FR2532409A1 - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un échangeur de chaleur, qui se compose essentiellement de plusieurs tubes parallèles et d'un grand nombre de plaques d'échange de chaleur empilées et disposées transversalement aux tubes, chaque plaque d'échange de chaleur comportant une ou plusieurs rangées de premières ouvertures servant à recevoir les tubes d'échange de chaleur et formées à l'intérieur de passages de traversée, ainsi qu'un motif d'ondulations orienté perpendiculairement à la direction d'écoulement d'un fluide gazeux, et où il est prévu entre les passages de traversées respectifs,dans ledit motif d'ondulations, des secondes ouvertures pour permettre le passage du fluide gazeux. The present invention relates to a heat exchanger, which essentially consists of several parallel tubes and a large number of stacked heat exchange plates arranged transversely to the tubes, each heat exchange plate comprising one or more rows of first openings used to receive the heat exchange tubes and formed inside through passages, as well as a pattern of undulations oriented perpendicular to the direction of flow of a gaseous fluid, and where it is provided between the respective passage passages, in said undulation pattern, second openings to allow the passage of the gaseous fluid.
Dans le brevet US 3 796 258, on a déjà décrit un échangeur de chaleur qui se compose essentiellement de plusieurs tubes parallèles et d'un grand nombre de plaques d'échange de chaleur qui sont empilées et disposées perpendiculairement aux tubes. Chaque plaque d'échange de chaleur comporte une ou plusieurs rangées de premières ouvertures formées à l1intérieur de passages de traversée et servant à recevoir les tubes d'échange de chaleur. In US Patent 3,796,258, a heat exchanger has already been described which essentially consists of several parallel tubes and a large number of heat exchange plates which are stacked and arranged perpendicular to the tubes. Each heat exchange plate has one or more rows of first openings formed inside of through passages and serving to receive the heat exchange tubes.
Chaque plaque d'échange de chaleur comporte un motif d'ondulation orienté perpendiculairement à la direction d'écoulement d'un fluide gazeux et il est prévu à chaque fois entre les passages de traversée, dans ledit motif d'ondulations, des secondes ouvertures pour laisser passer le fluide gazeux. Les passages de traversée comportent des bords en saillie contre lesquels vient s'appliquer la plaque adjacente lors de l'empilage des plaques de l'échangeur de chaleur, La disposition en saillie des bords est nécessaire car autrement les passages des traversée de plaques successives pourraient s'emboiter l'un dans lsautre par glissement et ainsi les espacement entre plaques deviendraient inégaux. Each heat exchange plate has a ripple pattern oriented perpendicular to the direction of flow of a gaseous fluid and there are provided each time between the through passages, in said ripple pattern, second openings for let the gaseous fluid pass. The through passages have protruding edges against which the adjacent plate is applied when stacking the plates of the heat exchanger. The protruding arrangement of the edges is necessary because otherwise the passages of the successive plate traverses could slip into each other by sliding and thus the spacing between plates would become uneven.
La réalisation des bords en saillie se traduit par des travaux supplémentaires. Les secondes ouvertures qui servent au passage du fluide gazeux sont constituées par des trous oblongs réalisés par poinçonnage et orientées parallèlement à l'ondulation de la plaque d'échange de chaleur. Par le poinçonnage des trous oblongs, on diminue considérablement la surface de la plaque. Il en résulte que l'échange de chaleur entre les plaques de l'échangeur de chaleur et le fluide gazeux est limité. The realization of the projecting edges results in additional work. The second openings which serve for the passage of the gaseous fluid consist of oblong holes made by punching and oriented parallel to the undulation of the heat exchange plate. By punching the oblong holes, the surface of the plate is considerably reduced. As a result, the heat exchange between the plates of the heat exchanger and the gaseous fluid is limited.
L'invention a pour but de fournir un échangeur de chaleur du type défini ci-dessus, dans lequel on obtient une meilleure transmission de la chaleur, l'échangeur présentant un comportement aux pertes de charge relativement favorable et étant d'une fabrication simple. The object of the invention is to provide a heat exchanger of the type defined above, in which better heat transmission is obtained, the exchanger having a relatively favorable behavior under pressure losses and being of simple manufacture.
