DE102020001773A1

DE102020001773A1 - Plattenwärmetauscher, Verfahren zum Betreiben eines Plattenwärmetauschers und Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers

Info

Publication number: DE102020001773A1
Application number: DE102020001773.8A
Authority: DE
Inventors: Maria Magdalena Jarczyk; Rudolf Wanke
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2021-09-23

Abstract

Ein Plattenwärmetauscher (1) für eine verfahrenstechnische Anlage (26), mit einer Anschlusseinrichtung (9 - 18), insbesondere einem Eintrittsheader, zum Zuführen einer zu verdampfenden Flüssigphase (FP) eines Fluids (A - E) zu dem Plattenwärmetauscher (1), einem Wärmetauscherblock (2), welcher eine Vielzahl an in einer Tiefenrichtung (z) des Wärmetauscherblocks (2) übereinander angeordneter Wärmeübertragungspassagen (32) aufweist, wobei jeder Wärmeübertragungspassage (32) eine in dem Wärmetauscherblock (2) vorgesehene Verteileröffnung (36) zum Verteilen der Flüssigphase (FP) auf die Wärmeübertragungspassage (32) zugeordnet ist, wobei an jeder Verteileröffnung (36) ein Druckverlustelement (52, 52', 52") angeordnet ist, um bei einem Einströmen der Flüssigphase (FP) in die jeweilige Wärmeübertragungspassage (32) einen Druckverlust zu erzeugen, wobei jedes Druckverlustelement (52, 52', 52") eine Perforation (60, 60', 60") mit einer Vielzahl an Durchbrüchen (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") aufweist, und wobei sich Abstände (b, b', b'', c, c', c'') von Durchbrüchen (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") unterschiedlicher Druckverlustelemente (52, 52', 52") entlang der Tiefenrichtung (z) betrachtet voneinander unterscheiden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher für eine verfahrenstechnische Anlage, ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Plattenwärmetauschers und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Plattenwärmetauschers.
Mit Hilfe eines sogenannten Plattenwärmeübertragers oder Plattenwärmetauschers lässt sich ein Wärmeaustausch zwischen mehreren verschiedenen Fluiden oder Medien realisieren. Beispielsweise kann ein derartiger Plattenwärmetauscher zur Herstellung von Flüssiggas (Engl.: Liquefied Natural Gas, LNG) eingesetzt werden. Hierbei wird Erdgas mit Hilfe eines Kältemittels verflüssigt, wobei das Kältemittel verdampft. Als Kältemittel können insbesondere sogenannte Gemischkältemittel (Engl.: Mixed Refrigerants) eingesetzt werden. Diese sind nach der Entspannung auf Betriebsdruck zweiphasig und werden vor dem Plattenwärmetauscher in eine Gasphase und in eine Flüssigphase getrennt. Die Flüssigphase wird dem Plattenwärmetauscher über einen sogenannten Eintrittsheader einphasig zugeführt. In dem Plattenwärmetauscher wird die Flüssigphase aufwärtsgerichtet verdampft.
Bei dem Verdampfen der Flüssigphase, die nach dem Eintritt in den Plattenwärmetauscher einen Zweiphasenstrom bildet, kann es zu dem Phänomen der sogenannten Ledinegg-Instabilität kommen. Die Ledinegg-Instabilität kann dazu führen, dass ein Gesamtdruckverlust der Flüssigphase über die Länge einer Wärmeübertragungspassage des Plattenwärmetauschers nicht monoton mit einem Massenstrom der Flüssigphase ansteigt. Es ergibt sich somit eine Senke im Verlauf des Gesamtdruckverlusts über den Massenstrom. Diese Senke führt dazu, dass die gewünschte Gleichverteilung der Flüssigphase auf Kanäle oder Passagen der Wärmeübertragungspassage nicht mehr gewährleistet ist, sondern es Kanäle oder Passagen mit einem größeren oder einem kleineren Massenstrom bei gleichem Gesamtdruckverlust gibt.
Diese Ungleichverteilung kann so weit gehen, dass in einigen Kanälen oder Passagen die Flüssigphase nicht mehr vollständig verdampft wird und somit zweiphasig aus dem Plattenwärmetauscher austritt. Die Ungleichverteilungen können somit zu einer thermischen Minderleistung des Plattenwärmetauschers führen. Weiterhin können die Ungleichverteilungen auch zu einem ungleichmäßigen Temperaturverlauf in dem Plattenwärmetauscher und somit zu Thermospannungen führen. Daher ist es wünschenswert, das Auftreten von Ledinegg-Instabilität zu verhindern oder dieses Phänomen zumindest zu reduzieren.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Plattenwärmetauscher zur Verfügung zu stellen.
Demgemäß wird ein Plattenwärmetauscher für eine verfahrenstechnische Anlage vorgeschlagen. Der Plattenwärmetauscher umfasst eine Anschlusseinrichtung, insbesondere einen Eintrittsheader, zum Zuführen einer zu verdampfenden Flüssigphase eines Fluids zu dem Plattenwärmetauscher, einen Wärmetauscherblock, welcher eine Vielzahl an in einer Tiefenrichtung des Wärmetauscherblocks übereinander angeordneten Wärmeübertragungspassagen aufweist, wobei jeder Wärmeübertragungspassage eine in dem Wärmetauscherblock vorgesehene Verteileröffnung zum Verteilen der Flüssigphase auf die Wärmeübertragungspassage zugeordnet ist, wobei an jeder Verteileröffnung ein Druckverlustelement angeordnet ist, um bei einem Einströmen der Flüssigphase in die jeweilige Wärmeübertragungspassage einen Druckverlust zu erzeugen, wobei jedes Druckverlustelement eine Perforation mit einer Vielzahl an Durchbrüchen aufweist, und wobei Abstände von Durchbrüchen unterschiedlicher Druckverlustelemente entlang der Tiefenrichtung betrachtet variieren.
Dadurch, dass das Druckverlustelement vorgesehen ist, kann ein Gesamtdruckverlust erzeugt werden, der einen monotonen Verlauf mit einem relativen Massenstrom der Flüssigphase aufweist. Die Gleichverteilung des Gesamtstroms der Flüssigphase oder Anteile desselben auf die Kanäle der jeweiligen Wärmeübertragungspassagen des Wärmetauscherblocks wird sichergestellt, der erforderliche Wärmeumsatz wird erbracht und die Temperaturverteilung wird homogenisiert. Darüber hinaus wird durch die variierenden Abstände der Durchbrüche gewährleistet, dass eine Gleichverteilung auch über die in der Tiefenrichtung übereinander angeordneten Wärmeübertragungspassagen erfolgen kann.
Das Fluid ist insbesondere ein Gemischkältemittel, welches die zuvor erwähnte Flüssigphase und eine Gasphase aufweist. Mit Hilfe des Fluids kann ein weiteres Fluid, beispielsweise Erdgas, verflüssigt werden. Die verfahrenstechnische Anlage kann beispielsweise eine Anlage zum Herstellen von Flüssiggas oder dergleichen sein. Die verfahrenstechnische Anlage kann eine Vielzahl derartiger Plattenwärmetauscher umfassen.
Der Plattenwärmetauscher oder Plattenwärmeübertrager ist insbesondere ein sogenannter Plate Fin Heat Exchanger (PFHE) oder kann als solcher bezeichnet werden. Der Plattenwärmetauscher ist vorzugsweise aus Bauteilen aufgebaut, die aus Aluminium gefertigt und miteinander hartverlötet sind. Der Plattenwärmetauscher kann daher auch als hartgelöteter Aluminium-Plattenwärmetauscher (Engl.: Brazed Aluminum Plate Fin Heat Exchanger) bezeichnet werden. Der Wärmetauscherblock ist insbesondere quaderförmig oder blockförmig aufgebaut und umfasst bevorzugt eine Vielzahl an Heizflächenelementen sowie eine Vielzahl an Trennplatten. Die Heizflächenelemente sind sogenannte Fins, insbesondere sogenannte Heat Transfer Fins, oder können als Fins bezeichnet werden. Die Heizflächenelemente können als gewellte oder gerippte Bleche, beispielsweise als Aluminiumbleche, ausgebildet sein. Jedes Heizflächenelement weist eine Vielzahl parallel angeordneter Rippen oder Wellen auf, zwischen denen Passagen oder Kanäle ausgebildet sind. Die Kanäle eines Heizflächenelements bilden jeweils eine Wärmeübertragungspassage. Die Wellen können als Riffel, Stege oder Finstege bezeichnet werden.
