Brevet FR2191089A1 — publié le 19740201

On sait que dans certains types d'échangeurs de chaleur l'un des deux fluides à mettre en contact traverse une série de serpentins indépendants enroulés entre deux parois concentriques, ces dernières formant guide pour le second fluide qui est ainsi amené à passer dans les interstices ménagés entre les serpentins précités. On obtient de la sorte un transfert de chaleur particulièrement efficace. Les perfectionnements qui font ltobjet de la présente invention visent à améliorer encore le coefficient de transfert thermique des échangeurs du type précité. L'invention consiste principalement à intercaler entre les serpentins un élément réticulé ou grille propre à maintenir ces serpentins convenablement espacés les uns des autres et à déterminer en outre un effet de turbulence. L'invention vise plus particulièrement l'application d'un tel échangeur de chaleur à la réalisation d'un évaporateur pour fluide frigorifique (fréon ou similaire), cet évaporateur pouvant notamment être utilisé en combinaison avec une installation pour le rafraichissement de l'eau. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une coupe de détail partielle montrant l'agencement d'un échangeur de chaleur comportant application des perfectionnements suivant l'invention. Fig. 2 illustre schématiquement en coupe ltapplication de l'échangeur suivant fig. 1 à la réalisation d'un évaporateur pour fluide frigorifique. Fig. 3 est une coupe transversale suivant III-III (fig.2). En fig. 1 les références 1 et 2 désignent deux parois concentriques entre lesquelles sont disposés trois serpentins indépendants auxquels on a respectivement affecté les références 3, 4 et 5. Le serpentin 3 est obtenu en enroulant directement une longueur appropriée de tube sur la paroi intérieure 2, le serpentin 4 en enroulant une seconde longueur sur le premier serpentin 3, et le troisième serpentin 5 en enroulant de la même manière du tube contre le serpentin 4. Chacun des serpentins 3, 4 et 5 est relié à une arrivée de fluide, tandis que l'espace annulaire ménagé entre les parois 1 et 2 communique avec l'alimentation du fluide à réchauffer ou à refroidir. Un tel agencement est d'ailleurs bien connu en pratique. Conformément à la présente invention, on prévoit entre les serpentins 3, 4 et 5 et entre le serpentin 5 et la face interne de la paroi extérieure 1, un élément réticulé 6 qui peut être formé par une grille, un grillage, une toile, etc... en toute matière appropriée (métal, matière plastique, etc...). Cet élément réticulé 6 est constitué par une sorte de nappe qui est appliquée contre le serpentin qui vient d'être réalisé, immédiatement avant l'enroulement du serpentin suivant ou avant mise en place de l'ensemble des serpentins à l'intérieur de la paroi extérieure 1. On comprend que dans ces conditions les éléments réticulés 6 assurent l'espacement correct des serpentins en évitant tout écrasement et en ménageant un espace libre pour la circulation du fluide à chauffer ou à refroidir. De plus et surtout, les essais ont démontré que ces éléments 6 déterminaient pour ce fluide un effet de turbulence qui améliore de manière très sensible le contact de celui-ci avec la paroi des serpentins ; on conçoit effectivement que les saillies déterminées par les fils qui forment les mailles de chaque élément 6 engendrent un tourbillonnement du fluide, ce dernier étant ainsi obligé de lécher la paroi précitée ; le coefficient d'échange thermique est en conséquence considérablement accru. Comme on l'a indiqué au début des présentes, un tel échangeur thermique se prote particulièrement bien à la réalisation d'un évaporateur pour fluide frigorifique. Comme illustré en fig. 2 et 3, la paroi extérieure 1 de l'échangeur thermique est formée par l'en- veloppe extérieure qui renferme l'ensemble de l'évaporateur. Chacun des serpentins 3 à 5 est relié par une canalisation indépendante 7 à un distributeur 8, lui-même alimenté en fluide frigorifique à partir d'un condensateur associé à un groupe compresseur de type classique. L'espace annulaire 9 prévu entre la paroi intérieure 2 et l'enveloppe 1 communique par une tubulure supérieure 10 avec l'ali- mentation du fluide å refroidir, fluide qu'on supposera être constitué par de l'eau.Après contact avec les serpentins 3 à 5 cette eau est évacuée à l'extérieur à travers une tubulure inférieure 11. L'extrémité supérieure de chacun des serpentins 3, 4 et 5 débouche à l'intérieur d'un collecteur dont la paroi latérale est formée par la paroi 2 sus-mentionnée. Dans le collecteur 12 ainsi déterminé est engagée une tubulure axiale 13 dont le sommet est découpé d'une ouverture calibrée 13a tandis que la base 13b est reliée à l'aspiration du groupe compresseur sus-mentionné. Le long de cette tubulure axiale 13 est prévu un tube capillaire 14 qui relie le fond du collecteur 12 au sommet de ladite tubulure, de façon à assurer l'évacuation des dépôts huileux. Le fonctionnement d'un tel évaporateur se conçoit sans difficulté. L'eau qui pénètre dans l'appareil par la tubulure 10 est é- vacuée à l'état refroidi par la tubulure Il tandis que le fluide frigorifique qui parcourt les serpentins 3 à 5 est recueilli dans le collecteur 12 pour être finalement retourné à l'état gazeux au compresseur frigorifique de l'installation. Ici encore les essais ont démontré qu'un tel appareil comportait un coefficient d'échange thermique très élevé, ce qui permet évidemment de diminuer la puissance et le cott du groupe compresseur qui lui est associé. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1 - Echangeur de chaleur, notamment destiné à la réalisation d'évaporateurs pour fluide frigorifique, du genre dans lequel l'un des deux fluides à mettre en contact traverse des serpentins indé- pendants enroulés entre deux parois concentriques, tandis que l'autre fluide est amené entre lesdites parois en vue de circuler à travers les interstices ménagés entre les serpentins précités, caractérisé en ce qu'entre deux serpentins adjacents est intercalé un lément réticulé ou grille propre à maintenir ces serpentins convenablement espacés et à déterminer un effet de turbulence. 2 - Evaporateur pour fluide frigorifique, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur suivant la revendication 1 dont chacun des serpentins est relié d'une part à un distributeur alimenté en fluide frigorifique et d'autre part à un collecteur central qui communique avec l'aspiration du groupe compresseur. 3 - Evaporateur suivant'la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi latérale du collecteur est constituée par la paroi contre laquelle est appliqué le serpentin interne de l'échangeur de chaleur. 4 - Evaporateur suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que dans la partie supérieure du collecteur débouche une tubulure axiale reliée à l'aspiration du groupe compresseur. 5 - Evaporateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le fond du collecteur est relié au débouché supérieur de la tubulure axiale par un tube capillaire.