FR2549591A1 - Ensemble de tubes ailetes - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE DE TUBES AILETES UTILISABLE NOTAMMENT DANS DES ECHANGEURS DE CHALEUR, POUR REFROIDIR UN MILIEU QUI PASSE DANS LES TUBES AILETES AU MOYEN D'UN SECOND MILIEU QUI PASSE A L'EXTERIEUR DES TUBES AILETES ET TRANSVERSALEMENT A CEUX-CI; DES CORPS DE CANALISATION D'ECOULEMENT 10, 12 SONT PLACES SUR LE COTE D'ENTREE D'ECOULEMENT 38 ETOU SUR LE COTE DE SORTIE D'ECOULEMENT 36 DU SECOND MILIEU PAR RAPPORT AUX TUBES AILETES 2, 2 DE MANIERE A REDUIRE LA PERTE DE PRESSION ET EVENTUELLEMENT A AUGMENTER LE COEFFICIENT DE TRANSMISSION DE CHALEUR.

Description

La présente invention concerne un ensemble de tubes ailetés pour

transmettre de la chaleur entre un premier milieu s'écoulant dans les tubes ailetés et un second milieu s'écoulant à l'extérieur des tubes ailetés dans une direction perpendiculaire à ceux-ci. Dans un ensemble de tubes ailetés connu de ce type et se présentant sous la forme d'un échangeur de chaleur à ailettes en tôle, les corps de canalisation d'écoulement sont agencés sous la forme de bandes de maintien d'espacement 10 entre les différentes tales d'ailettes en entourant les tubes intérieurs (DE-OS 31 16 033) La construction connue altère la transmission de chaleur entre les tubes intérieurs et les ailettes en tôle, elle n'est pas optimale en ce qui concerne

la technique d'écoulement et elle est coûteuse sous l'angle 15 de la fabrication et du montage.

Lorsque de la chaleur doit être transmise entre un milieu se condensant sous une forme liquide ou gazeuse ( par exemple de l'eau ou de la vapeur d'eau), au travers de parois séparatrices, à un milieu sous forme gazeuse ( par exemple de l'air), la partie dominante de la résistance à la transmission de chaleur est placée sur le côté de paroi qui est balayé par le milieu sous forme gazeuse Pour améliorer la transmission de chaleur, le côté tourné vers le milieu sous forme gazeuse doit être réalisé avec la plus grande surface possible Cet impératif a conduit à la mise au point des tubes ailetés connus De tels tubes ailetés sont pourvus,

sur leur extérieur balayé par du gaz, d'ailettes augmentant considérablement la surface de transmission de chaleur, ces ailettes étant orientées perpendiculairement à la direction 30 longitudinale des tubes et les entourant annulairement.

Des tubes ailetés sont fréquemment disposés dans une couche ou bien dans plusieurs couches placées l'une derrière l'autre ou bien dans des faisceaux La perte de pression notamment du milieu gazeux passant au travers du 35 faisceau de tubes ailetés est importante Par exemple, la puissance consommée par des ventilateurs, qui aspirent le fluide gazeux pour le faire passer sur les tubes ailetés, dans une centrale thermique d'une puissance électrique d'un ordre de grandeur de 1000 MW,qui opère par condensation directe de la vapeur d'eau par transmission de chaleur à l'air de refroidissement, est d'environ 10 MW ( cela correspond à une dépense d'environ 12 millions F/an) Il existe par conséquent depuis longtemps le désir de réduire la perte de pression sur le côté extérieur ou côté-gaz des tubes ailetés. La réduction de la perte de pression ne doit cependant pas conduire d'autre part à une diminution forte 10 et non proportionnée du coefficient de transmission de chaleur; cela se traduirait par une altération de la transmission de chaleur de sorte qu'on devrait augmenter en correspondance le nombre de tubes ailetés relativement coûteux. L'invention a pour but de créer un ensemble de tubes ailetés du type défini ci-dessus dans lequel le coefficient de perte de pression est aussi bas que possible et le coefficient de transmission de chaleur aussi grand que possible Les valeurs optimales du coefficient de perte de 20 pression et du coefficient de transmission de chaleur dépendent des frais de fabrication des tubes ailetés et de

la dépense correspondant à la puissance des ventilateurs.