Ce probleme est résolu conformément à la présente invention, dans un échangeur de chaleur du type défin, ci-dessus, en ce que les secondes ouvertures sont agencées sous la forme d'ourles et en ce qu'il est prévu plusieurs organes générateurs de turbulence qui sont répartis sur la surface de la plaque d'échange de chaleur, qui s'étendent dans la même direction que les passages de traversée et qui dépassent légèrement de ceux-ci.Les organes générateurs de turbulence peuvent être réalisés d'une manière simple et sans opération supplémentaire et ils remplissent une double fonction car ils servent d'une part à maintenir l'espacement correspondant lors de l'empilage des plaques d'échange de chaleur et d'autre part à augmenter la turbulence du fluide gazeux. Du fait que les seconds trous sont constitués par des ouïes, la surface des plaques est maintenue intégralement, ce qui se traduit pas une grande transmission de chaleur. Le comportement relativement favorable aux pertes de charge est obtenu par le minimum de déviation de l'écoulement principal de fluide gazeux. Les avantages précités permettent enfin d'obtenir des échangeurs de chaleur plus compacts et d'une fabrication moins coûteuse. This problem is solved in accordance with the present invention, in a heat exchanger of the type defined above, in that the second openings are arranged in the form of hems and in that several turbulence generating members are provided. which are distributed over the surface of the heat exchange plate, which extend in the same direction as the through passages and which slightly protrude therefrom. The turbulence generating members can be produced in a simple manner and without additional operation and they fulfill a double function because they serve on the one hand to maintain the corresponding spacing during stacking of the heat exchange plates and on the other hand to increase the turbulence of the gaseous fluid. Because the second holes are formed by gills, the surface of the plates is fully maintained, which results in a great transmission of heat. The behavior relatively favorable to pressure drops is obtained by the minimum deviation of the main flow of gaseous fluid. The aforementioned advantages finally make it possible to obtain more compact heat exchangers and a less expensive manufacture.
De préférence, les organes générateurs de turbulence sont constitués par des languettes en tôle pliée, qui dépassent de la même distance des passages de traversée. De cette manière, les organes générateurs de turbulence peuvent être réalisés facilement avec le même outil que celui qui a formé les plaques d'échange de chaleur et en outre, on évite crue les passages de traversée de plaques successives viennent buter l'un contre l'autre. Preferably, the turbulence generating members consist of folded sheet metal tongues, which protrude by the same distance from the through passages. In this way, the turbulence generating members can be produced easily with the same tool as that which formed the heat exchange plates and, in addition, it avoids raw the passages for passing through successive plates abut one against the 'other.
Pour répartir uniformément les organes générateurs de turbulence sur la surface de la plaque d'échange de chaleur, il est proposé de- disposer ces organes générateurs de turbulence dans un creux et une saillie adjacents au bord de'la plaque d'échange de chaleur et respectivement situés entre les rangées de tubes.To uniformly distribute the turbulence generating members over the surface of the heat exchange plate, it is proposed to arrange these turbulence generating members in a recess and a projection adjacent to the edge of the heat exchange plate and respectively located between the rows of tubes.
Conformément à un mode avantageux de realisation de l'invention, les ouïes sont disposées dans des saillies et/ou des creux du motif d'ondulations, les ouïes étant orientées dans la direction longitudinale dudit motif d'ondulations. Pour réduire autant qu'il est possible la résistance à l'écoulement du fluide gazeux et par conséquent la perte de charge, il est proposé de disposer entre deux ouvertures successives dlune rangée une ou plusieurs ouïes dans chaque onde dudit motif et d'orienter toutes les ouïes dans le même sens ou bien d'orienter deux oules adjacentes en sens inverses.En fonction de l'agencement des rangées de tubes, -il est également possible de disposer les ouïes entre deux ouvertures successives d'une rangée seulement dans chaque seconde onde Selon un-mode avantageux de réalisation de l'invention, le motif d'ondulation est constitué par trois saillies et creux de forme triangulaire qui sont pliés respectivement dans des orien- tations opposées et les ouïtes sont situées sur les arêtes des saillies et des creux qui se correspondent mutuellement. According to an advantageous embodiment of the invention, the gills are arranged in protrusions and / or hollows in the wave pattern, the gills being oriented in the longitudinal direction of said wave pattern. To reduce as much as possible the resistance to the flow of the gaseous fluid and consequently the pressure drop, it is proposed to have between two successive openings of a row one or more openings in each wave of said pattern and to orient all the openings in the same direction or to orient two adjacent oules in opposite directions. Depending on the arrangement of the rows of tubes, it is also possible to arrange the openings between two successive openings of a row only in each second wave According to an advantageous embodiment of the invention, the corrugation pattern consists of three protrusions and hollows of triangular shape which are folded respectively in opposite orientations and the openings are located on the edges of the protrusions and hollow that match each other.
