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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510901A1
Family ID 7981786
Probable Assignee Martel Catala And Cie Ets
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title EVAPORATEUR TUBULAIRE A REPARTITION EQUILIBREE ET PROCEDE DE
FABRICATION D'UN TEL EVAPORATEUR
EN Title MULTI-TUBE EVAPORATOR - EMPLOYS TUBES CRIMPED AT ONE END TO
FORM FLOW RESTRICTION
Abstract
_________________________________________________________________
UN EVAPORATEUR TUBULAIRE, UTILISABLE NOTAMMENT DANS UNE POMPE A
CHALEUR, COMPREND PLUSIEURS TUBES 10 EN PARALLELE SUR UN CIRCUIT
PARCOURU PAR UN FLUIDE VAPORISABLE EN PHASES LIQUIDE ET VAPEUR, TEL
QU'UN "FREON". TOUS LES TUBES 10 COMPORTENT, A L'ENTREE, UN
ETRANGLEMENT CALIBRE CONSTITUE PAR UNE DEFORMATION DE LA PAROI DU TUBE
REDUISANT SA SECTION DE PASSAGE. CET ETRANGLEMENT PEUT ETRE REALISE
PAR SERRAGE DU TUBE ENTRE LES MORS D'UN MANDRIN ET UN CALIBRE.
Evaporator comprising a series of parallel tubes connecting two
headers employs tubes of reduced internal diameter at the inlet and
forming a flow resistance of predetermined value. The reduced dia. is
formed by crimping the tube end and the appts. used assures the
necessary respectability in the resulting flow characteristics of the
tubes. The result is that discrepancies in the flow resistance of
individual tubes becomes insignificant since each tube incorporates a
calibrated resistance. The result is a more even distribution of low
through the tubes. Used for the mfr. of evaporators in low pressure
thermal systems, refrigerators, heat pumps etc.
Description
_________________________________________________________________
Evaporateur tubulaire a rErtition equilibree et procede de fabrication
d'un tel evaporateur
La presente invention a pour objet un evaporateur tubulaire a
repartition equilibree entre les tubes qui le constituent. Elle trouve
une application particulierement importante dans les appareils
thermiques qui utilisent un fluide condensable, tel qu'un de ceux
connus sous la denomination "freon", pour effectuer les transferts de
chaleur.
Ces appareils possedent en general un seul circuit ou un petit nombre
de circuits d'evaporation en parallele.
La raison en est que le montage en parallele de plusieurs tubes fait
natte des problemes de repartition des debits du fluide en phase
liquide entre les tubes, dus notamment aux differences de temperature
entre les tubes. Or, une repartition irreguliere conduit h des
fonctionnements defectueux. Il apparait en particulier des phenomenes
pulsatoires ou des differences de niveau de liquide entre les tubes
qui provoquent a leur tour une surchauffe de la vapeur dans les tubes
ou le niveau de liquide est faible, ce qui diminue les echanges
thermiques par l'intermediaire de la paroi des tubes.Etant donne que
l'utilisation de plusieurs tubes en parallele reduit, pour une meme
longueur totale de tubes de mEme diametre, les pertes de charge, donc
permet d'augmenter le debit et d'ameliorer le rendement, l'invention
vise notamment a permettre un equilibrage satisfaisant des debits dans
un tel montage en parallele, et ce sans utiliser des organes couteux
supplementaires, tels que des ddtendeurs, dans chaque tube.
Dans ce but, l'invention propose notamment un evaporateur tubulaire a
repartition equilibre comprenant plusieurs tubes places en parallele
sur un circuit parcouru par un fluide vaporisable en phases liquide et
vapeur, caracterise en ce que tous les tubes comportent, a l'entree,
un etranglement calibre constitue par une deformation de la paroi du
tube reduisant sa section de passage.
La partie deformee du tube s'inscrit avantageusement toute entiere
dans la section droite courante du meme tube.
Ainsi, on peut aisement fixer les tubes par leur partie de section
courante a un collecteur d'admission dans lequel la partie terminale
deformee fait saillie.
L'invention propose egalement un procede de fabrication permettant de
realiser de facon economique un tel evaporateur, caracterise notamment
en ce que la paroi des tubes est realisee par pincage de ltextrc.mite
des tubes dans les mors d'un mandrin jusqu'S application de la paroi
du tube contre un calibre cylindrique qui determine la section
etranglee.
