DE102012011328A1 - Heat exchanger - Google Patents

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DE102012011328A1
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Michael Bernauer
Steffen Brenner
Stefan KAYSER
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) zur indirekten Wärmeübertragung zwischen einem ersten Medium (F1) und einem zweiten Medium (F2), mit: einem Mantel (2), der einen Mantelraum (3) zur Aufnahme des ersten Mediums (F1) aufweist, einem im Mantelraum (3) angeordneten Wärmeübertragungsblock (4), der bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb vom ersten Medium (F1) umgeben ist, wobei der Wärmeübertragungsblock (4) dazu ausgebildet ist, das zweite Medium (F2) gegen das erste Medium (F1) abzukühlen, so dass sich im Mantelraum (3) eine gasförmige Phase des ersten Mediums (G1) bildet. Erfindungsgemäß ist zum Abziehen der gasförmigen Phase des ersten Mediums (G1) aus dem Mantelraum (3) ein im Mantelraum (3) befindlicher Sammelkanal (5) vorgesehen.The invention relates to a heat exchanger (1) for indirect heat transfer between a first medium (F1) and a second medium (F2), comprising: a jacket (2) having a jacket space (3) for receiving the first medium (F1), a heat transfer block (4) arranged in the jacket space (3), which is surrounded by the first medium (F1) during normal operation, the heat transfer block (4) being designed to cool the second medium (F2) against the first medium (F1) , so that a gaseous phase of the first medium (G1) forms in the jacket space (3). According to the invention, a collecting channel (5) located in the jacket space (3) is provided for drawing off the gaseous phase of the first medium (G1) from the jacket space (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Wärmeübertrager weist einen Mantel („shell”) auf, der einen Mantelraum umschließt, sowie mindestens einen im Mantelraum angeordneten Wärmeübertragungsblock („core”). Eine solche Ausführung eines Wärmeübertragers nennt man auch „core-in-shell”-Wärmeübertrager.Such a heat exchanger has a shell, which encloses a jacket space, and at least one heat transfer block ("core") arranged in the jacket space. Such a design of a heat exchanger is also called "core-in-shell" heat exchanger.

Mit einem solchen Wärmeübertrager kann insbesondere ein erstes Medium, das beim Betrieb des Wärmeübertragers ein den Wärmeübertragungsblock umgebendes Bad ausbildet und in dem Wärmeübertragungsblock (entlang der Vertikalen) von unten nach oben aufsteigt (Thermosiphon-Effekt), in eine indirekte Wärmeübertragung mit einem zweiten Medium gebracht werden (z. B. eine zu verflüssigende gasförmige Phase oder eine zu kühlende flüssige Phase), das bevorzugt im Gegenstrom oder Kreuzstrom zum ersten Medium im Wärmeübertragungsblock geführt wird. Eine hierbei entstehende gasförmige Phase des ersten Mediums sammelt sich im Mantelraum oberhalb des Wärmeübertragungsblocks und wird über zumindest einen am Mantel vorgesehenen Austrittsstutzen abgezogen und über einen außerhalb des Mantels vorgesehenen (externen) Sammelkanal eventuell weiteren Prozessschritten zugeleitet.In particular, a first medium, which forms a bath surrounding the heat transfer block during operation of the heat exchanger and rises from bottom to top in the heat transfer block (along the vertical) (thermosiphon effect), can be brought into indirect heat transfer with a second medium (For example, a gaseous phase to be liquefied or a liquid phase to be cooled), which is preferably conducted in countercurrent or cross flow to the first medium in the heat transfer block. A resulting gaseous phase of the first medium collects in the jacket space above the heat transfer block and is withdrawn via at least one outlet nozzle provided on the jacket and optionally fed to further process steps via a (external) collecting duct provided outside the jacket.

