Brevet FR2893403A1 — publié le 20070518

Description TUBE D'ECHANGEUR THERMIQUE Domaine technique La présente invention concerne un tube d'échangeur thermique dans lequel est installé ce que l'on appelle un système de refroidissement de gaz d'échappement à calandre. Plus particulièrement, elle concerne un tube d'échangeur thermique qui est un tube chauffant présentant une forme en coupe transversale plate, qui est agencé en un nombre multiple dans un échangeur thermique afin de former un chemin définissant une trajectoire d'écoulement de 1 o gaz d'échappement, incorpore une structure d'ailette ondulée sur la surface périphérique interne du tube chauffant afin d'améliorer la performance d'échange thermique, et favorise efficacement l'échange thermique avec un milieu de refroidissement s'écoulant sur l'extérieur du tube chauffant, réalisé par l'écoulement d'un gaz d'échappement à haute température dans la trajectoire 15 d'écoulement du gaz d'échappement dans le tube chauffant en réalisant une amélioration unique sur la structure d'ailette ondulée afin d'atteindre un équilibre entre la performance du transfert thermique provoquée par la structure d'ailette ondulée et la perte de pression. Technique antérieure 20 Un procédé dans lequel une certaine quantité de gaz d'échappement est prélevée du système d'échappement d'un moteur diesel, et revient vers le système d'admission d'air et est ajoutée à un mélange air/carburant est appelé EGR (Recirculation de gaz d'échappement). Ce procédé a été largement utilisé comme procédé efficace permettant d'épurer les gaz d'échappement d'un moteur diesel, et d'améliorer l'efficacité thermique étant donné que de nombreux effets peuvent être atteints, par exemple, l'apparition de NOx (oxydes d'azote) peut être limitée, la perte de chaleur dégagée vers un liquide de refroidissement en raison d'une diminution de la perte de la pompe et la baisse de température du gaz de combustion sont réduite, le rapport de chaleur spécifique est accru par une modification en termes de quantité et de composition du gaz actif, et l'efficacité de cycle est améliorée de manière correspondante. Si la température du gaz EGR augmente et que la quantité d'EGR augmente, toutefois, la durabilité de la soupape EGR est détériorée par l'action thermique du gaz EGR, et la soupape EGR peut se rompre à précocement. En conséquence, un système de refroidissement doit être prévu afin de former une structure de refroidissement d'eau en tant que mesures préventives, sinon il apparaît le phénomène suivant : l'efficacité de remplissage est réduite par l'augmentation de la température de l'air admis et, de ce fait, l'économie de carburant est réduite. Pour éviter ces circonstances, un dispositif permettant de refroidir le gaz EGR en utilisant un fluide de refroidissement du moteur, un réfrigérant pour un climatiseur, ou de l'air de refroidissement a été utilisé. En particulier, un grand nombre de systèmes de refroidissement de gaz EGR d'un type échange thermique gaz / liquide, qui refroidit le gaz EGR en utilisant le fluide de refroidissement du moteur, ont été proposés et utilisés. Parmi ces systèmes de refroidissement du gaz EGR d'un type échange thermique gaz/liquide, un système de refroidissement de gaz EGR d'un type échange thermique à deux tubes a encore été fortement demandé. Un grand nombre d'échangeurs thermiques à deux tubes ont été proposés, incluant par exemple un échangeur thermique à deux tubes dans lequel un tube externe permettant le passage de liquide à travers celui-ci est disposé sur l'extérieur d'un tube externe permettant le passage d'un gaz EGR à haute température à travers celui-ci, et, dans un échangeur thermique permettant de réaliser l'échange thermique entre le gaz et le liquide, une plaque ondulée métallique est insérée sous forme d'ailette dans le tube intérieur (par exemple, voir la publication mise à l'inspection publique de brevet japonais N 11-23181 (figures 1 à 4)), et un échangeur thermique à deux tubes qui est formé par un tube interne permettant l'écoulement d'un milieu refroidi à l'intérieur, un tube externe présenté de manière à entourer le tube interne de manière à être séparé de la périphérie externe du tube interne, et une ailette de rayonnement ayant une fonction de relâchement de la contrainte thermique qui est prévue sur le tube interne (par exemple, voir la publication mise à l'inspection publique du brevet japonais N 2000-111277 (figures 1 à 7). Selon l'échangeur thermique à deux tubes incorporant une structure d'ailette sur lequel des améliorations ont été réalisées de diverses manières tel que décrit ci-dessus, bien que la construction soit simple et compacte, on peut 1 o prévoir une capacité de refroidissement élevée en tant que telle. En conséquence, comme échangeur thermique permettant de refroidir un gaz EGR utilisé avec un espace d'installation limité notamment pour des véhicules de petite taille, de nombreux échangeurs thermiques à deux tubes ont déjà été utilisés dans la pratique. Toutefois, étant donné sa construction compacte, la quantité absolue de 15 fluide en circulation a naturellement une limite. En conséquence, les problèmes non résolus subsistent en termes d'efficacité d'échange thermique totale. Afin de résoudre ces problèmes, on doit inévitablement adopter ce qu'on appelle un échangeur thermique du type à calandre bien que sa construction soit quelque peu complexe et volumineuse. L'échangeur thermique de ce type a également été 20 amélioré de diverses manières. Comme exemple de l'échangeur thermique à calandre, on a divulgué un échangeur thermique dans lequel une admission d'eau de refroidissement est prévue à une extrémité de la partie périphérique externe d'un corps de calandre formant une chemise de refroidissement, et une buse servant d'évacuation d'eau de refroidissement est prévue au niveau de son autre 25 extrémité ; un capot permettant d'introduire du gaz EGR à haute température est prévu d'un seul tenant à une extrémité dans la direction longitudinale du corps de calandre, et un capot permettant d'évacuer le gaz EGR échangé par voie thermique est prévu d'un seul tenant au niveau de son autre extrémité ; une pluralité de tubes chauffants plats sont installés à certains intervalles par 3o l'intermédiaire d'une collerette fixée sur l'intérieur du capot ; le gaz EGR à haute température s'écoule dans les tubes chauffants plats de manière à rencontrer l'eau de refroidissement circulant