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Echangeur de chaleur pour chauffe-eau à circulation chauffa au gaz et chauffe-eau pourvu dudit échangeur..
La présente invention concerne un dispositif échangeur de chaleur pour appareils chauffe-eau à circulation et chauffée au gaz, dispositif du type comprenant un bloc de lames traversé par les tubes de circulation d'eau et disposé à la sortie d'un puits de guidage des gaz de chauffage ascendants.
Les gaz de chauffage qui passent entre les lamelles en tendant vers le haut rencontrent, d'une part, les lamelles et, d'autre part, les tubes à lamelles et s'écoulent vers le haut. sur le côté opposé vers la cheminée d'évacuation après avoir. abandonné leur chaleur. En raison de ce que la perte progressive ds chaleur s'effectue dans une seule direction les lamelles
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sont beaucoup plus chaudes dans li. zone intérieure que dans la zone supérieure et elles sont de de fait inégalement sollicitées par les tensions de dilatation.
Il en résulte que l'eau qui traverse les tubes est chauffée dans la partie inférieure de la section du tube à une température nettement supérieure à la température d'emploi, tandis que l'eau qui passe dans la partie supérieure de la section du tube reste à une température inférieure à la température d'emploi. L'eau soutirée à la sortie de l'échangeur de chaleur est donc de l'eau à une température de mélange*
Pour la zone inférieure des lamelles, qui est le plus chauffée, et spécialement pour les surfaces comprises entre deux tubes à.lamelles, on est exposé au risque de destruction prématurée par surchauffe et brûlage.
Par contre, pour la zone supérieure des lamelles, il faut s'attendre à une courte durée de service en raison de séparation de condensés à partir des gaz de chauffage à la suite de leur refroidissement et de corrosion produite par ces condensés,.Il en résulte un encrassement des farfaces des lamelles par les produits de corrosion ainsi que par la suie ,ce qui diminue la section de passage pour les gaz chauds et réduit l'effet de transmission de cha- leur sur ces surfaces.
D'autre part, il peut facilement y avoir production de vapeur dans la zone intérieure des tubes, ce qui a pour effet, dans le cas d'eau calcaire, la séparation de chaux et le dépt de concrétions calcaires dans les tubes. La condensation des bulles de vapeur provoque des bruits. Plus la température de
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l'eau chaude est choisie élevéee c'est-à-dire plus est faifclt la quantité d'eau chauffée par 1-'appareil dans l'unité de temps pour une charge constante, plus la formation de vapeur sera importante et violente dans le bloc de lamelles chauffé d'un seul coté.
Même dans le cas où ces bruits de vaporisation ne sont
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pas perçus d'une manière insupportable, en ration de la faible durée du prélèvement d'eau chaude et parce qu'ils sont couverts par les bruits de la cuisine ou le bruit d'écoulement de l'eau lui-même au robinet de prise, il s'en est pas ainsi dans le, cas du chauffage d'eau chaude d'un logement au moyen d'un ap- pareil à gaz avec pompe de circulation, car les bruits se mani- . testent alors pendant tout le temps du chauffage. Cela est particulièrement le cas lorsque la.tempera turc de l'eau en circulation est très élevée (70 à 90*C).
Pour rapprocher entre elles les deux températures extrêmes aux lamelles et au tube à lamelles, c'est-à-dire pour uniformiser la charge imposée aux surfaces des lamelles, il a été proposé des mesures d'ordre divers qui se sont montrées plus ou moins efficaces. C'est ainsi par exemple qu'on a proposé de réaliser de manières différentes la forme des lamelles ou leur épaisseur ou la distance entre les lameslles.
C'est ainsi, par exemple, qu'il est connu de maintenir la hauteur des lamelles plus faible dans la partie située audessous du milieu des tubes à lamelles qui sont soumises aux gaz les plus chauds, rue la hauteur des lamelles situées au-, dessus de ce milieu qui prennent au gaz chauds leurchaleur restante avec une différence de température moindre entre les gaz et les lamelles. Il est, en outre, connu d'évider la surface des lamelles comprise entre deux tubes, laquelle est nor- malement limitée par un bord inférieur rectiligne, de sorte que la chaleur qui est introduite dans la lamelle à cet endroit est prise d'abord par la partie de surface située la plus hau- te, ce qui soulage la partie inférieure du tube à lamelles.