Durch diese Art des Abzuges der gasförmigen Phase entwickelt sich im Mantelraum ein heterogenes Geschwindigkeitsfeld der zum Austrittsstutzen strebenden gasförmigen Phase, das die Güte der Gas-Flüssigkeitstrennung im Mantelraum beeinträchtigt. Diesem Effekt kann durch eine Variation der Zahl oder der Größe der Austrittsstutzen nur begrenzt entgegengewirkt werden, zumal die Strömungseigenschaften im externen Sammelkanal ebenfalls auf das Geschwindigkeitsfeld der gasförmigen Phase im Mantelraum zurückwirken. Darüber hinaus sind die Austrittstutzen drucktragende Bestandteile eines (”core-in-shell”) Wärmeübertragers der eingangs genannten Art und sind daher konstruktiv aufwändig, was erhöhte Fertigungskosten im Falle mehrerer Austrittsstutzen mit sich bringt. Des Weiteren wird durch die Festlegung der Austrittsstutzenposition an der Oberseite des Mantels ein Freiheitsgrad bei der Konstruktion der umgebenden Bauteile (z. B. Coldbox, Feldverrohrung) genommen.As a result of this type of withdrawal of the gaseous phase, a heterogeneous velocity field of the gaseous phase aspiring to the outlet nozzle, which impairs the quality of the gas-liquid separation in the jacket space, develops in the jacket space. This effect can be counteracted only to a limited extent by a variation of the number or the size of the outlet nozzles, especially since the flow properties in the external collector channel likewise have an effect on the velocity field of the gaseous phase in the jacket space. In addition, the outlet nozzle pressure-bearing components of a ("core-in-shell") heat exchanger of the type mentioned and are therefore structurally complex, which brings increased manufacturing costs in the case of multiple outlet pipe with it. Furthermore, by defining the exit nozzle position at the top of the shell, one degree of freedom is taken in the construction of the surrounding components (eg, coldbox, field piping).

Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager bereitzustellen, der im Hinblick auf die vorgenannte Problematik verbessert ist.Proceeding from this, therefore, the present invention seeks to provide a heat exchanger, which is improved in view of the aforementioned problem.

Dieses Problem wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by a heat exchanger with the features of claim 1.

Danach ist vorgesehen, dass sich der Sammelkanal im Mantelraum befindet und zum Abziehen der gasförmigen Phase aus dem Mantelraum ausgebildet ist.Thereafter, it is provided that the collecting channel is located in the shell space and is designed to remove the gaseous phase from the shell space.

Der Mantel des Wärmeübertragers kann insbesondere eine umlaufende, (kreis)zylindrische Wandung aufweisen, die bei einem bestimmungsgemäß angeordneten Zustand des Wärmeübertragers vorzugsweise so ausgerichtet ist, dass sich die Längsachse (Zylinderachse) der Wandung bzw. des Mantels entlang der Horizontalen erstreckt. Stirnseitig weist der Mantel bevorzugt einander gegenüberliegende, mit jener Wandung verbundene Wände auf, die sich quer zur Horizontalen bzw. Längsachse erstrecken.The jacket of the heat exchanger can in particular have a circumferential, (circular) cylindrical wall, which is preferably aligned in an intended arranged state of the heat exchanger so that the longitudinal axis (cylinder axis) of the wall or the jacket extends along the horizontal. At the front, the jacket preferably has mutually opposite walls connected to that wall, which extend transversely to the horizontal or longitudinal axis.

Bevorzugt ist der besagte Sammelkanal zum Abziehen der gasförmigen Phase des ersten Mediums mit einem Austrittsstutzen, der insbesondere an einer Oberseite des Mantels angeordnet ist, strömungsleitend verbunden (z. B. über eine Leitung), so dass die gasförmige Phase des ersten Mediums über jenen Austrittsstutzen aus dem Mantelraum abgezogen werden kann. In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Sammelkanal entlang einer Erstreckungsrichtung erstreckt, die parallel zur Längsachse (Zylinderachse) des Mantels bzw. entlang der Horizontalen ausgerichtet ist, und dabei bevorzugt quer zur besagten Erstreckungsrichtung (Längsachse) einen rohrförmigen (kreisförmigen) oder einen kastenförmigen (rechteckförmigen) Querschnitt aufweist.Preferably, said collecting channel for withdrawing the gaseous phase of the first medium with an outlet nozzle, which is arranged in particular on an upper side of the jacket, flow-connected (eg via a line), so that the gaseous phase of the first medium over those outlet nozzle can be deducted from the shell space. In one embodiment of the invention it is provided that the collection channel extends along an extension direction which is aligned parallel to the longitudinal axis (cylinder axis) of the shell or along the horizontal, and preferably transverse to said extension direction (longitudinal axis) a tubular (circular) or has a box-shaped (rectangular) cross-section.

Vorzugsweise ist der Sammelkanal (bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten Zustand des Wärmeübertragers) entlang der Vertikalen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des ersten Mediums bzw. oberhalb des Wärmeübertragungsblocks im Mantelraum angeordnet, so dass die (vom Wärmeübertragungsblock) aufsteigende gasförmige Phase des ersten Mediums auf den Sammelkanal trifft.Preferably, the collecting channel is arranged along the vertical above the liquid level of the first medium or above the heat transfer block in the jacket space, so that the gaseous phase of the first medium rising from the heat transfer block strikes the collecting channel (relative to a condition of the heat exchanger arranged as intended).