Le problè-me posé est résolu conformément à l'invention, pour un ensemble de tubes ailetés du type défini ci25 dessus, au moyen de corps de canalisation d'écoulement, qui sont agencés en forme d'ailes portantes et qui sont disposés dans l'écoulement d'entrée du second milieu (gaz) dans les tubes ailetés et/ou dans l'écoulement de sortie correspondant L'expression " en forme d'ailes portantes " doit également s'appliquer à des formes des corps de canalisation

d'écoulement de section droite symétrique ou circulaire Les corps de canalisation d'écoulement conformes à l'invention diminuent le coefficient de perte de pression, sans réduire le coefficient de transmission de chaleur Cela permet une 35 économie de puissance des ventilateurs.

Un mode avantageux de réalisation de l'invention est caractérisé par le fait que les corps de canalisation d'écoulement comportent des surfaces par lesquelles le second milieu peut être dévié en direction des parties intérieures

des tubes ailetés.

Sous l'angle de la technique de fabrication, il est avantageux que les corps de canalisation d'écoulement soient constitués par des profilés orientés dans la direction longitudinale des tubes ailetés, notamment en matière plastique De tels corps de canalisation d'écoulement peuvent être fabriqués de façon peu coûteuse par extrusion au moyen des procédés modernes de fabrication. 10 Il est avantageux que les corps de canalisation d'écoulement soient disposés dans des plans décalés par

rapport aux plans principaux d'écoulement des tubes ailetés.

Ainsi l'écoulement entrant (gaz) est dévié en direction des parties intérieures des tubes ailetés Cela est obtenu 15 notamment lorsque les corps de canalisation d'écoulement comportent des rétrécissements qui se rejoignent respectivement dans l'étranglement existant entre deux tubes ailetés adjacents Cet agencement de l'invention est également favorable sous l'angle de la technique de fabrication car 20 on peut obtenir ainsi simultanément une fixation ou une liaison simple des corps de canalisation d'écoulement sur

les périphéries des ailettes.

Lorsque, conformément à un autre mode avantageux de réalisation de l'invention, des corps de canalisation 25 d'écoulement, ou des parties de ceux-ci, disposés sur le côté de sortie d'écoulement des tubes ailetés sont profilés de façon à former des canaux diffuseurs, il est possible de récupérer de l'énergie cinétique sur le côté de décharge

d'écoulement, ce qui conduit à une économie supplémentaire 30 sur la puissance des ventilateurs.

L'invention est applicable de façon particulièrement avantageuse à des ensembles de tubes ailetés disposés sous forme d'un paquet comportant plusieurs couches de tubes ailetés placées avec décalage l'une derrière l'autre, auquel cas 35 dans cette situation, on dispose additionnellement encore des corps de canalisation d'écoulement entre les différentes couches de tubes ailetés dans des plans décalés par rapport au plans principaux d'entrée d'écoulement des tubes ailetés

se trouvant dans les couches extérieures du paquet.

Un agencement concret de corps de canalisation d'écoulement disposés dans l'écoulement d'entrée conformément à l'invention est caractérisé en ce que-ces corps de canalisation d'écoulement augmentent d'épaisseur depuis leur extrémité d'entrée, en considérant la direction d'écoulement, jusqu'à une zone d'épaisseur maximale située en arrière de leur milieu et comportent ensuite une extrémité profilée des deux côtés avec une courbure concave en adaptation aux étranglements entre les ailettes de tubes

ailetés adjacents.

Un agencement concret de corps de canalisation d'écoulement disposés dans l'écoulement sortant est caractérisé par le fait que ces corps de canalisation d'écoule15 ment comportent une zone d'épaisseur maximale avant leur milieu, en considérant la direction d'écoulement, et comportent ensuite un rétrécissement en forme de V sur la

majeure partie de leur longueur.

Notamment dans le cas o des tubes ailetés de forme ovale sont disposés en une couche, il est avantageux que les corps de canalisation d'écoulement placés sur le côté d'entrée d'écoulement soient liés de façon monobloc à ceux placés sur le côté de sortie d'écoulement En correspondance, conformément à une variante de l'invention, chaque 25 corps de canalisation d'écoulement comporte une partie d'entrée placée dans l'écoulement d'entrée, une partie de sortie placée dans l'écoulement de sortie et une partie

réduite intermédiaire.

Une réduction du coefficient de perte de pression 30 est également enregistrée lorsque les tubes intérieurs proprement dits présentent une section profilée de façon à

favoriser l'écoulement.

