DE19604747A1 - Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wärmetauscher werden in einem großen Umfang zum Kühlen oder Erhitzen von Gasen eingesetzt. Die hierbei außensei­ tig berippten Einzelrohre werden meist zu Bündeln zusam­ mengebaut. Ihre Enden werden in sogenannte Rohrböden ein­ geschweißt oder eingewalzt. Den Rohrböden können Vertei­ ler-, Umlenk- und Abströmkammern zugeordnet werden, über welche das jeweilige Kühl- bzw. Heizmedium in die Einzel­ rohre geführt, in vielen Fällen mehrfach umgelenkt und auch wieder abgeführt wird.

Es ist ferner eine Bauart eines Rippenrohrwärmetauschers bekannt, bei der die Rippenrohre jeweils einseitig in einem Rohrboden mit zugeordneter Verteilerkammer befe­ stigt sind, während an den anderen Enden zwei einander benachbarte Rippenrohre durch Rohrbögen U-förmig mitein­ ander verbunden werden. Der Sinn dieser Bauart ist, Wär­ mespannungen auszugleichen.

Die Rippenrohrbündel werden in Gehäuse oder Kanäle einge­ baut, und zwar derart, daß sie von den Gasen quer ange­ strömt werden. Höhere Betriebsdrücke auf der Gasseite er­ fordern dabei eine druckfeste Ausführung der Gehäuse oder der Kanäle. In diesem Fall finden dann bevorzugt zylin­ drische Gehäuse oder Kanäle Anwendung, wobei es erforder­ lich ist, die Rippenrohrbündel hierin einzupassen.

Darüberhinaus ist es bekannt, die Rippenrohrbündel bevor­ zugt über die Rippenrohrböden mit den Gehäusen zu ver­ schweißen oder sie ausziehbar auf Rahmenkonstruktionen anzuordnen. Dabei wird die Rippenrohrfläche gegen die Wandungen der Gehäuse abgedichtet, um Bypässe zu vermei­ den.

Rahmenkonstruktionen führen aber zu einer wesentlichen Verengung des Gaswegs, und zwar insbesondere dann, wenn Rechteckrahmen in Gehäuse mit rundem Querschnitt einge­ baut werden. Die Gehäuse müssen dann wesentlich größer gestaltet werden als dies der angeströmten Fläche der Rippenrohrbündel entspricht.

Rippenrohrwärmetauscher werden aber auch in Form von Kri­ stallabscheidern für die Gewinnung von sublimierfähigen Produkten, insbesondere von Phthalsäureanhydrid, einge­ setzt.

Derartige Desublimatoren werden mit Reaktionsgas be­ schickt, in dem das zu gewinnende Phthalsäureanhydrid an­ teilmäßig in gasförmigem Zustand enthalten ist. Während der Kühlung des Reaktionsgases geht das Produkt in den festen Zustand über und lagert sich an den berippten Rohraußenseiten an. Sobald die Aufnahmekapazität eines Desublimators erschöpft ist, wird der betreffende Desub­ limator aus dem Beladungszyklus genommen und abgeschmol­ zen. Danach wird er auf Beladungstemperatur abgekühlt und erneut beladen. Mehrere parallel geschaltete Desublimato­ ren ermöglichen einen kontinuierlich verlaufenden Gewin­ nungsprozeß.

Durch den dauernden Temperaturwechsel, dem ein Desublima­ tor entsprechend dem Zyklus "Beladen-Schmelzen-Rück­ kühlen" unterworfen ist, wobei zwischen den Temperaturen des Kühlmediums und des Heizmediums Unterschiede von bis zu 150°K auftreten können, tritt an den Desublimatoren eine außerordentlich hohe Materialbeanspruchung auf. Der Spannungsausgleich wird hierbei bislang durch die Verwen­ dung von haarnadelförmig zusammengesetzten Rippenrohren erreicht. Diese werden in Gehäuse mit rechteckigem Quer­ schnitt eingebaut, um den Gasstrom bei Vermeidung unge­ kühlter Bereiche durch die berippten Rohrflächen zu füh­ ren. Die kastenähnlichen Gehäuse derartiger Desublimato­ ren sind für den Einbau von quaderförmigen Rippenrohrbün­ deln besonders vorteilhaft, da sich hierbei der Gaskühl­ raum ohne zusätzlichen Platzbedarf weitgehend vollständig mit einer Kühlfläche ausfüllen läßt. Ihre Druckbelastbar­ keit hält sich jedoch in engen Grenzen.

