DD300656A5 - heat exchangers - Google Patents

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DD300656A5 DD340003A DD34000390A DD300656A5 DD 300656 A5 DD300656 A5 DD 300656A5 DD 340003 A DD340003 A DD 340003A DD 34000390 A DD34000390 A DD 34000390A DD 300656 A5 DD300656 A5 DD 300656A5
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Abstract

Es werden ein Waermetauscher und ein Verfahren zum Betreiben desselben beschrieben. Der Waermetauscher weist einen im wesentlichen zylindersymmetrischen Stroemungsraum 2 auf, der von einem ersten Fluid in im wesentlichen vertikaler Richtung durchflossen wird. Innerhalb senkrecht dazu verlaufender Rohre stroemt ein zweites Fluid. Erfindungsgemaesz sind Einbauten zur Erhoehung der mechanischen Stabilitaet (Stuetzbleche 12) vorgesehen. Zusaetzlich koennen zur Daempfung akustischer Schwingungen Antidroehnbleche parallel zu den Rohren eingebaut sein. Die Verteilung des ersten Fluids kann durch ein speziell gestaltetes Prallblech 10 optimiert werden. Fig. 1A heat exchanger and a method for operating the same are described. The heat exchanger has a substantially cylindrically symmetrical flow space 2, which is traversed by a first fluid in a substantially vertical direction. Within perpendicularly extending tubes flows a second fluid. According to the invention, fittings for increasing the mechanical stability (support plates 12) are provided. In addition, anti-dazzle plates can be installed parallel to the tubes to dampen acoustic vibrations. The distribution of the first fluid can be optimized by a specially designed baffle 10. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem im wesentlichen zylindorförmigen Strömungsraum, der durch einen Mantel begrenzt ist, mit einer Anzahl von Rohren, die den Strömungsraum in im wesentlichen zur Zylinderachse paralleler Richtung durchziehen und mit mindestens einem Paar von Stutzen, die einander gegenüber an der Zylinderfläche des Mantels angeordnet sind und in den Strömungsraum führen. Ferner befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zum Betreiben eines solchen Wärmetauschers, mit einer Verwendung desselben und mit einer Anwendung des Verfahrens. Derartige Wärmetauscher werden für eine Vielzahl von Anwendungen zum Abkühlen oder Anwärmen von Flüssigkeiten und/oder Gasen durch indirekten Wärmetausch eingesetzt. Dabei tritt ein Fluid durch einen der Stutzen in den Strömungsraum ein, umspült dort die Rohre mit einer Strömungsrichturig, die im wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse verläuft, und strömt durch einen weiteren Stutzen wieder hinaus. Oft ist der Strömungsraum in mehrere Abschnitte mit jeweils einem eigenen Paar von Einfüll- und Ablaßstutzen aufgeteilt. Eine solche Bauform in der das Fluid im Strömungsraum im Kreuzstrom zu einem zweiten Fluid, das durch das Innere der Rohre geführt wird, strömt, bietet den Vorteil, daß das erste Fluid nur einen sehr geringen Druckverlust beim Durchgang durch den Wärmetauscher erfährt. Dies wird durch einen relativ direkten Durchgang durch den Strömungsraum bewirkt, der allerdings eino recht offene Bauweise ohne strömungshindernde Einbauten im Strömungsraum voraussetzt. Dies wiederum verringert die mechanische Stabilität und Starrheit der Vorrichtung, so daß derartige Wärmetauscher bisher lediglich bei relativ niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten im Strömungsraum eingesetzt werden können. Außerdem ist bei solchen Kreuzstromwärmetauschern auch das Problem der Verteilung des ersten Fluids im Strömungsraum senkrecht zur Strömungsrichtung bisher nicht zufriedenstellend gelöst.The invention relates to a heat exchanger with a substantially cylindrical flow space which is delimited by a jacket, with a number of tubes which pass through the flow space in a direction substantially parallel to the cylinder axis and with at least one pair of nozzles facing each other on the cylindrical surface of the shell are arranged and lead into the flow space. Furthermore, the invention is concerned with a method of operating such a heat exchanger, with a use thereof and with an application of the method. Such heat exchangers are used for a variety of applications for cooling or heating liquids and / or gases by indirect heat exchange. In this case, a fluid enters through one of the nozzle in the flow space, there flows around the tubes with a Strömungsrichturig, which is substantially perpendicular to the cylinder axis, and flows through another nozzle back out. Often the flow space is divided into several sections, each with its own pair of filling and drainage. Such a design in which the fluid flows in the flow space in cross-flow to a second fluid, which is passed through the interior of the tubes, offers the advantage that the first fluid experiences only a very small pressure loss during passage through the heat exchanger. This is effected by a relatively direct passage through the flow space, which, however, requires a very open construction without flow-preventing internals in the flow space. This in turn reduces the mechanical stability and rigidity of the device, so that such heat exchangers can be used so far only at relatively low flow velocities in the flow space. Moreover, in such cross-flow heat exchangers and the problem of distribution of the first fluid in the flow space perpendicular to the flow direction has not been solved satisfactorily.

Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß seine mechanische Stabilität auch für die Anwendung bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten ausreicht. Dabei soll eine günstige Wärmeübortragungsleistung und eine gute Verteilung des ersten Fluids im Strömungsraum gewährleistet sein. Diese Aufgabe wird durch Stützbleche gelöst, die im wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse in den Strömungsraum eingebaut sind. Diese Stützen bewirken einen wesentlich stabileren und starreren mechanischen Aufbau und verstärkende Starrheit des zylinderförmigen Mantels um den Strömungsraum. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann deshalb Strömungsgeschwindigkeiten bis zu etwa 10% der Schallgeschwindigkeit im Strömungsraum verkraften. Neben der mechanischen Stabilität in Längsrichtung können bei dem Wärmetauscher auch Probleme durch akustische Schwingungen entstehen, welche durch stehende Wellen in Ebenen senkrecht zur Zylinderachse aufgebaut werden. Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung kann zur Überwindung dieser Schwierigkeiten mindestens ein Antidröhnblech eingebaut sein, das im wesentlichen zur Zylinderachse im Strömungsraum angeordnet ist. Im allgemeinen werden zwei parallele Antidröhnbleche beiderseits der Zylinderachse verwendet, die über die volle Länge des Strömungsraumes verlaufen. Unter Umständen kann auch eine ungerade Anzahl und eine unsymmetrische Anordnung von Antidröhnblechen günstig sein. Auf diese Weise sind in jede Querschnittsfläche Hindernisse eingebaut, die einer Bildung von stehenden akustischen Wellen entgegenwirken.The object of the invention is therefore to improve a heat exchanger of the type mentioned in that its mechanical stability is sufficient for use at higher flow rates. In this case, a favorable Wärmeübortragungsleistung and a good distribution of the first fluid to be ensured in the flow space. This object is achieved by support plates which are installed substantially perpendicular to the cylinder axis in the flow space. These supports cause a much more stable and rigid mechanical construction and reinforcing rigidity of the cylindrical shell around the flow space. The heat exchanger according to the invention can therefore cope flow velocities up to about 10% of the speed of sound in the flow space. In addition to the mechanical stability in the longitudinal direction, problems can also arise in the heat exchanger due to acoustic vibrations, which are built up by standing waves in planes perpendicular to the cylinder axis. According to a further aspect of the invention, to overcome these difficulties, at least one antinoise sheet can be installed, which is arranged substantially in the flow space to the cylinder axis. In general, two parallel Antidröhnbleche be used on both sides of the cylinder axis, which extend over the full length of the flow space. Under certain circumstances, even an odd number and an asymmetrical arrangement of Antidröhnblechen be favorable. In this way, obstacles are installed in each cross-sectional area, which counteract the formation of standing acoustic waves.

Zur weiteren Erhöhung der Stabilität des Wärmetauschers und zur Erleichterung der Herstellung desselben ist es günstig, wenn Antidröhnbleche und Stützbleche stoffschlüssig miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Verschweißen der Berührungsflächen. Dadurch entsteht eine besonders stabile und starre Wabenstruktur innerhalb des Strömungsraumes. Allerdings ist bei dieser Bauweise ein Queraustausch des Fluides im Stromungsraum zwischen verschiedenen Waben nicht mehr möglich, so daß einagleichmäßige Fluidverteilung nicht ohne weiteres gewährleistet ist. Insbesondere der Austausch zwischen dem in Waben aufgeteilten Bereich und dem Randbereich des Strömungsraumes wird stark behindert, so daß die Wärmeübertragungsleistung vor allem in diesem Randbereich nicht optimal ist.To further increase the stability of the heat exchanger and to facilitate the production of the same, it is advantageous if Antidröhnbleche and support plates are integrally connected to each other, for example by welding the contact surfaces. This creates a particularly stable and rigid honeycomb structure within the flow space. However, in this construction a cross-exchange of the fluid in the flow space between different honeycombs is no longer possible, so that a uniform fluid distribution is not readily ensured. In particular, the exchange between the honeycomb divided region and the edge region of the flow space is greatly hindered, so that the heat transfer performance is not optimal, especially in this edge region.

Eine Weiterbildung der Erfindung weist ein Prallblech auf, das im wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie zwischen zwei paarweise gegenüberliegenden Stutzen und durchgehend über die volle Länge des Strömungsraumes parallel zur Zylinderachse angeordnet ist. Dabei ist es günstig, wenn zwischen den Längsseiten des Prallblechs und dem Mantel ein Zwischenraum liegt. Gegenüber üblicherweise verwandten Prallblechen, welche lediglich auf einer kleinen Fläche unterhalb des Eintrittsstutzens angebracht werden und daher nur eine sehr grobe Maßnahme zur Verteilung des durch den Eintrittstutzen strömenden Fluids darstellen, bewirkt das erfindungsgemäße Prallblech gezielt eine bessere Zufuhr von Fluid in die Randbereiche des Strömungsraum.Gs.A further development of the invention has a baffle plate which is arranged substantially perpendicular to the connecting line between two pairwise opposing nozzles and continuously over the full length of the flow space parallel to the cylinder axis. It is advantageous if there is a gap between the longitudinal sides of the baffle plate and the jacket. Compared to usually related baffles, which are only mounted on a small surface below the inlet nozzle and therefore represent only a very rough measure for the distribution of the fluid flowing through the inlet nozzle, the baffle invention causes targeted better supply of fluid in the edge regions of the Strömungsraum.Gs ,

Weiterhin ist es günstig, wenn das Prallblech in Richtung der Zylinderachse in Abschnitte unterteilt ist, die unterschiedlicheFurthermore, it is advantageous if the baffle plate is divided into sections in the direction of the cylinder axis, the different

relative Lochquerschnittsflächen aufweisen. Dadurch kann eine gezielte Verteilung des durch den Strömungsraum geführtenhave relative hole cross-sectional areas. This allows a targeted distribution of guided through the flow space

