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" Echangeur de température "
Demandes de brevets français en sa faveur du 14 janvier 1935 et du 19 novembre 1935 (Addition).
L'inconvénient principal des échangeurs de température tubes réside dans le fait que la plus grande partie des gaz circulent au centre des tubes, tandis que ceux qui sont en contact des parois subissent un freinage par friction, de sorte que la majeure partie des gaz se trouvent dans de mauvaises conditions pour l'échange des calories. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de réaliser les échangeurs de ce type au moyen de multiples tubes de petit diamètre,mais cette disposition occasionne d'importantes pertes de charge.
La présente invention a pour objet un échangeur de
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température dans lequel ces inconvénients sont évités et qui comprend essentiellement un noyau cylindrique ou conique, de préférence tubulaire, disposé dans l'axe d'un tube muni de tubulures tangentielles d'arrivée et de départ pour les gas chauds, imprimant à ces gaz un mouvement spiraléiforme; ce tube étant lui-même disposé à l'intérieur d'un fourreau fermé, c@lindrique oa ondulé, comportant des tubulures d'arrivée et de départ également tangentielles pour les gaz froids, et avec lequel ce tube est en contact par l'intermédiaire de couronnes à ailettes ou de bandes hélicoïdales continues.
Sur le noyau central peuvent être prévus, à inter- valles convenables, des disques venant en contact avec la paroi intérieure du tube dans lequel circulent les gaz chauds et comportant des fentes radiales se chevauchant d'un disque à l'autre de façon à offrir aux gaz des passages correspon- dant à leur trajectoire spiraléiforme.
Grâce à la circulation spiraléiforme ainsi imprimée au.± az chauds d'une part, et aux gaz froids d'autre part, encombrement égal, un temps de contact plus long que dans les échangeurs connus est assuré à ces gaz sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des chicanes déterminant des pertes de charge.
De plus, une transmission calorifique maxima par conductibilité est réalisée par les disques interposés entre le noyau central et le tube intermédiaire, ces disques s'échauf-
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fant au passage des gaz chauds et transmettant leur chaleur à la paroi du tube.
L'utilisation d'un fourreau ondulé permet d'éviter une circulation trop rapide des gaz froids, telle qu'elle se produirait dans un tube à paroi intérieure libre contre laquelle ces gaz circuleraient tangentiellement; les ondulations dudit fourreau obligent en effet les molécules de gaz à rester plus longtemps au contact du tube intermédiaire et provoquent même un laminage des gaz qui s'échauffent donc plus facilement en passant d'une ondulation à l'autre. En outre, ce fourreau ondulé constitue une importante masse conductrice oontribuant à lté- ohauffement des gaz pressés à son contact.
Suivant une variante de l'invention, on peut, non seulement pour accroître la transmission calorifique, mais encore pour simplifier la construction et pour faciliter le nettoyage de l'appareil, disposer le noyau intérieur, le tube dans lequel circulent les gaz chauds et le fourreau extérieur sous la forme de trois tubes concentriques séparés les uns des autres par deux bandes hélicoïdales oontinues qui assurent, d'un bout à l'autre de l'appareil, une circulation spiraléi- forme, tant des gaz chauds que des gaz froids à réchauffer.
Les tubes concentriques en question et les bandes hélicoïdales intercalaires peuvent être disposés de manière séparément amovible, de telle sorte que l'on puisse aisément démonter l'appareil en ses différents éléments et en opérer A
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rapidement un nettoyage parfait.
Les dessins oi-annexés représentent, à titre d'exem- ples non limitatifs, deux formes de réalisation de l'objet de l'invention.
Dans ces dessins : fig.l est une vue en coupe axiale longitudinale d'une première forme de réalisation; fig,2 est une vue en coupe-élévation longitudinale d'une variante; fig.3 en est une vue en élévation; fig.4 en est une vue en plan.
Dans l'exemple de fig.1, a est le noyau central tubu- laire, fixé dans un tube métallique b fermé à ses deux extrémi- tés. Ce noyau porte une série de disques venant au contact de la paroi interne du tube b et pourvus respectivement de fentes radiales ol qui chevauchent de l'un à l'autre. Le tube b est monté par l'intermédiaire de couronnes à ailettes! dans un fourreau métallique ondulé également fermé à ses extrémités. Ainsi qu'il a été dit, ces couronnes pourraient être remplacées par une bande hélicoïdale continue telle que représentée par le traoé en traits mixtes f, L'ensemble peut éventuellement être enveloppé dans un tube calorifugé g dans lequel peut ooulisser le tube intermédiaire b.