Des essais ont montré, d'autre- part, que la partie dé la chaleur qui est transmise par la lamelle, par conductibilité thermique, à la partie inférieure la plus chaude du tube à .. lamelles est relativement faible par rapport à la quantité de
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chaleur qui est absorbée par cette partie du tube par radiation de chaleur et du fait du contact direct avec les gaz chauds ascendants. Partant de cette constatation, l'appareil de l'invention est caractérisa notamment en ce que, en vue de décharger la partie des tubes à lamelles qui est située le plus bas, celleci est protégée contre la chaleur rayonnante et contre le choc direct des gaz de chauffage.
Suivant une forme de réalisation, cette protection est obtenue par des lobes qui sont sortis des lamelles par estampage au dessous du tube à lamelles et qui sont recourbés vers l'extérieur perpendiculairement au plan de la lamelle et s'éten- dent jusqu'à la lamelle voisine. La disposition adoptée peut être telle, que la partie du lobe recourbé se raccorde au découpage qui est nécessaire pour l'insertion de la lamelle sur le tube. Dans ce cas la partie la plus basse protégée du tube à lamelles n'a plus aucun contact direct avec la lamelle.
Avec une telle disposition, on obtient les avantages suivants !
1 Le rayonnement de chaleur des gaz chauds ne rencontre pas la partie du tube à lamelles qui est protégée;
2 Les gaz chauds eux-mêmes ne viennent pas en contact avec cette partie du tube lorsqu'ils affluent ;
3 Il s'établit une zone neutre derrière l'écran protecteur, zone dans laquelle le mouvement des gaz chauds est très réduit; 4 Le flux de chaleur entre la lamelle et cette partie du tube est interrompu.
Toutes ces conditions agissent ensemble pour s'opposer à ce que les parties du tube à lamelles qui sont les plus basses reçoivent des gaz chauds qui montent dans le puits, davantage de chaleur que les parties du tube placées plus haut. La protection est applicable aussi bien dans le cas de tubes à eection ovale que de tubes à section ronde.
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D'une manière avantageuse. Il est prévu, dans les tubes à lamelles, des corps conducteurs de chaleur pourvus d'évide- ments et de section transversale en forme de U ou de V, dont les branches inférieures sont reliées à conductibilité thermi- que avec les parties du tube à lamelles qui ne sont pas proté- gées par les écrans de l'invention. De cette manière, ces par- ties du tube à lamelles sont mieux refroidies et leur chaleur est détournée vers l'intérieur du flux d'eau à chauffer.
Une autre amélioration est obtenue par le fait quele bord inférieur des lamelles est, d'une manière connue, pourvu d'évidements entre les tubes à lamelles.
L'invention s'étend également à un appareil chauffe-eau à circulation pourvu d'un échangeur de chaleur conforme au précédent ou dispositif similaire.
L'invention s'étend, en outre, aux caractéristiques ré- sultant de la description ci-après et des dessins annexas, ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
La description se rapporte à titre d'exemple non limita- tif à un échangeur de chaleur de l'invention représenté aux dessins Joints, dans lesquels
La figure 1 est une coupe verticale à travers une section d'un bloc à lamelles, coupe faite transversalement aux tubes lamelles suivant la ligne A-A de la. figure 2.
La figure 2 montre une portion d'un tube à lamelles, vu partiellement en coupe longitudinale.
La figure 1 montre des tubes à lamelles 1 et 2 d'un bloc échangeur de chaleur à lamelles. Les tubes 1 et 2 sont parcourus à la suite loup de l'autre par l'tau. Chaque lamelle 3 egt as- semblée par soudage par sa bride 3' ou.1!, à bonne conductibi- lité thermique avec le tube lamelles 1 ou '
Les gaz chauds s'écoulent dans le sens de la flèche, à partir du bas dans le bloc. Au-dessus des tubes 1, 2 sont prévus, dans la lamelle 3, des découpages et 4' qui servent au @
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passage de la matière de. soudage, et qui ne Jouent ici aucun rôle pour la transmission de la chaleur.
En dessous des tubes 1 et 2 sont prévus des découpages
5, dans la lamelle 2. et les lobes de tôle ainsi découpés
6, 6' sont recourbés dans le plan horizontal Ces lobes sont d'une dimension telle qu'ils s'étendent depuis la lamelle, d'où ils ont issus jusqu'à la lamelle voisine. Les lobes 6 et ' protègent comme des écrans la zone inférieure des tubes 1 et ! contre le rayonnement et le choc des gaz chauds.
Entre les tubes à lamelles 1 et 2, est prévu dans la la- melle 3 un découpage 1 s'étendant depuis le bord inférieur vers le haut, de telle sorte que la chaleur des gaz qui passent à cet endroit soit abandonnée d'abord à la partie de la lamelle qui est située la plus haute, d'où elle passe ensuite dans les tubes 1. 2.
