Echangeur de chaleur à ailettes. La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur à rangées de tubes pa rallèles présentant chacun deux ailettes dia métrales et destinés à être parcourus par un fluide qui échange sa chaleur avec un fluide circulant extérieurement aux tubes. Les ailettes ont pour effet d'augmenter la surface des tubes en même temps que de constituer des couloirs qui canalisent le fluide circulant extérieurement aux tubes.
Dans le brevet suisse N 284194, on a dé crit un échangeur du genre spécifié ci-des sus, mais dans lequel les tubes comportent des ailettes tangentielles, c'est-à-dire dont le plan général est tangent à la surface du tube, et dans lequel le profil des ailettes tangen tielles est tel que les passages ménagés par lesdites ailettes entre les tubes présentent des étranglements alternant avec des parties élargies, ces variations de section assurant des variations de vitesse et de pression du fluide extérieur circulant dans ces passages. D'autre part, les passages ainsi ménagés présentent des changements de direction d'écoulement, qui se montrent aussi favo rables au rendement de l'échangeur.
La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur à ailettes jouissant des mêmes avantages en ce qui concerne le par cours du fluide extérieur, avec cette parti cularité que les ailettes au lieu d'être tan gentielles sont diamétrales, c'est-à-dire que leur plan général est dans un plan diamé- tral du tube. Cet échangeur est caractérisé en ce que la section droite de chacun desdits tubes et la disposition de ces tubes les uns par rapport aux autres sont tels que les pas sages ménagés entre les tubes soient sinueux et de section variable le long de chacun de ces passages.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes d'exécution de l'échangeur de chaleur faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une vue partielle schéma tique en coupe transversale de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue analogue de la se conde forme d'exécution, et la fig. 3 est une vue analogue de la troi sième forme d'exécution.
Ainsi qu'on le voit sur les figures, l'échangeur est constitué par des rangées de tubes a parallèles, les tubes étant disposés en quinconce, c'est-à-dire que chaque tube est disposé à l'intérieur d'un parallélogramme dont les sommets sont occupés par quatre tubes adjacents.
Chaque tube est muni de deux ailettes diamétrales b et c, c'est-à-dire dont le plan général est dans un plan diamé tral du tube, et qui sont telles que l'ailette inférieure c d'un tube arrive au voisinage de l'ailette supérieure b du tube situé au- dessous, de faon à ménager entre les tubes des passages sinueux A que parcourt le fluide extérieur qui échange sa chaleur avec le fluide circulant à. l'intérieur des tubes a.
Dans la première forme d'exécution re présentée à la fig. 1, les ailettes b et c sont dissymétriques, les ailettes supérieures b étant plus épaisses que les ailettes inférieures c et étant renflées. Entre le renflement de chaque ailette b et le tube a voisin, le pas sage A présente alors un étranglement C, D indiqué en pointillé. On voit dès lors que la veine fluide circulant dans le passage A su bit une contraction à chaque étranglement C, D, suivie d'une dilatation dans l'intervalle qui sépare deux étranglements C, D consé cutifs. Les ailettes b, c peuvent être des ailettes creuses ou pleines, rapportées ou sou dées sur le tube par tout moyen convenable, ou encore le tube a est fait d'une pièce avec les ailettes b, c.
Dans la deuxième forme d'exécution re présentée à la fig. 3, les ailettes b et c sont symétriques, c'est-à-dire de profil identique, mais présentent chacune à son extrémité libre un renflement d, de sorte qu'au droit de ce renflement chaque passage présente un étranglement<I>C, D</I> entre ledit renflement et la partie d'un tube a adjacent, située en re gard de celui-ci. Comme on le voit, avec cette disposition, chaque passage A présente, comme dans le cas précédent, -une .série d'étranglements<I>C, D</I> séparés par des parties de plus grande section.
Dans la troisième forme d'exécution re présentée à la fig. 3, le même effet est ob tenu avec des ailettes b et c symétriques et non renflées, grâce à une disposition dissy métrique des tubes. Les tubes sont encore disposés par rangées: une première rangée dans un plan X, X et une seconde dans un plan Y, Y plus rapproché du plan X, X que du plan Z, Z d'une troisième rangée. Il en résulte que chaque tube ne se trouve plus au centre du parallélogramme dont les sommets sont occupés par les quatre tubes adjacents.
La distance x qui sépare les plans X, X et Y, Y est plus petite que la distance y qui sépare les plans Y, Y et Z, Z, et la même disposition se répète dans toute la section de l'échangeur. Grâce à cette disposition, les passages ménagés entre les ailettes et les tubes présentent des étranglements (.", D aux endroits indiqués sur la figure, environ à hauteur de la base de chaque ailette supé rieure b et entre cette ailette et un tube ad jacent.
Le fluide qui circule dans les passages A subit. en outre des changements de direction g <B>Y</B> é nérale d'écoulement, c'est-à-dire que, dans le cas de la fig. 3 par exemple, entre deux étranglements, le fluide suit la direction gé nérale de la flèche F en trait mixte puis, au voisinage de chaque étranglement, il suit la direction générale de la flèche G en trait mixte. L'angle a que forment. ces deux flèches mesure le changement. de direction.
Dans le cas où la disposition en quinconce est régulière, l'angle ce entre les deux flèches F et G est maximum, mais on voit que, si la disposition en quinconce est irrégulière, comme représenté à. la fig. 3, les flèches F et G font entre elles un angle a qui tend à diminuer à mesure que la distance x dimi nue et que la distance y croît.
Si le fluide extérieur circule à grande vi tesse, par exemple à une vitesse supérieure à 15 mlsee à la pression atmosphérique, pour éviter que les pertes de charge dues à ces changements de direction ne soient. trop considérables, il y a intérêt à diminuer l'im portance du changement. de direction.
On peut de la sorte, -par un choix Judi cieux de l'irrégularité de la disposition en quinconce, donner au changement de direc tion l'importance que l'on désire.
Il va de soi -que des modifications de dé tail pourraient être apportées aux formes d'exécution de cette invention et qu'en par ticulier, on pourrait combiner les différentes formes d'exécution décrites: dissymétrie ou renflements terminaux des ailettes et dispo sition en quinconce irrégulière, pour obtenir tous les profils de passages et changements de direction qui seraient favorables à l'échange de chaleur.