Le tube intermédiaire b oomporte ici dès tubulures tangentielles h1 et h2 d'arrivée et de départ des gaz chauds
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disposées respectivement à ses extrémités; le fourreau ondulé e est pourvu de tubulures tangentielles i1 et i2 d'arrivée et de départ des gaz froids, également situées à ses extrémités.
Dans ces conditions, les gaz chauds arrivant tangen- tiellement à une extrémités du tube b prennent dans l'espace annulaire oompris entre ce tube et le noyau a un mouvement en forme de spirale dont le pas est maintenu sensiblement oons- tant par le passage au travers des fentes des disques c, et ils sortent à l'extrémité opposée, De même, les gaz froids suivent un trajet en spirale entre le tube b et le fourreau ondulé e.
On peut réaliser une marche méthodique de l'appareil en dispo- sant la tubulure d'arrivée des gaz froids à l'extrémité opposée à celle où se trouve l'arrivée des gaz chauds, ou au contraire un fonctionnement anti-méthodique en disposant à la même extré- mité les arrivées de gaz chauds et de gaz froids. On peut encore réaliser un fonotionnement mixte, en faisant arriver les gaz à réchauffer en deux courants de sens contraire aux deux extré- mités du fourreau ondulé, et en prévoyant leur évacuation au milieu de l'appareil, par une tubulure unique ou deux tubulures telles que représentées en traits mixtes sur le dessin.
Dans la variante des fig.2 à 4, a est le noyau central tubulaire; b le tube intermédiaire, concentrique au procèdent, et dans lequel circulent les gaz chauds; e le fourreau extérieur, également tubulaire et concentrique aux précédents. h1 et h2 sont les tubulures tangentielles d'arrivée
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et de départ des gaz chauds, disposées aux extrémités du tube b; i1 et i'1 - i2 et i'2 sont de même respeotivement des tubulures tanzentielles d'arrivée et de départ des gaz froids disposées :
les premières aux extrémités, les secondes de part et d'autre du milieu du fourreau tubulaire e de manière à réaliser un fono- ticnnement mixte dans lequel les gaz à réchauffer arrivent en deux courants de sens contraire aux deux extrémités du fourreau et sont évaoués au milieu de l'appareil,
Une hélice métallique k, constituée par une bande hélicoïdale continue,-est disposée autour du noyau a et vient porter par sa périphérie contre le tube intermédiaire b,
TJne autre hélice métallique 1, constituée également par une bande hélicoïdale continue, est disposée autour du tube h et vient porter par sa périphérie contre le fourreau extérieur e,
Les pas des deux hélioes k et 1 peuvent être iden- tiques ou non.
L'appareil peut être agencé de manière à ce que, les hélices étant simplement enfilées sur les tubes a et b, on puisse très rapidement enlever le tube a, puis enlever le tube b et dégager, en vue de leur nettoyage, les hélices k et 1; il suffit à cet effet d'enlever les tôles du fond m qui obturent l'extré- mité des tubes b et e.
Le fonctionnement de l'appareil est le même que celui de l'appareil décrit dansl'exemple de la fig.l.
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Bien entendu, on peut réaliser de même un appareil à marche 'seulement méthodique, ou seulement antiméthodig,ue, en disposant à l'extrémité du fourreau e opposée à celle où. se trouve l'arrivée des gaz chauds : soit la tubulure d'arrivée des gaz froids, soit leur tubulure de départ.
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"Temperature exchanger"
French patent applications in his favor of January 14, 1935 and November 19, 1935 (Addition).
The main drawback of tube heat exchangers is that most of the gases circulate in the center of the tubes, while those in contact with the walls are subject to friction braking, so that most of the gases are are in bad conditions for the exchange of calories. To remedy this drawback, it has been proposed to produce heat exchangers of this type by means of multiple tubes of small diameter, but this arrangement causes significant pressure drops.
The present invention relates to a heat exchanger
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temperature in which these drawbacks are avoided and which essentially comprises a cylindrical or conical core, preferably tubular, arranged in the axis of a tube provided with tangential inlet and outlet pipes for the hot gases, imparting to these gases a spiral-shaped movement; this tube itself being arranged inside a closed sleeve, cylindrical oa corrugated, comprising inlet and outlet pipes also tangential for the cold gases, and with which this tube is in contact by the intermediate finned crowns or continuous helical bands.
On the central core can be provided, at suitable intervals, discs coming into contact with the inner wall of the tube in which the hot gases circulate and comprising radial slots overlapping from one disc to the other so as to offer to the gases of the passages corresponding to their spiral-shaped trajectory.
Thanks to the spiral-shaped circulation thus imparted to the hot. ± az on the one hand, and to the cold gases on the other hand, equal size, a longer contact time than in known exchangers is ensured for these gases without it being necessary to use baffles determining pressure drops.