Schließlich ist im Umfang des VDI-Wärmeatlas, 6. Auflage, 1991, Seiten Ca11 und Ca12 unter 3.7. ein Doppelrohrappa­ rat als Einbauwärmeübertrager bekannt, bei welchem Dop­ pelrohre aus Außen- und Innenrohren vorgesehen sind. Durch einen entsprechenden Abstand der Innenrohre zu den Außenrohren werden kreisringförmige Strömungsspalte ge­ bildet. Die Außenrohre sind mit einem Ein- bzw. Aus­ strömende in einem Außenrohrboden als Bestandteil eines Wärmetauschergehäuses dicht festgelegt und an ihrem ande­ ren Überströmende dicht verschlossen. Die Innenrohre sind an beiden Stirnenden offen ausgebildet. Mit einem äußeren Stirnende stehen sie aus den Außenrohren vor und enden mit dem anderen Stirnende im Abstand vor dem verschlosse­ nen Stirnende der Außenrohre.

Derartige Doppelrohre ragen also frei in einen Behälter hinein, dessen Inhalt aufgeheizt bzw. gekühlt werden soll. Sie können demzufolge nur kurz ausgebildet sein. Sowohl die Innenrohre als auch die Außenrohre sind als Glattrohre ausgeführt.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zum Kühlen bzw. Aufheizen von Gasen zu schaffen, der nicht nur bei höherer Leistungsfähigkeit einfacher und kostengünstiger herstellbar ist, sondern auch hohen Tem­ peraturunterschieden und Drücken bei wechselnden Bela­ stungen einwandfrei standhält.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Hierbei sollen die Wärmetauschergehäuse möglichst voll­ ständig von berippte Außenrohre aufweisenden Doppelrohren durchsetzt werden können, um so eine optimale Ausnutzung der Räume zu erreichen. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine Anpassung an runde Querschnitte vorgenommen werden muß.

Danach werden die Außenrohre in bekannter Weise an einem Ende verschlossen, beispielsweise durch eine ange­ schweißte Kappe. Mit ihren kreisringförmige Stirnöffnun­ gen aufweisenden anderen Ein- bzw. Ausströmenden werden die Außenrohre in einen Außenrohrboden eingeschweißt oder eingewalzt. Die verschlossenen unberippten Überströmenden der Außenrohre durchsetzen relativverschieblich Öffnungen in einer Stützwand, welche zusammen mit dem Außenrohrbo­ den den berippten Bereich begrenzt. Jedes Außenrohr ist dadurch als Einzelrohr in der Lage, sich je nach Tempe­ raturverlauf auszudehnen oder zusammenzuziehen, ohne daß Spannungen auf das Wärmetauschergehäuse, den Außenrohrbo­ den oder die Stützwand übertragen werden können.

In die berippten Außenrohre sind an beiden Enden offene, innen- und außenseitig unberippte Innenrohre eingesetzt. Vorzugsweise sind die Längsachsen der Innenrohre iden­ tisch mit den Längsachsen der Außenrohre. Die inneren Stirnenden der Innenrohre befinden sich in der Nähe der verschlossenen Überströmenden der Außenrohre, während die äußeren Stirnenden der Innenrohre über die Stirnöffnungen der Außenrohre hinaus verlängert und in einen Innenrohr­ boden eingeschweißt oder eingewalzt sind. Durch eine ent­ sprechende Bemessung der Außendurchmesser der Innenrohre und der Innendurchmesser der Außenrohre werden zwischen den Innenrohren und den Außenrohren im Querschnitt kreis­ ringförmige Strömungsspalte gebildet. Die Bemessung der Außendurchmesser der Innenrohre relativ zu den Innen­ durchmessern der Außenrohre ergibt sich aus der Annahme, daß die Strömungsgeschwindigkeiten in den Strömungsspal­ ten sowie in den Innenrohren und damit auch die Quer­ schnitte der Strömungsspalte einerseits und der Innen­ rohre andererseits in etwa gleich sein sollen.