Le long des ailettes, il se forme une couche limite d'écoulement et de transmission de chaleur dont l'épaisseur 35 augmente dans la direction d'écoulement Cette couche limite diminue le coefficient de transmission de chaleur dans la direction d'écoulement Pour contrebalancer cette influence, il est prévu conformément à une autre caractéristique de l'invention que des corps de canalisation d'écoulement soient placés sur les bords avant des ailettes pour produire

un écoulement tourbillonnaire ordonné.

Les tourbillons longitudinaux de l'écoulement tourbillonnaire ordonné transportent de l'air froid vers les ailettes tandis que l'air plus chaud s'accumule au

centre des tourbillons.

Avantageusement, les corps de canalisation d'écoulement sont constitués par des languettes triangulaires 10 formées par découpage des bords avant des ailettes et amenées par pliage dans l'écoulement La disposition des corps de canalisation d'écoulement décrits en dernier sur les bords avant des ailettes est avantageuse du fait que dans cette zone il ne s'établit encore que des vitesses d'écoule15 ment relativement petites car il n'existe encore aucun effet

accentué de refoulement des tubes intérieurs dans cette zone.

Les tourbillons longitudinaux séparés des bords avant des ailettes augmentent la vitesse périphérique pendant l'accélération de l'air de refroidissement sous l'effet de l'action 20 de refoulement du tube intérieur Tout cela contribue à

augmenter le coefficient de transmission de chaleur.

L'inventeur s'est rendu compte et a vérifié par des calculs que la perte de pression du côté-gaz n'est engendrée que dans une proportion relativement faible par la force 25 de frottement sur paroi des couches limites d'écoulement ( résistance de frottement) Il en résulte qu'une proportion importante de la perte de pression devrait être imputable à des répartitions non homogènes de la vitesse avec effet

tourbillonnaire en résultant.

Les surfaces de canalisation d'écoulement qui sont formées sur les corps de canalisation d'écoulement diminuent ces défauts d'homogénéité des champs d'écoulement Par la formation de canaux diffuseurs sur les côtés de décharge des corps de canalisation d'écoulement, il est possible de récu35 pérer une proportion importante de la pression dynamique de l'écoulement gazeux La perte totale de charge ou de pression devrait, grâce aux moyens proposés par l'invention, pouvoir être réduite jusqu'à environ 40 % sans que le coefficient de transmission de chaleur soit diminué Au contraire, grâce à l'amélioration du balayage des tubes centraux qui est obtenu conformément à l'invention, on peut s'attendre à une augmentation du coefficient de transmission de chaleur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description,

donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective et en coupe d'un ensemble de tubes ailetés conforme à l'invention; la figure 2 représente, dans une coupe conforme à la figure 1, un ensemble de tubes ailetés sans corps de canalisation d'écoulement à titre de comparaison; la figure 3 est une coupe d'un ensemble de tubes ailetés dans un paquet comprenant des couches de tubes ailetés étroitement espacés et des corps de canalisation d'écoulement conformes à l'invention; la figure 4 est une représentation en coupe d'un ensemble de 20 tubes ailetés dans un paquet comprenant des couches de tubes ailetés largement espacés et des corps de canalisation d'écoulement conformes à l'invention, la figure 5 représente un ensemble de tubes ailetés dans un paquet comprenant deux couches de tubes ailetés qui sont disposés dans les mêmes plans et des corps de canalisation d'écoulement conformes à l'invention; la figure 6 représente un ensemble de tubes ailetés conforme à l'invention comprenant des tubes ovales et des corps continus de canalisation d'écoulement conformes à l'invention; la figure 7 représente un ensemble de tubes ailetés comprenant des tubes ailetés de profil favorable pour l'écoulement et des corps de canalisation diécoulement conformes à l'invention la figure 8 est une représentation en coupe d'un ensemble de tubes ailetés conforme à l'invention, comportant des corps de 35 canalisation d'écoulement qui sont chacun placés sur le bord avant des ailettes; et la figure 9 est une vue en élévation latérale partielle de

l'ensemble de tubes ailetés représenté sur la figure 8.

L'ensemble de tubes ailetés de la figure 1 comporte des tubes ailetés 2 comportant des tubes intérieurs 4, dans lesquels s'écoule un premier milieu tel que de l'eau à refroidir Des ailettes 6 en forme de disques annulaires sont disposées à intervalles égaux le long de l'axe des tubes intérieurs 4 Les ailettes 6 sont placées, dans les exemples de réalisation représentés, dans des plans radiaux par rapport aux tubes intérieurs 4 A la place des ailettes 6,

on peut également prévoir une ailette continue et entourant 10 le tube central 4 en forme de spirale.