dans le corps de calandre ; et une ailette plate ayant une section en coupe transversale en forme de U est incorporée sur la surface périphérique interne du tube chauffant plat, moyennant quoi l'écoulement de gaz EGR en circulation est transformé en courant faible et, parallèlement, la zone de transfert thermique est encore accrue, ce qui permet d'obtenir une efficacité d'échange thermique élevée (voir par exemple la publication mise à l'inspection publique du brevet japonais N 2002-107091 (figures 1 à 3)). Par ailleurs, dans l'échangeur thermique décrit ci-dessus à calandre, afin d'améliorer l'efficacité d'échange thermique, une exigence essentielle est de permettre au gaz EGR, qui est le milieu refroidi, de s'écouler avec une distribution de débit uniforme et vitesse d'écoulement uniforme dans chaque tube chauffant qui est disposé en grand nombre à certains intervalles dans la calandre afin de former un groupe de tubes chauffants et, parallèlement, de produire un écoulement turbulent et une action d'agitation de manière appropriée entre les fluides, qui sont le milieu refroidi et le milieu de refroidissement. Selon le système de refroidissement de gaz EGR représenté sur la figure 9A, un tube chauffant plat 10 pour échangeur thermique a été proposé dans lequel le tube chauffant qui est disposé en grand nombre dans un corps de calandre 30 formant une chemise de refroidissement afin de former un groupe de tubes chauffants est un tube chauffant plat 10 constitué d'une partie inférieure 10-6 et d'une partie de couvercle supérieure 10-5 ; tel que représenté sur la figure 9B, une ailette ondulée 20 présentant une section en coupe transversale de type canal sensiblement rectangulaire et ayant des méandres de forme d'onde 20-1 à des intervalles prédéterminés dans la direction longitudinale est incorporée ; et par ailleurs, une partie créant un écoulement turbulent 10-1 par rapport à l'écoulement de gaz est formée en prévoyant une pluralité de parties concaves 10-3 et de parties convexes 10-2 sur une trajectoire d'écoulement de gaz d'échappement 10-4 dans le tube chauffant plat 10 (par exemple, voir la publication mise à l'inspection publique du brevet japonais N 2004-263616 (figures 1 à 10)). Par ailleurs, un rapport a été réalisé mentionnant qu'un écoulement turbulent périodique est produit dans le gaz EGR s'écoulant dans la trajectoire d'écoulement de gaz EGR 10-4 dans le tube chauffant plat 10 afin d'empêcher efficacement l'adhérence de suie, et le milieu de refroidissement tel que l'eau de refroidissement circulant sur la surface périphérique externe du tube chauffant 10 est également agité efficacement, moyennant quoi la performance d'échange thermique entre le gaz et le liquide est accrue. Par ailleurs, dans l'échangeur thermique représenté sur la figure 10A, un échangeur thermique 40a permettant de refroidir le gaz d'échappement, dans lequel une trajectoire d'écoulement de gaz d'échappement 30a-1 est formée de manière à avoir une forme en coupe transversale plate et est stratifiée en une pluralité de niveaux, est représenté. Dans la trajectoire d'écoulement de gaz d'échappement 30a-1, une structure d'ailette ondulée 20a présentant un plan en coupe transversale de type canal sensiblement rectangulaire tel que représenté sur la figure 10C et ayant des méandres dans la direction longitudinale tel que représenté sur la figure 10B est insérée. Ainsi, on a divulgué un échangeur thermique ayant une construction sensiblement similaire à celle de la publication mise à l'inspection publique du 1 o brevet japonais N 2004-263616 (figures 1 à 10)). La structure d'ailette ondulée 20a dans cet exemple est formée de telle sorte que, tel que représenté sur les figures 10B et 10D, la période des ondes correspondant aux méandres de type onde sur une vue en plan, à savoir les périodes des lignes de pic 20a-3 et des lignes de creux 20a-4 sont plus longues que la période T2 sur le côté 15 évacuation 20a-6 de gaz par rapport à la période Ti sur le côté admission 20a-7 de gaz, et la structure d'ailette ondulée 20a est insérée dans la trajectoire d'écoulement de gaz d'échappement 30a-1 ; de sorte que l'on a proposé un échangeur thermique dans lequel on utilise un chemin d'écoulement du gaz remplaçant le tube chauffant plat incorporant l'ailette ondulée (par exemple, voir la 20 publication mise à l'inspection publique du brevet japonais N 2004-177061 (figures 1 à 4)). Un rapport a été réalisé tel que, en formant la période des ondes sur le côté évacuation de gaz d'échappement de manière à ce qu'elle soit plus longue que celle du côté d'admission et une courbe faible, l'écoulement de gaz est accéléré et de ce fait, l'accumulation de suie est empêchée et, parallèlement, 25 l'agitation de fluide est favorisée et, de ce fait, la performance d'échange thermique est améliorée. Dans les techniques traditionnelles décrites ci-dessus, dans le cas du système de refroidissement de gaz EGR à deux tubes divulgué dans la publication mise à l'inspection publique du brevet japonais N 11-23181 (figures 1 à 4) et dans 30 la publication mise à l'inspection publique du brevet japonais N 2000-111277 (figures 1 à7), bien que la construction soit simple et compacte, on peut prévoir une efficacité de refroidissement élevée en tant que telle. En conséquence, comme échangeur thermique permettant de refroidir le gaz EGR qui est utilisé dans un espace d'installation limité tel qu'un véhicule de petite taille, de nombreux échangeurs thermiques à deux tubes ont déjà été utilisés dans la pratique. Toutefois, étant donné sa construction compacte, la quantité absolue de fluide en circulation a est naturellement limitée. En conséquence, les problèmes non résolus subsistent en termes d'efficacité d'échange thermique totale. Afin de résoudre les problèmes décrits ci-dessus, dans le système de refroidissement de gaz EGR de type échangeur thermique à calandre décrit dans la publication mise à l'inspection publique du brevet japonais N 2002-107091 (figures 1 à 3) et dans la publication mise à l'inspection publique du brevet japonais N 2004-177061 (figures 1 à 4), on a réalisé des améliorations de telle 1 o sorte que le tube d'échangeur thermique est réalisé sous la forme d'un tube chauffant plat ayant une surface de transfert thermique plus grande, et la structure d'ailette ayant une section transversale en forme de U est incorporée dans le tube chauffant plat ; l'ailette ondulée incorporée dans le tube chauffant