L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui
suit d'un mode particulier de realisation de l'invention et
d'applications a divers appareils thermiques. La description se refere
au dessin qui l'accompagne, dans lequel
- la Figure 1 est un schema de principe montrant une forme possible
d'etranglement du tube, en coupe suivant une plan perpendiculaire a
l'axe du tube;
- la Figure 2 est une vue en coupe de la partie terminale du tube,
suivant le plan SI-II de la Figure 1
- la Figure 3 est un schema de principe montrant plusieurs tubes
disposes en parallele entre un collecteur d'admission et un collecteur
de reception;;
- la Figure 4 est un schema de principe d'un chauffeeau solaire a
fluide condensable utilisant un evaporateur suivant l'invention
- la Figure 5 montre une fraction d'un evaporateur d'echange
utilisable sur le circuit d'une pompe a chaleur
- la Figure 6 est un schema de principe d'un caloduc de recuperation
de calories utilisant un evaporateur suivant l'invention.
Le tube 10 dont la partie terminale d'entree est montree en Figures 1
et 2, est destine a erre incorpore un evaporateur dans lequel il est
en parallele avec de nombreux autres tubes identiques. En partie
courante 11, le tube presente une section droite constante et
circulaire.
Dans sa partie terminale, il presente une section etranglee de surface
s, due a un pincement du tube, suivant quatre plis dans le cas
illustre en Figure 1, ce nombre n'etant pas limitatif. Ce plissement
du tube peut entre realise en serrant, a l'aide de mer 12, son
extremite terminale sur un calibre 13, constitue par une aiguille a
section droite circulaire qui pourra etre soit cylin#rique, soit
legerement conique pour en faciliter le degagement. L'utilisation d'un
tel calibre permet d'assurer une tres bonne reproductibilite de la
section s, donc une identite des caracteristiques entre tous les
tubes. Les plis 14 sont a parois sensiblement jointives, de sorte que
l'espace compris entre eux ne participe pratiquement pas a ltecou-
lement.En regle generale, on utilisera un mandrin de serrage a trois
ou quatre mors, mais ce nombre peut etre augmente, notamment dans le
cas de tubes de forte section.
Le serrage est avantageusement effectue de facon que la totalite de la
partie etranglee du tube s'inscrive dans l'encombrement de la partie
courante 11. On facilite ainsi notablement l'assemblage des tubes.
Lorsque, comme illustre en Figure 3, plusieurs tubes 10 do-ivent etre
montes en parallele entre un collecteur d'admission ou de repartition
15 et un collecteur de sortie 16, la partie terminale pincee de chaque
tube peut etre introduite dans un trou circulaire du collecteur
d'admission 15 jusqu'a ce que ce soit la partie courante du tube qui
se trouve dans le trou.
La fixation tanche peut alors etre effectuee aisement par tout procede
classique, tel que soudage, brasage ou cludgeon- nage. La fixation des
tubes au collecteur de sortie 16 peut s'effectuer par le meme procede.
Il faut remarquer au passage que les tubes peuvent etre de n'importe
quel type habituellement utilise dans un echangour de chaleur. il peut
notamment s'agir de tubes a ailettes planes ou de tubes incorpores
dans un faisceau tisse, du genre decrit et revendique dans la demande
de brevet francais 77 24925 et son certificat d'addition. -
L'evaporateur montre en figure 3 peut etre incorporte dans divers
appareils ttsermiques. Il peut notamment cistre monte dans un cbauffe
-water solaire a circulation d'un fluide conclensable tel qu'un
"freon1,. Le chauffe- water montre a titre d'exemple en Figure 4
comporte un panneau solaire oriente pour recevoir le rayonnement du
soleil et dont l'element actif est forme par un evaporateur du genre
montre en figure 3. Les etranglements font ici office de detendeurs et
permettent d'uniformiser le niveau de liquide dans les tubes du
panneau solaire.On evite ainsi que certains tubes soient en partie
occupes par de la vapeur surchauffee dont le coefficient d'echange
thermique avec la paroi du tube est faible, ce qui augmente les pertes
thermiques vers l'exterieur et diminue le rendement. pnratecir solaire
est place en serie avec un serpentin 18 place dans un ballon d'water
chaude 19 muni d'une tubulure d'amenee d'water froide 20 et d'une
tubulure de sortie d'water chaude 21. es voyants 22 peuvent etre
places sur le circuit de fluide condensable pour permettre de verifier
le remplissage. Le fonctionnement de cet appareil est classique: le
Freon en phase liquide provenant du serpentin arrive au collecteur
d'admission 15 (fleche en trait plein sur la Figure 43. il se vaporise
dans les tubes 10 et s'echappe vers le serpentin en phase vapeur
(fleche en tirets). Il se condense de nouveau dans le serpentin.