Die Heizflächenelemente und die Trennplatten sind abwechselnd angeordnet, so dass in dem Wärmetauscherblock eine Vielzahl an parallelen oder übereinander angeordneten Wärmeübertragungspassagen ausgebildet wird, in denen die Fluide strömen können und indirekt Wärme auf in benachbarten Wärmeübertragungspassagen geführte Fluide übertragen können. Die einzelnen Wärmeübertragungspassagen können mit Hilfe jeweiliger Anschlusseinrichtungen mit einem jeweiligen Fluid beaufschlagt werden oder das jeweilige Fluid kann mit Hilfe einer derartigen Anschlusseinrichtung von dem Plattenwärmetauscher weggeführt werden. Die Anschlusseinrichtungen sind sogenannte Header, insbesondere Eintrittsheader oder Austrittsheader, oder können als solche bezeichnet werden.
Insbesondere ist genau ein oder nur ein Druckverlustelement je Wärmeübertragungspassage vorgesehen. Das Druckverlustelement kann jedes Bauteil sein, das geeignet ist, an der Verteileröffnung einen Druckverlust zu erzeugen. Das Druckverlustelement ist insbesondere analog zu dem Heizflächenelement aufgebaut. Das heißt, das Druckverlustelement umfasst bevorzugt eine Vielzahl parallel angeordneter Rippen oder Wellen, zwischen denen parallel angeordnete Passagen oder Kanäle verlaufen. Die Wellen können auch als Riffel, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Das Druckverlustelement ist ein Fin, insbesondere ein sogenannter Hardwayfin, oder kann als solcher bezeichnet werden. Im Betrieb des Plattenwärmetauschers wird die gesamte Flüssigphase, die einer Wärmeübertragungspassage zugeführt wird, durch das Druckverlustelement hindurchgeleitet oder hindurchgezwungen. Leckströmungen oder Bypassströmungen um das Druckelement herum sind bevorzugt nicht vorgesehen.
Bevorzugt ist das Druckverlustelement außerhalb der Wärmeübertragungspassage, insbesondere außerhalb eines aktiven Bereichs der Wärmeübertragungspassage, angeordnet. Der aktive Bereich einer Wärmeübertragungspassage wird insbesondere jeweils durch das jeweilige Heizflächenelement gebildet. Das Druckverlustelement ist stromaufwärts des jeweiligen Heizflächenelements positioniert. Zwischen dem Druckverlustelement und dem Heizflächenelement können Verteilerelemente zum gleichmäßigen Verteilen der Flüssigphase auf die Kanäle des Heizflächenelements vorgesehen sein.
Darunter, dass das Druckverlustelement „an“ der Verteileröffnung angeordnet ist, kann zu verstehen sein, dass das Druckverlustelement auf einer Außenfläche des Wärmetauscherblocks aufliegt oder dass das Druckverlustelement in der Verteileröffnung aufgenommen ist. Darunter, dass das Druckverlustelement mit dem Wärmetauscherblock „verbunden“ ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das Druckverlustelement direkt an dem Plattenwärmetauscher und nicht an der Anschlusseinrichtung befestigt ist. Beispielsweise kann das Druckverlustelement stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock verbunden sein. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner trennen lassen. Eine stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Löten oder Schweißen hergestellt werden. Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern.
Ein Koordinatensystem des Plattenwärmetauschers beziehungsweise des Wärmetauscherblocks umfasst eine x-Richtung oder Breitenrichtung, eine y-Richtung oder Hochrichtung und die z-Richtung oder Tiefenrichtung. Die Tiefenrichtung kann auch als Stapelrichtung der Trennplatten bezeichnet werden. Der Wärmetauscherblock kann spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene aufgebaut sein. Die Mittelebene ist entlang der Tiefenrichtung betrachtet bevorzugt mittig zwischen Deckplatten des Wärmetauscherblocks positioniert. Die Mittelebene wird von der Breitenrichtung und der Hochrichtung aufgespannt oder ist parallel zu einer von der Breitenrichtung und der Hochrichtung aufgespannten Ebene angeordnet.
Dass die Abstände entlang der Tiefenrichtung „variieren“ kann vorliegend bedeuten, dass die Abstände entlang der Tiefenrichtung betrachtet größer oder kleiner werden. Dabei sind die Abstände innerhalb eines Druckverlustelements bevorzugt identisch. Die Abstände variieren bevorzugt von Druckverlustelement zu Druckverlustelement. „Unterschiedliche Druckverlustelemente“ bedeutet demnach vorliegend insbesondere, dass die Abstände bei der Betrachtung beispielsweise zweier sich voneinander unterscheidender Druckverlustelemente variieren oder sich voneinander unterscheiden. „Unterschiedlich“ bezieht sich somit auf zumindest zwei Druckverlustelemente, die nicht ein und dasselbe Bauteil sind.
Durch die Perforation strömt die Flüssigphase im Betrieb des Plattenwärmetauschers vollständig hindurch. Die Perforation umfasst die Durchbrüche, die das Druckverlustelement durchbrechen. Die Durchbrüche können Bohrungen oder Ausstanzungen sein. Die Durchbrüche können gleichmäßig oder ungleichmäßig über das Druckverlustelement verteilt sein. Mit Hilfe einer Variation einer Geometrie und/oder einer Querschnittsfläche der Durchbrüche kann der Druckverlust beeinflusst und somit eingestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Durchbrüche identische Durchmesser auf.
Alternativ können die Durchbrüche auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der Abstand zwischen zwei Durchbrüchen ist definiert als ein Abstand von Mittelpunkten der beiden Durchbrüche. Die Durchbrüche können kreisrund sein. Die Durchbrüche können jedoch auch jede beliebige andere Geometrie aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform variieren entlang der Tiefenrichtung betrachtet in einer Breitenrichtung bemaßte erste Abstände der Durchbrüche.
Das heißt, die ersten Abstände werden nicht entlang der Tiefenrichtung, sondern entlang der Breitenrichtung gemessen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform variieren entlang der Tiefenrichtung betrachtet in der Tiefenrichtung bemaßte zweite Abstände der Durchbrüche.
Die ersten Abstände und die zweiten Abstände bilden ein Lochflächenverhältnis der Perforierung. Das Lochflächenverhältnis variiert entlang der Tiefenrichtung betrachtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform vergrößern sich die Abstände entlang der Tiefenrichtung betrachtet ausgehend von einer Deckplatte des Wärmetauscherblocks hin zu einer Mittelebene des Wärmetauscherblocks.
Alternativ können sich die Abstände entlang der Tiefenrichtung betrachtet ausgehend von der Deckplatte des Wärmetauscherblocks hin zu der Mittelebene des Wärmetauscherblocks auch verkleinern. Vorzugsweise umfasst der Wärmetauscherblock zwei Deckplatten, zwischen denen die Mittelebene mittig angeordnet ist. Ausgehend von jeder Deckplatte in Richtung auf die mittige Mittelebene zu können sich die Abstände entlang der Tiefenrichtung betrachtet vergrößern oder verkleinern. Der Wärmetauscherblock ist bevorzugt spiegelsymmetrisch zu der Mittelebene aufgebaut. Die Mittelebene kann auch als Symmetrieebene bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nimmt eine Anzahl der Durchbrüche je Druckverlustelement entlang der Tiefenrichtung betrachtet ausgehend von der Deckplatte hin zu der Mittelebene ab.
Umgekehrt kann die Anzahl der Durchbrüche auch zunehmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckverlustelement innerhalb der Verteileröffnung angeordnet und verschließt die Verteileröffnung vollständig.
Das heißt, eine Außenkontur des Druckverlustelements ist in einer Innenkontur der Verteileröffnung aufgenommen. Die Außenkontur und die Innenkontur können rechteckförmig sein. Das Druckverlustelement ist somit in der Verteileröffnung aufgenommen. Wie zuvor erwähnt, kann das Druckverlustelement jedoch auch auf der Außenfläche des Wärmetauscherblocks aufliegen und die Verteileröffnung abdecken. In diesem Fall ist das Druckverlustelement nicht unmittelbar innerhalb der Verteileröffnung positioniert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckverlustelement bündig mit einer Außenfläche des Wärmetauscherblocks angeordnet.
Insbesondere sind das Heizflächenelement und die Verteilerelemente von mehreren rahmenförmig um dieselben umlaufenden Radleisten oder Sidebars umrahmt. Die Außenfläche wird durch die Randleisten definiert. Unter „bündig“ ist zu verstehen, dass das Druckverlustelement nicht über die Außenfläche übersteht. Alternativ kann das Druckverlustelement bezüglich der Außenfläche auch zurückgesetzt sein oder über diese überstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Anschlusseinrichtung mit der Außenfläche verbunden, wobei die Anschlusseinrichtung das Druckverlustelement derart abdeckt, dass das Druckverlustelement außerhalb eines Innenraums der Anschlusseinrichtung angeordnet ist.
