Brevet FR2549592A1 — publié le 19850125

Dispositif de transmission de chaleur comportant un support pour les tubes intérieurs L'invention concerne un dispositif de transmission de chaleur, en particulier un évaporateur, comportant un tubeenveloppe, plusieurs tubes intérieurs qui lui sont axialement parallèles, et des pièces d'écartement logées entre eux à une certaine distance l'une de l'autre, chaque pièce d'écartement présentant des découpures sensiblement en forme d'arc de cercle dont le nombre correspond à celui des tubes intérieurs, et le cercle dans lequel s'inscrivent tubes intérieurs ayant le même diamètre intérieur que le tube-enveloppe. Dans les dispositifs de transmission de chaleur de la technique antérieure, des pièces d'-écartement sont prévues, en particulier- pour éviter le claquement des tubes intérieurs l'un sur l'autre et sur le tube-enveloppe. Grâce au maintien d'une distance définie entre les différents tubes intérieurs, il est en même temps garanti une utilisation non perturbée des surfaces de transmission de chaleur des tubes intérieurs. Dans une forme de réalisation cylindrique, déjà connue, des pièces d'écartement, il se présente cependant des difficultés, en ce sens qu'il se produit une augmentation inacceptable de la vitesse du fluide qui circule dans l'espace séparant les tubes intérieurs et le tube-enveloppe, ce qui peut conduire à une érosion et donc à une destruction des tubes intérieurs. L'invention a donc pour objectif d'éviter les inconvénients susmentionnés. Cet objectif est atteint, selon l'invention, grâce au fait que les pièces d'écartement sont constituées chacune par une plaque de guidage ou chicane-en forme d'hélice, disposée. coaxialement dans le tube-enveloppe, avec au moins une spire'. I1 faut noter que la plaque de guidage n'est pas nécessairement en métal. Grâce à la forme de réalisation des pièces d'écartement selon l'invention, non seulement on évite l'augmentation de vitesse indésirable du fluide, mais aussi, en même temps, on améliore les propriétés thermiques du dispositif de transmission de chaleur, car l'écoulement du fluide dans l'espace séparant les tubes intérieurs et le tubeenveloppe, qui jusqu'à présent était un écoulement longitudinal, est transformé en un écoulement tournoyant. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, les pièces d'écartement présentent de une à trois spires. Pour faciliter le montage, il est recommandé que toutes les pièces d'écartement présentent entre'elles le même pas S, S étant la distance, mesurée parallèlement à l'axe, qui sépare deux spires consécutives de l'hélice. Dans une variante de réalisation, les pièces d'écartement présentent un pas S variable entre les spires consécutives, ce qui permet de diriger les effets de turbulence. Il est recommandé que le pas S soit compris entre le double de l'épaisseur D des pièces d'écartement et le double du diamètre intérieur du tube-enveloppe. Le montage des tubes intérieurs se trouve facilité de façon importante lorsque les pièces d'écartement sont enfilées sur un tube intérieur central. On s'est aperçu qu'il était avantageux de disposer de une à dix, de préférence de une à cinq, pièces d'écartement par mètre. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, les pièces d'écartement sont en matière plastique, en particulier en polyamide. il est alors préférable que l'épaisseur D des pièces d'écartement soit au moins égale à 1 mm. Dans le cas de pièces d'écartement métalliques, l'épaisseur minimale est de préférencé de 0,5 mm. Pour éviter un frottement des tubes intérieurs sur les pièces d'écartement, le bord des découpures respectives est rabattu. L'invention va maintenant être décrite plus en détail au moyen des exemples de réalisation suivants pris conjointement avec les dessins ci-joints, sur lesquels : La Figure 1 est une coupe d'un dispositif de transmission de chaleur comportant des tubes intérieurs constitués par des tubes lisses, La Figure 2 est une vue en perspective d'une pièce d'écartement avec une spire, La Figure 3 est une vue en perspective de la même pièce d'écartement avec trois tubes intérieurs, et La Figure 4 représente une pièce d'écartement disposée sur un tube intérieur central. Dans l'exemple de réalisation qui est représenté sur les Figures 1 à 3, trois tubes intérieurs 2, constitués par des tubes lisses, sont disposés ensemble dans un tubeenveloppe 1. Entre les tubes intérieurs 2 sont disposées, à une certaine distance l'une de l'autre, des pièces d'écartement coaxiales 3 en matière plastique, qui sont constituées par des plaques de guidage ou chicanes respectives en forme d'hélice avec une spire. Chaque pièce d'écartement 3 présente des découpures 4, en forme d'arc de cercle ou de parties d'ellipse, dont le nombre correspond à celui des tubes intérieurs 2, pour recevoir