Brevet FR2553502A1 — publié le 19850419

La présente invention concerne une chaudière à tubes de fumées de section elliptique. On connait déjà des chaudières dans lesquelles le transfert de chaleur s'effectue à partir de gaz chauds circulant axialement dans des 5 tubes a section cylindrique, vers un fluide, extérieur à ces tubes, par échange par contact et/ou convection On connait également un dispositif permettant de déterminer le transfert de chaleur d'un liquide non Newtonien traversant des tubes de section elliptique et un fluide extérieur Ainsi S SOMESWARA RAO a décrit dans Indian Journal of Technology, Mai 1980, 10 Volume 18, pages 186-191 un système expérimental permettant d'évaluer le transfert calorifique d'un liquide non Newtonien (circulant selon un flux laminaire dans des tubes de différentes sections ciculaires et elliptiques) vers un fluide extérieur. Cependant, l'exigence d'accroître 'les surfaces d'échange en vue 15 d'améliorer le rendement des chaudières, ne peut être résolue, selon l'art antérieur, que de deux façons; la première consistant en une augmentation de la longueur des tubes de fumées qui a pour conséquence, dans ce premier cas, d'accroître l'encombrement des chaudières; la deuxième consistant à utiliser en plus grand nombre des tubes de fumées de petits diamètres, ce 20 qui a pour conséquence, dans ce second cas, d'accroître le coût de construction D'autre part les recherches expérimentales permettant d'évaluer le gain de transfert de chaleur apporté par des tubes à section elliptique comparativement à une section circulaire n'ont pas encore été appliquées à des chaudières dans lesquelles on aurait remplacé le liquide 25 intérieur par des gaz chauds. Le but de la présente invention concerne donc une chaudière dans laquelle le transfert de chaleur est amélioré par le remplacement des tubes à section cylindrique par des tubes à section elliptique. L'objet de la présente invention concerne donc une chaudière dans 30 laquelle le transfert de chaleur s'effectue à partir de gaz chauds circulant axialement dans des tubes, vers un fluide extérieur à ces tubes par échange par contact et/ou convection, caractérisée en ce que ladite chaudière comprend des tubes de transfert de section elliptique De préférence le rapport des rayons de l'ellipse est compris entre 0,2 à 0,5. La nécessité de réaliser des chaudières compactes, pour en réduire le coût, et tout particulièrement pour la combustion de charbon pulvérisé exige d'accroître les surfaces d'échange sans augmenter le volume des chaudières. La méthode choisie pour résoudre ces exigences conciste à utiliser des tubes de fumées de section elliptique dans lesquels le gaz circule plus rapidement que dans des tubes cylindriques ayant une même surface interne. On trouvera dans le tableau I ci-après, a surface d'échange égale, 5 l'indice de transfert thermique (T) en fonction du rapport des rayons de l'ellipse (R), ledit indice étant considéré égal à 100 pour un tube à section circulaire. TABLEAU I R T 0,5 112 0,45 115 0,4 120 0,35 128 0,3 138 0,25 152 0,20 171 La figure 1 représente schématiquement l'évolution de l'indice de transfert thermique T en fonction du rapport des rayons de l'ellipse R. La forme elliptique de ces tubes de fumées permet également d'accroître leur nombre dans un même volume Cet avantage est mis en évidence dans le tableau II ci-dessous dans lequel apparait le rapport (S) 25 de la section du tube elliptique par rapport à la section du tube cylindrique en fonction du rapport des rayons de l'ellipse (R). TABLEAU II R S 2 S 35 sÄ Il apparaît ainsi que pour un rapport de rayon de 0,25, la section des tubes est réduite de 36 %; ceci est particulièrement avantageux et prouve que le nombre de tubes peut être considérablement réduit pour un même encombrement de chaudière. La figure 2 en représente schématiquement l'évolution du rapport (S) en fonction du rapport des rayons de l'ellipse (R). REVENDICATIONS 1 Chaudière dans laquelle le transfert de chaleur s'effectue à partir de gaz chauds circulant axialement dans les tubes vers un fluide extérieur à ces tubes par échange par contact et/ou convection caractérisée 5 en ce que ladite chaudière comprend des tubes de transfert de section elliptique. 2 Chaudière selon la revendication i caractérisée en ce que le rapport des rayons de l'ellipse des tubes est compris entre 0,2 et 0,5.