Der Innenraum ist in Richtung auf den Wärmetauscherblock zu insbesondere von der Außenfläche begrenzt. Für den Fall, dass das Druckverlustelement bündig mit der Außenfläche angeordnet ist oder hinter dieser zurücksteht, ist das Druckverlustelement außerhalb des Innenraums positioniert. Für den Fall, dass das Druckverlustelement in Richtung der Anschlusseinrichtung über die Außenfläche übersteht oder auf der Außenfläche aufliegt, ist das Druckverlustelement jedoch zumindest abschnittsweise innerhalb des Innenraums angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Außenkontur des Druckverlustelements fluiddicht mit der Verteileröffnung verbunden.
Hierdurch werden Bypassströmungen zuverlässig verhindert. Die Außenkontur umfasst mehrere Seitenkanten, insbesondere vier Seitenkante, die alle fluiddicht mit der Verteileröffnung, insbesondere mit der Innenkontur der Verteileröffnung, verbunden sind. Die fluiddichte Verbindung kann mit Hilfe einer Dichtung, beispielsweise mit Hilfe einer Dichtschnur, mit Hilfe einer Lötnaht oder mit Hilfe einer Schweißnaht erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckverlustelement dazu eingerichtet, einen Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar zu erzeugen.
Der Druckverlust kann beispielsweise mit Hilfe der an dem Druckverlustelement vorgesehenen Perforation erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Druckverlustelement parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnete Wellen auf, zwischen denen Kanäle vorgesehen sind.
Die Wellen können auch als Riffel, Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Ein Abstand zwischen den Wellen kann bei der Herstellung des Druckverlustelements zur Beeinflussung des Druckverlusts verändert werden. Der Abstand kann auch als Teilung oder Finteilung bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckverlustelement senkrecht zu einer Durchströmungsrichtung der Flüssigphase durch das Druckverlustelement hindurch angeordnet.
Unter „senkrecht“ oder „quer“ ist dabei insbesondere ein Winkel von 90° ± 10°, bevorzugt von 90° ± 5°, weiter bevorzugt von 90° ± 3°, weiter bevorzugt von 90° ± 1 °, weiter bevorzugt von genau 90°, zu verstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckverlustelement mit Hilfe einer Verbindungsnaht stoffschlüssig mit dem Wärmetauscherblock verbunden, und/oder das Druckverlustelement ist mit Hilfe eines Nut-Feder-Systems formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock verbunden.
Die Verbindungsnaht ist eine Lötnaht oder eine Schweißnaht. Bevorzugt läuft die Schweißnaht vollständig um das Druckverlustelement um. Es können auch mehrere Verbindungsnähte vorgesehen sein, die um das Druckverlustelement vollständig umlaufen. Das Nut-Feder-System umfasst bevorzugt an dem Wärmetauscherblock vorgesehene Nuten, in die Federabschnitte des Druckverlustelements formschlüssig eingreifen. Die Nuten sind insbesondere an Randleisten des Wärmetauscherblocks vorgesehen.
Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Plattenwärmetauschers für eine verfahrenstechnische Anlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Einspeisen einer zu verdampfenden Flüssigphase eines Fluids in einen Wärmetauscherblock des Plattenwärmetauschers, b) Erzeugen eines Druckverlusts an einer Verteileröffnung des Wärmetauscherblocks mit Hilfe eines an der Verteileröffnung angeordneten und mit dem Wärmetauscherblock verbundenen Druckverlustelements, und c) Umwandeln der Flüssigphase in einen Zweiphasenstrom innerhalb des Wärmetauscherblocks während eines Wärmetauschs mit einem zu verflüssigenden Fluid, wobei die Flüssigphase entlang einer Hochrichtung des Wärmetauscherblocks betrachtet aufwärts nach oben gerichtet verdampft wird.
Wie zuvor erwähnt, ist das Fluid ein Gemischkältemittel. Das weitere Fluid ist bevorzugt Erdgas. Somit ist das zuvor erwähnte Verfahren auch ein Verfahren zum Herstellen von Flüssigerdgas.
Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Schritt b) ein Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar erzeugt.
Der gewünschte Druckverlust kann insbesondere durch eine Modifikation der Perforation des Druckverlustelements und/oder der Teilung der Wellen des Druckverlustelements eingestellt werden.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Plattenwärmetauschers für eine verfahrenstechnische Anlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Bereitstellen eines Wärmetauscherblocks mit einer Vielzahl an in einer Tiefenrichtung des Wärmetauscherblocks übereinander angeordneten Wärmeübertragungspassagen, wobei jeder Wärmeübertragungspassage eine Verteileröffnung zugeordnet ist, b) Bereitstellen einer Vielzahl an Druckverlustelementen, wobei jedes Druckverlustelement eine Perforation mit einer Vielzahl an Durchbrüchen aufweist, c) Anordnen der Druckverlustelemente an den Verteileröffnungen derart, dass Abstände von Durchbrüchen unterschiedlicher Druckverlustelemente entlang der Tiefenrichtung betrachtet variieren, und d) Verbinden der Druckverlustelemente mit dem Wärmetauscherblock.
Das Bereitstellen des Wärmetauscherblocks kann ein Herstellen, beispielsweise ein Verlöten von Einzelteilen, des Wärmetauscherblocks umfassen. Das Bereitstellen des Druckverlustelements kann ein Herstellen desselben umfassen. In dem Schritt c) kann das Druckverlustelement beispielsweise auf die Verteileröffnung aufgelegt oder in diese hineingelegt werden. Beispielsweise kann das Druckverlustelement in dem Schritt d) mit dem Wärmetauscherblock verlötet oder verschweißt werden. Das Druckverlustelement kann zusätzlich oder alternativ mit Hilfe des Nut-Feder-Systems auch formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock verbunden werden. Beispielsweise kann bei dem Bereitstellen des Druckverlustelements die Perforation in Form von Bohrungen oder Ausstanzungen in dasselbe eingebracht werden. Die Perforation kann, wie zuvor erwähnt, verändert werden, um den gewünschten Druckabfall zu erreichen.
Gemäß einer Ausführungsform wird vor oder in dem Schritt b) ein Abstand von benachbarten Wellen der Druckverlustelemente eingestellt.
Auch hierdurch kann der Druckverlust beeinflusst werden. Die Durchbrüche der Perforation können an den Wellen dabei in der Durchströmungsrichtung betrachtet hintereinander positioniert oder quer zu der Durchströmungsrichtung zueinander versetzt sein.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteilige angegeben ist.
Die für den Plattenwärmetauscher beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagenen Verfahren entsprechend und umgekehrt.
Weitere mögliche Implementierungen des Plattenwärmetauschers und/oder der Verfahren umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Plattenwärmetauschers und/oder der Verfahren hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte des Plattenwärmetauschers und/oder der Verfahren sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Plattenwärmetauschers und/oder der Verfahren. Im Weiteren werden der Plattenwärmetauschers und/oder die Verfahren anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers;
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauscherblocks für den Plattenwärmetauscher gemäß 1;
3 zeigt eine stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht des Plattenwärmetauschers gemäß 1;
4 zeigt eine weitere stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht des Plattenwärmetauschers gemäß 1;
5 zeigt ein schematisches Diagramm des Druckverlaufs über dem relativen Massenstrom im Betrieb des Plattenwärmetauschers gemäß 1;
6 zeigt eine stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers;
7 zeigt eine weitere stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht des Plattenwärmetauschers gemäß 6;
8 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Druckverlustelements für den Plattenwärmetauscher gemäß 6;
9 zeigt eine weitere schematische Ansicht des Druckverlustelements gemäß 8;
10 zeigt eine schematische Ansicht einer Weiterbildung des Druckverlustelements gemäß 8;
11 zeigt ein schematisches Diagramm des Druckverlaufs über dem relativen Massenstrom im Betrieb des Plattenwärmetauschers gemäß 6;
12 zeigt eine stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers;
13 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Plattenwärmetauschers gemäß 6 oder gemäß 12; und
14 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen des Plattenwärmetauschers gemäß 6 oder gemäß 12.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Die 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Plattenwärmeübertragers oder Plattenwärmetauschers 1. Die 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauscherblocks 2 für den Plattenwärmetauscher 1 gemäß 1. Nachfolgend wird auf die 1 und 2 gleichzeitig Bezug genommen.