In addition, a maximum heat transfer by conductivity is achieved by the discs interposed between the central core and the intermediate tube, these discs heat up.
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fant the passage of hot gases and transmitting their heat to the wall of the tube.
The use of a corrugated sleeve makes it possible to avoid too rapid circulation of cold gases, such as would occur in a tube with a free inner wall against which these gases would circulate tangentially; the corrugations of said sleeve in fact force the gas molecules to remain in contact with the intermediate tube for a longer time and even cause the gases to roll, which therefore heat up more easily when passing from one corrugation to another. In addition, this corrugated sheath constitutes a significant conductive mass oontributing to lté- heating of the gases pressed in contact with it.
According to a variant of the invention, it is possible, not only to increase the heat transmission, but also to simplify the construction and to facilitate the cleaning of the apparatus, to arrange the inner core, the tube in which the hot gases circulate and the outer sheath in the form of three concentric tubes separated from each other by two continuous helical bands which ensure, from one end of the apparatus to the other, a spiral circulation of both hot and cold gases. warm up.
The concentric tubes in question and the helical spacers can be arranged separately and removably, so that the apparatus can easily be disassembled in its different parts and operate therefrom.
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quickly perfect cleaning.
The accompanying drawings represent, by way of nonlimiting examples, two embodiments of the object of the invention.
In these drawings: fig.l is a view in longitudinal axial section of a first embodiment; Fig, 2 is a longitudinal sectional elevation view of a variant; Fig.3 is an elevational view; fig.4 is a plan view.
In the example of fig.1, a is the tubular central core, fixed in a metal tube b closed at both ends. This core carries a series of discs coming into contact with the internal wall of the tube b and respectively provided with radial slots ol which overlap from one to the other. Tube b is mounted by means of finned crowns! in a corrugated metal sheath also closed at its ends. As has been said, these rings could be replaced by a continuous helical strip such as represented by the traoé in phantom lines f, The assembly can optionally be wrapped in a heat-insulated tube g in which the intermediate tube b can slide.
The intermediate tube has here from tangential pipes h1 and h2 for the arrival and departure of hot gases
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respectively arranged at its ends; the corrugated sleeve e is provided with tangential pipes i1 and i2 for the arrival and departure of cold gases, also located at its ends.
Under these conditions, the hot gases arriving tangentially at one end of the tube b take up in the annular space between this tube and the core in a spiral-shaped movement, the pitch of which is maintained substantially by the passage through through slits in the discs c, and they exit at the opposite end. Likewise, the cold gases follow a spiral path between the tube b and the corrugated sleeve e.
The apparatus can be operated methodically by placing the cold gas inlet pipe at the end opposite to that where the hot gas inlet is located, or, on the contrary, by anti-methodical operation by arranging the hot gas and cold gas inlets are at the same end. It is also possible to achieve a mixed function, by causing the gases to be heated to arrive in two currents in opposite directions at the two ends of the corrugated sleeve, and by providing for their evacuation in the middle of the apparatus, by a single pipe or two pipes such as: as shown in phantom in the drawing.
In the variant of fig.2 to 4, a is the tubular central core; b the intermediate tube, concentric with the process, and in which the hot gases circulate; e the outer sheath, also tubular and concentric with the previous ones. h1 and h2 are the tangential inlet pipes
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and starting hot gases, arranged at the ends of tube b; i1 and i'1 - i2 and i'2 are respectively tanzential inlet and outlet pipes for cold gases arranged:
the first at the ends, the second on either side of the middle of the tubular sheath e so as to achieve a mixed operation in which the gases to be heated arrive in two currents in opposite directions at the two ends of the sheath and are evaoués au middle of the device,
A metal helix k, consisting of a continuous helical strip, -is arranged around the core a and bears by its periphery against the intermediate tube b,
TJne other metal helix 1, also formed by a continuous helical strip, is arranged around the tube h and comes to bear by its periphery against the outer sleeve e,
The pitches of the two helios k and 1 may or may not be identical.
The apparatus can be arranged so that, the propellers being simply threaded on the tubes a and b, one can very quickly remove the tube a, then remove the tube b and release, for cleaning, the propellers k and 1; it suffices for this purpose to remove the bottom plates m which block the end of the tubes b and e.
The operation of the device is the same as that of the device described in the example of fig.l.
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Of course, one can achieve in the same way an apparatus walking 'only methodical, or only antimethodig, ue, by having the end of the sleeve e opposite to that where. The hot gas inlet is located: either the cold gas inlet pipe or their outlet pipe.