En vue de transmettre à l'eau la grande quantité de cha- leur qui passe à droite et à gauche des échancrures de lobes
5, 5' dans la paroi des tubes., il est prévu d'insérer dans les tubes 1. 2 des corps conducteurs de.chaleur 8, 9 perforés en forme de U ou de V, ces corps 8 et ayant des branches 8',
8" ou 9', 9" dirigés vers le bas dans la longueur des tubes et étant assemblés aux tubes 1. 2 par soudage bon conducteur de la chaleur. Grâce à cela, une partie de la chaleur entrant de l'extérieur peut être transmise plus loin dans l'intérieur des. tubes, cst-à-dire dans la zone la plus froide du courant d'eau circulant.
Les branches ., 8". 9',9" des corps conduc- teurs 8,9 qui sont coudées vers le bas sont pourvues, à des intervalles déterminés * de découpage* 10, 10', En conséquence, il se produit un flux de chaleur plus énergique à travers l'eau en circulation, sans effet tourbilionaire appréciable risquant d'augmenter la résistance à l'écoulement à travers l'appareil. De même, il ne peut pas se former de zones marginales
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de surchauffe dans le tube à lamelles donnant lieu à du bruit par les bulles de vapeur formées, et à des dépôts de concrétions cal-. caires.
Les remues de perforations 11. IL-4. servent à régulariser dans une certaine mesure les filets fluides qui se séparent à travers les corps conducteurs 8, 9 à l'intérieur des tubes à lamelles 1, 2.
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Heat exchanger for gas-fired circulation water heaters and water heaters provided with said exchanger.
The present invention relates to a heat exchanger device for circulating and gas-heated water heating devices, a device of the type comprising a block of blades through which the water circulation tubes pass and arranged at the outlet of a guide well for ascending heating gas.
The heating gases which pass between the lamellae, tending upwards, meet the lamellae on the one hand and the lamella tubes on the other hand and flow upwards. on the opposite side towards the exhaust chimney after having. abandoned their heat. Due to the fact that the gradual loss of heat takes place in one direction, the slats
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are much warmer in li. inner zone than in the upper zone and they are in fact unevenly stressed by the expansion tensions.
As a result, the water passing through the tubes is heated in the lower part of the tube section to a temperature significantly higher than the operating temperature, while the water passing through the upper part of the tube section remains at a temperature below the working temperature. The water drawn off at the outlet of the heat exchanger is therefore water at a mixing temperature *
For the lower zone of the lamellae, which is the most heated, and especially for the surfaces included between two lamellae tubes, there is a risk of premature destruction by overheating and burning.
On the other hand, for the upper zone of the lamellae, a short service life is to be expected due to the separation of condensates from the heating gases as a result of their cooling and corrosion produced by these condensates. The result is a fouling of the lamellae farfaces by corrosion products as well as by soot, which decreases the passage section for hot gases and reduces the heat transmission effect on these surfaces.
On the other hand, there can easily be production of steam in the interior zone of the tubes, which has the effect, in the case of hard water, of the separation of lime and the deposit of calcareous concretions in the tubes. Condensation of vapor bubbles causes noises. The higher the temperature of
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hot water is chosen high, that is to say the more the quantity of water heated by the appliance in the unit of time for a constant load, the more the formation of steam will be important and violent in the slat block heated on one side.
Even if these spray noises are not
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not perceived in an unbearable way, due to the short duration of hot water withdrawal and because they are covered by the noises of the kitchen or the noise of the water flowing itself at the tap , this is not the case in the case of heating hot water in a dwelling by means of a gas appliance with a circulation pump, because the noises are handled. then test throughout the heating time. This is especially the case when the Turkish circulating water tempera is very high (70 to 90 ° C).
To bring together the two extreme temperatures at the lamellae and the lamella tube, that is to say to standardize the load imposed on the surfaces of the lamellae, various measures have been proposed which have been shown to be more or less effective. Thus, for example, it has been proposed to produce the shape of the strips or their thickness or the distance between the strips in different ways.
It is thus, for example, that it is known to keep the height of the lamellae lower in the part located below the middle of the lamella tubes which are subjected to the hottest gases, rather than the height of the lamellae situated above, above this medium which take in the hot gases their remaining heat with a smaller temperature difference between the gases and the lamellae. It is, moreover, known to hollow out the surface of the lamellae between two tubes, which is normally limited by a rectilinear lower edge, so that the heat which is introduced into the lamella at this point is taken first. by the uppermost part of the surface, which relieves the lower part of the lamella tube.
Tests have shown, on the other hand, that the part of the heat which is transmitted by the lamella, by thermal conductivity, to the hottest lower part of the lamella tube is relatively small compared to the quantity of.