Mit Hilfe des in der 1 dargestellten Plattenwärmetauschers 1 lässt sich ein Wärmeaustausch zwischen mehreren verschiedenen Fluiden A bis E realisieren. Die Fluide A bis E können auch als Prozessmedien oder Medien bezeichnet werden. Der Plattenwärmetauscher 1 ist insbesondere ein Plate Fin Heat Exchanger (PFHE) oder kann als solcher bezeichnet werden. Der Plattenwärmetauscher 1 ist vorzugsweise aus Bauteilen aufgebaut, die aus Aluminium gefertigt und miteinander hartverlötet sind. Der Plattenwärmetauscher 1 kann daher auch als hartgelöteter Aluminium-Plattenwärmetauscher (Engl.: Brazed Aluminum Plate Fin Heat Exchanger) bezeichnet werden.
Der Wärmetauscherblock 2 ist quaderförmig oder blockförmig aufgebaut und umfasst eine Vielzahl an Heizflächenelementen 3 sowie eine Vielzahl an Trennplatten 4. Die Heizflächenelemente 3 sind sogenannte Fins, insbesondere sogenannte Heat Transfer Fins, oder können als Fins bezeichnet werden. Die Heizflächenelemente 3 können als gewellte oder gerippte Bleche, beispielsweise als Aluminiumbleche, ausgebildet sein. Die Trennplatten 4 sind Trennbleche oder können als Trennbleche bezeichnet werden. Die Trennplatten 4 können ebenfalls aus Aluminium gefertigt sein. Die Anzahl der Heizflächenelemente 3 und die Anzahl der Trennplatten 4 ist beliebig.
Die Heizflächenelemente 3 und die Trennplatten 4 sind abwechselnd angeordnet. Das heißt, zwischen zwei Heizflächenelementen 3 ist jeweils eine Trennplatte 4 und zwischen zwei Trennplatten 4 ist jeweils ein Heizflächenelement 3 positioniert. Die Heizflächenelemente 3 und die Trennplatten 4 können dabei stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner voneinander trennen lassen. Insbesondere können die Heizflächenelemente 3 und die Trennplatten 4 miteinander verlötet sein.
Der Wärmetauscherblock 2 umfasst weiterhin Deckplatten 5, 6, zwischen denen die Vielzahl an Heizflächenelementen 3 und die Vielzahl an Trennplatten 4 angeordnet sind. Die Deckplatten 5, 6 können dabei identisch wie die Trennplatten 4 aufgebaut sein. Die Deckplatten 5, 6 sind dabei außenseitig auf einem jeweils äußersten Heizflächenelement 3 positioniert und schließen den Wärmetauscherblock 2 in der Orientierung der 1 und 2 nach vorne und hinten ab. Weiterhin umfasst der Wärmetauscherblock 2 sogenannte Side Bars oder Randleisten 7, 8, die die Heizflächenelemente 3 seitlich begrenzen. Die Randleisten 7, 8 können mit den Trennplatten 4 und/oder den Heizflächenelementen 3 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verlötet, sein.
Mit Hilfe der Heizflächenelemente 3 und der Trennplatten 4 bildet der Plattenwärmetauscher 1 eine Vielzahl an parallelen Wärmeübertragungspassagen aus, in denen die Fluide A bis E strömen können und indirekt Wärme auf in benachbarten Wärmeübertragungspassagen geführte Fluide A bis E übertragen können. Die einzelnen Wärmeübertragungspassagen können mit Hilfe von Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 mit einem jeweiligen Fluid A bis E beaufschlagt werden oder das jeweilige Fluid A bis E kann mit Hilfe einer derartigen Anschlusseinrichtung 9 bis 18 von dem Plattenwärmetauscher 1 weggeführt werden. Die Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 sind sogenannte Header oder können als solche bezeichnet werden. Die Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 können auch als Verteiler bezeichnet werden.
Beispielsweise sind die Anschlusseinrichtungen 11, 13, 15 dazu geeignet, dem Plattenwärmetauscher 1 die Fluide A, B, D zuzuführen, und die Anschlusseinrichtungen 9, 10, 12, 14 sind dazu geeignet, die Fluide A, C, D, E von dem Plattenwärmetauscher 1 abzuführen. Jeder Anschlusseinrichtung 9 bis 18 ist ein Stutzen 19 bis 25 zugeordnet, mit denen die jeweilige Anschlusseinrichtung 9 bis 18 mit dem entsprechenden Fluid A bis E beaufschlagt werden kann oder das entsprechende Fluid A bis E von der Anschlusseinrichtung 9 bis 18 weggeführt werden kann. Die Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 sind stoffschlüssig mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden. Insbesondere sind die Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 mit dem Wärmetauscherblock 2 verschweißt.
Der Plattenwärmetauscher 1 kann Teil einer verfahrenstechnischen Anlage 26 sein. Die verfahrenstechnische Anlage 26 kann beispielsweise eine Anlage zur Luftzerlegung, zur Herstellung von Flüssiggas (Engl.: Liquefied Natural Gas, LNG), eine in der petrochemischen Industrie eingesetzte Anlage oder dergleichen sein. Die verfahrenstechnische Anlage 26 kann eine Vielzahl derartiger Plattenwärmetauscher 1 umfassen.
Ein Koordinatensystem des Plattenwärmetauschers 1 beziehungsweise des Wärmetauscherblocks 2 umfasst eine x-Richtung oder Breitenrichtung x, eine y-Richtung oder Hochrichtung y und eine z-Richtung oder Tiefenrichtung z. Die Tiefenrichtung z kann auch als Stapelrichtung der Trennplatten 4 bezeichnet werden. Der Wärmetauscherblock 2 kann spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene M aufgebaut sein. Die Mittelebene M ist entlang der Tiefenrichtung z betrachtet mittig zwischen den Deckplatten 5, 6 positioniert. Die Mittelebene M wird von der Breitenrichtung x und der Hochrichtung y aufgespannt oder ist parallel zu einer von der Breitenrichtung x und der Hochrichtung y aufgespannten Ebene angeordnet.
Die 3 und 4 zeigen jeweils eine schematische Teilschnittansicht des Plattenwärmetauschers 1. In der 3 ist die Anschlusseinrichtung 15 abweichend von der 1 nicht seitlich, sondern mittig an dem Wärmetauscherblock 2 angeordnet. Nachfolgend wird auf die 3 und 4 gleichzeitig Bezug genommen.
Jedes Heizflächenelement 3 weist dabei eine Vielzahl in der 3 nur schematisch angedeuteter Riffel oder Wellen 27 bis 29 auf, die in der Orientierung der 3 von oben nach unten entlang der Hochrichtung y beziehungsweise in einer Schwerkraftrichtung g orientiert sind. Die Wellen 27 bis 29 können auch als Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Die Wellen 27 bis 29 bilden dabei eine Vielzahl in der Schwerkraftrichtung g verlaufender Passagen oder Kanäle 30, 31. Die Gesamtheit der Kanäle 30, 31 des Heizflächenelements 3 bilden zumindest einen Teil einer Wärmeübertragungspassage 32 des Plattenwärmetauschers 1. Insbesondere legen die Kanäle 30, 31 einen durchströmbaren Bereich der Wärmeübertragungspassage 32 fest. Mechanisch und für die Wärmeübertragung sind jedoch auch die Wellen 27 bis 29 sowie die Trennplatten 4 von Bedeutung. Die Kanäle 30, 31 können senkrecht zu der Schwerkraftrichtung g, das heißt, in der Breitenrichtung x, untereinander in Fluidverbindung sein. Hierzu können die Wellen 27 bis 29 beispielsweise Lochungen oder Perforationen aufweisen, die einen Stoffaustausch zwischen den Kanälen 30, 31 ermöglichen. Das Heizflächenelement 3 kann als aktiver Fin bezeichnet werden. Das Heizflächenelement 3 bildet einen aktiven Bereich der Wärmeübertragungspassage 32. Daher kann das Heizflächenelement 3 auch als aktiver Bereich bezeichnet werden.