Fluids auch in Richtung der Zylinderachse erreicht werden.Fluids are also achieved in the direction of the cylinder axis. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Prallblech in Teilstücke unterteilt ist, die jeweils eine ganze Anzahl η von Abschnitten aufweisenIt is advantageous if the baffle plate is divided into sections, each having a whole number η of sections

und auf jeder Seite entweder durch ein Ende des Strömungsraumes oder durch eine* genau zwischen zwei Paaren von Stutzensenkrecht zur Zylinderachse liec iiden Ebene begrenzt werden. Die Stutzen sind vorzugsweise so angeordnet, daß die Teilstückegleich groß sind. Ein Wärmetauscher kann mehrere Teilstücke oder auch nur eines aufweisen. Im letzteren Fall ist nur ein Paarvon Stutzen vorhanden.and be bounded on each side either by one end of the flow space or by a plane lying exactly between two pairs of nozzle perpendicular to the cylinder axis. The sockets are preferably arranged so that the sections are equal in size. A heat exchanger can have several sections or only one. In the latter case, only a pair of nozzles are present.

In günstiger Weiterbildung der Erfindung weist jeweils ein Teilstück des Prallbleches eine gerade Anzahl η vonIn a favorable embodiment of the invention, in each case a portion of the baffle plate has an even number η of

aufeinanderfolgenden Abschnitten P|, i = 1,.. .,n auf, wobei jeweils die Abschnittesuccessive sections P |, i = 1, ..., n, where respectively the sections

Pi und Pn-i+1,i = 1,...,n/2Pi and P n -i +1 , i = 1, ..., n / 2

hinsichtlich ihrer Abmessungen a„ b-, und ihrer relativen Lochquerschnittsfläche U identisch aufgebaut sind.with respect to their dimensions a "b-, and their relative hole cross-sectional area U are constructed identically.

Das oder die Teilstücke sind also hinsichtlich ihrer Aufteilung in Abschnitte symmetrisch zur Verbindungslinie des zugehörigenThe part or pieces are therefore symmetrical with respect to their division into sections to the connecting line of the associated Paares von Stutzen.Couple of neck. Es erweist sich als günstig, wenn die Anzahl η der Abschnitte Pi innerhalb eines Teilstückes zwischen 2 und 18 beträgt und wennIt proves to be advantageous if the number η of the sections Pi within a section is between 2 and 18, and if

für die relativen LochquerschniUsflächen Lj der Abschnitte P| gilt:for the relative hole cross-sectional areas Lj of the sections P | applies:

Li>L,+„i = 1 n/2-1.Li> L, + "i = 1n / 2-1.

Vorzugsweise liegt η zwischen 4 und 8.Preferably, η is between 4 and 8.

In einer günstigen Ausführungsform der Erfindung wird das Verhältnis zwischen größter und kleinster relativer Lochquerschnittsfläche L1ZLnZ2 in Abhängigkeit von der Verteillänrjö lv (= Abstand zwischen Mittelachse des Einfüllstutzens und Begrenzung des entsprechenden Toilstückes) und vom Innenradius r des Einfüllstutzens gewählt, und zwar vorzugsweise gemäß der BeziehungIn a favorable embodiment of the invention, the ratio between the largest and smallest relative hole cross-sectional area L 1 ZL n Z 2 as a function of Verteillänrjö l v (= distance between the central axis of the filler neck and limiting the corresponding Toilstückes) and the inner radius r of the filler neck is selected, and although preferably according to the relationship

L, = f-VT7~ U2.L, = f-VT7 ~ U 2 .

Der Faktor f liegt in der Größenordnung von 1, etwa zwischen 0,8 und 1,3. Das Verhältnis 1v/r liegt üblicherweise im Bereich vonThe factor f is of the order of 1, for example between 0.8 and 1.3. The ratio 1 v / r is usually in the range of

3; L1ZLnZ2 beträgt im allgemeinen etwa 1,5 bis 2,0, vorzugsweise ca. 1,7.3; L 1 ZL n Z 2 is generally about 1.5 to 2.0, preferably about 1.7.

Umfangreiche hydrodynamische Berechnungen haben gezeigt, daß mit Hilfe einer derartigen Gestaltung des Prallbleches eineExtensive hydrodynamic calculations have shown that with the aid of such a design of the baffle plate a

günstige Verteilung von Gas, welches durch den Strömungsraum geführt wird und damit eine hohefavorable distribution of gas, which is guided through the flow space and thus a high

Wärmeüb'jrtragungsleistung des Wärmetauschers erzielt werden kann. Als besonders günstig hat sich ein Wertebereich von Ln/2 Heat transfer performance of the heat exchanger can be achieved. A value range of L n / 2 has proven particularly favorable

zwischen 10 und 30% herausgestellt.between 10 and 30% exposed.

Gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind die durch den Strömungsraum verlaufendenAccording to a further variant of the heat exchanger according to the invention, which extend through the flow space Rohre in mehrere entlang der Verbindungsachse eines Paares von Stutzen aufgereihte Bündel zusammengefaßt, wobei dieTubes in a plurality of along the connecting axis of a pair of sockets lined up bundles, wherein the Rohre so miteinander verbunden sind, daß die Bündel von dem in den Rohren fließenden Fluid nacheinander durchströmtTubes are interconnected so that the bundle flows through the fluid flowing in the tubes sequentially

werden. Auf diese Weise kann zusätzlich - je nach Betriebsart - ein Gleich- oder Gegenstromeffekt erzielt werden.become. In this way, in addition - depending on the mode - a DC or countercurrent effect can be achieved.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Wärmetauschers, bei dem jedes Paar von Stutzen ausThe invention also relates to a method of operating such a heat exchanger, wherein each pair of nozzles

einem Einfüll- und einem Ablaßstutzen besteht, wobei bei dem Verfahren ein erstes Fluid durch den/die Einfüllstutzen in dena filling and a discharge nozzle, wherein in the method, a first fluid through the / the filler neck in the

Strömungsraum eingeführt und durch den/die Ablaßstutzen wieder herausgeleitet wird und ein zweites Fluid durch das InnereIntroduced flow space and is led out through the / the drain port and a second fluid through the interior

der Rohre geleitet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fluid zunächst in diethe pipes is passed. The inventive method is characterized in that the second fluid first in the

Rohre des dem Ablaßstutzen am nächsten gelegenen Bündels eingeführt wird und anschließend nacheinander die Rohre derPipes of the drain neck nearest bundle is introduced and then successively the tubes of the

weiter in Richtung Einlaßstutzen liegenden Bündel durchströmt. Das zweite Fluid wird damit in gewissem Umfang imflows through in the direction of the inlet port lying bundle. The second fluid is thus to some extent in the

Gegenstrom zu dem ersten Fiuid geführt.Passed countercurrent to the first Fiuid. Bi\ einer Weiterbildung des orfindungsgemäßen Verfahrens wird das erste Fluid gasförmig in den Strömungsraum eingeführt In a further development of the method according to the invention, the first fluid is introduced in gaseous form into the flow space

und bei dem Wärmeaustausch mit dem zweiten Fluid teilweise kondensiert.and partially condensed in the heat exchange with the second fluid.

Es ist günstig, bei dem Verfahren Wasser als zweites Fluid zu verwenden und als Kühl- oder Heizmedium einzusehen.It is convenient to use water as the second fluid in the process and to view it as a cooling or heating medium. Bis vor etwa 15 Jahren war es üblich, als Spaltgaskühler in Ethylenanlagen Wärmetauschor zu verwenden, die zwar ähnlich wieUntil about 15 years ago, it was customary to use as quench cooler in ethylene plants heat exchanger, although similar

der erfindungsgemäße Typ einen zylinderförmigen Strömungsraum und parallel zur Zylinderachse liegende Kühlwasserrohreaufweisen, bei dem jedoch das zu kühlende Gas mehrmals über den Querschnitt des Strömungsraumes hin- und hergeführt wird.the type according to the invention has a cylindrical flow space and cooling water pipes lying parallel to the cylinder axis, in which, however, the gas to be cooled is passed back and forth several times over the cross section of the flow space.

Dabei entsteht jedoch ein wesentlich höherer Druckverlust und das Verfahren wird insgesamt energetisch ungünstig.However, this results in a much higher pressure loss and the process is overall energetically unfavorable. Als Energie knapp und teuer wurde, sah man sich gezwungen, Direktkontaktkühler zu verwenden und das Spaltgas durchWhen energy became scarce and expensive, it was forced to use direct contact cooler and the cracked gas through

direkten Wärmetausch mit Wasser abzukühlen. Solche Anlagen weisen zwar einen niedrigen Druckverlust auf; dieser wirdjedoch durch hohen apparativen Aufwand erkauft. Dies ist einerseits darin begründet, daß das Kühlwasser im Kreislauf geführtwerden.und deshalb in einem gesonderten Wärmetauscher wieder abgekühlt werden muß. Andererseits ist es notwendig, dasto cool direct heat exchange with water. Although such systems have a low pressure loss; However, this is bought by high expenditure on equipment. On the one hand, this is due to the fact that the cooling water is circulated and therefore has to be cooled again in a separate heat exchanger. On the other hand, it is necessary that

trennen.separate.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers als Stufenkühler für Spaltgas in einer Ethylenanlage bzw. dieThe use of the heat exchanger according to the invention as a step cooler for fission gas in an ethylene plant or the Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Verfahren zur Gewinnung von Ethylen zur Abkühlung von SpaltgasApplication of the method according to the invention in a process for obtaining ethylene for cooling cracked gas

vereinen nun die Vorteile der beiden bei Ethylenanlagen bekannten Typen von Spaltgaskühlern, nämlich einerseits mäßigenapparativen Aufwand und damit relativ geringe Kapitalisten und andererseits sehr geringen Druckverlust und somit niedrigenow combine the advantages of the two types of fission gas coolers known in ethylene plants, namely, on the one hand, moderate equipment costs and thus relatively low capitalists and, on the other hand, very low pressure drop and thus low pressure

Betriebskosten. Vorzugsweise wird dabei das Spaltgas als erstes Fluid durch den Strömungsraum geführt.Operating cost. Preferably, the cracked gas is passed as the first fluid through the flow space. Die Erfindung und nähere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines in den Zeichnungen schematischThe invention and further details of the invention are described below with reference to a schematic in the drawings

dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.illustrated embodiment illustrated.

Hierbei zeigenShow here Fig. 1: einen Längsschnitt in einer vertikalen Ebene,1 shows a longitudinal section in a vertical plane, Fig.2: einen Querschnitt und2: a cross section and Fig. 3: einen weiteren Längsschnitt in einer horizontalen Ebene durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher.3 shows a further longitudinal section in a horizontal plane through a heat exchanger according to the invention.