Der Außenrohrboden ist mit dem Innenrohrboden durch Wände verbunden. Auf diese Weise werden je nach Betriebsweise des Wärmetauschers Verteiler-, Umlenk- und Abströmkammern für das jeweilige Kühl- oder Heizmedium gebildet. Bevor­ zugt werden der Außenrohrboden und der Innenrohrboden über die Wände miteinander verschweißt.

Stirnseitig des Innenrohrbodens werden durch den Innen­ rohrboden, eine Stirnplatte und die Stirnplatte zum In­ nenrohrboden distanzierende Wände ebenfalls je nach Be­ triebsweise des Wärmetauschers Verteiler-, Umlenk- und Abströmkammern für das Kühl- oder Heizmedium gebildet.

Die Zu- und Abführungen für das Kühl- oder Heizmedium können je nach Betriebsweise des Wärmetauschers den Ver­ teiler- bzw. Abströmkammern zugeordnet sein, welche zwi­ schen dem Außenrohrboden und dem Innenrohrboden liegen oder an die Verteiler- und Abströmkammern angeschlossen sein, welche zwischen dem Innenrohrboden und der Stirn­ platte liegen. Bei den Medienzu- und -abführungen handelt es sich in der Regel um Rohrstutzen mit Anschlußflan­ schen.

Je nach Bauart des Wärmetauschers gelangt das Kühl- oder Heizmedium über eine Verteilerkammer zunächst in mehrere an die Verteilerkammer angeschlossene Innenrohre, durch­ strömt dann diese Innenrohre, wird an den inneren Stirnenden in die Strömungsspalte zwischen den Innenroh­ ren und den Außenrohren umgelenkt, durchfließt nunmehr die Strömungsspalte und gelangt aus den Strömungsspalten in eine Umlenkkammer, von wo das Kühl- oder Heizmedium dann durch weitere Strömungsspalte und im Anschluß daran durch Innenrohre fließt und in eine weitere Umlenkkammer austritt, die mit den äußeren Stirnenden der Innenrohre verbunden ist. Dieser Strömungsweg kann sich beliebig oft wiederholen, bis letztlich das Kühl- oder Heizmedium über eine Abströmkammer das Wärmetauschergehäuse verläßt.

Denkbar ist aber auch, daß das Kühl- oder Heizmedium über eine Verteilerkammer zunächst in Strömungsspalte über­ führt wird und von hier aus den zuvor beschriebenen Strö­ mungsweg durchfließt.

Bei dem erläuterten Strömungsweg des Kühl- oder Heizme­ diums findet der Wärmeaustausch jeweils zwischen dem in den Strömungsspalten fließenden Kühl- oder Heizmedium und dem die berippten Außenrohre umströmenden Gas statt.

In Abhängigkeit von der Länge der Innenrohre kann es nach Anspruch 2 zweckmäßig sein, in die Strömungsspalte Di­ stanzglieder einzusetzen, welche die Innenrohre abstützen und zu den Außenrohren distanzieren. Bevorzugt liegen solche Distanzglieder an den im Tiefsten der Außenrohre befindlichen inneren Stirnenden der Innenrohre. Vorstell­ bar ist es aber auch, daß im Längenverlauf der Innenrohre weitere Distanzglieder angeordnet sein können.

Die Distanzglieder bestehen in vorteilhafter Ausgestal­ tung ausdünnen, die Innenrohre umgebenden Ringen mit mehreren Radialstegen. Die Anzahl der Radialstege und ihre Querschnittsbemessung ist so gestaltet, daß durch die Distanzglieder kein nennenswerter Strömungswiderstand für das Kühl- oder Heizmedium hervorgerufen wird.

Sowohl die Außenrohre als auch die Innenrohre können sowohl verschiedene Querschnitte aufweisen als auch un­ terschiedlich dimensioniert sein.