Wie die 3 weiterhin zeigt, sind ferner Verteilerelemente 33 bis 35 vorgesehen, die geeignet sind, eine Flüssigphase FP des Fluids A von einer Verteileröffnung 36 des Wärmetauscherblocks 2 gleichmäßig auf die Kanäle 30, 31 des Heizflächenelements 3 zu verteilen. Die Verteilerelemente 33 bis 35 sind bevorzugt analog zu dem Heizflächenelement 3 aufgebaut. Das heißt, das Verteilerelement 33 umfasst eine Vielzahl in der 3 nur schematisch angedeuteter Riffel oder Wellen 37 bis 39, die in der Orientierung der 3 von oben nach unten beziehungsweise in der Schwerkraftrichtung g orientiert sind. Die Wellen 37 bis 39 können auch als Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Die Wellen 37 bis 39 bilden dabei eine Vielzahl in der Schwerkraftrichtung g verlaufender Passagen oder Kanäle 40, 41. Die Kanäle 40, 41 können dabei Teil der Wärmeübertragungspassage 32 sein. Das Verteilerelement 33 ist keilförmig und umfasst zwei schräg zu der Breitenrichtung x und der Hochrichtung y orientierte Seitenkanten 42, 43.
Die Verteilerelemente 34, 35 sind identisch aufgebaut und insbesondere spiegelsymmetrisch bezüglich des Verteilerelements 33 angeordnet. Jedes Verteilerelement 34, 35 umfasst eine Vielzahl in der 3 nur schematisch angedeuteter Riffel oder Wellen 44 bis 46, die in der Orientierung der 3 schräg zu der Schwerkraftrichtung g orientiert sind. Die Wellen 44 bis 46 können auch als Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Die Wellen 44 bis 46 bilden dabei eine Vielzahl schräg zu der der Schwerkraftrichtung g verlaufende Passagen oder Kanäle 47, 48. Die Kanäle 47, 48 können dabei Teil der Wärmeübertragungspassage 32 sein. Die Verteilerelemente 34, 35 liegen an den Seitenkanten 42, 43 des Verteilerelements 33 an. Ferner liegen die Verteilerelemente 34, 35 an einer Unterkante 49 des Heizflächenelement 3 an. Die Kanäle 40, 41 des Verteilerelements 33 sind über die Kanäle 47, 48 der Verteilerelemente 34, 35 mit den Kanälen 30, 31 des Heizflächenelements 3 in Fluidverbindung. Die Verteilerelemente 33 bis 35 können auch als Verteilerfins bezeichnet werden.
In der Orientierung der 3 unterseitig sind die Verteilerelemente 33 bis 35 mit Hilfe von Sidebars oder Randleisten 50, 51 abgeschlossen. Die Randleisten 50, 51 definieren eine Außenfläche AF des Wärmetauscherblocks 2, an welcher die Anschlusseinrichtung 15 angebracht, insbesondere angeschweißt, ist. Die Randleisten 7, 8, 50, 51 umlaufen somit das Heizflächenelement 3 und die Verteilerelemente 33 bis 35 rahmenförmig. Dabei sind in der Orientierung der 3 auch oberseitig Randleisten vorgesehen, die jedoch nicht gezeigt sind. Zwischen den Randleisten 50, 51 ist die Verteileröffnung 36 vorgesehen. Die Verteileröffnung 36 kann als Durchbruch in den Randleisten 50, 51 ausgebildet sein. Die Anschlusseinrichtung 15 ist dabei so an den Wärmetauscherblock 2 angebracht, beispielsweise an diesen angeschweißt, dass die Anschlusseinrichtung 15 die Verteileröffnung 36 abdeckt.
Die Anschlusseinrichtung 15 umfasst einen Innenraum I, der in Richtung auf den Wärmetauscherblock 2 zu von der Außenfläche AF desselben begrenzt ist. Das heißt, die Randleisten 50, 51 sind nicht innerhalb des Innenraums I sondern außerhalb des Innenraums I angeordnet.
Im Betrieb des Plattenwärmetauschers 1 wird die Flüssigphase FP des Fluids A mit Hilfe der Anschlusseinrichtung 15 dem Wärmetauscherblock 2 zugeführt. Die Anschlusseinrichtung 15 verteilt die Flüssigphase FP in der Tiefenrichtung z auf eine Vielzahl parallel angeordneter Wärmeübertragungspassagen 32. In der Breitenrichtung x betrachtet verteilen die Verteilerelemente 33 bis 35 die Flüssigphase FP des Fluids A auf die Kanäle 30, 31 des jeweiligen Heizflächenelements 3.
Bei der Herstellung von Flüssiggas wird Erdgas abgekühlt und dadurch verflüssigt. Hierzu kann können sogenannte Gemischkältemittel (Engl.: Mixed Refrigerants) eingesetzt werden. Diese sind nach der Entspannung auf Betriebsdruck zweiphasig und werden vor dem Plattenwärmetauscher 1 in eine Gasphase und in eine Flüssigphase getrennt.
Beispielsweise ist das Fluid A ein derartiges Gemischkältemittel. Zumindest eines der Fluide A bis E ist Erdgas. Die Flüssigphase FP des Fluids A wird dem Plattenwärmetauscher 1 über die Anschlusseinrichtung 15 einphasig zugeführt. In dem Plattenwärmetauscher 1 wird die Flüssigphase FP des Fluids A aufwärtsgerichtet, das heißt, entgegen der Schwerkraftrichtung g, verdampft und um etwa 5 K bis 25 K etwas überhitzt. Die Gasphase kann um den Plattenwärmetauscher 1 herumgeführt und stromabwärts des Plattenwärmetauschers 1 der nun verdampften Flüssigphase FP zugemischt werden. Alternativ kann die Gasphase auch getrennt von der Flüssigphase FP in den Plattenwärmetauscher 1 eingespeist und innerhalb des Wärmetauscherblocks 2 mit der Flüssigphase FP gemischt und zusammen mit dieser verdampft werden.
Bei dem Verdampfen der Flüssigphase FP des Fluids A, die nach dem Eintritt in den Wärmetauscherblock 2 einen Zweiphasenstrom, der eine flüssige und eine gasförmige Phase umfasst, bildet, kann es zu dem Phänomen der sogenannten Ledinegg-Instabilität kommen. Die Ledinegg-Instabilität kann insbesondere in einem vertikal angeordneten Rohr, in dem sich die Phasengrenze des Zweiphasenstroms befindet, auftreten. Für einen vorgegebenen Massenstrom durch das Rohr ist ein Gesamtdruckverlust pro Längeneinheit des Rohrs für den Fall, in dem sich in dem Rohr nur die Flüssigphase befindet, geringer verglichen mit dem Fall, in dem sich in dem Rohr nur die Gasphase befindet. Dies begründet sich in den unterschiedlichen Dichten der Flüssigphase und der Gasphase. Steigt nun die Phasengrenze in dem Rohr nach oben, fällt der Gesamtdruckverlust ab, wodurch sich der Massenstrom auf instabile Weise erhöhen kann.
Auf eine Wärmeübertragungspassage 32 des Plattenwärmetauschers 1 übertragen, heißt das, dass ein Gesamtdruckverlust p (5) des Fluids A, das auf die Kanäle 30, 31 der Wärmeübertragungspassage 32 aufgeteilt wird, nicht monoton mit einem Massenstrom m in den Kanälen 30, 31 ansteigt. Der Gesamtdruckverlust p umfasst dabei einen Reibungsanteil und einen Graviationsanteil. Es ergibt sich, wie in der 5 gezeigt, eine Senke im Verlauf des Gesamtdruckverlusts p über den relativen Massenstrom m. Diese Senke führt dazu, dass in der Breitenrichtung x betrachtet die gewünschte Gleichverteilung des Fluids A auf die Kanäle 30, 31 der Wärmeübertragungspassage 32 nicht mehr gewährleistet ist, sondern es Kanäle 30, 31 mit einem größeren oder einem kleineren Massenstrom m bei gleichem Gesamtdruckverlust p gibt.
Diese Ungleichverteilung kann so weit gehen, dass in einigen Kanälen 30, 31 die Flüssigphase FP des Fluids A nicht mehr vollständig verdampft wird und somit zweiphasig aus dem Wärmetauscherblock 2 austritt. Die Ungleichverteilungen können zu einer thermischen Minderleistung des Plattenwärmetauschers 1 führen. Weiterhin können diese auch zu einem ungleichmäßigen Temperaturverlauf in dem Wärmetauscherblock 2 und somit zu Thermospannungen führen. Diese Thermospannungen können als Folgeschäden insbesondere zu Undichtigkeiten führen. Daher gilt es, das Auftreten von Ledinegg-Instabilität zu verhindern oder dieses Phänomen zumindest zu reduzieren.