plat est configurée comme une forme d'onde ayant une section transversale en forme de 15 canal sensiblement rectangulaire, et l'ailette ondulée est formée avec des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale et, en outre, une pluralité d'irrégularités sont prévues sur la surface de trajectoire d'écoulement fluide du tube chauffant plat afin d'obtenir une partie formant un écoulement turbulent ; ou la période des méandres dans la direction longitudinale de l'ailette 20 ondulée incorporée dans la trajectoire d'écoulement gazeux plate dans l'échangeur thermique stratifié est rendue plus longue du côté évacuation que la période du côté d'admission du gaz. Des rapports ont été réalisés dans lesquels, en réalisant des améliorations tel que décrit ci-dessus, l'accumulation de suie dans le tube est empêchée en produisant un écoulement turbulent de manière 25 appropriée dans l'écoulement de gaz EGR circulant dans la trajectoire d'écoulement gazeux dans le tube chauffant, ou l'action d'agitation du milieu de refroidissement tel que l'eau de refroidissement circulant sur l'extérieur du tube chauffant est favorisée, moyennant quoi la performance d'échange thermique élevée entre le gaz et le liquide est obtenue, et certaines techniques traditionnelles 30 ont déjà été utilisées dans la pratique. Toutefois, dans la réalité, en ce qui concerne la forme d'onde en tant que structure d'ailette ondulée qui est incorporée dans le tube chauffant plat et peut efficacement favoriser l'échange thermique entre le fluide à température élevée circulant dans le tube et le milieu de refroidissement circulant sur l'extérieur du tube, on n'a encore pas atteint d'optimisation. En conséquence, dans les grandes lignes, on ne peut pas obtenir une performance suffisante, et il reste encore de la place pour d'autres améliorations. De manière plus spécifique, dans le cas où la surface du transfert thermique dans le tube chauffant est réduite, on a réalisé une tentative pour améliorer la performance du transfert thermique en augmentant la vitesse de l'écoulement. Dans ce cas, toutefois, la perte de pression augmente de manière inverse et, en outre, l'adhérence de suie et de poussière à l'intérieur de la trajectoire d'écoulement détériore la performance étant donné qu'on tente 1 o d'améliorer la performance du transfert thermique en augmentant la vitesse de l'écoulement. Dans le cas où on augmente le nombre de tubes chauffants afin de réduire la perte de pression, la performance de transfert thermique par tube chauffant diminue, de telle sorte que le volume de l'échangeur thermique proprement dit augmente afin de garantir les performances initiales. En 15 conséquence, de nouveaux problèmes se posent, par exemple, un obstacle sérieux en termes de configuration. Exposé de l'invention En faisant attention à l'adhérence, à la viscosité, et à l'inertie de la suie présentée par le fluide, des études accompagnées de diverses expériences ont 20 été réalisées par rapport à différents aspects de la forme d'onde dans une structure d'ailette ondulée qui est incorporée dans un tube chauffant plat et forme une trajectoire d'écoulement de gaz EGR. En conséquence, un point d'équilibre optimal entre la vitesse d'écoulement et le débit du gaz EGR circulant dans le tube chauffant a été obtenu en formant la largeur d'onde de section transversale 25 servant de chemin définissant la trajectoire d'écoulement gazeux dans la structure d'ailette ondulée, la longueur d'onde des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale, et le rayon de courbure des méandres dans une plage spécifique. La présente invention est destinée à atteindre des performances d'échange thermique élevées en maintenant au minimum la perte de pression tout 30 en obtenant des performances de transfert thermique élevées dans la trajectoire d'écoulement. La présente invention a été réalisée afin de résoudre les problèmes décrits ci-dessus et, en conséquence, un objectif de cette invention est de proposer un tube d'échangeur thermique utilisé dans un système de refroidissement de gaz EGR qui permet d'introduire un gaz EGR à température élevée dans le tube d'échangeur thermique (tube chauffant) incorporé dans le système de refroidissement de gaz EGR avec une vitesse d'écoulement prédéterminée et un débit prédéterminé bien que la construction soit simple en améliorant la forme d'onde d'une structure d'ailette ondulée formant une trajectoire d'écoulement de gaz EGR dans le tube chauffant plat pour l'échangeur thermique ; cette solution limite l'accumulation de suie générée dans le tube chauffant et l'adhérence de poussière, et permet d'obtenir des performances en termes d'échange thermique élevées. 1 o Pour résoudre les problèmes décrits ci-dessus, le tube d'échangeur thermique dans le système de refroidissement de gaz EGR selon la présente invention est un tube d'échangeur thermique dans lequel la surface périphérique interne servant de chemin d'écoulement de gaz d'échappement a une forme en coupe transversale plate, caractérisé en ce que la structure d'ailette incorporée 15 dans le tube d'échangeur thermique a une forme d'onde de type canal sensiblement rectangulaire en coupe transversale, et dans la structure d'ailette ondulée ayant une surface incurvée formant des méandres de forme d'onde avec une longueur d'onde prédéterminée dans la direction longitudinale, lorsque la largeur d'onde de la forme d'onde de type canal est H, et que la longueur d'onde 20 des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale est L, la valeur obtenue par H/L est ajustée de manière à se trouver dans la plage de 0,17 à 0,20. Par ailleurs, le tube d'échangeur thermique dans le système de refroidissement de gaz EGR selon la présente invention est caractérisé en ce que, dans la structure d'ailette ondulée, lorsque l'amplitude des méandres de forme 25 d'onde dans la direction longitudinale est A, la valeur indiquée par G/H, où G est l'intervalle déterminé par la différence (H-A) entre la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal et l'amplitude A, est ajustée de manière à se trouver dans la plage de -0,21 à 0,19. En outre, le tube d'échangeur thermique dans le système de 3o refroidissement de gaz EGR selon la présente invention est un tube d'échangeur thermique dans lequel la surface périphérique interne servant de trajectoire d'écoulement de gaz d'échappement a une forme en coupe transversale plate, caractérisé en ce que la structure d'ailette incorporée dans le tube d'échangeur thermique a une forme d'onde de type canal sensiblement rectangulaire en coupe transversale, et dans la structure d'ailette ondulée ayant une surface incurvée formant des méandres de forme d'onde avec une longueur d'onde prédéterminée dans la direction longitudinale, le rapport H/L entre la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal et la longueur d'onde L des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale est ajusté de manière à se trouver dans la plage de 0,17 à 0,20, et lorsque l'amplitude des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale est A, la valeur indiquée par G/H, où G est l'intervalle déterminé par la différence (H-A) entre la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal et l'amplitude A, est ajustée de manière à se trouver dans la plage de -0,21 à 0,19. 