Der Mantel 1 des Wärmetauschers ist im wesentlichen zylindersymmetrisch um die Achse 8 gestaltet. Er umschließt zusammen mit den Trennwänden 3 A und 3C den Strömungsraum 2. Dieser wiederum ist durch eine weitere Trennwand 3B in zwei Teilräume unterteilt, zwischen Jenen kein Gasaustausch möglich ist. Zu dem in Figur 1 links angeordneten Teilraum gehört ein erstes Paar 4 von Stutzen, we Ic. \es aus Eintrittsstutzen 4 A und Austrittsstutzen 4 B gebildet wird. Analog sind auf der rechten Seite die Stutzen 5A und 5B des Paares 5 zu sehen.The jacket 1 of the heat exchanger is designed substantially cylindrically symmetrical about the axis 8. It encloses together with the partitions 3 A and 3 C, the flow space 2. This in turn is divided by a further partition wall 3 B into two subspaces between which no gas exchange is possible. To the subspace arranged on the left in FIG. 1 belongs a first pair 4 of connecting pieces, Ic. It is made up of inlet stub 4 A and outlet stub 4 B. Similarly, on the right side, the sockets 5A and 5B of the pair 5 can be seen.

Erfindungsgemäß sind in den Strömungsraum 2 Stützbleche 12 eingebaut, deren Anzahl in dem Ausführungsbeispiel insgesamt 10, also 5 pro Teilraum beträgt. Die Stützbleche 12 werden von einem Boden 15 getragen. Des weiteren sind in Figur 2 zwei Antidröhnbleche 11 dargestellt, die über die volle Länge des Strömungsraumes 2 von Trennwand 3 A bis Trennwand 3 C (siehe Figur 1) verlaufen. Stützbleche 12, Antidröhnbleche 11 und Trennwände 3 A, 3 B, 3C sind miteinander verschweißt und bilden eine starre, wabenartige Struktur, bei der kein seitlicher Gasaustausch zwischen den Waben und kein Austausch zu dem Volumen zwischen Antidröhnblechen 11 und Mantel 1 möglich ist.According to the invention, two support plates 12 are installed in the flow space, the number of which in the exemplary embodiment amounts to a total of 10, ie 5 per subspace. The support plates 12 are supported by a bottom 15. Furthermore, two antidrone sheets 11 are shown in FIG. 2, which extend over the full length of the flow space 2 from the dividing wall 3 A to the dividing wall 3 C (see FIG. 1). Support plates 12, Antidröhnbleche 11 and partitions 3 A, 3 B, 3C are welded together and form a rigid, honeycomb-like structure in which no lateral gas exchange between the honeycomb and no exchange to the volume between Antidröhnblechen 11 and shell 1 is possible.

Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß ein Prallblech 10 vorgesehen, welches unterhalb der Eintrittsstutzen 4A, 5A in einer horizontalen Ebene über die volle Länge des Strömungsraumes 2 angeordnet ist. Die Breite b des in Figur 10 eingezeichneten Prallbleches 10 ist etwa gleich dem inneren Durchmesser 2 r der Einfüllstutzen 4A, 5A. b kann jedoch auch geringfügig größer oder kleiner als 2r sein (siehe Zahlenbeispiel unten). In Querrichtung ist das Prallblech 10 durch die beiden Antidröhnbleche 11 begrenzt und mit diesen stoffschlüssig verbunden.For this reason, a baffle plate 10 is provided according to the invention, which is arranged below the inlet stub 4A, 5A in a horizontal plane over the full length of the flow space 2. The width b of the baffle plate 10 shown in FIG. 10 is approximately equal to the inner diameter 2 r of the filler neck 4A, 5A. However, b may also be slightly larger or smaller than 2r (see numerical example below). In the transverse direction, the baffle plate 10 is bounded by the two Antidröhnbleche 11 and connected to these cohesively.

Durch diese Anordnung bewirkt das gelochte Prallblech 10 einen erschwerten Durchgang des durch die Eintrittsstutzen 4A, 5A eingeführten Fluids in den zentralen Teil des Strömungsraumes 2 und damit eine bessere Verteilung durch die Zwischenräume 1414 (siehe Figur 2) in Richtung des Randvolumens zwischen Antidröhnblechen 11 und Mantel 1. Analog zu den Teilräumen des Strömungsraumes 2 ist das Prallblech 10 durch die Trennwand 3B in zwei Teilstücke unterteilt. Jedes der beiden Teilstücke des Prallblechs 10 besteht aus Abschnitten P1 bis P6 bzw. P', bis P'e, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Die Anzahl η der Abschnitte pro Teilstück beträgt im Ausführungsbeispiel 6. Das Prallblech 10 weist in einer speziellen Version drei verschiedene Arten von Lochungen auf, welche sich durch verschiedene relative Lochquerschnittsfläche auszeichnen. Mit relativer Lochquerschnittsfläche ist das Verhältnis zwischen Öffnungsfläche der Löcher und Gesamtfläche des Bleches gemeint. Die verschiedenen Lochungsarten können durch unterschiedliche Dichten und/oder Größen von Löchern realisiert werden. Vorzugsweise werden bei dem Ausführungsbeispiel drei verschiedene Werte Li, L2, L3 von relativen LochquerschniUsflächen verwendet, und zwarBy this arrangement, the perforated baffle plate 10 causes a difficult passage of the introduced through the inlet nozzle 4A, 5A fluid in the central part of the flow space 2 and thus a better distribution through the spaces 1414 (see Figure 2) in the direction of the edge volume between Antidröhnblechen 11 and jacket 1. Analogous to the subspaces of the flow space 2, the baffle plate 10 is divided by the partition wall 3 B into two sections. Each of the two sections of the baffle 10 consists of sections P 1 to P 6 and P ', to P' e , as shown in Figure 3. The number η of the sections per section is 6 in the exemplary embodiment. The baffle plate 10 has, in a special version, three different types of perforations, which are distinguished by different relative hole cross-sectional area. By relative hole cross-sectional area is meant the ratio between the opening area of the holes and the total area of the sheet. The different types of punching can be realized by different densities and / or sizes of holes. Preferably, in the embodiment, three different values Li, L 2 , L 3 of relative hole cross-sectional areas are used, namely