Die 6 und 7 zeigen eine Weiterbildung des in den 3 und 4 gezeigten Plattenwärmetauschers 1, der dahingehend optimiert ist, dass keine Ledinegg-Instabilität auftritt. Die Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 1 gemäß den 6 und 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 1 gemäß den 3 und 4 dadurch, dass die Verteileröffnung 36 mit Hilfe eines Druckverlustelements 52 verschlossen ist. Das Druckverlustelement 52 kann analog zu dem Heizflächenelement 3 oder den Verteilerelementen 33 bis 35 aufgebaut sein. Das heißt, das Druckverlustelement 52 ist ein Fin, insbesondere ein sogenannter Hardwayfin. Die gesamte Flüssigphase FP des Fluids A, die im Bereich der Verteileröffnung 36 noch einphasig ist, wird durch das Druckverlustelement 52 hindurchgeleitet oder hindurchgezwungen.
Hierzu ist das Druckverlustelement 52 fluiddicht mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden. Beispielsweise ist das Druckverlustelement 52 mit Hilfe von Verbindungsnähten 53, 54, insbesondere mit Hilfe von Schweißnähten oder Lötnähten, von denen in der 7 nur eine gezeigt ist, in die Verteileröffnung 36 eingeschweißt oder eingelötet. Das heißt, das Druckverlustelement 52 ist innerhalb der Verteileröffnung 36 und insbesondere innerhalb des Wärmetauscherblocks 2 angeordnet. Beispielsweise kann das Druckverlustelement 52 mit den Trennplatten 4 und den Randleisten 50, 51 verschweißt oder verlötet sein. Insbesondere ist das Druckverlustelement 52 so mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden, dass keine Bypassströmungen zwischen dem Druckverlustelement 52 und angrenzenden Bauteilen, wie beispielsweise den Trennplatten 4 oder den Randleisten 50, 51, auftreten.
Das Druckverlustelement 52 ist bevorzugt bündig mit der Außenfläche AF angeordnet. Das heißt, das Druckverlustelement 52 steht in der Hochrichtung y betrachtet bevorzugt nicht über die Außenfläche AF über. Alternativ kann das Druckverlustelement 52 auch geringfügig über die Außenfläche AF überstehen. Beispielsweise kann das Druckverlustelement 52 in diesem Fall auf die Außenfläche AF aufgelötet oder aufgeschweißt sein. Wie zuvor erwähnt, ist der Innenraum I der Anschlusseinrichtung 15 in der Hochrichtung y betrachtet von der Außenfläche AF begrenzt. Das heißt, bevorzugt ist das Druckverlustelement 52 nicht innerhalb des Innenraums I, sondern außerhalb des Innenraums I angeordnet. Dies ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau.
Das Druckverlustelement 52 kann, wie beispielsweise die Heizflächenelemente 3, eine Vielzahl Riffel oder Wellen 55 bis 57 (9) umfassen, die entlang der Breitenrichtung x orientiert sind. In der 9 sind nur drei Wellen 55 bis 57 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Wellen 55 bis 57 können auch als Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Die Wellen 55 bis 57 bilden dabei eine Vielzahl in der Breitenrichtung x verlaufender Passagen oder Kanäle 58, 59. Die Wellen 55 bis 57 sind dabei senkrecht oder quer zu einer Durchströmungsrichtung DR, in der die Flüssigphase FP des Fluids A das Druckverlustelement 52 durchströmt, orientiert. Unter „senkrecht“ oder „quer“ ist dabei insbesondere ein Winkel von 90° ± 10°, bevorzugt von 90° ± 5°, weiter bevorzugt von 90° ± 3°, weiter bevorzugt von 90° ± 1°, weiter bevorzugt von genau 90°, zu verstehen. Die Wellen 55 bis 57 sind mit einem Abstand a voneinander beabstandet angeordnet. Der Abstand a kann auch als Teilung oder Finteilung bezeichnet werden. Zum Modifizieren der Eigenschaften des Druckverlustelements 52 kann der Abstand a bei der Herstellung des Druckverlustelements 52 verändert werden.
Das Druckverlustelement 52 umfasst ferner eine in der 8 gezeigte Perforation 60, durch die die Flüssigphase FP des Fluids A hindurchströmen kann. Die Perforation 60 umfasst eine Vielzahl in dem Druckverlustelement 52 vorgesehene Durchbrüche 61 bis 63, von denen in der 8 nur drei mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Durchbrüche 61 bis 63 können Bohrungen oder Ausstanzungen sein. Die Durchbrüche 61 bis 63 können alle Wellen 55 bis 57 durchbrechen. Dabei können die Durchbrüche 61 bis 63 so an den Wellen 55 bis 57 angeordnet sein, dass die Durchbrüche 61 bis 63 in der Hochrichtung y betrachtet jeweils hintereinander oder in der Breitenrichtung x betrachtet zueinander versetzt angeordnet sind. Die Durchbrüche 61 bis 63 können, wie in der 8 gezeigt, ungleichmäßig über das Druckverlustelement 52 verteilt angeordnet sein. Alternativ können die Durchbrüche 61 bis 63 auch gleichmäßig verteilt sein.
Zum Modifizieren der Eigenschaften des Druckverlustelements 52 kann eine Querschnittsfläche und/oder eine Geometrie der Durchbrüche 61 bis 63 verändert werden. In der Ansicht der 8 umfasst das Druckverlustelement 52 vier Seitenkanten 64 bis 67, die fluiddicht mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden, insbesondere verschweißt oder verlötet, sind. Es kann auch eine Dichtung, beispielsweise eine Dichtschnur, zum fluiddichten Abdichten vorgesehen sein. Die Seitenkanten 64 bis 67 bilden eine Außenkontur 68 des Druckverlustelements 52.
Insbesondere ist das Druckverlustelement 52 geeignet, an der Verteileröffnung 36 einen Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar zu erzeugen. Der zu erzeugende Druckverlust kann durch eine Modifikation der Perforation 60 und/oder durch eine Veränderung des Abstands a verändert werden. Die in der 6 dargestellte mittige Position der Anschlusseinrichtung 15 ist beliebig. Es kann auch jede der anderen Anschlusseinrichtungen 9 bis 14 und 16 bis 18 mit einem Druckverlustelement 52 versehen werden. Dabei wird das Druckverlustelement 52 jedoch nur dort vorgesehen wo das jeweilige Fluid A bis E in den Wärmetauscherblocks 2 eintritt und nicht dort wo es austritt, da es am Austritt zur Zweiphasigkeit des jeweiligen Fluids A bis E kommen kann.
Die 10 zeigt eine Ausführungsform einer Anordnung mit mehreren weitergebildeten Druckverlustelementen 52, 52', 52" von in der Tiefenrichtung z übereinander angeordneten Wärmeübertragungspassagen 32 des Plattenwärmetauschers gemäß den 6 und 7. Jeder Wärmeübertragungspassage 32 ist dabei eines der Druckverlustelemente 52, 52, 52" zugeordnet. Die Anzahl der Druckverlustelemente 52, 52', 52" ist beliebig. Insbesondere ist jedem Heizflächenelement 3 ein derartiges Druckverlustelement 52, 52', 52" zugeordnet. Das heißt, in der Tiefenrichtung z betrachtet ist eine Vielzahl an Druckverlustelementen 52, 52', 52" vorgesehen, welche in oder an den entsprechenden Verteileröffnungen 36 angebracht sind. Alternativ kann auch für alle Heizflächenelemente 3 ein gemeinsames und sich bandförmig entlang der Tiefenrichtung z erstreckendes einzelnes Druckverlustelement 52 vorgesehen sein.
Beispielhaft sind drei Druckverlustelemente 52, 52', 52" gezeigt. Dabei kann das Druckverlustelement 52 ein äußerstes Druckverlustelement sein, das benachbart zu der Deckplatte 5 angeordnet sind. Die Druckverlustelemente 52', 52" sind entlang der Tiefenrichtung z betrachtet tiefer in dem Wärmetauscherblock 2 angeordnet, wobei das Druckverlustelement 52' entlang der Tiefenrichtung z betrachtet zwischen den Druckverlustelementen 52, 52" angeordnet ist.
Jedes Druckverlustelement 52, 52', 52" umfasst eine Perforation 60, 60', 60" mit einer Vielzahl an Durchbrüchen 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63". Die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" können kreisrund sein. Die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" können jedoch auch jede beliebige andere Geometrie aufweisen. Die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" können alle dieselbe Querschnittsfläche aufweisen. Für den Fall, dass die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" kreisrund sind, weisen diese alle denselben Durchmesser d auf. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" können auch unterschiedliche Querschnittsflächen beziehungsweise unterschiedliche Durchmesser d aufweisen.