1 o Le tube d'échangeur thermique décrit ci-dessus selon la présente invention est caractérisé en ce que, au niveau du sommet des méandres de forme d'onde dans la structure d'ailette ondulée, le rayon de courbure R est formé dans la plage de 1,7H à 2H pour la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal dans la structure d'ailette ondulée. 15 En outre, le type d'échangeur thermique décrit ci-dessus selon la présente invention a un mode de réalisation préféré de telle sorte qu'une partie d'encoche, fente, trou traversant, etc. sont ménagés selon une forme arbitraire dans la partie de paroi latérale ayant une surface incurvée dans la direction longitudinale dans la structure d'ailette ondulée de telle sorte que le fluide peut circuler entre les 20 chemins d'écoulement de fluide adjacents. Encore en outre, le tube d'échangeur thermique décrit ci-dessus selon la présente invention a un mode de réalisation préféré selon lequel la structure d'ailette ondulée est constituée d'un matériau de tôle métallique, son procédé de fabrication est choisi de manière appropriée entre le moulage par compression, le 25 moulage par roues dentées, et une combinaison de ceux-ci, et des moyens d'assemblage permettant de raccorder la structure d'ailette ondulée à la surface périphérique interne du tube chauffant sont choisis de manière appropriée entre le soudage, le brasage, l'adhérence, et d'autres procédés d'assemblage, grâce auxquels la structure d'ailette ondulée est reliée à la surface périphérique interne 3o du tube chauffant. Par ailleurs, le tube d'échangeur thermique décrit ci-dessus selon la présente invention présente un mode de réalisation préféré dans lequel le matériau de tôle métallique formant la structure d'ailette ondulée est constitué d'acier inoxydable austénitique, tel que SUS304, SUS304L, SUS316, et SUS316L, et son épaisseur est comprise entre 0,05 et 0,3 mm. En outre, le tube d'échangeur thermique décrit ci-dessus selon la présente invention présente un mode de réalisation préféré, dans lequel le tube chauffant a une forme en coupe transversale sensiblement elliptique et est configuré selon une forme de piste, ou a une forme en coupe transversale sensiblement rectangulaire, et est configuré selon une forme rectangulaire en coupe. Pour le tube d'échangeur thermique selon la présente invention, le tube chauffant formant le chemin d'écoulement des gaz d'échappement a une forme en 1 o coupe transversale plate, et parallèlement, la structure d'ailette incorporée sur la surface périphérique interne du tube chauffant plat est une structure d'ailette ondulée qui a une forme d'onde ayant une section en coupe de type canal sensiblement rectangulaire et sa surface incurvée est dotée de méandres de forme d'onde ayant une longueur d'onde prédéterminée dans la direction 15 longitudinale. Lorsque la largeur d'onde de la forme d'onde de type canal est H, et que la longueur d'onde des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale est L, la valeur indiquée par H/L est ajustée de manière à se trouver dans la plage de 0,17 à 0,20, et la valeur indiquée par G/H, où G est l'intervalle déterminé par la différence (H-A) entre la largeur d'onde H et l'amplitude A des 20 méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale, est ajustée de manière à se trouver dans la plage de -0,21 à 0,19 en tant qu'exigences de base. En outre, au sommet des méandres de forme d'onde dans la structure d'ailette ondulée, le rayon de courbure R est formé dans la plage de 1,7 H à 2 H pour la largeur d'onde H. Ainsi, il s'avère que le gaz d'échappement circulant dans le tube 25 chauffant tout en maintenant une vitesse d'écoulement spécifique il y a une région dans laquelle la perte de pression ne se trouve pas nécessairement au maximum lorsque la performance d'échange thermique (facteur de transfert thermique) est au maximum. En outre, en prévoyant le rayon de courbure R dans la plage spécifique au sommet de la forme d'onde, la séparation de l'écoulement au 30 sommet de la forme d'onde est limitée, et l'accumulation de suie et l'adhérence de poussière sont empêchées. Ainsi, le tube d'échangeur thermique selon la présente invention est formé en déterminant des valeurs de conception de telle sorte que le tube chauffant a une forme en coupe transversale plate, et la forme d'onde de la section transversale de la structure d'ailette ondulée incorporée dans la surface périphérique interne du tube chauffant et la forme des méandres de forme d'onde représentant des zigzags dans la direction longitudinale se trouvent dans des plages prédéterminées à l'avance. Ainsi, un échangeur thermique ayant une performance de refroidissement efficace et une performance de transfert thermique excellente peut être obtenu. Afin d'améliorer encore l'effet de la présente invention, le nombre de Reynolds est de préférence ajusté à une valeur proche de 2 000 en réglant le nombre de tubes chauffants prévus dans l'échangeur thermique, et il est préférable d'utiliser le tube chauffant dans la région dans laquelle le nombre de Reynolds est inférieur ou égal à 5 000. 