Brevet FR2404824A1 — publié le 19790427

L'invention concerne une chambre annulaire de transfert thermique, avec deux ou plusieurs tuyaux concentriques à paroi mince, pour la circulation d'agents d'échange thermique9 fluIdes, 'visqueux et pâteux. On connatt des chambres annulaires de transfert thermique, avec deux ou plusieurs tuyaux concentriques, dans lesquelles les tuyaux participant au transfert de chaleur sont à paroi lisse. Ces chambres annulaires sont surtout affectées, en raison de leur résistance élevée à la pression, à des transferts thermiques fonctionnant sous une grande pression. Cependant, la conformation lisse des tuyaux ne permet-d'atteindre, en comparaison avec d'autres échangeurs thermiques connus, qu'un transfert de chaleur relativement fai- ble. l'invention a pour objet d'éliminer les inconvénients de l'-éat-actuel de la technique èt d'atteindre, à l'aide d'un dispositif simple et économique, une augmentation du transfert thermique. Le principe de-lrinvention est un profilage des tuyaux participant au transfert de chaleur, ce qui entrains une augmentation considérable de l'efficacité du transfert, liée à une diminution de la; consommation de matière par unité de transfert. L'objet de l'invention est atteint en ce que les tuyaux concentriques comportent des ondulations en forme d'anneaux ou de spires. On peut associer ainsi des tuyaux à ondula- tions annulaires qui se superposent, ou bien les combiner avec des tuyaux à paroi lisse. De mêmes des tuyaux à ondulations en spires peuvent entre associés ou bien combinés avec des tuyaux à paroi lisse. les ondulations annulaires ou en spires des tuyaux concentriques sont constituées de telle façon que la distance entre les tuyaux soit supérieure ou égale à la hauteur des ondulations. Cela signifie que le diamètre extérieur du tuyau interne est inférieur ou égal au diamètre intérieur du tuyau exté- rieur contigu, de sorte qu'il se constitue des canaux longitudinaux, de forme annulaire ou en spires. Suivant le transfert de chaleur à effectuer, il est possible aussi de mettre-en jeu des tuyaux lisses combinés avec des tuyaux à ondulations annulaires ou en spires, à condi- tion tuyau moins un des tuyaux de la chbre annulaire de trans fert thermique présente de telles ondulations. Les ondulations en spires qui suivent une direction perpendiculaire au sens de l'écoulement, forment des spires simples on multiples, qui suivent, sur les tuyaux participant au transfert de chaleur, des directions identiques ou opposées. Si les tuyaux comportant des ondulations opposées à spires simples ou multiples, perpendiculaires au sens de l'écoulement, sont constitués de telle façon que la distance entre-tuyaux concentriques est égale à la hauteur des ondula tisons, alors il se produit un soutien ponctuel réciproque des ondulations et, de ce fait, une augmentation de la rigidité de la chambre annulaire de transfert thermique. La conformation selon l'invention des tuyaux concentriques participant au transfert de chaleur permet d'obtenir, dans des canaux d'écoulement annulaires, avec une vitesse d'écoulement et une perte de charge relativement faibles, des valeurs élevées de transfert thermique; ceci a pour conséquence pratique que, en comparaison avec une chambre annulaire de transfert thermique à tuyaux lisses, on utilise moins de matière pour arriver au mEme transfert. EXES1PIES de réalisation L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants et des figures jointes représen tant : - figure 1 : tuyaux concentriques à ondulations annulaires ou à spires, - figure 2 à figure 5 : dispositions de tuyaux concentriques à surface lisse et à surface ondulée en forme d'anneaux ou de spires, - figure 6 : tuyaux concentriques à ondulations à spires opposées, les ondulations des tuyaux contigus se soutenant ponctuellement. La chambre annulaire de transfert thermique consiste, suivant la figure 1, en trois tuyaux concentriques, les trois tuyaux comportant des ondulations annulaires ou en spires. La distance entre deux tuyaux contigus est supérieure à la hauteur des ondulations, de sorte qu'il se forme des canaux annulaires dans la direction de l'eecll~emerN Les figures 2 a 5 représentent des cumbinsisons de tuyaux lisses et de tuyaux ondulés les ondulations peuvent être annulaires ou à spires. La figure 6 représente une chambre annulaire de transfert thermique, dont les tuyaux comportent des ondulations à spires. Comme les spires des tuyaux contigtis sont de dire c- tions opposées et que la distance entre les tuyaux est identique à la hauteur des ondulations, il sten suit un soutien ponctuel entre les ondulations de tuyaux contigus. Les ondulations peuvent etre à spires simples ou multiples. lors du passage de l'agent dans les canaux annu- laires d'écoulement de la chambre annulaire de transfert thermique, on obtient, avec un débit relativement faible, par suite des changements permanents de direction et de section de la chambre annulaire, des turbulences élevées qui s'établissent, de ce fait, et ainsi une capacité élevée de transfert thermique. Ceuxci sont bien plus élevés que ceux obtenus avec les chambres annulaires de transfert thermique tuyaux lisses, connues REVEND ICAT I O g S 0S 1.- Chambre annulaire de transfert thermique, avec deux ou plusieurs tuyaux concentriques à paroi mince, destinée à la circulation d'agents échangeurs thermiques liquides, visqueux et pâteux chambre caractérisée en ce que ces tuyaux comportent des ondulations annulaires ou en spires, les tuyaux à ondulations annulaires étant disposées de manière superposée ou bien en combinaison avec des tuyaux à paroi lisse, ou encore, les tuyaux à ondulations en spires étant, de mime, disposés de façon superposée ou combinés avec des tuyaux à paroi lisse. 2.- Chambre annulaire de transfert thermique, suivant la revendication 1 caractérisée par des tuyaux concentriques à ondulations annulaires ou en spires, perpendiculaires au sens de l'écoulement, et constitués de telle façon, que la distance (2) entre les tuyaux (1) est supérieure à la hauteur (3) des ondulations. 3.- Chambre annulaire de transfert thermique, suivast la revendication 1 caractérisée en ce que les ondulations perpendiculaires au sens de l'écoulement, forment des spirea simples ou multiples, et que ces spires suivent, sur les tuyaux (1) participant à l'échange thermique, des directions identiques ou opposées. 4.- Chambre annulaire de transfert thermique, suivant l'une quelconque des revendications 5 à 3, caractérisé en ce que le tuyau (7) est à paroi lisse, et que les tuyaux (5) et (6) sont munis d'ondulations en forme d'anneaux. 5.- Chambre annulaire de transfert thermique, sui vant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que les tuyaux (5) et (7) sont à paroi lisse, et que le tuyau (6) est muni d'ondulations en forme d'anneaux. 6.- Chambre annulaire de transfert thermique-, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les tuyaux (6) et (7) sont à paroi lisse, et que le tuyau (5) est muni d'ondulations en forme d'anneaux. 7.- Chambre annulaire de transfert thermique, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le tuyau (5) est à paroi lisse, et que les tuyaux (6) et (7) sont munis d'ondulations en forme d'anneaux. 8.- Chambre annulaire de transfert thermique, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, earaeterisée en ce que la distance (2) entre les tuyaux (1) concentriques est égale à la hauteur des ondulations, et que les ondula tisons en spires simples ou multiples, disposées en directions opposées, se soutiennent mutuellement et par point.