FR3098579A1 - Conduit de guidage de l’écoulement d’un flux de gaz comportant une ailette de perturbation de l’écoulement - Google Patents

Conduit de guidage de l’écoulement d’un flux de gaz comportant une ailette de perturbation de l’écoulement Download PDF

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Abstract

L’invention propose un conduit (28) de guidage de l’écoulement d’un flux (F1) d’un gaz, comportant au moins un tronçon amont (16) d’amenée du flux de gaz, caractérisé en ce que la paroi interne(24) du tronçon amont (16) comporte au moins une surface de perturbation (30) faisant saillie à l’intérieur du conduit (28) pour créer une turbulence dans le flux de gaz atteignant la surface de perturbation (30) selon une direction (D) sensiblement oblique à la direction de l’écoulement dans le tronçon amont (16). La surface de perturbation (30) appartient à une ailette de perturbation agencée à l’intérieur du conduit. Figure pour l'abrégé : 3

Description

Conduit de guidage de l’écoulement d’un flux de gaz comportant une ailette de perturbation de l’écoulement
Domaine technique de l'invention
L’invention concerne un conduit de guidage de l’écoulement d’un flux d’un gaz, comportant au moins un tronçon amont d’amenée du flux de gaz, et notamment un conduit comportant un tronçon coudé de raccordement du tronçon amont.
Arrière-plan technique
La présence d’un tronçon coudé marqué dans un conduit ou une canalisation provoque des pertes de charge importantes qui sont dues à des phénomènes dits de recirculation de l’écoulement en aval du coude de raccordement.
Il est souhaitable de pouvoir réduire ces phénomènes notamment afin que la qualité de l’écoulement du flux de gaz en val soit telle qu’elle permette de l’utiliser le plus efficacement possible pour être répartie sur la surface d’entrée d’un appareil tel qu’un échangeur thermique.
Dans ce but, l’invention propose un conduit de guidage de l’écoulement d’un flux d’un gaz, comportant au moins un tronçon amont d’amenée du flux de gaz, caractérisé en ce que la paroi interne du tronçon amont comporte au moins une surface de perturbation faisant saillie à l’intérieur du conduit pour créer une turbulence dans le flux de gaz atteignant la surface de perturbation selon une direction sensiblement oblique par rapport à la direction de l’écoulement dans le tronçon amont.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention :
- ledit tronçon amont comporte une partie courbe de changement de direction du flux de gaz selon un angle compris entre 40 et 120 degrés d’angle, et en ce que ladite au moins une surface de perturbation est agencée en amont et à proximité de ladite partie courbe de changement de direction.
- la paroi interne du tronçon amont comporte au moins une autre surface de perturbation faisant saillie à l’intérieur du conduit pour créer une turbulence dans le flux de gaz atteignant la surface de perturbation selon une direction sensiblement oblique par rapport à la direction de l’écoulement dans le tronçon amont, et les surfaces de perturbation sont agencées en vis-à-vis l’une de l’autre, par exemple pour former une paire de surfaces de perturbation ;
- les surfaces de la paire de surfaces de perturbation délimitent entre elles une section décroissante convergente pour le passage d’une partie du flux de gaz d’amont vers l’aval ;
- deux surfaces de de perturbation sont agencées de manière symétrique par rapport à un plan longitudinal du tronçon amont ;
- chaque surface de perturbation est une surface amont d’une ailette de perturbation qui s’étend depuis la paroi interne du conduit et qui est inclinée par rapport à la direction de l’écoulement dans le tronçon amont au droit de cette ailette ;
- chaque ailette de perturbation possède un contour polygonal, notamment un parallélogramme, dont un côté est adjacent à la paroi interne du conduit ;
- le conduit comporte au moins deux surfaces de perturbation agencées successivement d’amont en aval ;
- il comporte au moins deux paires de surfaces de perturbation agencées successivement d’amont en aval. ;
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
– la figure 1 est une vue schématique en section qui représente un conduit selon l’invention pour l’alimentation d’un diffuseur associé à un refroidisseur d’air de suralimentation à eau ;
– la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail D2 de la figure 1 ;
– la figure 3 est une vue schématique en perspective et en section qui représente un conduit dont un tronçon coudé selon l’invention comporte un tronçon amont d’amenée du flux de gaz muni d’une paire d’ailettes adjacentes et convergentes de perturbation du flux de gaz ;
– la figure 4 est une vue schématique en section du conduit de la figure 3 qui est utilisé pour l’alimentation d’un échangeur thermique ;
– la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 sur laquelle le conduit est équipé de sa paire d’ailettes de perturbation ;
– la figure 6 est une vue schématique en perspective et en section d’un diffuseur de forme divergente équipé d’ailettes de perturbation selon l’invention.
Description détaillée de l'invention
Dans la description qui va suivre, des composants ou éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes références.
On a représenté schématiquement à la figure 1, sous la forme d’un bloc 10 refroidisseur d’air de suralimentation à eau qui est alimenté par un flux d’air « F1 » qui est orienté vers le refroidisseur 10 et réparti sur sa face amont 12 d’entrée par un diffuseur 14.
Le diffuseur 14 est relié à un tronçon amont 16 d’un conduit 18 d’amenée du flux d’air F1 d’alimentation du refroidisseur.
Après avoir traversé le bloc 10, l’air en sort pas sa face aval 20 de sortie, sous la forme d’un flux d’air réchauffé « F2 ».
Avant de pénétrer dans le diffuseur 14, le flux d’air passe dans la portion sensiblement coudée 22 de section la plus faible qui fait suite eu tronçon amont 16 qui est sensiblement rectiligne.
Le tronçon amont 16 est ici cylindrique de section par exemple rectangulaire.
Il est délimité par notamment par une portion de paroi interne 24 par exemple plane.
Conformément aux enseignements de l’invention, juste avant le coude 22 de raccordement, la paroi interne 24 est munie d’une ailette 26 de perturbation faisant saillie à l’intérieur du conduit pour créer une turbulence dans le flux de gaz atteignant l’ailette 26 de perturbation selon une direction D sensiblement parallèle à la direction de l’écoulement dans le tronçon amont 16.
L’ailette de perturbation 26 est ici une ailette plane de contour rectangulaire qui s’étend orthogonalement à la paroi interne 24 depuis son bord adjacent 26.
Pour créer une turbulence dans le flux de gaz, l’ailette plane 26 de perturbation forme un angle par rapport à la direction D de l’écoulement en comportant ainsi une face amont 30 qui est la face atteinte par le flux d’air dont l’écoulement est perturbé après son passage au droit de l’ailette de perturbation 26.
La perturbation en aval de l’ailette de perturbation 26 est par exemple un vortex.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 3, la portion de paroi interne 24 est munie d’une paire d’ailettes de perturbation 26 à celle décrite précédemment.
Les deux ailettes de perturbation 26 sont adjacentes transversalement et les deux surfaces de perturbation 30 sont agencées en vis-à-vis l’une de l’autre.
Les deux ailettes de perturbation 26 sont ici agencées de manière symétrique par rapport à un plan axial du tronçon amont 26 et elles délimitent entre elles un passage convergent d’amont vers l’aval.
En variante, le conduit amont put comporter plusieurs ailettes de perturbation agencées successivement d’amont vers l’aval, et par exemple plusieurs paires d’ailettes adjacentes de perturbation.
A la figure 4, en aval du coude de raccordement 22, on a représenté un autre tronçon de conduit 32 qui est relié à la face amont 12 d’entrée d’un bloc échangeur 10.
En aval du coude de raccordement 22, le flux d’air se décolle localement de la paroi interne 33 du tronçon de conduit 32 et, au niveau de la face amont 12, le flux d’air frais n’est pas réparti sur toute sa surface, et il n’atteint notamment qu’une largeur transversale L1 réduite.
Comme on peut le voir à la figure 5, en aval du coude de raccordement 22 qui est la zone correspondant localement à un pic de vitesse de l’écoulement, grâce aux ailettes de perturbation 26 on limite les recirculations de l’écoulement.
Au niveau de la face amont 12, le flux d’air frais est réparti sur toute sa surface, et il s’étend notamment sur toute sa largeur transversale L2.
On évite aussi d’avoir à recourir à des contre-formes dans le conduit qui « écrasent » l’écoulement.
On obtient ainsi aussi une réduction de la perte de charge en aval du coude, et par exemple dans le répartiteur 14.
A la figure 6, on a représenté plusieurs ailettes de perturbation 26 selon l’invention pour limiter les phénomènes de recirculation en amont d’un diffuseur 34 de forme divergente.