Perpendiculairement à l'ensemble de tubes ailetés à une couche de la figure 1 un second milieu, comme de l'air, s'écoule dans la direction de la flèche 8 pour refroidir par un courant transversal le premier milieu s'écoulant dans 15 les tubes intérieurs 4 En considérant la direction d'écoulement, il est prévu en avant et en arrière de l'ensemble de tubes ailetés de la figure 1 des corps de canalisation d'écoulement 10, 12 placés dans des plans 14 Les plans 14 sont décalés parallèlement aux plans prncipaux d'écoulement 16 de manière qu'ils divisent par deux précisément l'intervalle existant entre deux plans principaux d'écoulement 16 adjacents et qu'ils puissent se placer dans l'intervalle existant

entre deux tubes ailetés adjacents 2 Les corps de canalisation.

d'écoulement 10 disposés à l'entrée de l'écoulement d'air augmentent d'épaisseur à partir de leur extrémité arrondie d'entrée 18, en considérant la direction d'écoulement,jusqu'à une zone 20 d'épaisseur maximale placée en arrière de leur centre Ensuite ils progressent jusqu'à une extrémité de sortie 22 qui est pourvue d'une courbure concave des deux côtés 30 en adaptation aux périphéries des ailettes 6 de tubes ailetés adjacents Par suite de cette conformation, l'extrémité de sortie 22 pénètre étroitement dans l'intervalle existant entre des tubes ailetés adjacents 2 et elle peut être facilement fixée dans cette zone par des techniques connues de liaison, comme par exemple par collage, par soudage, par boulonnage ou analogue Lorsque les corps de canalisation d'écoulement 10 sont formés de profilés extrudés en matière plastique, comme cela peut être avantageux pour des raisons de fabrication, et lorsque les tubes ailetés 2 sont formés d'un métal, il est avantageux d'avoir une liaison collée ou à emboîtement dans laquelle des parties élastiques des corps de canalisation d'écoulement sont emmanchées élastiquement sur les tubes ailetés et sont fixées par coincement. Les corps de canalisation d'écoulement 12 disposés à la sortie d'écoulement comportent une extrémité d'entrée 24, qui est profilée symétriquement par rapport à l'extrémité

de sortie 22 des corps de canalisation d'écoulement 10.

L'extrémité d'entrée 24 s'engage également, de l'autre côté de l'ensemble de tubeiailetés, dans l'intervalle existant entre des tubes ailetés adjacents 2 La zone d'épaisseur

maximale 26 est placée, pour ces corps de canalisation.

d'écoulement 12, à la même distance de l'extrémité d'entrée que la zone d'épaisseur maximale 20 des corps de canalisation d'écoulement 10 à l'extrémité de sortie A partir de cette zone 26 d'épaisseur maximale, les corps de canalisationd'écoulement 12 diminuent de section pratiquement linéairement sur une zone 28 relativement longue jusqu'à une extré20 mité arrondie de sortie 30 Pour renforcer la zone longue 28, deux parois transversales 32, 34 sont formées par emboutissage

dans les corps de canalisation L d'écoulement 12.

Des corps de canalisation d'écoulement 12 adjacents s'ouvrent ainsi dans la direction d'écoulement 8, en les consi25 dérant à partir de l'extérieur, de sorte qu'un canal diffuseur

36 est créé entre deux corps de canalisation d'écoulement.

Au contraire, des corps de canalisation: d'écoulement 10 adjacents forment sur le côté d'entrée d'écoulement des canaux 38 constituant des buses et qui diminuent de section jusq'aux 30 zones 20 d'épaisseur maximale Dans le tube aileté central 2 de l'ensemble de la figure 1, on a- indiqué dans la moitié supérieure des filets d'écoulement 40, qui représentent le trajet d'écoulement de l'air guidé par les corps de canalisation d'écoulement 10, 12 On a désigné par les références I, II, III, IV quatre plans de référence orientés perpendiculairement à la direction principale d'écoulement Dans le plan de référence I, l'écoulement d'air n'est encore pratiquement pas perturbé Dans le plan de référence II, l'écoulement subit son plus fort rétrécissement avant l'entrée entre les différentes ailettes 6 des tubes ailetés 2 En d'autres termes, le plan de référence II contient les zones 16 de plus forte épaisseur des corps de canalisation d'écoulement, Ensuite l'écoulement se divise pour balayer les tubes intérieurs 4, les corps de canalisation d'écoulement 10 faisant en sorte que l'écoulement passant entre les ailettes 6 soit

rapproché des tubes intérieurs 4.