So ist es beispielsweise entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 denkbar, daß sowohl die Außenrohre als auch die Innenrohre einen runden Querschnitt besitzen.

Gemäß Anspruch 4 können die Außenrohre und die Innenrohre auch einen ovalen Querschnitt aufweisen.

Eine andere Ausführungsform läßt es gemäß Anspruch 5 zu, daß die Außenrohre einen ovalen Querschnitt und die In­ nenrohre einen runden Querschnitt aufweisen.

Die Querrippen können in Anpassung an die Querschnitte der Außenrohre rund, oval oder rechteckig konfiguriert sein.

Schließlich ist es entsprechend den Merkmalen des An­ spruchs 6 vorstellbar, daß mehrere Außenrohre von Grob­ rippen umschlossen sind. Eine derartige Anordnung kommt dann in Frage, wenn die Außenrohre nicht relativbeweglich zueinander installiert werden müssen. Als Beispiel können Anwendungen in der Klimatechnik angeführt werden, wo die Temperaturabstände zwischen z. B. der zirkulierenden Luft und einem Kühlmedium verhältnismäßig klein sind.

Beim Einbau von längeren berippten Außenrohren kann es entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 7 zweckmäßig sein, zwischen den eingeschweißten Rohrenden und den re­ lativ beweglich gelagerten Rohrenden mindestens eine Ab­ stützung vorzusehen. Auf diese Weise wird eine gleich­ mäßigere Lastenverteilung über die gesamte Länge der Außenrohre erzielt.

Die Außenrohre und die Innenrohre können in dem in ein Wärmetauschergehäuse eingefügten Rohrbündel stets gleich große Querschnitte aufweisen. Auch die Rippenteilung der Außenrohre kann identisch bemessen sein. Je nach der Be­ triebsweise des Wärmetauschers, z. B. bei Einsatz als Desublimator, kann es jedoch entsprechend Anspruch 8 vor­ teilhaft sein, daß in Strömungsrichtung des Gases die Querschnitte der Außenrohre und der Innenrohre und/oder die Rippenteilung unterschiedlich groß bemessen sind. Diese unterschiedliche Bemessung kann gruppenweise vorge­ nommen sein und auch in mehreren Abstufungen erfolgen. Desweiteren kann es erfindungsgemäß zweckmäßig sein, in einem Wärmetauschergehäuse dort glatte, d. h. unberippte Außenrohre vorzusehen, wo aufgrund der vorhandenen freien Querschnitte zwischen benachbarten berippten Außenrohren nicht genügend Raum ist, um hier ein beripptes Außenrohr vorzusehen. Auch können ggf. in bestimmten Querschnitts­ bereichen des Wärmetauschergehäuses unberippte Außenrohre angeordnet werden, um freie Strömungsgassen für eine bes­ sere Gasverteilung zu schaffen.

Eine erste vorteilhafte Ausführungsform eines Wärmetau­ schers ist im Anspruch 9 gekennzeichnet. Hierbei wird der Wärmetauscher als Desublimator eingesetzt. Das Wärmetau­ schergehäuse weist in Gasströmrichtung einen rechteckigen Querschnitt auf. Da der Einsatz von längeren Doppelrohren aus Kostengründen vorteilhaft ist, wird das Verhältnis von Gehäuselänge zu Gehäusebreite bei ca. 3 : 1 liegen. Das kastenförmige Wärmetauschergehäuse wird nach oben durch eine Haube und nach unten durch einen Boden verschlossen. Haube und Boden sind nach außen konvex gewölbt.

Die Doppelrohre durchsetzen das Wärmetauschergehäuse quer zur Gasströmung in Längsachsenrichtung gleichmäßig, so daß sich beim Überströmen der berippten Flächen durch das Gas keine ungekühlten Bereiche ergeben. Die Außenrohre sind in der Stirnwand, die der Verteilerkammer zugeordnet ist, fest gelagert, während sie in der gegenüberliegenden Stützwand beweglich aufliegen.