L1 für P1, P6, P',, Ρ'«, Lj für P2, Pt, P'j, P'6 und L3 für P3, P4, P'a, PVL 1 for P 1 , P 6 , P ',, Ρ' «, Lj for P 2 , Pt, P'j, P'6 and L 3 for P 3 , P 4 , P'a, PV

Die Lochungen werden so gewählt, daß direkt unterhalb der Eintrittsstutzen 4A, 5A die relative Lochquerschnittsfläche (L3) am kleinsten und bei den am weitesten von den Eintrittsstutzen 4A, 5A entfernten Abschnitten die relative Lochquerschnittsfläche (Li) am größten ist, um eine möglichst gleichmäßige Fluidverteilung im Strömungsraum entlang derZylinderachsezu erreichen. In einem zu Vereuchszwecken gebauten Wärmetauscher wurden die folgenden Zahlenwerte gewählt:The perforations are chosen so that the relative hole cross-sectional area (L 3 ) is the smallest and directly at the sections farthest from the inlet ports 4A, 5A, the relative hole cross-sectional area (Li) is greatest, just below the inlet ports 4A, 5A, to a uniform as possible To achieve fluid distribution in the flow space along the cylinder axis. In a heat exchanger designed for purposes of competition, the following numerical values were chosen:

Durchmesser des StrömungsraumesDiameter of the flow space Radius der Öffnung der EinfüllstutzenRadius of the opening of the filler neck VerteillängeDistribution length Länge jedes AbschnittesLength of each section Breite der AbschnitteWidth of the sections

relative Lochquerschnitterelative hole cross sections

Verhältnis max. zu min. relativer Lochquerschnitt LochdurchmesserRatio max. to min. relative hole cross section hole diameter

Lochteilunghole pitch Es ist herstellungstechnisch günstig, die Länge a dor Abschnitte Pι bis P6 bzw. Pi' bis P6' gleich dem Abstand zwischen zweiIt is manufacturing technology favorable, the length a dor sections Pι to P 6 and Pi 'to P 6 ' equal to the distance between two Stützblechen 12 zu wählen. Verteilungstechnisch gesehen ist natürlich eine höhere Anzahl von Abschnitten mit verschiedenenTo choose support plates 12. Of course, in terms of distribution, a higher number of sections is different

relativen Lochquerschnittsflächen günstiger; als praktikabler Kompromiß zwischen Verteilgüte und apparativem Aufwand hatsich bei den hydrodynamischen Rechnungen ein Wertebereich für die Anzahl η von Abschnitten pro Teilstück von 2 bis 18,relative hole cross-sectional areas cheaper; in the hydrodynamic calculations, a value range for the number η of sections per section from 2 to 18, as a practicable compromise between distribution quality and equipment expenditure

vorzugsweise 4 bis 8 erwiesen.preferably 4 to 8 proved.

Die Rohre, welche den Strömungsraum 2 durchziehen, sind in den Zeichnungen nicht explizit dargestellt. Im Längsschnitt vonThe tubes which pass through the flow space 2 are not explicitly shown in the drawings. In the longitudinal section of Figur 1 liegen ihre geraden Teilstücke zwischen Prallblech 10 und Tragblech 15. An den Enden des Wärmetauschers sind dieFigure 1 are their straight sections between the baffle plate 10 and the support plate 15. At the ends of the heat exchanger are the Rohre entweder mit einem der Stutzen 6A, 6B oder untereinander verbunden, wie im folgenden anhand der Figur 2 näherTubes either with one of the sockets 6A, 6B or interconnected, as in the following with reference to FIG 2 closer

erläutert wird.is explained.

In der Querschnittsdarstellung sind 4 Bündel A12 bis A78 eingezeichnet, die in jeweils zwei Untergruppen bester· an aus 50 bis 300,In the cross-sectional representation, four bundles A 12 to A 78 are shown, each of which is divided into two subgroups of 50 to 300,

vorzugsweise 120 bis 250 Rohren und füllen jeweils ein durch zwei gekreuzte Linien gekennzeichnetes Volumen beiderseits einespreferably 120 to 250 tubes and each fill a marked by two crossed lines volume on both sides of a

Antidröhnbleches 11 aus.Antidröhnbleches 11 off. Die Rohre sind so miteinander verbunden, daß ein Fluid, welches über den Stutzen 6A eingespeist wird, zunächst parallel dieThe tubes are connected to each other so that a fluid which is fed via the nozzle 6 A, first parallel to the Rohre der Untergruppe Ai durchströmt und anschließend nacheinander durch die Rohre der übrigen Untergruppen und BündelPipes of the subgroup Ai flows through and then successively through the tubes of the remaining subgroups and bundles

in der Reihenfolge A2, A3, A», Ag, A6, A;, Ag und anschließend zum Austrittsstutzen 6 B geleitet wird.in the order A 2 , A 3 , A », Ag, A 6 , A ;, Ag and then to the outlet port 6 B is passed.