Dans le plan III, qui contient les zones 26 d'épaisseur maximale des corps de canalisation d'écoulement 12, les courants sont à nouveau réunis Dans ce cas le profil de vitesse 44 de l'écoulement dans le plan III a été dessiné entre deux corps de canalisation: d'écoulement 12 Le profil ne présente aucune survitesse marquée, c'est-à-dire que la 15 différence entre le maximum et le minimum de vitesse est comparativement faible A la suite du plan III se place le canal diffuseur 36, dans lequel l'écoulement est ralenti jusqu'au plan IV et ainsi une proportion importante d'énergie cinétique est récupérée sous la forme d'énergie de compression. 20 La figure 2 représente à titre comparatif un ensemble de tubes ailetés comme sur la figure 1, mais cependant sans aucun corps de canalisation: d'écoulement Les filets d'écoulement désignés dans ce cas par la référence numérique 41 se rétrécissent sur le côté d'entrée d'écoulement plus en direc25 tion du plan 14 d'espacement entre deux tubes ailetés adjacents 2 que sur la figure 1 En d'autres termes, l'écoulement d'air n'est pas dévié comme sur la figure 1 à proximité des tubes intérieurs 4 des tubes ailetés 2 Dans un plan de référence prévu à la sortie, on a indiqué le profil de vitesse 30 45 s'établissant ici Ce profil de vitesse atteint son maximum respectivement dans les plans 14 et un minimum négatif dans les plans principaux d'entrée d'écoulement 16 des tubes ailetés 2 En d'autres termes, il se forme dans la région des tubes intérieurs qui est placée sur le côté de décharge une zone d'eau morte dans laquelle de l'air reflue en arrière Cela se

traduit par une perte Egalement le maximum de vitesse d'écoulement du côté de sortie d'écoulement est sensiblement plus haut que dans le cas du profil de vitesse 44 de la figure 1.

Avec un tel profil de vitesse, on ne peut également récupérer,

en disposant en aval des diffuseurs, qu'une proportion relativement faible d'énergie de compression.

Grâce au guidage de l'écoulement d'air, conformément à la figure 1, sur les tubes intérieurs 4, le coefficient de transmission de chaeur est augmenté par comparaison à la figure 2, o le courant de gaz s'écoule en majeure partie à une assez grande distance des tubes intérieurs, c'estàdire le long des zones extérieures plus froides des ailettes. 10 Les corps de canalisation d'écoulement 10 et 12 peuvent, dans le cas le plus simple, être constitués par des tubes cylindriques circulaires Il est évident que le mode de réalisation représenté sous la forme de corps profilés élancés est plus favorable du point de vue de la technique d'écoulement 15 c'est-à-dire que les pertes de pression dans l'écoulement

peuvent être maintenues plus faibles.

L'angle d'ouverture du canal diffuseur 36 devrait dans des réalisations pratiques être avantageusement compris

entre 4 et 10 .

La figure 3 représente un ensemble de tubes ailetés dans un paquet comportant trois couches de tubes ailetés A, B, C décalées entre elles, les tubes ailetés 2 étant conformes à ceux de la figure 1 et n'étant pas décrits à nouveau Les couches de tubes ailetés sont disposées de façon compacte, 25 c'est-à-dire avec un contact périphérique des ailettes 6 des différents tubes ailetés décalés entre eux Egalement les corps de canalisation d'écoulement 10, 12 sont agencés comme sur la figure 1 Ces corps de canalisations d'écoulement sont disposés, comme sur la figure 1, dans des plans 14 décalés par rapport aux plans principaux d'entrée d'écoulement 16 en ce qui concerne les couches de tubes ailetés A et C. Les plans principaux dlentrée d'écoulement ou les plans axiaux des tubes ailetés 2 de la couche intermédiaire B coïncident

dans ce cas avec les plans 14.

