Brevet FR2243408A1 — publié le 19750404

ta présente invention concerne un échangeur de chaleur qui, chauffé par de la vapeur et destiné en particulier a' des installations de chauffage à eau chaude, est équipé de conduits tubulaires disposés hélicoldalement à l'intérieur de son enveloppe et contenant de la vapeur d'eau ainsi que du condensat et d'un dispositif régulateur prévu du côté du condensat. De tels échangeurs de chaleur sont connus depuis longtemps et sont fabriqués en grandes séries. Leur construction est pour l'essentiel bien arrêtée et ne saurait être perfectionnée valablement sans augmentation considérable de leur prix de revient. ta présente invention a pour objet de permettre, en conservant la construction actuelle, d'accroître le transfert de 2 chaleur par m de surfaee disponible pour l'échange de chaleur. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention réside en ce que les conduits tubulaires présentent sur une partie de leur longueur une section transversale circulaire et sur le restant de leur longueur une section elliptique ou sensiblement rectangulaire. Suivant une autre caractéristique de la présente invention, l'aire de section disponible pour l'écoulement du fluide dans la partie des conduits tubulaires qui présente la section transversale elliptique ou rectangulaire est plus réduite que l'aire de section de la partie des conduits qui présente la section transversale circulaire. Enfin, les longueurs des parties des conduits tubulaires sections transversales différentes sont choisies de façon que la section transversale disponible dans la zone à vapeur soit relativement forte et celle disponible dans la zone à condensat soit relativement faible. L'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré au dessin annexé. La fig. I est une coupe d'un échangeur de chaleur chauffé par de la vapeur. La fig. 2 représente à plus grande échelle une vue partielle d'un conduit tubulaire illustrant le principe de la présente invention. Un échangeur de chaleur 1 chauffé par de la vapeur est constitué par une enveloppe 2 et des conduits tubulaires 3 qui se terraient aux côtés frontaux de l'enveloppe 2 danses brides de raccordement 4 et 5. En passant par la bride de raccordement 4, qui présente un diamètre supérieur à celui de la bride de raccordement 5, de la vapeur chaude s'écoule dans les conduits tubulaires 3, réalisés par exemple sous forme hélicoidale pour quitter ceux-ci sous forme de condensat au niveau de la bride de raccordement 5. A contre-courant de la vapeur et du condensat, l'eau à chauffer s'écoule à partir de la bride de raccordement 6 par l'intérieur de l'enveloppe vers la bride de raccordement 7 qui se trouve à l'autre extrémité de l'échangeur de chaleur 1. La section transversale des conduits tubulaires 3 varie, sur leur longueur comme représenté à la fig. 2. Dans la zone à vapeur a, la section transversale est circulaire alors que dans la zone à condensat b, elle est elliptique ou rectangulaire. De ce fait, l'aire de section disponible pour l'écoulement du fluide dans la partie à condensat b du conduit tubulaire 3 est plus petite que celle disponible dans la zone à vapeur a de sorte que la vitesse d'écoulement du condensat est plus grande que dans le cas où la section est la même dans les zones à vapeur et à condensat. Gela pernet à son tour un meilleur transfert de chaleur qui se traduit par une augmentation de 1' effi- cacite et de la rentabilité de l'échangeur de chaleur 1. Les longueurs des parties 8 et 9 des conduits présentant respectivement une section circulaire et' une section rectangulaire ou elliptique sont choisies de telle manière que la section disponible dans la zone à vapeur a soit relativement grande et celle disponible dans la zone à condensat b soit relativement 'faible. Tes conduits tubulaires 3 présentant des sections transversales variaRJles sont réalisés en une pièce et fabriqués de manière appropriée à partir d'un conduit tubulaire à section circulaire. Le temps de passage du condensat par l'échangeur de chaleur 1 est enfin encore influencé par le fait que le diamètre d des spires de la partie 9 des conduits tubulaires présente une valeur déterminée qui est éventuellement établie par un calcul. Comte le montre la fig. 2, le diamètre d de la partie 9 des conduits tubulaires peut être inférieur au diamètre D de la partie 8 à section circulaire. Le pas des spires ainsi que leur espacement dans la partie 9 des conduits tubulaires est variable et s'adapte chaque fois aux conditions Enfin, la fig. 2 montre que les grands côtés 10 des spires de la partie 9 à section rectangulaire s' étendent paral- lèlement à l'axe 11 du conduit tubulaire 3, de sorte que le temps de passage du condensat est plus court que dans le cas où les grands côtés 1C s'étendent perpendiculairement à l'axe 11. L'invention n'est pas limitée l'exemple de réalisation illustré et décrit en détail, diverses modifications pouvant y être apportées sans sortir de son cadre. X X V E If D I C A N S 1 - Echangeur de chaleur qui, chauffé par de la vapeur et destiné en particulier à des installations de chauffage à l'eau chaude, est équipé de conduits tubulaires disposés hé licoldaleent à l'intérieur de son enveloppe et contenant dela vapeur d'eau ainsi que du condensat et d'un dispositif ré ùlateur prévu du côté du condensat, caractérisé en ce que les conduits tubulaires 3 présentent sur une partie de leur longueur une section transversale circulaire et sur le restant de leur longueur une section transversale elliptique'ou sensiblement rectangulaire. 2 - échangeur de chaleur chauffé par de la vapeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits tubulaires 3 à séction variable sont réalisés chacun en une pièce. 3 - changeur de chaleur chauffé par de la vapeur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé én ce que l'aire de section disponible pour l'écoulement du fluide dans la partie 9 des conduits tubulaires à section elliptique ou rectangulaire est plus petite que l'aire de section de la partie 8 à section transversale circulaire. 4 - Echangeur de chaleur chauffé par de la vapeur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les longueurs des parties 8 et 9 à sections différentes des conduits tubulaires sont choisies de telle maniere que la section transversale disponible dans la zone à vapeur a soit relativement grande et celle disponible dans la zone à condensat b soit relativement petite. 5 - Echangeur de chaleur chauffé par de la vapeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les spires de la partie 9 à section rectangulaire ou elliptique des conduits tubulaires présentent un plus faible diamètre d que 'celui des spires de la partie 8 à section transversale circulaire.