De cette manière, on obtient automatiquement une inclinaison des ouïes par rapport à la direction d'écoulement. En outre, les ouïes sont orientées parallèlement aux lignes de transmission de chaleur, ce qui contribue à l'obtention d'une bonne transmission de chaleur. Pour augmenter la stabilité des plaques d'échange de chaleur, dans la zone du bord, les plaques d'échange de chaleur sont avantageusement pourvues d'une ondulation de bord. Sur le côté longitudinal, l'ondulation de bord est orientée perpendiculairement au motif d'ondulation formé par les saillies et les creux et où sont disposées les ouïes.In this way, an inclination of the openings is automatically obtained with respect to the direction of flow. In addition, the vents are oriented parallel to the heat transmission lines, which contributes to obtaining good heat transmission. To increase the stability of the heat exchange plates, in the edge area, the heat exchange plates are advantageously provided with an edge corrugation. On the longitudinal side, the edge ripple is oriented perpendicular to the ripple pattern formed by the projections and the recesses and where the gills are arranged.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à'titre d'exemple non limitatif, en référénce aux dessins annexés dans lesquels
La Figure l est une vue en plan d'une partie d'une plaque d'échangeur de chaleur
Ea Figure 2 est une coupe faite suivant la ligne A-A de la Figure 1 à échelle agrandie
Les Figures 3a -à 3e donnent des représentations stylises différentes d'agencements d'ouïes
Zes Figures 4a et 4b sont des représentations des arêtes de coupe d'oules
Ea Figure 5 est une vue en plan stylisée d'une plaque d'échange de chaleur comportant un autre motif d'ondulations
La Figure 6a est une coupe faite suivant la ligne B-B de la Figure 5 ; et
La Figure 6b est une coupe faite suivant la ligne C-C de la Figure 5.Other advantages and characteristics of the invention will be highlighted in the following description, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which
Figure 1 is a plan view of part of a heat exchanger plate
Ea Figure 2 is a section taken along line AA of Figure 1 on an enlarged scale
Figures 3a-to 3rd give different stylized representations of hearing arrangements
Figures 4a and 4b are representations of the cutting edges of waves
Ea Figure 5 is a stylized plan view of a heat exchange plate having another pattern of corrugations
Figure 6a is a section taken on the line BB in Figure 5; and
Figure 6b is a section taken along the line CC in Figure 5.
Sur la Figure 1, on a représenté une plaque d'échangeur de chaleur l comportant un grand nombre d'ouvertures 2 réparties régulièrement, les ouvertures 2 étant. In Figure 1, there is shown a heat exchanger plate l having a large number of openings 2 distributed regularly, the openings 2 being.
ménagées à l'intérieur de passages de traversée 3. La plaque d'échange de chaleur 1 est choisie de manière que des saillies 4 et des creux 5 s'étendent dans la direction longitudinale de la plaque l. Les ouvertures 2 sont répar ties dans des rangées décalées les unes par rapport aux autres, les centres des ouvertures 2 étant respectivement situés sur l'axe d'une saillie 4. Entre deux rangées adjacentes d'ouvertures 2, il est prévu à chaque fois une saillie 4 dans la zone de laquelle sont disposés une rangée d'organes générateurs de turbulence 6, qui sont constitués par des languettes en tôle pliée.formed inside through passages 3. The heat exchange plate 1 is chosen so that protrusions 4 and recesses 5 extend in the longitudinal direction of the plate l. The openings 2 are distributed in rows offset from one another, the centers of the openings 2 being respectively located on the axis of a projection 4. Between two adjacent rows of openings 2, it is provided each time a projection 4 in the area of which are arranged a row of turbulence-generating members 6, which are constituted by folded sheet metal tabs.