Les corps de canalisation d'écoulement 10, 12 sont en particulier exactement conformes à ce qui a été décrit et représenté pour la figure 1 et pour cette raison on ne les décrira pas à nouveau Sur la partie supérieure de la figure 3, il est prévu en avant et en arrière de la couche intermédiaire à chaque fois un corps de canalisation d'écoulement 48 en forme de tube circulaire Ce corps de canalisation d'écoulement doit contribuer à établir un balayage efficace des tubes intérieurs 4 des tubes ailetés 2 dans les couches intermédiaires B et C En variante, ces corps de canalisation d'écoulement 48 additionnels peuvent également être supprimés, comme cela est mis en évidence dans la moitié inférieure de la figure 3 Les filets d'écoulement 10 désignés dans ce cas par la référence 47 passent dans la zone d'entrée d'écoulement entre les plans de référence I et II et dans la zone de sortie d'écoulement entre les plans de référence III et IV comme sur la figure 1 On obtient également dans le plan de référence III un profil de vitesse 44 qui est en principe identique à ce qui a été mis en évidence sur la figure 1 Egalement lorsqu'on utilise les corps de canalisations d'écoulement 10, 12 avec un ensemble de tubes ailetés disposés sous forme d'un paquet compact comme sur la figure 3, on obtient au moins pour la première et la dernière 20 couche pratiquement les mêmes effets que ceux qui ont été

décrits en référence à la figure 1.

La figure 4 représente un ensemble de tubes ailetés comportant des couches de tubes ailetés A, B, C disposées de façon espacée, auquel cas également il est prévu des corps de 25 canalisation d'écoulement 10 et 12 conformes à la figure 1 dans la zone d'entrée et dans la zone de sortie de l'écoulement

de gaz A cet égard il est inutile de répéter la description.

Entre différentes couches de tubes ailetés, il est cependant prévu également dans ce cas des corps de canalisation d'écoule30 ment 50 ayant un profil favorisant l'écoulement Les corps de canalisations d'écoulement 50 s'étendant également sur la longueur des tubes sont profilés à une extrémité 52 comme l'extrémité de sortie 22 des corps de canalisation d'écoulement de sorte qu'ils s'engagent également dans l'intervalle existant entre deux tubes ailetés adjacents 2 et peuvent être fixés dans cette zone A l'autre extrémité 54, les corps de canalisation: d'écoulement 50 ont une section en forme de goutte Pour simplifier, on a utilisé les mêmes corps de canalisations d'écoulement 50, qui sont cependant tournésde , sur le côté d'entrée d'écoulement, par rapport aux corps de canalisation, d'écoulement 50 placés du côté de sortie d'écoulement de sorte que l'extrémite 54 est tournée dans la direction d'entrée d'écoulement et que l'extrémité 52 profilée de manière à s'engager dans l'intervalle entre deux tubes ailetés 2, est dirigée dans le sens de sortie d'écoulement Les corps de canalisation d'écoulement 50 o 10 assurent un guidage, dans des conditions favorables pour l'écoulement, du courant gazeux entre les couches A et C. La figure 15 représente un ensemble de tubes ailetés comportant seulement deux couches de tubes ailetés, auquel cas les tubes ailetés 2 des différentes couches sont 15 disposés dans les mêmes plans d'entrée d'écoulement 16 et sont espacés l'un de l'autre d'une distance a sur leur périphérie d'ailettes Dans la zone du plan 14, o sont disposés sur le côté d'entrée et sur le côté de sortie d'écoulement des corps de canalisation, d'écoulement 10 et 20 12 comme sur les figures 1, 3 et 4, il est prévu des corps de canalisation d'écoulement 60 additionnels qui, en consi dérant le sens d'écoulement, sont profilés symétzruement,

c'est-à-dire avec des extrémités 62 s'engageant respectivement du côté d'entrée et du côtéde sortie de l'écoulement, 25 de la-même manière, dans les intervalles correspondants existants entre à chaque fois deux tubes ailetés 2.

On obtient ainsi pour ces corps de canalisation d'écoulement une section profilée à peu près en forme de citron Les corps de canalisation d'écoulement 60 assurent une réparti30 tion favorable de l'écoulement entre les deux couches de tubes ailetés et un balayage correct des tubes intérieurs 4 pour la couche de tubes ailetés placée en aval Il est encore à noter que les corps de canalisation d'écoulement 60

peuvent être reliés aux ailettes 6 de la même manière que les 35 corps de canalisations d'écoulement 10, 12.

