28 2023-01-05 Bae Systems Plc Agencement de conduit et procédé

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001096803A1 (fr) * 2000-06-15 2001-12-20 Sven Melker Nilsson Dispositif d'echange de chaleur/d'humidite
FR3028021A1 (fr) * 2014-10-30 2016-05-06 Snecma Echangeur de chaleur turbomoteur comportant un tel echangeur
EP3290846A1 (fr) * 2016-08-31 2018-03-07 Unison Industries LLC Échangeur de chaleur de moteur et procédé de fabrication

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001096803A1 (fr) * 2000-06-15 2001-12-20 Sven Melker Nilsson Dispositif d'echange de chaleur/d'humidite
FR3028021A1 (fr) * 2014-10-30 2016-05-06 Snecma Echangeur de chaleur turbomoteur comportant un tel echangeur
EP3290846A1 (fr) * 2016-08-31 2018-03-07 Unison Industries LLC Échangeur de chaleur de moteur et procédé de fabrication

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4112451A1 (fr) * 2021-06-28 2023-01-04 BAE SYSTEMS plc Agencement de conduit et procédé
WO2023275516A1 (fr) * 2021-06-28 2023-01-05 Bae Systems Plc Agencement de conduit et procédé

Also Published As

Publication number Publication date
FR3082237B1 (fr) 2020-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013150248A1 (fr) Aubage de redressement de sortie
EP1555394A1 (fr) Dispositif de contrôle de jeu dans une turbine à gaz
FR2564896A1 (fr) Aube de moteur a turbine a gaz.
FR3082237A1 (fr) Dispositif d'echange de chaleur a faibles pertes de charge
EP3519700B1 (fr) Déflecteur de flux d'un système de vanne de décharge, système de vanne de décharge et turbomachine comprenant un tel système de vanne de décharge
WO2019069011A1 (fr) Conduit de décharge d'un moyeu de carter intermédiaire pour turboréacteur d'aéronef comportant des canaux de refroidissement
EP3824221B1 (fr) Ensemble pour une turbomachine
EP3638886A1 (fr) Dispositif de refroidissement d'un carter annulaire externe de turbine
FR3003024A1 (fr) Echangeur de chaleur d'une turbomachine
FR3057027A1 (fr) Deflecteur de flux a effet giratoire d'un systeme de vanne de decharge, systeme de vanne de decharge et turbomachine comprenant un tel systeme de vanne de decharge
BE1030019B1 (fr) Échangeur de chaleur air-huile
WO2023099559A1 (fr) Échangeur de chaleur air-huile
BE1030020B1 (fr) Turbomachine axiale triple-flux avec échangeur de chaleur divergeant dans le troisième flux
WO2023099544A1 (fr) Échangeur de chaleur air-huile avec by-pass pour turbomachine
BE1030017B1 (fr) Échangeur de chaleur air-huile avec by-pass pour turbomachine
BE1030016B1 (fr) Turbomachine axiale triple-flux avec échangeur de chaleur divergeant dans le troisième flux
FR3068732A1 (fr) Dispositif de refroidissement
BE1030018B1 (fr) Turbomachine axiale triple-flux avec échangeur de chaleur divergeant dans le troisième flux
FR2989109A1 (fr) Partie de stator comportant une aube de stator et un ensemble de lamelles
FR3093136A1 (fr) Carter d’entree pour une turbomachine d’aeronef
WO2023099527A1 (fr) Turbomachine axiale triple-flux avec échangeur de chaleur divergeant dans le troisième flux
WO2023099539A2 (fr) Turbomachine axiale triple-flux avec échangeur de chaleur divergeant dans le troisième flux
WO2023099533A1 (fr) Turbomachine axiale triple-flux avec échangeur de chaleur divergeant dans le troisième flux
EP4305289A1 (fr) Échangeur de chaleur surfacique avec sorties additionelles
EP4259916A1 (fr) Turbomachine pour un aéronef

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20191213

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6