Der Desublimationsprozeß verläuft im niederen Druckbe­ reich. Bis zu einer Gasbeladung von ca. 70 g/Nm³ mit Phthalsäureanhydrid ist der Einsatz von Desublimatoren zulässig, die nicht den Vorschriften für Druckbehälter genügen müssen. Bei derartigen Wärmetauschern kann es sinnvoll sein, im oberen und mittleren Höhenbereich des Rohrfelds größere Rohr- und Rippendurchmesser und auch größere Rohrabstände vorzusehen, als im unteren Teil. Da­ durch wird das Raumangebot zur Produktaufnahme ver­ größert. Dies kommt der Desublimation des Phthalsäure­ anhydrids entgegen, die bei einer Abkühlung des Gases auf 90°C zu etwa 95% stattfindet, sofern die Beladung bei ca. 70 g/Nm³ liegt. Die weitere Gaskühlung bis auf ca. 60°C soll den Abscheidegrad bis auf etwa 99% und mehr steigern und auch sicherstellen, daß der restliche Pro­ duktanteil in dem nachgeschalteten Gaswäscher so gering wie möglich bleibt.

Das Kühl- bzw. Heizmedium wird im allgemeinen im Kreuzge­ genstrom zum Gas durch die Innenrohre und die Strömungs­ spalte geleitet.

Bei einem solchen Desublimator ist die überwiegende Mehr­ zahl der außen liegenden Oberflächenbereiche des Wär­ metauschergehäuses mit Rohrschlangen bestückt, durch die je nach Betriebszustand des Desublimators ein Kühl- oder Heizmedium geleitet wird. Damit kann die Gehäusewand als Kühlfläche genutzt und entsprechend dem Zyklus wieder freigeschmolzen werden.

Die Weiterentwicklung der in den Produktionsanlagen für Phthalsäureanhydrid eingesetzten Katalysatoren machte es möglich, höhere Beladungswerte im Reaktionsgas zu errei­ chen. So werden bereits 100 g/Nm³ gefahren und noch hö­ here Werte angestrebt. Damit ist es möglich, 40% bis 50% des Phthalsäureanhydrids in flüssiger Form zu gewin­ nen. Das setzt voraus, daß das Kühlmedium in einem Tempe­ raturbereich gehalten wird, der oberhalb der Erstarrungs­ temperatur von Phthalsäureanhydrid (131°C) liegt, wobei das Gas bis auf etwa 140°C abkühlt. Die weitergehende Abkühlung durch ein Kühlmedium im Temperaturbereich von 50°C bis 60°C mit der Gasabkühlung bis auf ca. 70°C führt dann zu einer direkten Überführung des restlichen Phthalsäureanhydrids von der gasförmigen in die feste Phase.

Kristallabscheider, die mit Reaktionsgasen bei höherer Produktbeladung beschickt werden, unterliegen Aus­ führungsvorschriften, die den Einsatz von drucklosen Wär­ metauschern ausschließen. Für diese Betriebsfälle eignen sich Wärmetauschergehäuse mit runden und daher druckfe­ steren Querschnitten. Eine solche Ausführungsform ist im Anspruch 10 gekennzeichnet. Das Kühl- oder Heizmedium tritt über der einen Stirnwand zugewandte Verteilerkam­ mern in die Innenrohre bzw. Strömungsspalte zwischen den Innenrohren und den Außenrohren ein bzw. aus. Die gegen­ überliegenden verschlossenen Überströmenden der Außen­ rohre sind in einer Stützwand verschieblich gelagert, die sich im Abstand von z. B. 200 mm zu der anderen Stirnwand des Wärmetauschergehäuses befindet.