Claims (8)

  1. Conduit (28) de guidage de l’écoulement d’un flux (F1) d’un gaz, comportant au moins un tronçon amont (16) d’amenée du flux de gaz,
    caractérisé en ce que la paroi interne(24) du tronçon amont (16) comporte au moins une surface de perturbation (30) faisant saillie à l’intérieur du conduit (28) pour créer une turbulence dans le flux de gaz atteignant la surface de perturbation (30) selon une direction (D) sensiblement oblique par rapport à la direction de l’écoulement dans le tronçon amont (16).
  2. Conduit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tronçon amont comporte une partie courbe de changement de direction du flux de gaz selon un angle compris entre 40 et 120 degrés d’angle, et en ce que ladite au moins une surface de perturbation (30) est agencée en amont et à proximité de ladite partie courbe de changement de direction.
  3. Conduit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi interne (24) du tronçon amont (16) comporte au moins une autre surface de perturbation (30) faisant saillie à l’intérieur du conduit (28) pour créer une turbulence dans le flux de gaz atteignant la surface de perturbation (30) selon une direction (D) sensiblement oblique par rapport à la direction de l’écoulement dans le tronçon amont (16), et en ce que les surfaces de perturbation (30) sont agencées en vis-à-vis l’une de l’autre.
  4. Conduit selon la revendication 3, caractérisé en ce que les surfaces de perturbation (26) délimitent entre elles une section décroissante convergente pour le passage d’une partie du flux de gaz d’amont vers l’aval.
  5. Conduit selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque surface de perturbation (30) est une surface amont d’une ailette (26) de perturbation qui s’étend depuis la paroi interne (24) du conduit (28) et qui est inclinée par rapport à la direction de l’écoulement dans le tronçon amont (16) au droit de cette ailette.
  6. Conduit selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque ailette de perturbation (26) possède un contour polygonal, notamment un parallélogramme, dont un côté (28) est adjacent à la paroi interne (24) du conduit (28).
  7. Conduit selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux surfaces de perturbation (26) agencées successivement d’amont en aval.
  8. Conduit selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux paires de surfaces de perturbation (26) agencées successivement d’amont en aval.
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