Der Sammelkanal weist bevorzugt eine Wandung auf, die einen Innenraum des Sammelkanals umschließt, in dem die gasförmige Phase zu dem besagten Austrittstutzen strömen kann. Dabei wird derjenige Bereich jener Wandung des Sammelkanals, der zu einer Oberseite des Wärmeübertragers weist bzw. entlang der Vertikalen nach oben weist, als Oberseite des Sammelkanals bezeichnet, und der gegenüberliegende Bereich der Wandung des Sammelkanals, der zur Unterseite des Wärmeübertragers weist, stellt entsprechend die Unterseite des Sammelkanals dar. Die Ober- und Unterseite des Sammelkanals werden bevorzugt durch entlang der Längsachse des Mantels erstreckte Seitenwände des Sammelkanals miteinander verbunden. Stirnseitig wird der Sammelkanal bevorzugt durch einander gegenüberliegende Stirnseiten begrenzt, die jeweils die Ober-, die Unterseite und die Seitenwände miteinander verbinden.The collecting channel preferably has a wall which encloses an interior of the collecting channel, in which the gaseous phase can flow to the said outlet connection. In this case, the region of that wall of the collecting channel, which faces or extends to an upper side of the heat exchanger the vertical pointing upward, referred to as the top of the collecting channel, and the opposite region of the wall of the collecting channel, which faces the underside of the heat exchanger, corresponding to the underside of the collecting channel. The top and bottom of the collecting channel are preferably along the longitudinal axis of the Mantels extended side walls of the collection channel interconnected. The front side of the collecting channel is preferably limited by opposing end faces, each connecting the top, the bottom and the side walls together.

Eine Variante der Erfindung sieht weiterhin vor, dass eine oder mehrere der vorgenannten Bereiche der Wandung des Sammelkanals durch den Mantel des Wärmeübertragers ausgebildet werden können. Bevorzugt wird die Oberseite des Sammelkanals bzw. die Oberseite der Wandung des Sammelkanals durch den Mantel gebildet. Die Seitenwände und Stirnseiten sind also entsprechend vom Mantelraum her an den Mantel angesetzt.A variant of the invention further provides that one or more of the aforementioned regions of the wall of the collecting channel can be formed by the jacket of the heat exchanger. Preferably, the top of the collecting channel or the top of the wall of the collecting channel is formed by the jacket. The side walls and end faces are therefore attached to the jacket corresponding to the jacket space.

Zum Abziehen der gasförmigen Phase weist der Sammelkanal vorzugsweise eine Mehrzahl an Eintrittsöffnungen auf, die insbesondere an der Unterseite (Boden) des Sammelkanals sowie ggf. an den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Sammelkanals ausgebildet sind. Dabei sind die am Boden des Sammelkanals ausgebildeten Eintrittsöffnungen vorzugsweise schlitzförmig ausgebildet, wohingegen an den Seitenwänden vorgesehene Eintrittsöffnungen vorzugsweise eine kreisförmige Kontur aufweisen (z. B. Bohrungen).To remove the gaseous phase, the collecting channel preferably has a plurality of inlet openings, which are formed in particular on the underside (bottom) of the collecting channel and possibly on the opposite side walls of the collecting channel. In this case, the inlet openings formed at the bottom of the collecting channel are preferably slit-shaped, whereas inlet openings provided on the side walls preferably have a circular contour (eg bores).

Bevorzugt sind die Anzahl, Verteilung, Größe und Form der Eintrittsöffnungen so gewählt, dass sich das Geschwindigkeitsfeld der gasförmigen Phase des ersten Mediums im Sammelkanal betragsmäßig möglichst gleichförmig einstellt.Preferably, the number, distribution, size and shape of the inlet openings are selected so that the velocity field of the gaseous phase of the first medium in the collecting channel sets as uniform as possible in terms of amount.

Weiterhin ist gemäß einem Aspekt der Erfindung die Querschnittsfläche (und ggf. Kontur) des Sammelkanals (in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Sammelkanals) derart gewählt, dass sich im Sammelkanal und im Mantelraum ein möglichst gleichförmiges Strömungsfeld der gasförmigen Phase des ersten Mediums einstellt. Bevorzugt wird dies durch eine Erweiterung/Vergrößerung des Querschnitts des Sammelkanals hin zum Austrittsstutzen und/oder durch eine definierte Anordnung, Form und Größe der Eintrittsöffnungen am Sammelkanal unterstützt.Furthermore, according to one aspect of the invention, the cross-sectional area (and possibly contour) of the collecting channel (in a plane perpendicular to the direction of extension of the collecting channel) is selected such that a uniform as possible flow field of the gaseous phase of the first medium sets in the collecting channel and in the shell space. This is preferably supported by an enlargement / enlargement of the cross section of the collecting channel towards the outlet nozzle and / or by a defined arrangement, shape and size of the inlet openings on the collecting channel.

