Brevet FR2373768A1 — publié le 19780707

La pressente invention concerne un échangeur de chaleur ayant une enceinte primaire pour le liquide à refroidir et une enceinte secondaire pour le fluide de refroidissement. Il est connu de façon générale dans les moteurs à combustion interne de prévoir des échangeurs de chaleur (radiateurs) comportant des tubes qui sont traversés par un fluide de refroidissement tel que l'eau alors que l'enceinte à l'extérieur des tubes est balayée par un fluide à refroidir comme par exemple l'air de suralimentation, l'huile ou l'eau. Lorsque l'6changeur- de chaleur es.t balayé. à l'exterieur et à l'intérieur des tubes par le même fluide, la paroi interne des tubes détermine les conditions de l'ôchange calorifique. Si l'on prévoit des ailettes extérieures, elles ne permettent pas de favoriser ltéchange de la chaleur. Les ailettes ou analogues à l'intérieur du tube sont gênantes car ellesgênent ltôcoulement et ne peuvent de ce fait s'utiliser. En outre, il. faut que les tubes présentent des parois aussi minces que possible, de sorte que l'on rencontre des problèmes de corrosion lorsqu'on utilise de l'eau de mer. Un autre inconvénient des échangeurs de chaleur connus est que leur fabrication est très coûteuse puisque les divers tubes doivent être fixes à la molette ou par brasure sur des plaques frontales. On rencontre alors des problèmes de déformation ou de contrainte qui se traduisent par des fuites. La présente invention a pour but de remédier aux difficultés ci-dessus et de créer un échangeur de chaleur de constllotson compacte, permettant d'assurer un échange de chaleur important. A cet effet, l'invention concerne un échangeur de chaleur du type ci-dessus, échangeur de chaleur caractérisé en ce quesltenceinte primaire et l'enceinte secondaire sont séparées l'une de l'autre par une cloison traversée par des tubes conducteurs d chaleur, venant en saillie dans les deux enceintes, ces tubes conducteurs ayant un élément caloporteur interne, au moins l'un des fluides des deux enceintes étant un liquide. Comme la paroi ne participe pas pour l'essentiel à l'échange de chaleur, elle peut avoir une épaisseur quelconque, ce qui assure une séparation certaine des deux fluides. L'échange de la chaleur à travers la paroi se fait dans la direction longitudinale des tubes conducteurs qui ont une zone de chauffage dans l'enceinte primaire, une zone de transfert au niveau de la paroi séparant les deux enceintes et enfin une zone de refroidissement dans l'enceinte secondaire. Le fluide ou liquide caloporteur se vaporise à 1'intérieur du tube conducteur, dans la zone de chauffage, puis passe axialement par la zone de transfert et se condense dans-la zone de refroidissement en liberant la chaleur latente de vaporisation. Dans l'échangeur de chaleur selon l'invention, l'rechange de chaleur se fait à la fois au niveau de l'extrémité de refroidissement et dans le fluide de refroidissement, uniquement sur les surfaces extérieures des tubes conducteurs, ce qui permet une bonne adaptation à n'importe quel fluide sans avoir des limites relatives à la surface extérieure des parois internes. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, les tubes conducteurs ont des ailettes dans l'enceinte primaire et dans l'enceinte secondaire. Les ailettes augmentent considérablement la surface extérieure et ainsi la surface d rechange de chaleur sans limiter les conditions d'écoulement dans les deux enceintes Ainsi pour un même encombrement, 1'échangeur de chaleur selon l'invention permet de multiplier l'ôcbange calorifique par six ou sept par rapport aux échangeurs connus. Pour tenir compte des coefficients d'échange de chaleur différents des fluides de l'enceinte primaire et de l'enceinte secondaire , il est en outre prévu d'avoir des longueurs de tube différentes dans l'enceinte primaire et dans l'enceinte secondaire. Suivant l'invention, les extrémités des tubes conducteurs, les plus courts, se trouvent dans l'enceinte qui est balayée par un liquide. Dans le cas d'un échangeur de chaleur dans lequel l'enceinte primaire est située à un niveau plus élevé que l'enceinte secondaire, il est en outre prévu de garnir les tubes conducteurs par un moyen interne,par exemple une structure capillaire qui permet l'échange du fluide caloporteur, liquide, meme dans le sens opposé du sens d'action de la gravité. La présente invention sera décrite plus en détail a l'aide d'un exemple de réalisation représenté de façon schématique dans l'unique figure annexée. La figure est une vue en coupe d'un échangeur de chaleur présentant une enceinte primaire et une enceinte secondaire, une paroi séparant les deux enceintes étant traversée par un certain nombre de tubes conducteurs de chaleur. Sur la figure, la référence 1 concerne un échangeur de chaleur qui comporte un boitier 2 subdivisé. Une cloison 3 qui sépare les deux moitiés du bottier 2 délimite une enciente primaire 4 pour un fluide à refroidir et une enceinte secondaire 5 pour un fluide de refroidissement. L'enceinte rpimaire 4 comporte une alimentation 6 et une évacuation 7 l'enceinte secondaire 5 présente une ouverture d'alimentation 8 et une ouverture d'évacuation 9. La paroi 3 est traversée par un certain nombre de tubes conducteurs de chaleur 10 qui viennent. en saillie dans l'enceinte primaire 4 et dans l'enceinte secondaire 5. Les tubes conducteurs de chaleur 10 ont une surface extérieure garnie de nervur.es ou d'ailettes de refroidissement 1-1. Comme cela ressort de la.figure, la surface de refroidissement des tubes conducteurs de chaleur peut être modifiée dans les enceintes 4 et 5 par modification de la longueur des tubes 10 ou du nombre d'ailettes Il de façon que les tubes conducteurs de chaleur puissent se déterminer en fonction du coefficient de transfert de chaleur du fluide correspondant. En outre1 ltéchangeur de chaleur 1 se réalise facilement et on ne rencontre aucune difficulté pour réaliser ltétanchéité entre les deux enceintes 4 et 5 puisque les tubes conducteurs de chaleur peuvent se dilater librement. En outre, le mode de réalisation de ltéchangeur de chaleur selon l'invention est compact Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Echangeur de chaleur ayant une enceinte primaire pour un fluide à refroidir et une enceinte secondaire pour un fluide de refroidissement, échangeur de. chaleur caractérisé en ce que l'enceinte primaire (4) et l'enceinte secondaire (5) sont séparées l'une de l'autre par une cloison (3) traversée par des tubes conducteurs de chaleur (10), venant en saillie dans les deux enceintes (4 et 5), ces tubes conducteurs ayant un élément caloporteur interne, au moins 1' un des fluides des deux enceintes étant un liquide.. 20) Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes conducteurs (10) co-- portent des ailettes (11) dans l'enceinte rpimaire (4) et dans l'enceinte -secondaire (5). 30) Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tubes conducteurs de chaleur (10) ont une longueur différente dans l'enceinte primaire (4) et dans l'enceinte secondaire (5). 40) Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des. revendications 1 a 3, earactérisé en ce que les extrémités les plus courtes des tubes conducteurs de chaleur (10) sont prévues dans enceinte (4 ou 5) traversée par le liquide. 5 ) Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l'enceinte primaire est déposée à un niveau plus haut que l'enceinte secondaire, échangeur caractérisé en ce que les tubes conducteurs de chaleur (10) présentent dans leur partie médiane par exemple une structure capillaire qui permet un passage du liquide caloporteur même dans le sens contraire de l'action de la gravité.