1 o Par ailleurs, tel que cela apparaît d'après un autre mode de réalisation selon la présente invention, le tube chauffant décrit ci-dessus peut être choisi de manière appropriée à partir des moyens traditionnels connus par le public. Bien que le tube chauffant puisse être fabriqué facilement par un procédé de fabrication très simple et que les moyens d'assemblage de la structure d'ailette ondulée sur la 15 surface périphérique interne du tube chauffant soient également simples, l'effet obtenu est excellent. En conséquence, l'échangeur thermique à calandre doté de ce tube chauffant peut permettre d'obtenir un système de refroidissement de gaz EGR, qui présente une petite taille et un poids faible à moindre coût ; on peut s'attendre à ce que la présente invention contribue largement aux économies 20 d'énergie. Brève description des dessins La figue 1 est une vue en perspective agrandie d'une partie essentielle représentant de manière schématique un tube d'échangeur thermique selon un exemple de la présente invention et une structure d'ailette ondulée incorporée ; 25 la figure 2 est une vue en plan schématique illustrant les exigences en termes de construction d'une structure d'ailette ondulée dans un exemple ; la figure 3 est une vue en coupe transversale représentant une unité unique de tube chauffant dans laquelle est incorporée une structure d'ailette ondulée dans un exemple ; 30 la figure 4 est une vue en coupe transversale représentant une unité unique d'un tube chauffant selon un autre exemple ; la figure 5 est une vue en coupe transversale d'une portion essentielle représentant un état dans lequel une structure d'ailette ondulée est incorporée dans un chemin d'écoulement d'un échangeur thermique stratifié dans lequel une pluralité d'étages de chemins d'écoulement de gaz EGR ayant une section en coupe rectangulaire sont formées selon encore un autre exemple associé à la présente invention ; la figure 6 est une vue en perspective d'une partie essentielle représentant une unité unique de la structure d'ailette ondulée selon un exemple de la présente invention ; la figure 7 est une vue en perspective en partie en coupe représentant une unité unique de tube chauffant selon un exemple de la présente invention ; la figure 8 est un schéma représentant la relation entre un rapport de H/L dans unestructure d'ailette ondulée, un rapport du nombre de Nusselt et un rapport de coefficient de frottement du tube selon la présente invention ; la figure 9 représente un système de refroidissement de gaz EGR d'échange thermique traditionnel, la figure 9A étant une vue en perspective partiellement en coupe de celui-ci, la figure 9B étant une vue en perspective éclatée d'une unité unique de tube chauffant utilisé dans le système de refroidissement, et la figure 9C étant une vue en coupe transversale d'une unité unique du tube chauffant ; et la figure 10 représente un échangeur thermique destiné à un système de refroidissement de gaz EGR d'un autre exemple traditionnel, la figure 10A étant une vue en perspective éclatée de celui-ci, la figure 10B étant une vue en plan d'une unité unique de structure d'ailette ondulée utilisée dans l'échangeur thermique, la figure 10C étant une vue de côté schématique d'une structure d'ailette de calandre, et la figure 10D étant une vue explicative des périodes d'ondes dans la structure d'ailette. Meilleur mode de réalisation de l'invention Un mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit plus en détail et de manière concrète en faisant référence aux dessins joints. La présente invention n'est pas limitée par ce mode de réalisation. La conception incluant la construction et la forme du tube chauffant et une structure d'ailette ondulée incorporée dans le tube chauffant peut être modifiée librement dans la portée des enseignements de la présente invention. La figure 1 est une vue en perspective agrandie d'une partie essentielle représentant schématiquement un tube d'échangeur thermique selon un exemple de la présente invention et une structure d'ailette ondulée incorporée, la figure 2 est une vue en plan schématique illustrant les exigences en termes de construction de la structure d'ailette ondulée dans l'exemple, la figure 3 est une vue en coupe transversale représentant une unité unique de tube chauffant dans lequel est incorporée la structure d'ailette ondulée, la figure 4 est une vue en coupe transversale représentant l'unité unique d'un tube chauffant selon un autre exemple, la figure 5 est une vue en coupe transversale d'une partie essentielle représentant un état dans lequel la structure d'ailette ondulée est incorporée dans le chemin d'écoulement de l'échangeur thermique stratifié dans lequel une pluralité d'étages de chemins d'écoulement de gaz EGR ayant une section en 1 o coupe rectangulaire sont formées dans encore un autre exemple associé à la présente invention, la figure 6 est une vue en perspective d'une partie essentielle représentant une unité unique de structure d'ailette ondulée selon un exemple de la présente invention, la figure 7 est une vue en perspective partiellement en coupe représentant une unité unique de tube chauffant selon un exemple de la 15 présente invention, et la figure 8 est un graphique illustrant la relation entre une valeur propre sur la base de la forme d'onde de la structure d'ailette ondulée et un rapport du nombre de Nusselt (Nu/NuO), décrit ultérieurement, et un rapport de coefficient de frottement de tube (f/f0) selon la présente invention. Exemple 1 20 Pour un tube d'échangeur thermique (tube d'échangeur thermique) 1 selon l'exemple 1 de la présente invention, tel que celui représentant la partie essentielle de celui-ci de manière agrandie sur la figure 1, le tube chauffant 1 est obtenu en insérant et en reliant de manière solidaire, par brasage, une structure d'ailette ondulée 2 dans et sur une partie périphérique interne 1-1 d'un tube plat. 25 La structure d'ailette ondulée 2 est obtenue en moulant par compression un matériau en tôle d'acier inoxydable austénitique SUS304L ayant une épaisseur de 0,05 mm. Le tube plat est constitué d'un matériau d'acier inoxydable du même type ayant une épaisseur de 0,5 mm de manière à présenter une forme en coupe transversale sensiblement elliptique. Pour la structure d'ailette 2 de cet exemple, 30 tel que représenté sur la figure 1, la section en coupe de la structure d'ailette est transformée en une forme d'onde de type canal sensiblement rectangulaire, et des méandres de forme d'onde formant des zigzags vers la droite et la gauche dans la direction longitudinale sont formés. A ce stade, en fixant la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal à 3,0 mm, et la longueur d'onde L des méandres de forme d'onde à 16,5 mm, on obtient un rapport (H/L) entre la largeur d'onde H et la longueur d'onde L de 0,182, et on confirme que cette valeur se trouve dans la plage d'exigences de 0,17 à 0,20. Par ailleurs, la