Weiterhin kann der Mantel natürlich auch eine Mehrzahl an Austrittsstutzen aufweisen, die mit einem wie vorstehend beschriebenen Sammelkanal oder gegebenenfalls mit mehreren Sammelkanälen der vorstehend beschriebenen Art verbunden sein können.Furthermore, the sheath can of course also have a plurality of outlet stubs, which may be connected to a collecting channel as described above or possibly to a plurality of collecting channels of the type described above.

Die Positionen, Dimensionen und Ausrichtungen dieser Sammelkanäle werden dabei vorzugsweise so gewählt, dass sich das Geschwindigkeitsfeld der gasförmigen Phase des ersten Mediums im Mantelraum und in dem jeweiligen Sammelkanal betragsmäßig möglichst gleichförmig einstellt.The positions, dimensions and orientations of these collecting ducts are preferably selected such that the velocity field of the gaseous phase of the first medium in the jacket space and in the respective collecting duct is adjusted as uniformly as possible in terms of magnitude.

Weiterhin kann der mindestens eine Austrittstutzen (oder auch mehrere Austrittsstutzen) erfindungsgemäß an einem oberen, einem unteren, einem seitlichen Bereich der umlaufenden Wandung des Mantels oder an einer der stirnseitigen Wände des Mantels angeordnet sein.Furthermore, according to the invention, the at least one outlet nozzle (or even several outlet nozzle) can be arranged on an upper, a lower, a lateral region of the circumferential wall of the jacket or on one of the frontal walls of the jacket.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind außerdem in den Unteransprüchen angegeben.Further details and advantages of the invention will be explained by the following description of exemplary embodiments with reference to the figures. Advantageous embodiments of the invention are also specified in the subclaims.

Es zeigen:Show it:

1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 a sectional view of a heat exchanger according to the invention

2 eine weitere Schnittansicht des Wärmeübertragers gemäß 1; und 2 a further sectional view of the heat exchanger according to 1 ; and

3 eine Schnittansicht eines Sammelkanals des Wärmeübertrager gemäß 1 und 2. 3 a sectional view of a collecting channel of the heat exchanger according to 1 and 2 ,

1 zeigt im Zusammenhang mit den 2 und 3 einen Wärmeübertrager 1, der einen querliegenden, (kreis)zylindrischen Mantel 2 aufweist, der einen Mantelraum 3 des Wärmeübertragers 1 begrenzt. Der Mantel 2 weist dabei eine umlaufende, zylindrische Wandung 14 auf, die stirnseitig durch zwei einander gegenüberliegende Wände 15 begrenzt wird. 1 shows in connection with the 2 and 3 a heat exchanger 1 , the transverse, (circular) cylindrical shell 2 having a jacket space 3 of the heat exchanger 1 limited. The coat 2 has a circumferential, cylindrical wall 14 on, the front side by two opposing walls 15 is limited.

In dem vom Mantel 2 umschlossenen Mantelraum 3 ist ein Wärmeübertragungsblock 4 angeordnet. Hierbei kann es sich um einen Plattenwärmetauscher handeln, der mehrere parallele Wärmeaustauschpassagen bereitstellt. In the coat 2 enclosed jacket space 3 is a heat transfer block 4 arranged. This may be a plate heat exchanger that provides multiple parallel heat exchange passages.

Der Mantelraum 3 ist während eines Betriebes des Wärmeübertragers 1 mit einem ersten Medium F1 befüllt, so dass eine flüssigen Phase L1 des ersten Mediums F1 ein den Wärmeübertragungsblock 4 umgebendes Bad ausbildet, wobei sich eine beim Betrieb bildende gasförmige Phase G1 des ersten Mediums F1 oberhalb der flüssigen Phase L1 im Mantelraum 3 sammeln kann.The mantle room 3 is during operation of the heat exchanger 1 filled with a first medium F1, so that a liquid phase L1 of the first medium F1 a the heat transfer block 4 forms surrounding bath, wherein forming during operation gaseous phase G1 of the first medium F1 above the liquid phase L1 in the mantle space 3 can collect.

