FR2579055A1

FR2579055A1 - ELECTRICAL HEATING DEVICE FOR GASEOUS FLUID

Info

Publication number: FR2579055A1
Application number: FR8503826A
Authority: FR
Inventors: Jean Fourmentin-Guilbert
Original assignee: METANIC SA
Current assignee: METANIC SA
Priority date: 1985-03-15
Filing date: 1985-03-15
Publication date: 1986-09-19
Anticipated expiration: 2005-03-15
Also published as: FR2579055B1; EP0196957A1

Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE A UN DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE DE FLUX GAZEUX, COMPRENANT UNE PLURALITE D'ELEMENTS CHAUFFANTS ACTIFS 3. IL COMPREND EN OUTRE DES ELEMENTS INERTES 8 ISOLES ELECTRIQUEMENT, DISPOSES ENTRE LES ELEMENTS ACTIFS.THE INVENTION RELATES TO AN ELECTRICAL HEATING DEVICE FOR GAS FLOWS, INCLUDING A PLURALITY OF ACTIVE HEATING ELEMENTS 3. IT ALSO INCLUDES INERT ELEMENTS 8 ELECTRICALLY INSULATED, ARRANGED BETWEEN THE ACTIVE ELEMENTS.

Description

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La présente invention concerne un dispositif de chauffage électrique de fluide gazeux et plus particulièrement un tel dispositif du type comprenant The present invention relates to a device for electric heating of gaseous fluid and more particularly to such a device of the type comprising

une pluralité d'éléments chauffants actifs. a plurality of active heating elements.

On connatt de tels dispositifs dans lesquels des éléments résistifs sont reliés à une source de courant électrique et sont placés dans un Such devices are known in which resistive elements are connected to a source of electric current and are placed in a

écoulement gazeux afin d'élever la température de ce dernier. gas flow in order to raise the temperature of the latter.

L'échange de température entre les éléments chauffants et le flux gazeux s'effectue essentiellement par convection et par conduction, les échanges par rayonnement pouvant être considérés comme négligeables, d'o un faible coefficient global de transfert thermique entre le gaz à chauffer et The temperature exchange between the heating elements and the gas flow is carried out essentially by convection and conduction, the radiation exchanges can be considered negligible, hence a low overall coefficient of heat transfer between the gas to be heated and

les éléments chauffants.the heating elements.

La présente invention vise à pallier cet inconvénient en fournissant un dispositif de chauffage électrique de fluide gazeux dans lequel une partie importante de l'énergie de rayonnement issue des éléments chauffants est utilisée pour le chauffage du gaz, ce qui conduit à une augmentation notable The present invention aims to overcome this drawback by providing a device for electric heating of gaseous fluid in which a significant portion of the radiation energy from the heating elements is used for heating the gas, which leads to a significant increase

du coefficient global de transfert thermique. the overall coefficient of heat transfer.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de chauffage électrique de fluide gazeux comprenant une pluralité d'éléments chauffants actifs caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des éléments inertes par exemple métalliques isolés électriquement qui sont disposés entre les For this purpose, the subject of the invention is a device for electric heating of gaseous fluid comprising a plurality of active heating elements, characterized in that it furthermore comprises inert elements, for example electrically insulated metallic elements, which are arranged between the

éléments actifs.active elements.

On a remarqué que dans ces conditions, le rayonnement issu des éléments actifs est absorbé par les éléments inertes qui a leur tour, participent à l'élévation de la température du flux gazeux par convection et conduction. La partie de l'énergie absorbée par les éléments inertes et restituée au flux gazeux contribue par conséquent à augmenter le coefficient It has been noted that under these conditions, the radiation coming from the active elements is absorbed by the inert elements which in turn contribute to raising the temperature of the gas flow by convection and conduction. The part of the energy absorbed by the inert elements and restored to the gas flow therefore contributes to increasing the coefficient

de transfert thermique du dispositif de chauffage selon l'invention. heat transfer device of the heating device according to the invention.

Dans un mode de réalisation particulier, les éléments actifs et les éléments inertes sont des éléments rectilignes sensiblement parallèles disposés alternativement les uns à côté des autres dans un plan parallèle à la In a particular embodiment, the active elements and the inert elements are substantially parallel rectilinear elements arranged alternately next to each other in a plane parallel to the

direction d'écoulement du flux gazeux. direction of flow of the gas stream.

Conformément à l'invention, il est avantageux de disposer ainsi dans la direction du flux gazeux, plusieurs séries d'éléments actifs et d'éléments inertes qui sont de préférence disposés en quinconce, les éléments actifs According to the invention, it is advantageous to have several series of active elements and inert elements, which are preferably arranged in staggered rows, in the direction of the gas flow.

d'une série étant situés en face des éléments inertes des séries voisines. of a series being situated in front of the inert elements of the neighboring series.

De préférence, les éléments actifs sont constitués par un conducteur replié sur lui-même en accordéon, de manière à former une nappe de tronçons Preferably, the active elements are constituted by a conductor folded on itself in accordion, so as to form a sheet of sections

conducteurs sensiblement parallèles. substantially parallel conductors.