La figure 6 représente un ensemble de tubes ailetés 2 ' à une couche, comportant des tubes intérieurs ovales 4 ' et des ailettes 6 ' en forme de plaques polygonales, qui peuvent être monobloc pour toute la couche A une distance égale à des plans principaux d'entrée d'écoulement 16 des tubes intérieurs 4 ' et parallèlement à ceux-ci, il est prévu dans les plans 14 des corps de canalisation d'écoulement 70 monobloc, qui comportent une partie d'entrée 72, une partie 74 réduite, profilée et adaptée aux tubes intérieurs ovales 4 ' et une partie de sortie 76, qui est réduite des deux côtés comme les corps de canalisation d'écoulement 12 pour créer des canaux diffuseurs 36 Il est évident également que 10 dans ce cas le gaz (air) pénétrant dans la direction de la flèche 8 est rapproché dans des conditions favorables d'écoulement des tubes intérieurs ovales 4 ' et est évacué de

l'ensemble de tubes ailetés du côté de sortie avec récupération de pression.

Le mode de réalisation de la figure 7 se différencie de celui de la figure 6 exclusivement par le fait que les tubes intérieurs 4 " sont pourvus d'un profil favorisant

l'écoulement, ce qui diminue encore les pertes par comparaison au mode de réalisation de la figure 6.

La partie intermédiaire de section réduite 74 est évidemment profilée dans ce cas en correspondance au

contour des tubes intérieurs 4 ".

Sur les figures 8 et 9, on a représenté une variante de réalisation Les tubes intérieurs ovales 4 ' d'un ensemble 25 de tubes ailetés sont pourvus d'ailettes 80 de profil rectangulaire qui, de même que dans les autres modes de réalisation décrits, sont orientées perpendiculairement à l'axelongitudinal des tubes intérieurs Des languettes de forme triangulaire sont découpées dans le bord avant 82 et sont pliées de manière à former des corps de canalisations d'écoulement 84 Ces corps de canalisation, d'écoulement 84, tournés dans la direction d'entrée d'écoulement 8, produisent un écoulement tourbillonnaire ordonné dans une zone située en arrière du bord avant 82, avec des tourbillons longitudi35 naux au centre desquels est collecté, par suite du principe

du cyclone, de l'air plus chaud tandis que l'air plus froid circule dans les zones extérieures des tourbillons produits.

Les tourbillons longitudinaux augmentent de vitesse périphéri-

que lors de leur passage entre les ailettes 80 tandis que l'air est accélére par suite de l'effet de refoulement des tubes intérieurs 4 ' Ainsi également dans ce cas, de l'air froid est amené en contact des tubes intérieurs 4 ' et 5 des ailettes pour améliorer leur refroidissement Ainsi le

coefficient de transmission de chaleur est augmenté.

La figure 9 représente en vue de face la disposition de la figure 1, auquel cas deux ailettes 80 sont représentées l'une à côté de l'autre Il est évident que, pour 10 chaque ailette 80, les corps de canalisation d'écoulement 84, comme décrit ci-dessus, sont pliés alternativement sur des c 8 tés opposés de chaque bord 82 de sorte que, dans le canal 86 formé entre deux ailettes 80, les corps de canalisation d'écoulement 84, qui font saillie d'une ailette 80, sont décalés par rapport aux corps de canalisation d'écoulement 84, qui font saillie de l'autre ailette 80 dans le même canal 86 Les tourbillons longitudinaux se détachant des deux côtés des corps de canalisation d'écoulement tournent, comme cela est également indiqué dans la représen20 tation de la figure 9, dans un sens opposé Lors de l'utilisation des corps de canalisation d'écoulement 84 décrits en référence aux figures 8 et 9, on obtient une amélioration importante du coefficient de transmission de chaleur par

comparaison aux solutions précédentes ( cf figure 2).

Les corps de canalisation d'écoulement 84 des figures 8 et 9 peuvent être prévus additionnellement dans les modes de réalisation des figures 1 à 7 afin de combiner d'une

manière avantageuse les effets décrits.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1 Ensemble de tubes ailetés pour transmettre de la chaleur entre un premier milieu s'écoulant dans les tubes ailetés et un second milieu s'écoulant à l'extérieur des tubes ailetés dans une direction perpendiculaire à ceux-ci, caractérisé en ce que les corps de canalisation d'écoulement ( 10, 12; 50, 60, 70; 84) sont agencés en forme d'ailes portantes et sont disposés dans la zone d'entrée

d'écoulement ( 38) et/ou la zone de sortie d'écoulement ( 36) 10 du second milieu par rapport aux tubes ailetés ( 2, 2 ').