Das erste Medium (flüssige Phase L1) F1 kann in dem Wärmeübertragungsblock 4 (in zugeordneten Wärmeaustauschpassagen) aufsteigen und wird dabei durch ein zu kühlendes zweites Medium F2, das z. B. im Kreuzstrom zum ersten Medium F1 in zugeordneten Wärmeaustauschpassagen des Wärmeübertragungsblocks 4 geführt wird, durch indirekte Wärmeübertragung teilweise verdampft. Die hierbei entstehende gasförmige Phase G1 des ersten Mediums F1 kann an einem oberen Ende des Blocks 4 austreten und steigt im Mantelraum 3 des Wärmeübertragers 1 mit einem bestimmten Geschwindigkeitsfeld v auf.The first medium (liquid phase L1) F1 may be in the heat transfer block 4 (in associated heat exchange passages) rise and is characterized by a second medium to be cooled F2, z. B. in cross flow to the first medium F1 in associated heat exchange passages of the heat transfer block 4 is passed, partially evaporated by indirect heat transfer. The resulting gaseous phase G1 of the first medium F1 may be at an upper end of the block 4 exit and rise in the mantle room 3 of the heat exchanger 1 with a certain velocity field v.

Das zweite Medium F2 wird über einen geeigneten Zulauf O in den Wärmeübertragungsblock 4 geleitet und nach einem Durchlaufen der zugeordneten Wärmeaustauschpassagen über einen Ablauf O' aus dem Block 4 abgezogen.The second medium F2 is introduced via a suitable feed O into the heat transfer block 4 passed and after passing through the associated heat exchange passages via a flow O 'from the block 4 deducted.

An der Oberseite 8 des Wärmeübertragers 1 ist an einer dem Mantelraum 3 zugewandten Innenseite 2a des Mantels 2 ein kastenförmiger Sammelkanal 5 angeordnet, der sich entlang einer Erstreckungsrichtung 7 erstreckt. Der Sammelkanal 5 ist dabei insbesondere längserstreckt ausgebildet und weist entsprechend entlang der Erstreckungsrichtung 7 eine größere Ausdehnung auf, als quer zu jener Erstreckungsrichtung 7.At the top 8th of the heat exchanger 1 is at one of the mantle room 3 facing inside 2a of the coat 2 a box-shaped collection channel 5 arranged, extending along an extension direction 7 extends. The collection channel 5 is in particular longitudinally formed and has accordingly along the extension direction 7 a greater extent than transverse to that direction of extension 7 ,

Der Sammelkanal 5 weist des Weiteren eine Wandung W auf, die einen Innenraum I des Sammelkanals 5 begrenzt, durch den hindurch die gasförmige Phase G1 des ersten Mediums F1 aus dem Mantelraum 3 abgezogen wird. Die Wandung W weist im Einzelnen eine Oberseite 9 auf, die vorliegend durch den Mantel 2 gebildet wird, sowie zwei davon abgehende Seitenwände 11, die sich entlang der Erstreckungsrichtung 7 erstrecken und über einen der Oberseite 9 gegenüberliegenden Boden (Unterseite) 10 des Sammelkanals 5 miteinander verbunden sind. Des Weiteren weist der Sammelkanal 5 bzw. dessen Wandung W zwei Stirnseiten 11a, 11b auf, die einander entlang der Erstreckungsrichtung 7 gegenüberliegen.The collection channel 5 further comprises a wall W, which has an interior I of the collecting channel 5 limited, through which the gaseous phase G1 of the first medium F1 from the shell space 3 is deducted. The wall W has in detail an upper side 9 on, the present through the coat 2 is formed, and two outgoing side walls 11 extending along the direction of extent 7 extend and over one of the top 9 opposite bottom (bottom) 10 of the collecting channel 5 connected to each other. Furthermore, the collection channel 5 or its wall W two end faces 11a . 11b on, each other along the extension direction 7 are opposite.

Zum Abziehen der gasförmigen Phase G1 des ersten Mediums F1 aus dem Mantelraum 3 sind nun an den Seitenwänden 11 und/oder der Unterseite 10 des Sammelkanals 5 schlitzförmige Eintrittsöffnungen 12 vorgesehen (vorliegend schlitzförmige Eintrittsöffnungen an der Unterseite 10), durch die hindurch die gasförmige Phase G1 in den Sammelkanal 5 eintreten kann. Die Eintrittsöffnungen 12 sind dabei entlang der Erstreckungsrichtung 7 nebeneinander angeordnet, wobei der Abstand zwischen benachbarten Eintrittsöffnungen 13 entlang der Erstreckungsrichtung 7 ausgehend vom Austrittsstutzen 6 zu den beiden Stirnseiten 11a, 11b des Sammelkanals 5 hin jeweils bevorzugt abnimmt. Die Längsachsen dieser Eintrittsöffnungen 12 verlaufen dabei jeweils quer zur Erstreckungsrichtung 7 des Sammelkanals 5.For withdrawing the gaseous phase G1 of the first medium F1 from the shell space 3 are now on the sidewalls 11 and / or the bottom 10 of the collecting channel 5 slit-shaped inlet openings 12 provided (in this case slot-shaped inlet openings at the bottom 10 ), through which the gaseous phase G1 in the collecting channel 5 can occur. The entrance openings 12 are along the extension direction 7 arranged next to each other, wherein the distance between adjacent inlet openings 13 along the extension direction 7 starting from the outlet nozzle 6 to the two end faces 11a . 11b of the collecting channel 5 in each case preferably decreases. The longitudinal axes of these inlet openings 12 in each case run transversely to the extension direction 7 of the collecting channel 5 ,