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Les éléments inertes sont par exemple montés sur les éléments actifs par l'intermédiaire d'entretoises, de manière à former des nappes pouvant être Inert elements are for example mounted on the active elements by means of spacers, so as to form webs that can be

facilement manipulées et montées sur une structure de support. easily manipulated and mounted on a support structure.

Dans ce cas, les éléments inertes sont de préférence montés avec jeu par rapport aux éléments actifs pour tenir compte du fait que la différence de température en fonctionnement conduit à des dilatations différentielles entre In this case, the inert elements are preferably mounted with clearance with respect to the active elements to take account of the fact that the temperature difference in operation leads to differential expansions between

les éléments inertes et actifs.inert and active elements.

Conformément à l'invention, il est avantageux d'utiliser des éléments inertes dont la surface, par exemple noircie, présente le plus faible coefficient de réflection possible pour éviter que ces éléments inertes réfléchissent une partie importante du rayonnement provenant des éléments actifs au lieu de l'utiliser pour élever leur propre température et According to the invention, it is advantageous to use inert elements, the surface of which, for example blackened, has the lowest coefficient of reflection possible to prevent these inert elements from reflecting a significant portion of the radiation from the active elements instead of use it to raise their own temperature and

transmettre ainsi davantage de calories au flux gazeux. thus transmit more calories to the gas stream.

Selon l'invention, il est également intéressant de donner aux éléments inertes une surface rugueuse facilitant les échanges thermiques avec According to the invention, it is also advantageous to give the inert elements a rough surface facilitating heat exchange with

le flux gazeux, sans occasionner trop de pertes de charge. the gas flow, without causing too much loss of load.

Les éléments inertes peuvent, selon l'invention être constitués, par exemple, par des barres, des tubes, des demi-tubes, des profilés du métal déployé ou des chaines, dont la forme et la disposition sont choisies pour The inert elements can, according to the invention be constituted, for example, by bars, tubes, half-tubes, expanded metal profiles or chains, whose shape and arrangement are chosen for

assurer un bon transfert thermique et une faible perte de charge. ensure good heat transfer and low pressure drop.

On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention en référence au dessin dans lequel: - La figure 1 est une vue en élévation d'une nappe chauffante pour un dispositif de chauffage selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-III de la figure 1, - et la figure 3 est une vue en coupe représentant comment plusieurs A particular embodiment of the invention will now be described by way of nonlimiting example with reference to the drawing in which: FIG. 1 is an elevational view of a heating sheet for a heating device according to the invention; FIG. 2 is a sectional view along line II - III of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view showing how several

nappes selon les figures 1 et 2 peuvent être placées c8te à c6te. Tablecloths according to Figures 1 and 2 may be placed side by side.

Les figures 1 et 2 représentent une nappe chauffante 1 formée à partir d'une résistance électrique isolée 2 reliée à une source de courant (non représentée) et disposée dans un écoulement gazeux orienté suivant le sens des flèches F. La résistance 2 est repliée sur elle-même en accordéon pour former des tronçons parallèles (éléments actifs) tels que 3 reliés aux tronçons FIGS. 1 and 2 show a heating layer 1 formed from an insulated electrical resistance 2 connected to a current source (not shown) and arranged in a gaseous flow oriented in the direction of the arrows F. The resistance 2 is folded over itself in accordion to form parallel sections (active elements) such as 3 connected to the sections

adjacents par des coudes à 180 , respectivement supérieurs 4 et inférieurs 5. adjacent by bends at 180, respectively upper 4 and lower 5.

Les deux extrémités de la résistance 2 sont munis d'organes de Both ends of the resistor 2 are equipped with

suspension 6 permettant de suspendre la nappe à une structure porteuse 7. suspension 6 for suspending the sheet to a supporting structure 7.

Des éléments inertes 8, par exemple des tronçons de tube métalliques rectilignes, sont disposés entre les tronçons de résistance 3 sur lesquels ils Inert elements 8, for example rectilinear metal tube sections, are arranged between the resistance sections 3 on which they

sont fixés par l'intermédiaire d'entretoises 9. are fixed by means of spacers 9.

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Dans le mode de réalisation décrit, les entretoises 9 sont soudées au conducteur 2, et sont reliées aux éléments inertes 8 à l'aide de broches , traversant les éléments 8 avec un certain jeu pour permettre une In the embodiment described, the spacers 9 are welded to the conductor 2, and are connected to the inert elements 8 with pins, passing through the elements 8 with a certain clearance to allow a

dilatation différentielle entre la résistance 2 et les éléments inertes 8. differential expansion between resistor 2 and inert elements 8.