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heat which is absorbed by this part of the tube by heat radiation and due to direct contact with the rising hot gases. Based on this observation, the apparatus of the invention is characterized in particular in that, with a view to unloading the part of the lamellae tubes which is located lowest, the latter is protected against radiant heat and against the direct shock of the gases. of heating.
According to one embodiment, this protection is obtained by lobes which are stamped out of the lamellae below the lamella tube and which are curved outwards perpendicular to the plane of the lamella and extend to the bottom. neighboring lamella. The arrangement adopted may be such that the part of the curved lobe connects to the cutout which is necessary for the insertion of the lamella on the tube. In this case, the lowest protected part of the lamella tube no longer has any direct contact with the lamella.
With such an arrangement, the following advantages are obtained!
1 The heat radiation of the hot gases does not meet the part of the lamella tube which is protected;
2 The hot gases themselves do not come into contact with this part of the tube when they flow;
3 A neutral zone is established behind the protective screen, a zone in which the movement of hot gases is very reduced; 4 The heat flow between the lamella and this part of the tube is interrupted.
All of these conditions work together to prevent the lower parts of the lamella tube from receiving hot gases rising up the well, more heat than the higher parts of the tube. The protection is applicable both in the case of tubes with an oval section and tubes with a round section.
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Advantageously. In the lamellar tubes, heat-conducting bodies are provided with recesses and a U- or V-shaped cross section, the lower branches of which are thermally conductive connected with the parts of the tube. coverslips which are not protected by the screens of the invention. In this way, these parts of the lamellar tube are better cooled and their heat is diverted towards the interior of the water flow to be heated.
A further improvement is obtained by the fact that the lower edge of the lamellae is, in a known manner, provided with recesses between the lamella tubes.
The invention also extends to a circulating water heater device provided with a heat exchanger according to the preceding one or similar device.
The invention also extends to the characteristics resulting from the following description and the accompanying drawings, as well as to their possible combinations.
The description relates by way of nonlimiting example to a heat exchanger of the invention shown in the accompanying drawings, in which
Figure 1 is a vertical section through a section of a lamellar block, cut transversely to the lamella tubes taken along line A-A of the. figure 2.
Figure 2 shows a portion of a lamellar tube, seen partially in longitudinal section.
Figure 1 shows lamella tubes 1 and 2 of a lamellar heat exchanger block. Tubes 1 and 2 are traversed following each other's wolf by the tau. Each lamella 3 egt assembled by welding by its flange 3 'or 1 !, with good thermal conductivity with the tube lamellae 1 or'
The hot gases flow in the direction of the arrow, from the bottom into the block. Above the tubes 1, 2 are provided, in the strip 3, cutouts and 4 'which are used for the @
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passage of matter from. welding, and which play no role here for the transmission of heat.
Below tubes 1 and 2 are cutouts
5, in the lamella 2.and the sheet lobes thus cut
6, 6 'are curved in the horizontal plane. These lobes are of such a dimension that they extend from the lamella, from where they have issued to the neighboring lamella. The lobes 6 and 'protect the lower zone of the tubes 1 and as screens! against radiation and shock of hot gases.
Between the lamellar tubes 1 and 2, there is provided in the lamella 3 a cutout 1 extending from the lower edge upwards, so that the heat of the gases which pass there is first released to the part of the lamella which is located the highest, from where it then passes into the tubes 1. 2.
In order to transmit to the water the large quantity of heat which passes to the right and to the left of the notches of the lobes
5, 5 'in the wall of the tubes., Provision is made to insert in the tubes 1, 2 heat conducting bodies 8, 9 perforated in the shape of a U or V, these bodies 8 and having branches 8' ,
8 "or 9 ', 9" directed downwards in the length of the tubes and being joined to the tubes 1, 2 by welding good conductor of heat. Thanks to this, part of the heat entering from the outside can be transmitted further into the inside. tubes, i.e. in the coldest part of the circulating water stream.
The branches., 8 ". 9 ', 9" of the conductor bodies 8,9 which are bent downwards are provided at fixed intervals * with cut-out * 10, 10'. As a result, a flow occurs of more vigorous heat through the circulating water, without appreciable vortex effect which could increase the resistance to flow through the apparatus. Likewise, marginal zones cannot form
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overheating in the lamellar tube giving rise to noise from the vapor bubbles formed, and to deposits of calcified concretions. Cairo.
The stirring of perforations 11. IL-4. serve to regulate to a certain extent the fluid streams which separate through the conductive bodies 8, 9 inside the lamellar tubes 1, 2.