Die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" können, wie in der 10 gezeigt, gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" können jedoch auch, wie in der 8 gezeigt, ungleichmäßig verteilt angeordnet sein. Die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" sind entlang der Breitenrichtung x betrachtet mit einem Abstand b, b', b'' voneinander beabstandet positioniert angeordnet. Der Abstand b, b', b'' ist definiert als der jeweilige Abstand von Mittelpunkten zweier benachbart angeordneter Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63". Die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" sind entlang der Tiefenrichtung z betrachtet mit einem Abstand c, c', c'' voneinander beabstandet positioniert angeordnet. Auch der Abstand c, c', c'' ist definiert als der jeweilige Abstand von Mittelpunkten zweier benachbart angeordneter Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63". Die Abstände b, b', b'', c, c', c'' können auch als Lochflächenverhältnisse bezeichnet werden beziehungsweise stellen ein Lochflächenverhältnis da.
Wie die 10 zeigt, unterscheiden sich die Abstände b, b', b'', c, c', c'' entlang der Tiefenrichtung z, welche auch die Stapelrichtung der Trennplatten 4 ist, voneinander. Insbesondere ist der Abstand b kleiner als der Abstand b', welcher wiederum kleiner als der Abstand b'' ist. Dementsprechend ist auch der Abstand c kleiner als der Abstand c', welcher wiederum kleiner als der Abstand c'' ist. Es liegt also entlang der Tiefenrichtung z betrachtet ein Gradient sowohl betreffend den Abstand b, b', b'' als auch betreffend den Abstand c, c', c'' vor. Unter einem „Gradient“ ist vorliegend eine Vergrößerung des jeweiligen Abstands b, b', b'', c, c', c'' entlang der Tiefenrichtung z zu verstehen. Der Gradient kann, wie in der 10 gezeigt, positiv sein. In diesem Fall vergrößern sich die Abstände b, b', b'', c, c', c'' entlang der Tiefenrichtung z betrachtet. Der Gradient kann jedoch auch negativ sein. In diesem Fall verkleinern sich die Abstände b, b', b'', c, c', c'' entlang der Tiefenrichtung z betrachtet.
Je größer die Abstände b, b', b'', c, c', c'' sind, desto weniger Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" weisen die Perforationen 60, 60', 60" der einzelnen Druckverlustelemente 52, 52', 52" auf. Das heißt, auch die Anzahl der Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" verändert sich entlang der Tiefenrichtung z betrachtet. Je weiter die Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" der Perforationen 60, 60', 60" voneinander beabstandet angeordnet sind und damit je weniger Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" das jeweilige Druckverlustelement 52, 52', 52" aufweist, desto höher ist der Druckverlust an dem jeweiligen Druckverlustelement 52, 52', 52". Übertragen auf die 10 heißt das, dass das Druckverlustelement 52 den kleinsten Druckverlust und das Druckverlustelement 52" den größten Druckverlust erzeugt.
Mit Hilfe der unterschiedlich gelochten Druckverlustelemente 52, 52', 52" ist es möglich, die Flüssigphase FP des Fluids A nicht nur entlang der Breitenrichtung x gleichmäßig auf die Kanäle 30, 31 der einzelnen Wärmeübertragungspassage 32 verteilen, sondern auch eine gleichmäßige Verteilung auf die in der Tiefenrichtung z übereinander gestapelten Wärmeübertragungspassagen 32 zu erreichen.
Wie die 11 zeigt, erzeugt das Druckverlustelement 52, 52', 52" einen Gesamtdruckverlust p, der einen monotonen Verlauf mit dem relativen Massenstrom m aufweist und die in der 5 gezeigte Senke des Verlaufs im zweiphasigen Druckverlust in einen monotonen Verlauf umwandelt. Die Gleichverteilung des Gesamtstroms der Flüssigphase FP des Fluids A oder der Anteile desselben auf die Kanäle 30, 31 der Wärmeübertragungspassage 32 wird sichergestellt, der erforderliche Wärmeumsatz wird erbracht und die Temperaturverteilung wird homogenisiert.
Die 12 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers 1. Der Plattenwärmetauscher 1 gemäß der 12 unterscheidet sich von dem Plattenwärmetauscher 1 gemäß den 6 und 7 nur dadurch, dass das Druckverlustelement 52, 52', 52" nicht in den Wärmetauscherblock 2 eingeschweißt oder eingelötet ist, sondern mit Hilfe eines Nut-Feder-Systems 69 mit diesem verbunden ist. Das Nut-Feder-System 69 umfasst in den Randleisten 50, 51 vorgesehene Nuten 70, 71, in die an dem Druckverlustelement 52, 52', 52" beidseitig vorgesehene Federabschnitte 72, 73 eingeschoben sind. Das Einschieben kann dabei in der Tiefenrichtung z erfolgen. Um Bypassströmungen zu vermeiden, können nicht gezeigte Dichtungen vorgesehen sein. Mit Hilfe des Nut-Feder-Systems 69 kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Druckverlustelement 52, 52', 52" und dem Wärmetauscherblock 2 erzeugt werden. Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern, vorliegend den Nuten 70, 71 und den Federabschnitten 72, 73 des Nut-Feder-Systems 69.
Weiterhin kann die Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 1 gemäß den 6 und 7 mit der Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 1 gemäß der 12 kombiniert werden, so dass das Druckverlustelement 52, 52', 52" zusätzlich zu der Befestigung mit Hilfe des Nut-Feder-Systems 69 noch mit dem Wärmetauscherblock 2 verschweißt oder verlötet werden kann.
Die 13 zeigt schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines wie zuvor erläuterten Plattenwärmetauschers 1. Bei dem Verfahren wird in einem Schritt S1 die zu verdampfende Flüssigphase FP des jeweiligen Fluids A bis E in den Wärmetauscherblock 2 des Plattenwärmetauschers 1 eingespeist. In einem Schritt S2 wird mit Hilfe des an der Verteileröffnung 36 angeordneten und mit dem Wärmetauscherblock 2 verbundenen Druckverlustelements 52, 52', 52' an der Verteileröffnung 36 ein Druckverlust erzeugt. In einem weiteren Schritt S3 wird die Flüssigphase FP während eines Wärmetauschs mit einem zu verflüssigenden Fluid A bis E innerhalb des Wärmetauscherblocks 2 in einen Zweiphasenstrom umgewandelt. Dabei verdampft die Flüssigphase FP zumindest teilweise. Insbesondere wird die Flüssigphase FP entlang der Hochrichtung y des Wärmetauscherblocks 2 betrachtet aufwärts nach oben gerichtet verdampft.
Die 14 zeigt schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines wie zuvor erläuterten Plattenwärmetauschers 1. In einem Schritt S10 wird der Wärmetauscherblock 2 mit einer Vielzahl an in der Tiefenrichtung z übereinander angeordneten Wärmeübertragungspassagen 32, wobei jeder Wärmeübertragungspassage 32 eine Verteileröffnung 36 zugeordnet ist, bereitgestellt. Das Bereitstellen des Wärmetauscherblocks 2 kann ein Herstellen, beispielsweise ein Verlöten von Einzelteilen, des Wärmetauscherblocks 2 umfassen. In einem Schritt S20 wird eine Vielzahl an Druckverlustelementen 52, 52', 52" bereitgestellt, wobei jedes Druckverlustelement 52, 52', 52" eine Perforation 60, 60', 60" mit einer Vielzahl an Durchbrüchen 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" aufweist. Das Bereitstellen der Druckverlustelemente 52, 52', 52" kann ein Herstellen derselben umfassen. Beispielsweise kann bei dem Bereitstellen der Druckverlustelemente 52, 52', 52" die Perforation 60, 60', 60" in dieselben eingebracht werden. Die Perforation 60, 60', 60" kann verändert werden, um den gewünschten Druckabfall zu erreichen. Ferner kann auch der Abstand a zwischen den Wellen 55 bis 57 auf ein gewünschtes Maß eingestellt werden.