Lorsque les éléments actifs 3 sont chauffés, ils transmettent par convection et conduction une partie de leur énergie au fluide gazeux qui s'écoule dans le sens des flèches F. Une autre partie de cette énergie est rayonnée et absorbée par les éléments inertes 8 ce qui provoque une élévation de température de ces derniers. A leur tour, les éléments inertes 8 When the active elements 3 are heated, they transmit by convection and conduction part of their energy to the gaseous fluid flowing in the direction of the arrows F. Another part of this energy is radiated and absorbed by the inert elements 8 which causes a rise in temperature of these. In turn, the inert elements 8

participent à l'échauffement du fluide gazeux par conduction et convection. participate in the heating of the gaseous fluid by conduction and convection.

Une pluralité de nappes 1 peuvent bien entendu être combinées pour A plurality of plies 1 can of course be combined to

former une unité de chauffage.form a heating unit.

Dans le mode de réalisation de la figure 3 on a disposé c8te A côte plusieurs nappes 1 en plaçant en quinconce les éléments actifs 3 et les In the embodiment of FIG. 3, several sheets 1 are placed side by side by staggering the active elements 3 and

éléments inertes 8.inert elements 8.

On obtient de cette manière qu'une partie importante du rayonnement In this way, we obtain a significant part of the radiation

des éléments actifs 3 assure le chauffage des éléments inertes 8. active elements 3 ensures the heating of the inert elements 8.

Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu être Various variations and modifications can of course be

apportées à la description qui précède, sans sortir pour autant ni du cadre ni made to the above description, without departing from either the framework or

de l'esprit de l'invention.of the spirit of the invention.

C'est ainsi en particulier que tout autre moyen de fixation des éléments inertes aux éléments actifs peut etre envisagé. Il faut toutefois noter que le mode de réalisation représenté permet une manipulation et une installation aisée des nappes chauffantes et une dilatation différentielle des It is thus in particular that any other means of fixing the inert elements to the active elements can be envisaged. It should however be noted that the embodiment shown allows easy handling and installation of the heating plies and differential expansion of the

éléments inertes par rapport aux tronçons actifs. inert elements compared to the active sections.

De même, la nappe chauffante a été représentée suspendue verticalement à la structure porteuse mais d'autres modes de fixation au Similarly, the heating sheet has been shown suspended vertically to the support structure but other modes of attachment to the

chassis de l'installation peuvent être utilisés. chassis of the installation can be used.

Enfin, la résistance 2 pourrait ne pas être isolée, auquel cas les entretoises 9 devraient être isolantes, et les éléments inertes 8 pourraient Finally, the resistor 2 may not be insulated, in which case the spacers 9 should be insulating, and the inert elements 8 could

être non conducteurs, par exemple en matière céramique. be non-conductive, for example of ceramic material.

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Claims

REVENDICATIONS

1 - Dispositif de chauffage électrique de flux gazeux, comprenant une pluralité d'éléments chauffants actifs (3), caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des éléments inertes (8) isolés électriquement, disposés 1 - Device for electric heating of gas flow, comprising a plurality of active heating elements (3), characterized in that it further comprises inert elements (8) electrically insulated, arranged

entre les éléments actifs.between the active elements.

2 - Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments actifs (3) et les éléments inertes (8) sont des éléments rectilignes sensiblement parallèles, disposés alternativement dans un 2 - Heating device according to claim 1, characterized in that the active elements (3) and the inert elements (8) are substantially parallel rectilinear elements, arranged alternately in a

plan parallèle à la direction d'écoulement (F) du flux gazeux. plane parallel to the flow direction (F) of the gas flow.

3 - Dispositif de chauffage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les éléments actifs (3) sont constitués par un conducteur (2) replié sur lui-même en accordéon de manière à former une nappe de tronçons 3 - Heating device according to claim 2, characterized in that the active elements (3) consist of a conductor (2) folded on itself accordion so as to form a sheet of sections

conducteurs (3) sensiblement parallèles. conductors (3) substantially parallel.

4 - Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des 4 - Heating device according to any one of

revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les éléments inertes sont Claims 1 to 3, characterized in that the inert elements are

montés sur les éléments actifs par l'intermédiaire d'entretoises (9). mounted on the active elements via spacers (9).

- Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les éléments inertes (8) sont montés avec jeu par rapport aux - Heating device according to claim 4, characterized in that the inert elements (8) are mounted with clearance relative to

éléments actifs (3).active elements (3).

6 - Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des 6 - Heating device according to any one of

revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments inertes preceding claims, characterized in that the inert elements

(8) sont constitués par des barres, des tubes, des demi-tubes, des profilés du (8) consist of bars, tubes, half-tubes, profiles of the

métal déployé ou des chatnes.expanded metal or catkins.

7 - Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des 7 - Heating device according to any one of

(8) ont une surface par exemple noircie qui présente un faible coefficient de réflection. 8 - Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des (8) have a surface, for example blackened, which has a low reflection coefficient. 8 - Heating device according to any one of

revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs preceding claims, characterized by the fact that it comprises several

nappes dont les éléments actifs (3) et les éléments inertes (8) sont disposés webs whose active elements (3) and the inert elements (8) are arranged

en quinconce.in a staggered arrangement.