Des Weiteren sind an den Seitenwänden 11 und/oder der Unterseite 10 des Sammelkanals 5 jeweils kreisförmige Eintrittsöffnungen 13 vorgesehen (vorliegend kreisförmige Eintrittsöffnungen 13 an den Seitenwänden 11), die ebenfalls entlang der Erstreckungsrichtung 7 nebeneinander angeordnet sind. Auch hier nimmt der Abstand zwischen benachbarten Eintrittsöffnungen 12 entlang der Erstreckungsrichtung 7 ausgehend vom Austrittsstutzen 6 zu den beiden Stirnseiten 10a, 10b des Sammelkanals 5 hin jeweils bevorzugt ab.Furthermore, on the side walls 11 and / or the bottom 10 of the collecting channel 5 each circular inlet openings 13 provided (in this case circular inlet openings 13 on the side walls 11 ), which are also along the extension direction 7 are arranged side by side. Again, the distance between adjacent inlet openings increases 12 along the extension direction 7 starting from the outlet nozzle 6 to the two end faces 10a . 10b of the collecting channel 5 in each case preferably from.

Der Sammelkanal 5 ist ferner mit einem Austrittstutzen 6 des Mantels 2 verbunden, der in die Oberseite 9 des Sammelkanals 5 einmündet, so dass die über die Eintrittsöffnungen 12, 13 in den Innenraum I des Sammelkanals 5 gelangte gasförmige Phase G1 des ersten Mediums F1 aus dem Sammelkanal 5 über den Austrittstutzen 6 abgezogen werden kann.The collection channel 5 is also with an outlet nozzle 6 of the coat 2 connected in the top 9 of the collecting channel 5 opens so that the over the inlet openings 12 . 13 in the interior I of the collection channel 5 reached gaseous phase G1 of the first medium F1 from the collection channel 5 over the outlet nozzle 6 can be deducted.

Der Austrittstutzen 6 ist entlang der Erstreckungsrichtung 7 vorzugsweise mittig am Sammelkanal 5 angeordnet, wobei die Unterseite 10 des Sammelkanals 5 bevorzugt zwei zum Austrittsstutzen 6 hin ansteigende Abschnitte 10a, 10b aufweist, die sich vorzugsweise unterhalb des Austrittsstutzens 6 treffen.The outlet nozzle 6 is along the extension direction 7 preferably in the middle of the collecting channel 5 arranged, with the bottom 10 of the collecting channel 5 preferably two to the outlet nozzle 6 rising sections 10a . 10b having, preferably below the outlet nozzle 6 to meet.

Der Querschnitt des Sammelkanals 5 vergrößert (verbreitert) sich jeweils von den Stirnseiten 10a, 10b des Sammelkanales 5 ausgehend in Richtung auf den Austrittsstutzen 6, um im Sammelkanal 5 (und im Mantelraum 3) ein möglichst homogenes Geschwindigkeitsfeld v der gasförmigen Phase G1 des ersten Mediums F1 zu erhalten. Bezugszeichenliste 1 Wärmeübertrager 2 Mantel 2a Innenseite 3 Mantelraum 4 Wärmeübertragungsblock 5 Sammelkanal 6 Austrittsstutzen 7 Erstreckungsrichtung 8 Oberseite des Mantels 9 Oberseite des Sammelkanals 10 Unterseite des Sammelkanals 10a, 10b Abschnitte Unterseite 11 Seitenwände des Sammelkanals 11a, 11b Stirnseiten 12 Schlitzförmige Eintrittsöffnungen 13 kreisförmige Eintrittsöffnungen 14 Umlaufende Wandung des Mantels 15 Stirnseitige Wände des Mantels 16 Unterseite des Mantels F1 Erstes Medium G1 Gasförmige Phase des ersten Mediums L1 Flüssige Phase des ersten Mediums F2 Zweites Medium I Innenraum O Zulauf für zweites Medium O' Ablauf für zweites Medium v Geschwindigkeitsfeld der gasförmigen Phase G1 The cross section of the collecting channel 5 increases (widens) each of the front sides 10a . 10b of the collection channel 5 starting in the direction of the outlet nozzle 6 to get into the collection channel 5 (and in the mantle room 3 ) to obtain a homogeneous as possible velocity field v of the gaseous phase G1 of the first medium F1. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 Heat exchanger 2 coat 2a inside 3 shell space 4 Heat transfer block 5 collecting duct 6 outlet connection 7 extension direction 8th Top of the coat 9 Top of the collection channel 10 Bottom of the collection channel 10a . 10b Sections bottom 11 Side walls of the collecting channel 11a . 11b front sides 12 Slot-shaped inlet openings 13 circular inlet openings 14 Surrounding wall of the coat 15 Front walls of the jacket 16 Bottom of the coat F1 First medium G1 Gaseous phase of the first medium L1 Liquid phase of the first medium F2 Second medium I inner space O Inlet for second medium O' Sequence for second medium v Velocity field of gaseous phase G1