In einem Schritt S30 werden die Druckverlustelemente 52, 52', 52" an den Verteileröffnungen 36 derart angebracht, dass die Abstände b, b', b'', c, c', c'' der Durchbrüche 61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63" unterschiedlicher Druckverlustelemente 52, 52', 52" entlang der Tiefenrichtung z betrachtet variieren. Hierbei kann das jeweilige Druckverlustelement 52, 52', 52" beispielsweise auf die Verteileröffnung 36 aufgelegt oder in diese hineingelegt werden. In einem Schritt S40 werden die Druckverlustelemente 52,52', 52" mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden. Beispielsweise können die Druckverlustelemente 52, 52', 52" mit dem Wärmetauscherblock 2 verlötet oder verschweißt werden. Die Druckverlustelemente 52, 52', 52" können zusätzlich oder alternativ mit Hilfe des Nut-Feder-Systems 69 auch formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Plattenwärmetauscher
2: Wärmetauscherblock
3: Heizflächenelement
4: Trennplatte
5: Deckplatte
6: Deckplatte
7: Randleiste
8: Randleiste
9: Anschlusseinrichtung
10: Anschlusseinrichtung
11: Anschlusseinrichtung
12: Anschlusseinrichtung
13: Anschlusseinrichtung
14: Anschlusseinrichtung
15: Anschlusseinrichtung
16: Anschlusseinrichtung
17: Anschlusseinrichtung
18: Anschlusseinrichtung
19: Stutzen
20: Stutzen
21: Stutzen
22: Stutzen
23: Stutzen
24: Stutzen
25: Stutzen
26: verfahrenstechnische Anlage
27: Welle
28: Welle
29: Welle
30: Kanal
31: Kanal
32: Wärmeübertragungspassage
33: Verteilerelement
34: Verteilerelement
35: Verteilerelement
36: Verteileröffnung
37: Welle
38: Welle
39: Welle
40: Kanal
41: Kanal
42: Seitenkante
43: Seitenkante
44: Welle
45: Welle
46: Welle
47: Kanal
48: Kanal
49: Unterkante
50: Randleiste
51: Randleiste
52: Druckverlustelement
52': Druckverlustelement
52": Druckverlustelement
53: Verbindungsnaht
54: Verbindungsnaht
55: Welle
56: Welle
57: Welle
58: Kanal
59: Kanal
60: Perforation
60': Perforation
60": Perforation
61: Durchbruch
61': Durchbruch
61": Durchbruch
62: Durchbruch
62': Durchbruch
62": Durchbruch
63: Durchbruch
63': Durchbruch
63": Durchbruch
64: Seitenkante
65: Seitenkante
66: Seitenkante
67: Seitenkante
68: Außenkontur
69: Nut-Feder-System
70: Nut
71: Nut
72: Federabschnitt
73: Federabschnitt
a: Abstand
b: Abstand
b': Abstand
b'': Abstand
c: Abstand
c': Abstand
c'': Abstand
A: Fluid
AF: Außenfläche
B: Fluid
C: Fluid
d: Durchmesser
D: Fluid
DR: Durchströmungsrichtung
E: Fluid
FP: Flüssigphase
g: Schwerkraftrichtung
I: Innenraum
m: Massenstrom
M: Mittelebene
p: Gesamtdruckverlust
S1: Schritt
S2: Schritt
S3: Schritt
S10: Schritt
S20: Schritt
S30: Schritt
S40: Schritt
x: Breitenrichtung
y .: Hochrichtung
z: Tiefenrichtung

Claims

Plattenwärmetauscher (1) für eine verfahrenstechnische Anlage (26), mit einer Anschlusseinrichtung (9 - 18), insbesondere einem Eintrittsheader, zum Zuführen einer zu verdampfenden Flüssigphase (FP) eines Fluids (A - E) zu dem Plattenwärmetauscher (1), einem Wärmetauscherblock (2), welcher eine Vielzahl an in einer Tiefenrichtung (z) des Wärmetauscherblocks (2) übereinander angeordneten Wärmeübertragungspassagen (32) aufweist, wobei jeder Wärmeübertragungspassage (32) eine in dem Wärmetauscherblock (2) vorgesehene Verteileröffnung (36) zum Verteilen der Flüssigphase (FP) auf die Wärmeübertragungspassage (32) zugeordnet ist, wobei an jeder Verteileröffnung (36) ein Druckverlustelement (52, 52', 52") angeordnet ist, um bei einem Einströmen der Flüssigphase (FP) in die jeweilige Wärmeübertragungspassage (32) einen Druckverlust zu erzeugen, wobei jedes Druckverlustelement (52, 52', 52") eine Perforation (60, 60', 60") mit einer Vielzahl an Durchbrüchen (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") aufweist, und wobei Abstände (b, b', b'', c, c', c'') von Durchbrüchen (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") unterschiedlicher Druckverlustelemente (52, 52', 52") entlang der Tiefenrichtung (z) betrachtet variieren.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Durchbrüche (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") identische Durchmesser (d) aufweisen.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei entlang der Tiefenrichtung (z) betrachtet in einer Breitenrichtung (x) bemaßte erste Abstände (b, b', b'') der Durchbrüche (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") variieren.
Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-3, wobei entlang der Tiefenrichtung (z) betrachtet in der Tiefenrichtung (z) bemaßte zweite Abstände (c, c', c'') der Durchbrüche (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") variieren.
Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-4, wobei sich die Abstände (b, b', b'', c, c', c'') entlang der Tiefenrichtung (z) betrachtet ausgehend von einer Deckplatte (5, 6) des Wärmetauscherblocks (2) hin zu einer Mittelebene (M) des Wärmetauscherblocks (2) vergrößern.
Plattenwärmetauscher nach Anspruch 5, wobei eine Anzahl der Durchbrüche (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") je Druckverlustelement (52, 52', 52") entlang der Tiefenrichtung (z) betrachtet ausgehend von der Deckplatte (5, 6) hin zu der Mittelebene (M) abnimmt.
Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Druckverlustelement (52, 52', 52") innerhalb der Verteileröffnung (36) angeordnet ist und die Verteileröffnung (36) vollständig verschließt.
Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-7, wobei das Druckverlustelement (52, 52', 52") bündig mit einer Außenfläche (AF) des Wärmetauscherblocks (2) angeordnet ist.
Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-8, wobei eine Außenkontur (68) des Druckverlustelements (52, 52', 52") fluiddicht mit der Verteileröffnung (36) verbunden ist.
Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das Druckverlustelement (52, 52', 52") dazu eingerichtet ist, einen Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar zu erzeugen.
Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Druckverlustelement (52, 52', 52") mit Hilfe einer Verbindungsnaht (53, 54) stoffschlüssig mit dem Wärmetauscherblock (2) verbunden ist, und/oder wobei das Druckverlustelement (52, 52', 52") mit Hilfe eines Nut-Feder-Systems (69) formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock (2) verbunden ist.
Verfahren zum Betreiben eines Plattenwärmetauschers (1) für eine verfahrenstechnische Anlage (26), mit den Schritten: a) Einspeisen (S1) einer zu verdampfenden Flüssigphase (FP) eines Fluids (A - E) in einen Wärmetauscherblock (2) des Plattenwärmetauschers (1), b) Erzeugen (S2) eines Druckverlusts an einer Verteileröffnung (36) des Wärmetauscherblocks (2) mit Hilfe eines an der Verteileröffnung (36) angeordneten und mit dem Wärmetauscherblock (2) verbundenen Druckverlustelements (52, 52', 52"), und b) Umwandeln (S3) der Flüssigphase (FP) in einen Zweiphasenstrom innerhalb des Wärmetauscherblocks (2) während eines Wärmetauschs mit einem zu verflüssigenden Fluid (A - E), wobei die Flüssigphase (FP) entlang einer Hochrichtung (y) des Wärmetauscherblocks (2) betrachtet aufwärts nach oben gerichtet verdampft wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei in dem Schritt b) ein Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar erzeugt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers (1) für eine verfahrenstechnische Anlage (26), mit den Schritten: a) Bereitstellen (S10) eines Wärmetauscherblocks (2) mit einer Vielzahl an in einer Tiefenrichtung (z) des Wärmetauscherblocks (2) übereinander angeordneten Wärmeübertragungspassagen (32), wobei jeder Wärmeübertragungspassage (32) eine Verteileröffnung (36) zugeordnet ist, b) Bereitstellen (S20) einer Vielzahl an Druckverlustelementen (52, 52', 52"), wobei jedes Druckverlustelement (52, 52', 52") eine Perforation (60, 60', 60") mit einer Vielzahl an Durchbrüchen (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") aufweist, c) Anordnen (S30) der Druckverlustelemente (52, 52', 52") an den Verteileröffnungen (36) derart, dass Abstände (b, b', b'', c, c', c'') von Durchbrüchen (61, 61', 61", 62, 62', 62", 63, 63', 63") unterschiedlicher Druckverlustelemente (52, 52', 52") entlang der Tiefenrichtung (z) betrachtet variieren, und c) Verbinden (S40) der Druckverlustelemente (52, 52', 52") mit dem Wärmetauscherblock (2).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei vor oder in dem Schritt b) ein Abstand (a) von benachbarten Wellen (55 - 57) der Druckverlustelemente (52, 52', 52") eingestellt wird.