d.d. = 1676 mm= 1676 mm rr = 348 mm= 348 mm Iviv = 999 mm= 999 mm aa = 333 mm= 333 mm bb = 666 mm= 666 mm L,L, 40%40% L2 L 2 30%30% L3 L 3 23%23% U/UU / U = 1,74= 1.74 d,d, = 8mm= 8mm d2 d 2 = 8 mm= 8 mm d3 d 3 = 10mm= 10mm t,t, = 12mm= 12mm tjtj = 14mm= 14mm tata = 20 mm= 20 mm

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Wärmetauscher so betrieben, daß ein erstes Fluid - beispielsweise Spaltgas in einer Ethylenanlage- in zwei parallelen Strömen über die Eintrittsstutzen 4 A und 5 A in den Strömungsraum 2 ein- und durch die Austrittsstutzen 4 B, 5 B wieder herausgeführt wird, wie es durch Pfeile in den Figuren 1 und 2 angedeutet ist. Im Kreuzstrom dazu wird ein zweites Fluid - beispielsweise Kühlwasser über den Stutzen 6A eingespeist, durch die nicht dargestellten Rohre geführt und über den Stutzen 6B wieder entnommen (Pfeile 7 in Figur 1).In the method according to the invention, the heat exchanger is operated so that a first fluid - for example, split gas in a Ethylenanlage- in two parallel streams on the inlet nozzle 4 A and 5 A in the flow space 2 and out through the outlet nozzle 4 B, 5 B again led out , as indicated by arrows in Figures 1 and 2. In cross-flow to a second fluid - for example, cooling water is fed through the nozzle 6A, passed through the pipes, not shown, and again taken over the nozzle 6B (arrows 7 in Figure 1).

Claims (17)