structure d'ailette 2 de cet exemple est ajustée de telle sorte, qu'outre l'exigence décrite ci-dessus, en fixant l'amplitude A représentée sur la figure 2 à 3,0 mm, le rapport (G/H) entre un intervalle G déterminé par une différence (H-A) entre la largeur d'onde H et l'amplitude A et la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal se trouve dans la plage de -0,21 à 0,19. En outre, on a réalisé un ajustement de telle sorte que, tel que représenté sur la figure 2, un rayon de courbure de 6,0R est formé au sommet des méandres de forme d'onde réalisés dans la direction longitudinale, et le rayon de courbure R sur la base de la largeur d'onde du type canal H se trouve dans la plage de 1,7H à 2H. Pour la structure d'ailette ondulée 2 dans cet exemple, la forme d'onde est déterminée de manière à satisfaire à ces exigences, et, parallèlement, la structure d'ailette ondulée 2 est raccordée par brasage de telle sorte qu'une surface de pic 2/1 et une surface de creux 2/2 adhèrent fermement à une surface périphérique interne 1/1 du tube chauffant plat 1 par correspondance exacte. En raccordant l'ailette ondulée 2 à une surface périphérique interne 1-1 du tube chauffant 1 dans un état d'adhérence forte, la chaleur d'un gaz à haute température dans la trajectoire d'écoulement du tube chauffant fait l'objet d'un échange thermique efficace avec l'eau de refroidissement circulant sur l'extérieur du tube chauffant 1 par l'intermédiaire de la structure d'ailette ondulée 2. Huit tubes chauffants 1 de cet exemple, qui sont obtenus tel que décrit ci-dessus, sont placés dans la trajectoire d'écoulement gazeux afin de former un système de refroidissement de gaz EGR en réalisant l'ajustement de telle sorte que le nombre de Reynolds est égal à 2 300, et on réalise un essai de performance de refroidissement. En conséquence, un gaz EGR à haute température circulant dans le tube chauffant circule selon les trajectoires d'écoulement 1-2 et 1-3 du tube chauffant 1 par l'intermédiaire d'une surface incurvée en forme d'onde spécifique de la structure d'ailette ondulée 2 dans un état dans lequel on maintient une vitesse d'écoulement prédéterminée et un débit prédéterminé. Pendant cette période, on favorise un échange thermique efficace et, en raison de l'action du rayon de courbure R formé au sommet des méandres de forme d'onde, l'accumulation de grandes quantités de suie et l'adhérence extrême de poussière dans la trajectoire d'écoulement sont très peu observées. L'échange thermique vers une chemise de refroidissement autour du tube chauffant est favorisé de manière efficace, et on confirme que le gaz EGR évacué à partir du côté évacuation de gaz EGR est refroidi jusqu'à une région de température prédéterminée. Dans le tube d'échangeur thermique 1 de cet exemple, afin de déterminer la valeur optimale de la forme d'onde dans la structure d'ailette ondulée 2 incorporée, différentes études ont été réalisées. Dans ces études, on peut obtenir une connaissance qui apparaît sur le graphique de la figure 8. Un rapport Nu/NuO entre le nombre de Nusselt Nu d'une ailette ondulée et le nombre de Nusselt NuO 1 o d'une ailette droite (ailette en forme de ligne droite), qui exprime la tendance de la performance de transfert thermique d'une manière sans dimension, atteint le maximum lorsque le rapport (H/L) entre la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal et la longueur d'onde L des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale est de 0,20. En revanche, un rapport de coefficient de 15 frottement du tube f/fO entre le coefficient de frottement du tube f de l'ailette ondulée et le coefficient de frottement du tube f0 de l'ailette droite, qui exprime la tendance de perte de pression de manière non dimensionnelle, atteint son maximum lorsque la valeur de H/L est égale à 0,3. En conséquence, si H/L dépasse 0,20, la perte de pression augmente jusqu'à un degré tel que le tube 20 chauffant ne peut pas être utilisé dans la pratique. En revanche, étant donné que la performance de transfert thermique diminue, il apparaît clairement que les spécifications dans cette région sont sans intérêt. D'autre part, un type dans lequel le coût est réduit de 10 % et le poids est réduit de 20 % par rapport à un refroidisseur EGR ayant une ailette droite qui est facile à fabriquer est quelquefois 25 exigé. En conséquence, la longueur du tube chauffant doit être réduite de 40 pour cent. Afin de réduire la longueur du tube chauffant, le nombre de Nusselt de l'ailette doit être augmenté de 70 pour cent. A cette fin, le rapport H/L doit être de 0,17 ou plus. En l'occurrence, dans la structure d'ailette ondulée 2 selon la présente invention, dans la relation entre la largeur d'onde H de la forme d'onde 30 de type canal dans la section en coupe transversale et la longueur d'onde L des méandres de forme d'onde, la plage de H/L de 0,17 à 0,20, dans laquelle le rapport de coefficient de frottement du tube est faible et le rapport du nombre de Nusselt est élevé, est utilisée. A savoir, en représentant la relation entre H/L et le rapport du nombre de Nusselt et le rapport du coefficient de frottement du tube sur la figure 8, le rapport du nombre de Nusselt atteint le maximum à H/L de 0,20, tandis que le rapport du coefficient de frottement du tube f/fO atteint le maximum à H/L de 0,30. Si H/L dépasse 0,20, le rapport du coefficient de frottement du tube augmente, tandis que le rapport du nombre de Nusselt diminue. En conséquence, l'utilisation de cette région est sans intérêt. Si H/L est inférieur à 0,17, le rapport du nombre de Nusselt diminue, de telle sorte que l'utilisation de cette région est inappropriée comme ailette efficace. Dans la présente invention, en conséquence, on utilise une plage de H/L de 0,17 à 0,20 dans laquelle le rapport du coefficient de frottement du tube est faible et le rapport du nombre de Nusselt est élevé. Par ailleurs, dans la relation entre l'amplitude A des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale de la structure d'ailette ondulée 2 et la largeur d'onde H de la forme d'onde du type canal, on réalise de préférence l'ajustement de telle sorte que le rapport G/H entre l'intervalle G déterminé par la différence (H - A) et la largeur d'onde H se trouve dans la plage de -0,21 à 0,19. Si ce rapport est inférieur à -0,21, la perte de pression augmente, ce qui peut poser un problème en termes d'utilisation pratique. Par ailleurs, si le rapport dépasse 0,19, la