Brevet FR2465972A1 — publié le 19810327

L'invention concerne le domaine de la mécanique et plus concrètement, l'application du transfert de chaleur dans les évaporateurs d'air conditionné du type inondé. La caractéristique de l'évaporateur consiste en l'utilisation de tubes à ailettes ; il s'agit d'ailettes à l'intérieur d'un même tube, dans la construction d'un échangeur par inondation d'un réfrigérant. Les tubes sont de forme rectangulaire et forment des rangées soudant leurs extrémités longitudinales à des capuchons qui à leur tour sont fermés par un réservoir à chaque extrémité. Pour augmenter la turbulence du liquide réfrigérant en ébullition, on a créé une lame en zig-zag, perforée sur toute sa longueur, pour être introduite à l'intérieur de chaque tube, l'utilité de la lame étant qu'avec les noeuds d'ébullition qui se forment lorsque la température de la surface dépasse de quelques degrés la température de saturation du fluide, celui-ci tend à former une mince pellicule de liquide surchauffé adjacent à la superficie, créant des bulles qui y adhèrent parfaitement. Lorsque la température de la surface chaude est proche de la température de saturation du fluide réfrigérant, la chaleur est transférée par un courant de convection à la surface libre où se produit l'évaporation. La résistance thermique de cette pellicule liquide surchauffée est réduite par l'agitation et l'évaporation de ces bulles. Une augmentation de la température de la paroi du tube s'accompagne d'un accroissement de la quantité de bulles, qui provoquent à leur tour un grand accroissement de flux chauffant. Comme le flux ou la différence de température est en outre augmenté, il se forme de plus en plus de vapeur jusqu'à atteindre un point où le flux de liquide autour de la surface est interrompu, formant un nuage de vapeur. L'évaporateur est constitué par un parallélépipède à sommets arrondis, à l'intérieur duquel se trouve une rangée de tubes de forme rectangulaire, à la superficie supérieure et inférieure desquels se détachent des ailettes courbes opposées et symétriques par rapport au tube central mais réparties de manière parallèle de chaque côté de la surface. La forme la plus communément employée dans les évaporateurs consiste dans l'utilisation de panneaux de tubes circulaires qui parcourent tout l'évaporateur en forme de serpentin ; ltévaporateur proposé se différenciant en ce qu'il consiste en un réseau de conduits horizontaux d'un seul tenant sans interconnexion entre eux, permettant le passage du fluide du réservoir de liquide saturé au réservoir de vapeur saturé de façon indépendante pour chaque conduit. La capacité de l'appareil est augmentée d'environ 25 à 30%. Les conduits se construisent de façon simple ou avec des paires de tubes doubles, ou mieux avec une seule ou plusieurs parois de séparation intermédiaire dans la partie supérieure ou dans la partie inférieure dudit conduit les ailettes courbes, en grand nombre et avec de petites séparations parallèles, augmentent de manière presque infinie la surface du transfert de chaleur. Il en est de même des ailettes de chaque tube moyennant une petite coupure centrale au niveau de la paroi de séparation intermédiaire entre les tubes. Les fluides employés dans cet échangeur sont ceux que l'on utilise communément dans les équipements traditionnels à air conditionné et à réfrigération comme le liquide réfrigérant (fréon, ammoniac, etc) et l'air ambiant comme fluide d'échange de chaleur par courant de convection forcée. Pour augmenter le rendement de l'évaporateur, on insère quelques lames doublées en zig-zag entre les tubes, disposés transversalement ; sur la longueur desdites lames on fait des perforations de sections qui forment également un zig-zag, produisant une turbulence de manière lente qui homogénéise les molécules du réfrigérant à l'état de vapeur. Lévaporateur présente techniquement une fabrication plus perfectionnée, tant par sa construction que par ses caractéristiques, en augmentant l'efficacité et la capacité par tonne de réfrigérant ou par unité de volume. Les ailettes sont construites pour aller sur les mêmes tubes ; elles présentent une forme rigide qui permet l'accès des instruments de nettoyage entre elles, pour éliminer les saletés ou les différentes couches qui diminuent leur conductivité thermique, c'est-à-dire présentent un tracé qui en empêche la déformation et la détérioration à la suite de manipulations maladroites dans les opérations de nettoyage. De manière à compléter la description et afin d'aider à une meilleure compréhension des caractéristiques de l'invention, on a annexé à la présente description un jeu de