1. Wärmetauscher mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Strömungsraum (2), der durch einen Mantel (1) begrenzt ist, mit einer Anzahl von Rohren, die den Strömungsraum (2) in im wesentlichen zur Zylinderachse (8) paralleler Richtung durchziehen und mit mindestens einem Paar (4,5) von Stutzen, die einander gegenüber an der Zylinderfläche des Mantels (1) angeordnet sind und in den Strömungsraum (2) führen, gekennzeichnet durch Stützbleche (12), die im wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse (8) in den Strömungsraum (2) eingebaut sind.1. A heat exchanger having a substantially cylindrical flow space (2) which is delimited by a jacket (1), with a number of tubes passing through the flow space (2) in a direction substantially parallel to the cylinder axis (8) and having at least one A pair (4, 5) of connecting pieces, which are arranged opposite one another on the cylindrical surface of the jacket (1) and lead into the flow space (2), characterized by supporting plates (12) which are substantially perpendicular to the cylinder axis (8) in the flow space (2) are installed. 2. Wärmetauscher nach Anspruch !,gekennzeichnet durch mindestens ein Antidröhnblech (11),das im wesentlichen parallel zur Zylinderachse (8) in dem Strömungsraum (2) angeordnet ist.2. Heat exchanger according to claim!, Characterized by at least one Antidröhnblech (11) which is arranged substantially parallel to the cylinder axis (8) in the flow space (2). 3. Wärmetauscher mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß Antidröhnblech(e) (11) und Stützblech(e) (12) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.3. Heat exchanger with the features of claims 1 and 2, characterized in that Antidröhnblech (s) (11) and support plate (s) (12) are cohesively connected to each other. 4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Prallblech (10), das im wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie zwischen zwei paarweise gegenüberliegenden Stutzen (4A,4B; 5 A, 5B) und durchgehend überdie volle Länge des Strömungsraumes (2) parallel zur Zylinderachse (8) angeordnet ist.4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized by a baffle plate (10) which is substantially perpendicular to the connecting line between two pairs of opposing nozzles (4A, 4B, 5 A, 5B) and continuously over the full length of the flow space (2). is arranged parallel to the cylinder axis (8). 5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den Längsseiten (13) des Prallblechs (10) und dem Mantel (1) ein Zwischenraum (14) liegt.5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that between the longitudinal sides (13) of the baffle plate (10) and the jacket (1) is a gap (14). 6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Prallblech (10) in Richtung der Zylinderachse (8) in Abschnitte (P1 bis P6, ΡΊ bis P'6) unterteilt ist, die unterschiedliche relative Lochquerschnittsflächen (L1 bis L6, U, bis L'e) aufweisen,6. Heat exchanger according to one of claims 4 or 5, characterized in that the baffle plate (10) in the direction of the cylinder axis (8) into sections (P 1 to P 6 , ΡΊ to P ' 6 ) is divided, the different relative hole cross-sectional areas ( L 1 to L 6 , U, to L ' e ), 7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Prallblech (10) in Teilstücke (20,20') unterteilt ist, die jeweils eine ganze Zahl η von Abschnitten (P1 bis P6; ΡΊ bis P'6) aufweisen und auf jeder Seite entweder durch ein Ende (3 A, 3C) des Strömungsraumes (2) oder durch eine genaue, zwischen zwei Paaren (4,5) von Stutzen (4A, 4B; 5 A, 5B) senkrecht zur Zylinderachse (8) liegenden Ebene (3B), begrenzt werden.7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the baffle plate (10) in sections (20,20 ') is divided, each having an integer number η of sections (P 1 to P 6 , ΡΊ to P' 6 ) and on each side either through one end (3 A, 3 C) of the flow space (2) or through an accurate, between two pairs (4,5) of nozzles (4A, 4B, 5 A, 5 B) perpendicular to the cylinder axis (8) lying Level (3B), be limited. 8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Teilstück (20,20') des Prallbleches (12) eine gerade Anzahl η von aufeinanderfolgenden Abschnitten P1, i = 1,...,n aufweist, wobei jeweils die Abschnitte8. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that in each case a portion (20,20 ') of the baffle plate (12) has an even number η of successive sections P 1 , i = 1, ..., n, wherein in each case the sections P1 und Pn_i+i, i = 1,...,n/2P 1 and P n _i + i, i = 1, ..., n / 2 hinsichtlich ihrer Abmessungen ai, b, und ihrer relativen Lochquerschnittsfläche Lj identisch aufgebaut sind.with respect to their dimensions ai, b, and their relative hole cross-sectional area Lj are constructed identically. 9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl η der Abschnitte Pj (P1 bis P6; ΡΊ bis P'6) innerhalb eines Teilstückes (20,20') zwischen 2 und 18 beträgt und daß für die relativen Lochquerschnittsflächen Lj der Abschnitte Pj gilt:9. Heat exchanger according to claim 8, characterized in that the number η of the sections Pj (P 1 to P 6 , ΡΊ to P ' 6 ) within a portion (20,20') is between 2 and 18 and that for the relative hole cross-sectional areas Lj sections Pj applies: Li>Li+1,i = 1 n/2-1Li> L i + 1 , i = 1n / 2-1 10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die maximale relative Lochquerschnittsfläche L1 gilt:10. Heat exchanger according to claim 9, characterized in that for the maximum relative hole cross-sectional area L 1 : L1 = f · VVr" · Ln/2,L 1 = f * VVr "* L n / 2, mit f: Faktor,0,8Sfg1,3with f: factor, 0,8Sfg1,3 lv: Verteillänge (= Abstand zwischen Verbindungsachse eines Paares [4,5] von Stutzen und Begrenzung des entsprechendenl v : distribution length (= distance between connection axis of a pair [4,5] of connection piece and limitation of the corresponding one Teilstückos)
r: Radius der Öffnung des Einfüllstutzens (4A, 5A)
Teilstückos)
r: radius of the opening of the filler neck (4A, 5A)
11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre in mehrere entlang der Verbindungsachse eines Paares (4,5) von Stutzen (4A, 4 B; 5A, 5 B) aufgereihte Bündel (A1^ bis A7,8) zusammengefaßt sind, wobei die Rohre so miteinander verbunden sind, daß die Bündel (A1^ bis A7,8) von dem in den Rohren fließenden Fluid nacheinander durchströmt werden.11. Heat exchanger according to one of claims 1 to 10, characterized in that the tubes in several along the connecting axis of a pair (4,5) of connecting pieces (4A, 4 B, 5A, 5 B) lined up bundles (A 1 ^ to A 7 , 8 ) are combined, wherein the tubes are connected to each other, that the bundles (A 1 ^ to A 7 , 8 ) are flowed through by the flowing fluid in the tubes sequentially. 12. Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers nach Anspruch 11, bei dem jedes Paar (4,5) von Stutzen aus einem Einfüll- (4A, 5A) und einem Ablaßstutzen (4B, 5B) besteht, ein erstes Fluid durch12. A method of operating a heat exchanger according to claim 11, wherein each pair (4,5) of nozzles consists of a filling (4A, 5A) and a discharge nozzle (4B, 5B), a first fluid through den/die Einfüllstutzen (4A, 5A) in den Strömungsraum (2) eingeführt und durch den/die Ablaßstutzen (4B, 5B) wieder herausgeleitet wird und ein zweites Fluid durch das innere der Rohre geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fluid zunächst in die Rohre des dem Ablaßstutzen (4B, 5B) am nächsten gelegenen Bündols(Ai,2) eingeführt wird und anschließend nacheinander die Rohre der weiter in Richtung Einlaßstutzen (4A, 5 A) liegenden Bünde! {Α3ι4 bis A7i8) durchströmt.the filler neck (4A, 5A) is introduced into the flow space (2) and out through the / the drain port (4B, 5B) and a second fluid is passed through the inner of the tubes, characterized in that the second fluid first into the tubes of the Ablassstutzen (4B, 5B) closest Bündol (Ai, 2) is introduced and then successively the tubes of the further in the direction of the inlet connection (4A, 5 A) lying frets! {Α 3ι4 to A 7i8 ) flows through. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fluid gasförmig in den Strömungsraum (2) eingeführt und bei dem Wärmeaustausch mit dem zweitan Fluid teilweise kondensiert wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the first fluid is introduced in gaseous form into the flow space (2) and partially condensed in the heat exchange with the zweitan fluid. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Fluid Wasser verwendet wird.14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that water is used as the second fluid. 15. Verwendung eines Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Stufenkühler für Spaltgas in einer Ethylenanlage.15. Use of a heat exchanger according to one of claims 1 to 10 as a step cooler for fission gas in an ethylene plant. 16. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 14 bei einem Verfahren zur Gewinnung von Ethylen zur Abkühlung von Spaltgas.16. Application of the method according to any one of claims 12 to 14 in a process for the recovery of ethylene for cooling cracked gas. 17. Anwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fluid aus Spaltgas besteht.17. Application according to claim 16, characterized in that the first fluid consists of fission gas.
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