L'evaporateur montre en Figure 3 peut egalement etre utilise sur le
circuit d'une pompe a chaleur. Dans ce cas, l'alimentation en fluide
en phase liquide s'effectue par le collecteur superieur, comme montre
sur la Figure 5 ou les organes correspondant a ceux de la Figure 3
sont designes par le meme numero de reference affecte de l'indice a.
Cette fois, les etranglements jouent le role de gicleurs de
repartition, a travers lesquels le fluide en phase liquide est projete
sur les parois des tubes 10a ou il 'ecoule par gravite. A condition
que la totalite du fluide soit vaporisee, le debit de phase vapeur
fourni par chacun des tubes est le meme, etant donne que les
etranglements garantissent que le meme debit liquide penetre clans
chacun des tubes 10a.
Sur la Figure 5, l'echangeur comporte deux nappes de tubes 10a
disposees en quinquonce. L'invention ne se limite d'ailleurs pas au
cas o l'evaporateur comporte une seule nappe de tubes (Fig. 7) o#i
deux (Fig. 5). Elle s'etend a toutes dispositions, suivant une
geometrie par n#ppes planes ou cocwhes.
L'evaporateur de la Figure 5 peut aussi bien etre prevu pour etre
soumis a une ventilation forcee des tubes que pour fonctionner en
ventilation naturelle, par exemple par exposition a l'air
atmospherique.
Un evaporateur suivant l'invention peut egalement etre incorpore dans
un caloduc, destine par exemple a rEcu- parer de la chaleur sur l'air
d'extraction d'un batiment ou sur des fluides de rejet. La disposition
peut alors etre celle illustree schematiquement en Figure 6 et
comporter un evaporateur 23 et un condenseur 24 places en boucle
fermee par des conduites de jonction 25 et 26. L'evaporateur 23
presente alors la constitution montree en Figure 3, les etranglements
fonctionnant en detendeurs. Un tel caloduc est notamment utilisable
pour prelever des calories sur l'air chaud d'une gaine d'air use
evacue vers l'exterieur d'un batiment et les transferer a une gaine
d'air froid de renouvellement qui balaie le condenseur 24, comme
indique par la fleche 27.
L'invention ne se limite evidemment pas aux modes particuliers de
realisation qui ont ete representes et decrits a titre d'exemples et
il doit etre entendu que la portee du present brevet s'etend a toute
variante restant dans le cadre des equivalences.
Claims
_________________________________________________________________
Revendications
1. Evaporateur tubulaire a repartition cquilibree, comprenant
plusieurs tubes (10) places en parallele sur un circuit parcouru par
un fluide vaporisable en phases liquide et vapeur, caracterise en ce
que tous les tubes (10) comportent, a l'entree, un etranglement
calibre constitue par une deformation de la paroi du tube reduisant sa
section de passage.
2. Evaporateur suivant la revendication 1, caracterise en ce que la
partie deformee du tube s'inscrit toute entiere dans la section droite
courante (11) du tube.
3. Evaporateur suivant la revendication 2, caracterise en ce que les
tubes sont fixes par leur partie de section courante a un collecteur
d'admission (15) dans lequel la partie terminale deformee du tube fait
saillie.
4. Evaporateur suivant l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterise en ce qu'il est place en circuit avec un
condenseur (18, 24) pour constituer un appareil de transfert
thermique.
5. Evaporateur suivant la revendication 4, caracterise en ce qu'il est
incorpore a un chauffe-eau solaire ou a un caloduc, les etranglements
constituant detendeurs.
6. Evaporateur suivant la revendication 4, caracte- rise en ce que les
tubes sont relies a leur partie haute a un collecteur d'admission
(15a) et sont incorpores a un evaporateur d'echange thermique avec un
fluide exterieur, les etranglements calibres constituant gicleurs
d'admission de fluide vaporisable en phase liquide dans les tubes.
7. Procede de fabrication d'un evaporateur tubulaire a repartition
equilibree, caracterise en ce que lton deforme la paroi de chacun
d'une pluralite de tubes entre un mandrin et un calibre pour
constituer un etranglement calibre et en ce que l'on assemble lesdits
tubes entre un collecteur d'admission (15) et un collecteur de sortie
(16), la partie terminale deformee des tubes faisant saillie dans le
collecteur d'admission.
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