plans dont les figures illustrent un exemple explicatif et non limitatif d'application de ce système, représenté comme suit Figure 1 - Dessin en projection latérale de l'évapo rateur, les tubes étant vus par leur section trans versale. Figure 2 - Dessin en projection frontale de l'évapo rateur selon une coupe pratiquée dans la section A-A de la figure (1). Figure 3 - Dessin de projection en plan de l'évapora- teur avec une coupe selon la section B-B de la figu re (2). Figure 4 - Dessin en détail transversal et longitudi nal d'une paire de tubes avec leurs lames en zig-zag à l'intérieur. La figure (1) correspond à une projection latérale où lon observe l'épaisseur (5) des tubes de section transversale rectangulaire qui à leurs extrémités s'ajustent dans les capuchons (7) sur une lame qui couvre toute la superficie latérale ; sur cette lame se projettent en lignes pointillées les ailettes (6) qui séparent les tubes sur les surfaces supérieure et inférieure au milieu du conduit où se présente la paroi de séparation. A l'intérieur des tubes, on rencontre une lame en zig-zag (8) jouant le rôle de générateur statique de turbulence. La figure 2 détaille, au moyen une coupe selon la section X-X de la figure (1), l'épaisseur des capuchons (7) avec quelques rebords en lame vers l'extérieur dans la partie gauche et avec des rebords vers l'intérieur dans la partie droite ; dans ladite figure on observe les conduits horizontaux (10) avec leurs ailettes courbées respectives (6) réparties vers le haut et vers le bas. Dans les parties gauche et droite on observe les réservoirs (11) et (12) avec quelques nervures (13) jouant le rôle de renforcements structuraux, réservoirs dans lesquels entre et sort le réfrigérant par les orifices (14) et (15) respectivement. Au fond du réservoir dans la partie du dépôt liquide se présente un orifice (19) pour le drainage de l'évaporateur lorsqu'il est nécessaire d'extraire le réfrigérant ou quelque autre substance lorsqu'on procède au nettoyage de l'intérieur. La figure (3) est le dessin d'une projection en plan où l'on observe deux conducteurs séparés par un espace central (18) aux extrémités (16) ajustées dans les capuchons (17) et (7) ; on note de même les ailettes (6) de plus grande séparation chargée vers les extrémités frontales ; en lignes pointillées, on observe la largeur des tubes et aux extrémités latérales l'entrée (14) et la sortie (15) des réservoirs respectifs (11) et (12) à ouverture circulaire. La figure (4) présente le détail (X) de la figure (1) en deux vues latérale et frontale selon la coupe C-C de la vue latérale. Le détail est renfermé dans un cercle ; on y observe une section transversale du conduit (10) avec ses ailettes (6) qui sont solidaires, et avec les lames en zig-zag (8) insérées à l'intérieur. Dans la coupe C-C du détail (10) on observe les perforations en zig-zag (21) de la lame (8), l'épaisseur du tube ou conduit (10) et les ailettes (6) réparties sur les surfaces supérieure et inférieure. REVENDICATIONS 1 - Evaporateur d'air conditionné du type inondé, caractérisé en ce qu'il comprend une rangée de tubes, avec des ailettes qui en sont solidaires et avec un générateur statique de turbulence constitué par une lame doublée en zig-zag insérée à l'intérieur des tubes, et avec des coupures sur la longueur, également en forme de zig-zag. 2 - Evaporateur d'air conditionné selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'il comprend deux réservoirs jouant le rôle de récipients d'inondation du réfrigérant, disposés aux extrémités latérales, à l'intérieur desquels sont installés des capuchons jouant le rôle de support des tubes à leurs extrémités respectives et scellés hermétiquement. 3 - Evaporateur d'air conditionné du type inondé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend quelques conduits de tube double et de section rectangulaire, disposés en deux files et en diverses colonnes, formant le corps de ltévaporateur en forme de parallélépipède, où l'on trouve au centreune séparation entre conduits facilitant la circulation du courant d'air jouant le rôle de moyen de transfert de chaleur -par convection et où il se produit à travers les ailettes, par conduction, une augmentation de température du réfrigérant, accélérant l'évaporation à l'intérieur des tubes. 4 - Evaporateur d'air conditionné du type inondé, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailettes réparties de façon parallèle à chaque côté en haut et en bas du conduit présentent une courbure créant un angle d'incidence avec le courant d'air, ce qui aboutit à une meilleure turbulence, augmentant le transfert de chaleur avec le réfrigérant.