2 Ensemble de tubes ailetés selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps de canalisation d'écoulement ( 10, 12; 50, 60, 70) comportent des surfaces par

lesquelles le second milieu peut être dévié en direction des 15 tubes intérieurs ( 4, 4 ') des tubes ailetés.

3 Ensemble de tubes ailetés selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les corps de canalisation d'écoulement sont constitués par des profilés ( 10, 12; 50, 60, 70), notamment en matière plastique, qui sont orientés dans la

2 iriection longitudinale des tubes ailetés ( 2, 2 ').

4 Ensemble de tubes ailetés selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les corps de canalisation

d'écoulement ( 10, 12; 50, 60, 70) sont placés dans des

plans ( 14) décalés par rapport aux plans principaux d'entrée 25 d'écoulement ( 16) des tubes ailetés ( 2, 2 ').

Ensemble de tubes ailetés selon la revendication 4,

caractérisé en ce que les corps de canalisation d'écoulement ( 10, 12; 50, 60, 70) comportent des amincissements ( 22, 24; 52, 62, 74) qui s'engagent respectivement dans le rétrécisse30 ment entre deux tubes ailetés adjacents ( 2, 2 ').

6 Ensemble de tubes ailetés selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des corps de canalisation

d'écoulement ( 12) disposés sur le c 8 té de sortie d'écoulement

des tubes ailetés ( 2) sont profilés de façon à former des 35 canaux diffuseurs ( 36).

7 Ensemble de tubes ailetés dans un paquet comportant plusieurs couches de tubes ailetés décalées entre elles, selon

une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des corps

de canalisation d'écoulement ( 10, 12, 50, 60) sont disposés en arrière et entre les différentes couches de tubes ailetés dans des plans décalés par rapport aux plans principaux des tubes ailetés ( 2) placés dans les couches extieures du paquet. 8 Ensemble de tubes ailetés selon la revendication 7, comportant des couches de tubes ailetés largement espacées, caractérisé en ce qu'il est prévu entre les couches de tubes ailetés (A, B, C) des corps de canalisation d'écoulement 10 additionnels ( 50, 60) également dans les plans axiaux des

tubes ailetés.

9 Ensemble de tubes ailetés selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que des corps de canalisation

d'écoulement ( 10) placés dans la zone d'entrée d'écoulement 15 augmentent d'épaisseur, à partir de leur extrémité d'entrée d'écoulement ( 18) en considérant la direction d'écoulement, jusqu'à une zone ( 20) d'épaisseur maximale en arrière de leur centre et comportent ensuite une extrémité ( 22) profilée des deux côtés avec une courbure concave en adaptation aux

rétrécissements entre les ailettes de tubes ailetés adjacents.

Ensemble de tubes ailetés selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que des corps de canalisation

d'écoulement ( 12) disposés dans la zone de sortie d'écoulement comportent une région ( 26) d'épaisseur maximale placée avant 25 leur centre en considérant la direction d'écoulement, et ensuite un amincissement en forme de V ( 28) sur la majeure

partie de leur longueur.

11 Ensemble de tubes ailetés selon une des revendications

1 à 4 ou 6, caractérisé en ce que chaque corps de canalisation 30 d'écoulement ( 70) comporte une partie d'entrée ( 72) placée dans la zone d'entrée d'écoulement, une partie de sortie ( 76) placée dans la zone de sortie d'écoulement et entre les

deux une partie amincie ( 74).

12 Ensemble de tubes ailetés selon une des revendica35 tions 1 à 11, caractérisé en ce que les tubes intérieurs ( 4 ")

ont eux-mêmes un profil favorisant l'écoulement.

13 Ensemble de tubes ailetés selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que des corps de canalisation

d'écoulement ( 84) sont prévus sur les bords avant d'ailettes

( 82) pour produire un écoulement tourbillonnaire ordonné.

14 Ensemble de tubes ailetés selon la revendication 13, caractérisé en ce que les corps de canalisation d'écou5 lement ( 84) sont constitués par des lèvres triangulaires, découpées sur les bords avant des ailettes et pliées dans l'écoulement.