performance de transfert thermique diminue nettement, de telle sorte que l'utilisation sous forme d'ailette efficace ne peut pas être réalisée. En outre, au sommet des méandres de forme d'onde apparaissant dans la direction longitudinale, le rayon de courbure R est formé pour la largeur d'onde H de manière à être supérieur ou égal à 1,7 H et inférieur à 2,0 H. Dans le cas où le rayon de courbure R est inférieur à 1,7 H, le sommet de l'onde prend une forme pointue. En conséquence, l'écoulement gazeux se sépare nettement de la surface de paroi de la structure d'ailette, de telle sorte que la perte de pression augmente et, parallèlement, de la suie est susceptible de s'accumuler sur la surface de paroi de l'ailette, et de la poussière peut adhérer à la surface de paroi de l'ailette. Par ailleurs, si le rayon de courbure R dépasse 2,0 H, la ligne tangentielle de l'onde dans la structure d'ailette ondulée devient discontinue et, la forme d'onde proprement dite ne peut donc pas être établie. Par ailleurs, dans le cas où le tube chauffant selon la présente invention est utilisé en étant incorporé dans l'échangeur thermique, afin de maintenir la plage de vitesses d'écoulement dans l'état optimal, le nombre de tubes chauffants est de préférence régulé approximativement de telle sorte que le nombre de Reynolds est égal à approximativement 2 000. Il est préférable d'utiliser le tube chauffant dans la région dans laquelle le nombre de Reynolds est inférieur ou égal à 5 000. Exemple 2 On obtient un tube échangeur thermique la dans lequel la structure d'ailette ondulée 2 est incorporée sensiblement de la même manière que dans l'exemple 1 hormis que la forme en coupe transversale du tube chauffant plat 1 a est rectangulaire. Le système de refroidissement de gaz EGR est soumis à un essai de performance de refroidissement dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1 et, on confirme les résultats excellents, identiques à ceux de l'exemple 1. Exemple 3 On prépare un échangeur thermique stratifié 3 dans lequel une pluralité d'étages de chemins d'écoulement de gaz EGR 4-2 ayant quasiment les mêmes spécifications que celles du tube chauffant plat la de l'exemple 2 et ayant une section en coupe transversale rectangulaire. Tel que représenté sur la figure 5, une structure d'ailette 2a formée quasiment selon les mêmes spécifications que celles de l'exemple 1 est insérée dans le chemin d'écoulement 4-2. En raccordant de manière solidaire, par brasage, la structure d'ailette 2a à une paroi de séparation 4-1 qui sépare un chemin d'écoulement de refroidissement 4-3, on obtient un échangeur de chaleur stratifié 3 dans lequel la structure d'ailette ondulée 2a sensiblement identique à celle de l'exemple 1 est incorporée dans le chemin d'écoulement gazeux 4-2. L'échangeur thermique stratifié 3 obtenu est soumis à un essai de performance de refroidissement dans le système de refroidissement de gaz EGR dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1, et on confirme les résultats excellents identiques à ceux de l'exemple 1. Exemple 4 On prépare le tube chauffant plat 1 utilisé dans l'exemple 1. Comme structure d'ailette ondulée 2b prévue sur la surface périphérique interne du tube chauffant 1, en fixant la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal à 3,5 mm et en fixant la longueur d'onde L des méandres de forme d'onde à 20,5 mm, on confirme que le rapport H/L entre la largeur d'onde H et la longueur d'onde L des méandres de forme d'onde est égal à 0,171, ce qui appartient aux limites inférieures de la plage spécifiée de 0,17 à 0,20. Par ailleurs, la structure d'ailette 2b de cet exemple est ajustée de telle sorte que, outre l'exigence ci-dessus, l'amplitude A de l'onde représentée sur la figure 2 est fixée à 4,2 mm, et le rapport (G/H) entre l'intervalle G déterminé par la différence entre la largeur d'onde H et l'amplitude A et la largeur H de la forme de canal, à savoir la différence (H - A) se trouve dans la plage de limites supérieures même dans la plage de -0,21 à 0,19. En outre, au sommet des méandres de forme d'onde formés dans la direction longitudinale représentés sur la figure 2, un rayon de courbure de 6,0 R est formé, et l'ajustement est réalisé de telle sorte que le rayon de courbure R sur la base de la largueur d'onde H de la forme canal appartient à la plage minimale de 1,7 H à 2 H. Un tube 1 o d'échangeur thermique 1c est obtenu de la même manière que dans l'exemple 4 hormis la description ci-dessus. Un essai de performances de refroidissement sur le système de refroidissement de gaz EGR est réalisé dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1, et on confirme les résultats excellents identiques à ceux de l'exemple 4. 15 Exemple 6 On forme une structure d'ailette ondulée 2d ayant la même construction que celle de l'exemple 1 hormis qu'une partie d'encoche 2d-4 est ménagée dans une partie de paroi latérale incurvée 2d-3 de la structure d'ailette ondulée 2d de telle sorte que le fluide peut circuler entre les trajectoires d'écoulement de fluide 20 adjacentes tel que représenté sur la figure 6. La structure d'ailette 2d est incorporée dans le tube chauffant plat de la même manière que dans l'exemple 1, par lequel on obtient un tube d'échangeur thermique 1d de cet exemple. Un essai de performances de refroidissement du système de refroidissement de gaz EGR est réalisé dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, et on confirme les 25 résultats excellents identiques à ceux de l'exemple 1. Application industrielle Comme cela apparaît clairement d'après les exemples ci-dessus, le tube d'échangeur thermique selon la présente invention est un tube plat ayant une forme en coupe transversale sensiblement elliptique ou une forme en coupe 3 o sensiblement rectangulaire. La structure d'ailette ondulée, qui a une forme d'onde de type canal ayant une section en coupe transversale sensiblement rectangulaire et une surface incurvée formant des méandres de forme d'onde avec une longueur d'onde prédéterminée par la direction longitudinale, est incorporée de manière solidaire dans la trajectoire d'écoulement du milieu refroidi tel que du gaz EGR sur la surface périphérique interne du tube plat, moyennant quoi on former ainsi le tube d'échangeur thermique. Pour le tube chauffant selon la présente invention, la structure d'ailette ondulée incorporée est configurée de telle sorte que, lorsque la largeur de forme de canal est fixée à