Dans la zone de,bord de la plaque l, il est prévu des organes générateurs de turbulence 6' dans un creux 5s, auquel cas à chaque fois deux organes générateurs de turbulence 6i sont disposés entre deux ouvertures successives 2 d'une rangée. Indépendamment du creux 5' adjacent au bord, il est prévu dans chaque creux, entre deux ouvertures successives 2 une oule 7 dont l'arête de découpagé est orientée dans la direction longitudinale du creux 5. On a désigné par le terme 11ouïes" les parties allongées en tôle qui sont pliées à partir de l'onde de la plaque 1 et qui forment ainsi les secondes ouvertures.Le bord de la craque 1 est pourvu d'une ondulation 8 qui est orientée perpendiculairement au motif d'ondulations constitué par les saillies 4 et les creux 5. In the area of, edge of the plate 1, there are provided turbulence generating members 6 'in a recess 5s, in which case each time two turbulence generating members 6i are arranged between two successive openings 2 in a row. Independently of the recess 5 ′ adjacent to the edge, there is provided in each recess, between two successive openings 2, an oule 7 the cutting edge of which is oriented in the longitudinal direction of the recess 5. The parts have been designated by 11 elongated sheet metal which are folded from the wave of the plate 1 and which thus form the second openings. The edge of the crack 1 is provided with a corrugation 8 which is oriented perpendicular to the pattern of corrugations formed by the projections 4 and the troughs 5.
Sur la Figure 2, on a représenté en coupe la plaque dgechangeur de chaleur 1, cette coupe étant faite suivant la ligne A-A de la Figure 1. Cette vue met en évidence le motif d'ondulations créé par les saillies 4 et les creux 5. L'ondulation de bord 8 est à chaque fois prévue sur le bord correspondant. Dans la zone de chaque seconde saillie 4 se trouve le centre des ouvertures 2 qui sont ménagées à l'intérieur des passages de traversée 3, les ouvertures présentant un rayon qui s'étend jusqu'au creux immédiatement adjacent 5. Dans la zone des creux 5 adjacents aux bords, il est prévu des organes générateurs de turbulence 6', les languettes pliées s'étendant dans la même direction que les passages de traversée 3. In Figure 2, there is shown in section the heat exchanger plate 1, this section being made along the line AA in Figure 1. This view highlights the pattern of undulations created by the projections 4 and the recesses 5. The edge ripple 8 is each time provided on the corresponding edge. In the area of each second projection 4 is the center of the openings 2 which are formed inside the through passages 3, the openings having a radius which extends to the immediately adjacent recess 5. In the area of the recesses 5 adjacent to the edges, turbulence generating members 6 ′ are provided, the folded tongues extending in the same direction as the through passages 3.
Dans la zone des saillies 4 qui sont disposées entre les rangees de tubes se trouvent les organes généra- teurs de turbulence qui s'étendent dans la même direction que les organes générateurs de turbulence 6'. Les creux 5 placés dans la zone médiane de la plaque d'échange de chaleur comportent des ouïtes 7 qui sont orientées en direction du milieu de plaque Les organes générateurs de turbulence 6, 6' sont dimensionnês de manière à dépasser légèrement les passages de traversée de sorte que le volume intercalaire existant entre deux plaques adjacentes 1 de l'échangeur de chaleur est défini par la hauteur des organes générateurs de turbulence 6, 6'. In the area of the projections 4 which are arranged between the rows of tubes are the turbulence generating members which extend in the same direction as the turbulence generating members 6 '. The recesses 5 placed in the median zone of the heat exchange plate include openings 7 which are oriented in the direction of the middle of the plate. The turbulence generating members 6, 6 ′ are dimensioned so as to slightly exceed the through passages of so that the intermediate volume existing between two adjacent plates 1 of the heat exchanger is defined by the height of the turbulence generating members 6, 6 '.
Sur les Figures 3a à 3e, on a représenté schématiquement différents agencements d'ouïes dans des plaques d'échangeur de chaleur ayant des ondulations identiques
La Figure 3a représente un mode de réalisation dans lequel une ouïe 7 est prévue pour chaque ondulation et toutes les oules 7 de la plaque l sont orientées dans la même direction.Figures 3a to 3e show schematically different arrangements of louvers in heat exchanger plates having identical corrugations
Figure 3a shows an embodiment in which a hole 7 is provided for each corrugation and all the oules 7 of the plate 1 are oriented in the same direction.
