Abstract:
Fluid handling apparatus which may be heat exchange apparatus or fluid reaction apparatus. The apparatus is provided with an interrupter structure (44) for disrupting the fluid boundary layers at the walls (20) of the apparatus and promoting mixing of the separated boundary layers with the adjacent core layers (52). One interrupter structure comprises a plurality of longitudinally-spaced interrupter elements (46) mounted on a core rod (48), each element comprising a plurality of blade-like members (50) each of at least approximately spherical segment profile in side elevation, the members extending mutually radially outward relative to one another to touch or nearly touch the surface or surfaces adjacent the elements. Alternatively each element comprises a respective sphere (56). The elements are spaced longitudinally from one another the distance required to provide wake interference flow of the fluid, wherein the vortex (54) upstream of one element cooperates with the vortex downstream of the next element in the fluid path. In a shell and tube type exchanger the bladed type of structure may be provided in the tubes interiors, while the spherical type of structure is provided in the shell contacting the tube exteriors.
Abstract:
Shell and tube heat transfer apparatus and a corresponding process of heat transfer employ a fluid flow consisting of non-turbulent boundary-layers (30) adjacent the inner (34) and outer (22) heat exchanger surfaces of the tubes and a non-turbulent core-layer (32) between the boundary-layers and interfacing therewith. Interrupter-structures (28) disposed within the tube and shell flow passes and interrupt the full development of the boundary-layers at a multitude of spaced spots, leaving the heat transfer surfaces unaltered, unmodified and uninterrupted, so that the boundary-layers cannot increase in thickness but will partially separate from the surfaces and mix non-turbulently with the core-layer to effect the required heat transfer between the surfaces and the fluid. The interrupter-structure preferably consists of a plurality of rows of spheres (28), with which the space remote from the heat exchange surface is filled with a space-filling material (58) to prevent the useless flow of fluid in a space not effective for heat transfer. The interrupter structure may also comprise a unitary body (60) of equivalent shape.
Abstract:
L'appareil de manipulation de fluides de l'invention peut être un appareil d'échange de chaleur ou un appareil de réaction de fluides. L'appareil est pourvu d'une structure d'interruption (44) pour dissocier les couches limites des fluides au niveau des parois (20) de l'appareil et favoriser le mélange des couches limites séparées avec les couches centrales adjacentes (52). Une structure d'interruption comprend plusieurs éléments d'interruption espacés longitudinalement (46) et montés sur une tige centrale (48), chaque élément comprenant plusieurs organes en forme de lames (50) ayant chacune, au moins approximativement, un profil de segment sphérique en élévation latérale, les organes s'étendant mutuellement radialement vers l'extérieur les uns par rapport aux autres pour toucher ou presque la surface ou les surfaces adjacentes aux éléments. Dans une autre variante, chaque élement comprend une sphère respective (56). Les éléments sont espacés longitudinalement les uns par rapport aux autres d'une distance nécessaire pour obtenir un écoulement d'interférence de remous du fluide, dans lequel le tourbillon (54) en amont d'un élément coopère avec le tourbillon en aval de l'élément suivant dans le chemin d'écoulement du fluide. Dans un échangeur à faisceaux, le type de structure à ailettes est obtenu dans les intérieurs des tubes, tandis que le type de structure à sphère est obtenu dans l'enveloppe de l'échangeur en contact avec les extérieurs des tubes.
Abstract:
Shell and tube heat transfer apparatus and a corresponding process of heat transfer employ a fluid flow consisting of non-turbulent boundary-layers (30) adjacent the inner (34) and outer (22) heat exchanger surfaces of the tubes and a non-turbulent core-layer (32) between the boundary-layers and interfacing therewith. Interrupter-structures (28) disposed within the tube and shell flow passes and interrupt the full development of the boundary-layers at a multitude of spaced spots, leaving the heat transfer surfaces unaltered, unmodified and uninterrupted, so that the boundary-layers cannot increase in thickness but will partially separate from the surfaces and mix non-turbulently with the core-layer to effect the required heat transfer between the surfaces and the fluid. The interrupter-structure preferably consists of a plurality of rows of spheres (28), with which the space remote from the heat exchange surface is filled with a space-filling material (58) to prevent the useless flow of fluid in a space not effective for heat transfer. The interrupter structure may also comprise a unitary body (60) of equivalent shape.
Abstract:
Appareil de transfert thermique à faisceaux et procédé correspondant de transfert thermique utilisant un écoulement de fluide, comportant des couches limites non turbulentes (30) près des surfaces d'échange thermique intérieure (34) et extérieure (22) des tubes et une couche noyau non turbulente (32) située entre les couches limites et formant une interface avec celles-ci. Des structures d'interruption (28) disposées à l'intérieur des passages d'écoulement des faisceaux interrompent le développement total des couches limites en une multitude d'endroits espacés, laissant les surfaces de transfert thermique non altérées non modifiées et ininterrompues, si bien que les couches limites ne peuvent pas s'accroître en épaisseur mais vont se séparer partiellement des surfaces et se mélanger de manière non turbulente avec la couche noyau afin d'effectuer le transfert thermique requis entre les surfaces et le fluide. La structure d'interruption est formée de préférence d'une pluralité de rangées de sphères (28), remplissant l'espace éloigné de la surface d'échange thermique avec un matériau de remplissage d'espace (58) afin d'empêcher l'écoulement inutile de fluide dans un espace sans efficacité pour le transfert thermique. La structure d'interruption peut également comporter un corps unitaire (60) de forme équivalente.
Abstract:
Fluid handling apparatus which may be heat exchange apparatus or fluid reaction apparatus. The apparatus is provided with an interrupter structure (44) for disrupting the fluid boundary layers at the walls (20) of the apparatus and promoting mixing of the separated boundary layers with the adjacent core layers (52). One interrupter structure comprises a plurality of longitudinally-spaced interrupter elements (46) mounted on a core rod (48), each element comprising a plurality of blade-like members (50) each of at least approximately spherical segment profile in side elevation, the members extending mutually radially outward relative to one another to touch or nearly touch the surface or surfaces adjacent the elements. Alternatively each element comprises a respective sphere (56). The elements are spaced longitudinally from one another the distance required to provide wake interference flow of the fluid, wherein the vortex (54) upstream of one element cooperates with the vortex downstream of the next element in the fluid path. In a shell and tube type exchanger the bladed type of structure may be provided in the tubes interiors, while the spherical type of structure is provided in the shell contacting the tube exteriors.