les tubes intérieurs 2 (voir en particulier la Figure 2). Le pas S est indiqué sur la Figure 2. Le montage du dispositif de transmission de chaleur se fait de telle sorte que, pendant l'introduction des tubes intérieurs 2 dans le tube-enveloppe 1, les pièces d'écartement respectives 3 restent espacées l'une de l'autre. Dans la forme de réalisation de la Figure 4, une pièce d'écartement 3, s'étendant sensiblement sur 1,5 spire, est enfilée sur un tube intérieur central 5. Lors du montage de cette forme de réalisation, il est recommandé que les tubes intérieurs 2 soient introduits dans le tubeenveloppe 1 sous la forme d'un faisceau complet alors qu'ils sont déjà en place dans les découpures 4 des pièces d'écartement 3. Du fait que la pièce d'écartement 3 est en matière plastique, elle peut facilement faire ressort, si bien que, pendant le montage, le diamètre du cercle dans lequel s'inscrivent les tubes intérieurs 2 est un peu plus petit que le diamètre intérieur du tube-enveloppe 1, et qu'un montage facile est ainsi possible, tandis que les tubes intérieurs -2, après le montage, s'appuient de façon étanche sur la paroi intérieure du tube-enveloppe 1. Le dispositif de transmission de chaleur obtenu à ce stade du montage peut ensuiteêtre mis sous la forme d'une hélice ou d'une spirale. Grâce à la construction en hélice des pièces d'écartement 3, on obtient un écoulement tournoyant du fluide qui circule dans l'espace séparant les tubes intérieures 2 et le tube-enveloppe 1. Exemple : on a construit un évaporateur en hélice, se composant d'un tube-enveloppe 1 de dimensions 43 x 1,5 mm, et de trois tubes intérieurs 2 de dimensions 16 x 0,8 mm. Les pièces d'écartement 3, en polyamide, s'étendaient sur 1,2 spire (pas S = 35 mm), l'épaisseur D des pièces d'écartement 3 était de 1 mm. Les pièces d'écartement étaient disposées à une distance de 47 cm l'une de l'autre. Avec un rayon d'hélice de 225 mm, l'évaporateur s'étendait sur sept spires. On utilisait le R 22 comme fluide frigorigène dans les tubes intérieurs 2, et l'eau comme fluide circulant dans l'espace entre les tubes intérieurs 2 et le tube-enveloppe 1. La comparaison de ce dispositif de transmission de chaleur avec un dispositif de transmission de chaleur ayant les mêmes dimensions, mais avec des pièces d'écartement en étoile selon l'état de la technique, a montré une amélioration de capacité du dispositif de transmission de chaleur selon l'invention d'environ 12 fla perte de charge étant inférieure d'environ 5 %. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission de chaleur, en particulier évaporateur, comportant un tube-enveloppe (1), plusieurs tubes intérieurs (2) qui lui sont axialement parallèles, et des pièces d'écartement (3) qui sont logées entre eux à une certaine distance l'une de l'autre, chaque pièce d'écartement (3) présent-ant des découpures (4), sensiblement en forme d'arc de cercle, dont le nombre correspond à celui des tubes intérieurs (2), et lue cercle dans lequel s'inscrivent les tubes intérieurs (2) ayant le même diamètre intérieur que le tube-enveloppe (1), caractérisé en ce que les pièces d'écartement (3) sont constituées chacune par une plaque de guidage ou chicane en forme d'hélice, disposée coaxialement dans le tubeenveloppe (1), avec au moins une spire. 2. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces d'écartement (3) présentent de une à trois spires. 3. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pièces d'écartement (3) présentent entre elles le même pas S. 4. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pièces d'écartement (3)~présentent entre elles un pas S variable. 5. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le pas S des pièces d'écartement (3) est compris entre le double de l'épaisseur D des pièces d'écartement (3) et le double du diamètre intérieur du tube-enveloppe (1). 6. Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les pièces d'écartement (3) sont enfilées sur un tube intérieur central (5). 7. Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il y a de une à dix pièces d'écartement (3) par mètre. 8. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il y a de une à cinq pièces d'écartement (3) par mètre. 9. Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les pièces d'écartement (3) sont en matière plastique. 10. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les pièces d'écartement (3) sont en polyamide. 11. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 9 ou 10, caractérisé entre que les pièces d'écartement (3) ont une épaisseur D au moins égale à 1 mm. 12. Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les pièces d'écartement métalliques (3) ont une épaisseur D d'au moins 0,5 mm. 13. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce que le bord des découpures (4) est rabattu.