Claims (14)

Wärmeübertrager (1) zur indirekten Wärmeübertragung zwischen einem ersten Medium (F1) und einem zweiten Medium (F2), mit: – einem Mantel (2), der einen Mantelraum (3) zur Aufnahme des ersten Mediums (F1) aufweist, – einem im Mantelraum (3) angeordneten Wärmeübertragungsblock (4), der bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb vom ersten Medium (F1) umgeben ist, wobei der Wärmeübertragungsblock (4) dazu ausgebildet ist, das zweite Medium (F2) gegen das erste Medium (F1) abzukühlen und/oder zumindest teilweise zu verflüssigen, so dass sich im Mantelraum (3) eine gasförmige Phase des ersten Mediums (G1) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abziehen der gasförmigen Phase des ersten Mediums (G1) aus dem Mantelraum (3) ein im Mantelraum (3) befindlicher Sammelkanal (5) vorgesehen ist.Heat exchanger ( 1 ) for indirect heat transfer between a first medium (F1) and a second medium (F2), comprising: - a jacket ( 2 ), which has a jacket space ( 3 ) for receiving the first medium (F1), - one in the mantle space ( 3 ) arranged heat transfer block ( 4 ), which is surrounded by the first medium (F1) during normal operation, the heat transfer block ( 4 ) is adapted to cool the second medium (F2) against the first medium (F1) and / or at least partially liquefy, so that in the shell space ( 3 ) forms a gaseous phase of the first medium (G1), characterized in that for drawing off the gaseous phase of the first medium (G1) from the shell space ( 3 ) in the mantle space ( 3 ) collecting channel ( 5 ) is provided. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertragungsblock (4) so ausgebildet ist, dass das erste Medium (F1) beim Betrieb des Wärmeübertragers (1) im Wärmeübertragungsblock (4) aufsteigen kann, wobei insbesondere der Wärmeübertragungsblock (4) dazu ausgebildet ist, das zweite Medium (F2) im Gegenstrom oder Kreuzstrom zum ersten Medium (F1) im Wärmeübertragungsblock (4) zu führen.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat transfer block ( 4 ) is formed so that the first medium (F1) during operation of the heat exchanger ( 1 ) in the Heat transfer block ( 4 ), in particular the heat transfer block ( 4 ) is adapted to the second medium (F2) in countercurrent or cross flow to the first medium (F1) in the heat transfer block ( 4 ) respectively. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkanal (5) mit zumindest einem am Mantel (2) vorgesehenen Austrittsstutzen (6) verbunden ist, so dass die gasförmige Phase des ersten Mediums (G1) durch den Sammelkanal (5) über den zumindest einen Austrittsstutzen (6) aus dem Mantelraum (3) abziehbar ist.Heat exchanger according to claim 1 and 2, characterized in that the collecting channel ( 5 ) with at least one on the jacket ( 2 ) provided outlet ( 6 ), so that the gaseous phase of the first medium (G1) through the collecting channel ( 5 ) via the at least one outlet nozzle ( 6 ) from the shell space ( 3 ) is removable. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkanal (5) eine Wandung (W) aufweist, die einen Innenraum (I) des Sammelkanals (5) definiert, in dem die gasförmige Phase des ersten Mediums (G1) zum Austrittsstutzen (6) strömen kann, und die entlang einer horizontalen Erstreckungsrichtung (7) längserstreckt entlang einer Oberseite (8) des Mantels (2) verläuft.Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the collecting channel ( 5 ) has a wall (W) having an interior (I) of the collecting channel ( 5 ), in which the gaseous phase of the first medium (G1) to the outlet nozzle ( 6 ), and along a horizontal extension direction ( 7 ) extends longitudinally along an upper side ( 8th ) of the jacket ( 2 ) runs. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkanal (5) quer zur Erstreckungsrichtung (7) einen insbesondere kasten- oder rohrförmigen Querschnitt aufweist.Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the collecting duct ( 5 ) transverse to the extension direction ( 7 ) has a particular box or tubular cross-section. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (W) des Sammelkanals (5) eine Oberseite (9) und eine gegenüberliegende Unterseite (10) aufweist, wobei die Oberseite (9) und die Unterseite (10) über einander gegenüberliegende Seitenwände (11) der Wandung (W) des Sammelkanals (5) mit einander verbunden sind.Heat exchanger according to one of claims 4 or 5, characterized in that the wall (W) of the collecting channel ( 5 ) an upper side ( 9 ) and an opposite underside ( 10 ), wherein the upper side ( 9 ) and the underside ( 10 ) over opposing side walls ( 11 ) of the wall (W) of the collecting channel ( 5 ) are connected to each other. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich der Wandung (W) des Sammelkanals (5), insbesondere eine Oberseite (9) der Wandung (W), durch den Mantel (2) gebildet wird.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 6, characterized in that a region of the wall (W) of the collecting channel ( 5 ), in particular a top side ( 9 ) of the wall (W), through the jacket ( 2 ) is formed. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (10) und/oder die Seitenwände (11) des Sammelkanals (5) eine Mehrzahl an insbesondere schlitzförmigen Eintrittsöffnungen (12) aufweisen, durch die die gasförmige Phase des ersten Mediums (G1) in den Sammelkanal (5) einströmen kann.Heat exchanger ( 1 ) according to claim 6 or 7, characterized in that the underside ( 10 ) and / or the side walls ( 11 ) of the collecting channel ( 5 ) a plurality of in particular slot-shaped inlet openings ( 12 ), through which the gaseous phase of the first medium (G1) into the collecting channel ( 5 ) can flow. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (10) und/oder die Seitenwände (11) des Sammelkanals (5) eine Mehrzahl an insbesondere kreisförmigen Eintrittsöffnungen (13) aufweisen, durch die die gasförmige Phase des ersten Mediums (G1) in den Sammelkanal (5) einströmen kann.Heat exchanger according to one of claims 6 to 8, characterized in that the underside ( 10 ) and / or the side walls ( 11 ) of the collecting channel ( 5 ) a plurality of in particular circular inlet openings ( 13 ), through which the gaseous phase of the first medium (G1) into the collecting channel ( 5 ) can flow. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Sammelkanals (5) zum Austrittsstutzen (6) hin vergrößert, so dass ein Geschwindigkeitsfeld (v) der gasförmigen Phase des ersten Mediums (G1) im Sammelkanal (5) betragsmäßig im Wesentlichen konstant bleibt.Heat exchanger according to claims 3 and 5, characterized in that the cross section of the collecting channel ( 5 ) to the outlet nozzle ( 6 ), so that a velocity field (v) of the gaseous phase of the first medium (G1) in the collecting channel ( 5 ) remains substantially constant in terms of amount. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1) weitere Austrittsstutzen (6) aufweist, die über den Sammelkanal (5) miteinander verbunden sind.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) further outlet nozzles ( 6 ), which via the collecting channel ( 5 ) are interconnected. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1) eine Vielzahl von Sammelkanälen (5) aufweist, die jeweils mit zumindest einem Austrittsstutzen (6) verbunden sind.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger ( 1 ) a plurality of collection channels ( 5 ), each with at least one outlet nozzle ( 6 ) are connected. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (2) eine zylindrische, quer zur Erstreckungsrichtung (7) umlaufende Wandung (14) aufweist, die zwei stirnseitige Wände (15) des Mantels (2) miteinander verbindet.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the jacket ( 2 ) a cylindrical, transversely to the extension direction ( 7 ) circumferential wall ( 14 ), the two end walls ( 15 ) of the jacket ( 2 ) connects to each other. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 3 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Austrittsstutzen (6) an der umlaufenden Wandung (W) des Mantels (2) angeordnet ist, insbesondere an einem oberen, einem seitlichen oder einem unteren Bereich (8, 16) der Wandung (14) des Mantels (2), oder dass der mindestens eine Austrittsstutzen (6) an einer der stirnseitigen Wände (15) des Mantels (2) angeordnet ist.Heat exchanger according to claims 3 and 13, characterized in that the at least one outlet nozzle ( 6 ) on the circumferential wall (W) of the shell ( 2 ) is arranged, in particular at an upper, a lateral or a lower area ( 8th . 16 ) of the wall ( 14 ) of the jacket ( 2 ), or that the at least one outlet nozzle ( 6 ) on one of the end walls ( 15 ) of the jacket ( 2 ) is arranged.
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