H, et que la longueur d'onde des méandres est fixée à L, le rapport H/L se trouve dans la plage de 0,17 à 0,20 comme exigence de base et, en outre, le rapport G/H entre l'intervalle G déterminé par la différence (H - A) entre la largeur d'onde H et l'amplitude A des méandres et la largeur d'onde H se trouve dans la plage de -0,21 à 0,19, et le rayon de courbure R dans la plage de 1,7 H à 2 H est formé au sommet des 1 o méandres comme exigences supplémentaires. Grâce au tube d'échangeur thermique selon la présente invention construit tel que décrit ci-dessus, le gaz d'échappement à haute température tel que le gaz EGR circulant dans le tube chauffant permet d'obtenir des performances de transfert thermique excellentes et une perte de pression moindre et, dans le système de refroidissement de gaz 15 d'échappement, les performances d'échange thermique offertes par le système de refroidissement sont optimales, de telle sorte qu'on peut obtenir une efficacité de refroidissement élevée, ce qui contribue à économiser de l'énergie. Par ailleurs, le tube chauffant selon la présente invention peut être fabriqué grâce à un procédé de fabrication très simple incluant la structure d'ailette ondulée incorporée, et 20 l'effet obtenu est excellent même si les moyens d'installation de tube chauffant dans l'échangeur thermique sont simples. En conséquence, on escompte que l'échangeur thermique à calandre doté du tube chauffant va être largement utilisé comme tube d'échangeur thermique dans son domaine technique étant donné que le système de refroidissement de gaz EGR peut être rendu petit et léger à moindre 25 coût. REVENDICATIONS 1. Tube d'échangeur thermique dans lequel une surface périphérique interne servant de chemin d'écoulement de gaz d'échappement a une forme en coupe transversale plate, caractérisé en ce qu'une structure d'ailette incorporée dans le tube d'échangeur thermique (tube chauffant) a une forme d'onde de type canal sensiblement rectangulaire en coupe, et dans la structure d'ailette ondulée ayant une surface incurvée formant les méandres de forme d'onde avec une longueur d'onde prédéterminée dans une direction longitudinale, lorsque la largeur 1 o d'onde de la forme d'onde de type canal est fixée à H, et que la longueur d'onde des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale est fixée à L, la valeur indiquée par H/L est ajustée de manière à se trouver dans la plage de 0, 17 à 0,20. 2. Tube d'échangeur thermique dans lequel une surface périphérique 15 interne servant de chemin d'écoulement de gaz d'échappement a une forme en coupe transversale plate, caractérisé en ce que la structure d'ailette incorporée dans le tube chauffant a une forme d'onde de type canal sensiblement rectangulaire en coupe, et dans la structure d'ailette ondulée ayant une surface incurvée formant les méandres de forme d'onde avec une longueur d'onde 20 prédéterminée dans une direction longitudinale, lorsqu'une largeur d'onde de la forme d'onde de type canal est fixée à H, et que l'amplitude des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale est fixée à A, une valeur indiquée par G/H, où G est l'intervalle déterminé par la différence (H ù A) entre la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal et l'amplitude A, est ajustée de manière 25 à se trouver dans la plage de -0,21 à 0,19. 3. Tube d'échangeur thermique dans lequel une surface périphérique interne servant de chemin d'écoulement de gaz d'échappement a une forme en coupe transversale plate, caractérisé en ce qu'une structure d'ailette incorporée dans le tube d'échangeur thermique (tube chauffant) a une forme d'onde de type 30 canal sensiblement rectangulaire en coupe et, dans la structure d'ailette ondulée ayant une surface incurvée formant les méandres de forme d'onde avec une longueur d'onde prédéterminée dans une direction longitudinale, lorsque la largeur d'onde de la forme d'onde de type canal est fixée à H et que la longueur d'onde des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale est fixée à L, unevaleur indiquée par H/L est ajustée de manière à se trouver dans la plage de 0,17 à 0,20, et quand l'amplitude des méandres de forme d'onde dans la direction longitudinale est fixée à A, la valeur indiquée par G/H, où G est un intervalle déterminé par la différence (H û A) entre la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal et l'amplitude A, est ajustée de manière à se trouver dans la plage de û 0,21 à 0,19. 4. Tube d'échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, au sommet des méandres de forme d'onde dans la structure d'ailette ondulée, un rayon de courbure R est formé dans la plage de 1,7 H à 2 H pour la largeur d'onde H de la forme d'onde de type canal dans la structure d'ailette ondulée. 5. Tube d'échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une partie d'encoche, fente, trou traversant, etc. sont ménagés selon une forme arbitraire dans une partie de paroi latérale ayant une surface incurvée dans la direction longitudinale dans la structure d'ailette ondulée de telle sorte qu'un fluide puisse s'écouler entre des chemins d'écoulement fluidique adjacents. 6. Tube d'échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la structure d'ailette ondulée est constituée d'un matériau de tôle métallique, son procédé de fabrication est choisi de manière appropriée entre le moulage par compression, moulage par roues dentées, et une combinaison de ceux-ci, et les moyens de raccordement permettant de relier la structure d'ailette ondulée à une surface périphérique interne du tube chauffant sont choisis de manière appropriée entre le soudage, le brasage, l'adhérence et d'autres procédés d'assemblage, grâce auxquels la structure d'ailette ondulée est reliée à la surface périphérique interne du tube chauffant. 7. Tube d'échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau de tôle métallique formant 3o la structure d'ailette ondulée est constitué d'un acier inoxydable austénitique tel que SUS304, SUS304L, SUS316, et SUS316L, et son épaisseur est de 0,05 à 0,3 mm. 8. Tube d'échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le tube chauffant a une forme encoupe transversale sensiblement elliptique, et est configuré selon une forme de piste. 9. Tube d'échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le tube chauffant a une forme en coupe transversale sensiblement rectangulaire, et est formé de manière à présenter une forme rectangulaire en coupe.