La Figure 3b représente un agencement comportant une ouïe 7 par onde, auquel cas à chaque fois deux oules adjacentes 7 sont orientées dans des directions opposées. FIG. 3b represents an arrangement comprising one opening 7 per wave, in which case each time two or the adjacent ones 7 are oriented in opposite directions.
Sur la Figure 3c, seulement chaque seconde onde est pourvue d'ouïes 7, auguel cas à chaque fois la seconde onde comporte quatre ouïes 7. In FIG. 3c, only each second wave is provided with gills 7, auguel case each time the second wave comprises four gills 7.
La Figure 3d montre un agencement comportant quatre ouïes 7 pour chaque onde, les ouïes 7 étant disposées à chaque fois sur les sommets 4 et dans les creux 5. Figure 3d shows an arrangement comprising four openings 7 for each wave, the openings 7 being arranged each time on the vertices 4 and in the recesses 5.
Sur la Figure 3e, on a montré un agencement comportant deux ouïes 7 pour chaque onde, les ouïes 7 étant disposées dans la zone de transition entre les sommets 4 et les creux 5. In FIG. 3e, an arrangement is shown comprising two openings 7 for each wave, the openings 7 being arranged in the transition zone between the vertices 4 and the recesses 5.
Sur la Figure 4a, il est prévu une ouïe 7 comportant une arête de découpage orientée parallèlement à l'ondulation et surla Figure 4b on a représenté une ouïe 7 comportant-une-arete de découpage incurvée. In Figure 4a, there is provided a hole 7 having a cutting edge oriented parallel to the corrugation and in Figure 4b there is shown a hole 7 comprising-a-curved cutting edge.
Surla Figure 5, on a représenté une plaque d'échangeur de chaleur 1 dans laquelle lemotif dlondula- tion est'formé par des saillies 10 et des creux 11 de forme triangulaire qui sont placés dans des orientations opposées. In Figure 5, there is shown a heat exchanger plate 1 in which the ripple pattern is formed by protrusions 10 and recesses 11 of triangular shape which are placed in opposite orientations.
A côté de chaque saillie 10 et de chaque creux 11, il est prévu une ouverture 2 qui est ménagée à l'intérieur d'un passage de traversée 3 de manière à recevoir tube dsé- change de chaleur. Entre chaque saillie 10 et chaque creux 11, il est prévu deux ouïes 7 qui sont ainsi situées sur les lignes de transmission de- chaleur entre les tubes de l'échangeur de chaleur. On obtient ainsi un ensemble mixte d'ouïes 7 orientées perpendiculairement a la direction d'écoulement du fluide gazeux et d'oules 7 orientées en oblique par rapport à cette direction. Dans les rangées extérieures de tubes, il est prévu à chaque fois entre deux ouvertures successives 2, deux organes générateurs de turbulence 6. Sur le bord de la plaque d'échangeur de chaleur 1 il est prévu une ondulation de bord 8.Next to each projection 10 and each recess 11, an opening 2 is provided which is formed inside a through passage 3 so as to receive a heat exchange tube. Between each projection 10 and each recess 11, there are provided two openings 7 which are thus located on the heat transmission lines between the tubes of the heat exchanger. There is thus obtained a mixed set of louvers 7 oriented perpendicular to the direction of flow of the gaseous fluid and of louvers 7 oriented obliquely to this direction. In the outer rows of tubes, there are provided each time between two successive openings 2, two turbulence generating members 6. On the edge of the heat exchanger plate 1 there is provided an edge ripple 8.
La Figure 6a est une coupe faite suivant la ligne B-B delta Figure 5. Les références numériques utilisées concordent avec celles de la Figure 5. Sur la Figure 6b, on a représenté une coupe faite suivant la ligne C-C de la
Figure 5, la ligne de coupe traversant une ouverture 2 de la rangée médiane de tubes. Figure 6a is a section taken along the line BB delta Figure 5. The reference numerals used agree with those of Figure 5. In Figure 6b, there is shown a section taken along the line CC of the
Figure 5, the section line crossing an opening 2 of the middle row of tubes.
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Legal Events
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ST | Notification of lapse |