Diese als Zwischenwand ausgeführte Stützwand ist bis auf ein bodenseitig offenes Kreissegment umfangsseitig zur Wand des Wärmetauschergehäuses abgedichtet. Das offene Kreissegment dient dem einwandfreien Abfluß des Produkts. Der Außenrohrboden wird durch eine Stirnwand des Wärme­ tauschergehäuses gebildet. Er kann mit dem Wär­ metauschergehäuse lösbar verbunden sein. In einem solchen Fall würden Außenrohrboden und Stützwand über Schraubbol­ zen und Muttern miteinander verbunden sein, so daß das gesamte Bündel ausziehbar integriert wäre. Der Quer­ schnitt eines derartigen Wärmetauschergehäuses kann opti­ mal mit Außen- und Innenrohren ausgefüllt werden, wobei lediglich benachbart des Gasein- und Gasaustritts segmentartige rohrfreie Zonen mit einer Abschnittstiefe von etwa 15% bis 25% des Durchmessers des Wärmetau­ schergehäuses notwendig sind.

Dieses runde Wärmetauschergehäuse kann sowohl umfangssei­ tig als auch an mindestens einer Stirnseite mit bei­ spielsweise schlangenlinienförmig verlegten Kühl-/Heizrohren versehen sein.

Insbesondere aus Kostengründen kann es gemäß den Merkma­ len des Anspruchs 11 sinnvoll sein, beide Stirnwände eines im Querschnitt bevorzugt runden Wärmetauschergehäu­ ses eines als Desublimator eingesetzten Wärmetauschers zur Lagerung der Außenrohre zu nutzen. Dadurch sind auch zwei Stützwände für beide Doppelrohrgruppen erforderlich. Die beiden Doppelrohrgruppen können mit dem Reaktionsgas parallel oder auch hintereinander beaufschlagt werden.

Werden sie hintereinander beaufschlagt, läßt sich bei einer höheren Beladung des Reaktionsgases mit Phthalsäu­ reanhydrid das Produkt der ersten Doppelrohrgruppe in flüssiger Form abziehen, sofern eine Unterkühlung des Kondensats unter die Erstarrungstemperatur von 131°C vermieden wird. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß in den Strömungsspalten eine Flüssigkeit, ,beispielsweise Wasser, bei ca. 130°C verdampft. Die den Außenrohren und Innenrohren jeweils zugeordneten Verteilerkammern erhal­ ten dann keine Umlenkungen.

In der nachgeschalteten Doppelrohrgruppe erfolgt dann die weitere Abkühlung des Reaktionsgases auf Temperaturen von 60°C bis 70°C, wobei sich die restlichen Produktanteile in fester Form auf den Außenrohren niederschlagen. Diese müssen dann durch Abschmelzen entfernt werden.

Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht zusätzlich eine Wärmenutzung durch den erzeugten Dampf, der sich im Pro­ zeß oder für Beheizungszwecke energiesparend verwenden läßt. Darüberhinaus wird der Desublimator durch den teil­ weisen Flüssigproduktabzug hinsichtlich seiner Pro­ duktaufnahme entlastet und kann dadurch länger beladen werden.

Den unterschiedlichen Betriebsverhalten der beiden Doppelrohrgruppen wird bevorzugt bei der Dimensionierung Rechnung getragen. Da in der in Strömungsrichtung des Reaktionsgases ersten Doppelrohrgruppe nur flüssiges Pro­ dukt abgeschieden wird, ist keine Leistungsminderung durch auf den Außenrohren abgelagertes festes Produkt zu befürchten. Hier kann also mit höheren Gasgeschwindigkei­ ten und einer engeren Rippenteilung gearbeitet werden. Trotz des dann geringeren wirksamen Temperaturabstands zwischen dem abzukühlenden Reaktionsgas und dem siedenden Kühlmedium ergeben sich kleinere Kühlflächen.

Für die nachgeschaltete Doppelrohrgruppe (Festab­ scheidung) gilt, daß die Aufnahmefähigkeit mit der Dauer der Beladung abnimmt und damit das Abschmelzen während eines zeitlich vorgegebenen Stillstands notwendig wird.

Infolgedessen kann die in Strömungsrichtung des Reak­ tionsgases zuerst geschaltete Doppelrohrgruppe mit einer kleineren Kühlfläche als die nachgeschaltete Doppelrohr­ gruppe ausgestattet werden.

Auch bei dieser Ausführungsform kann die Außenseite des Wärmetauschergehäuses mit beispielsweise schlangenlinien­ förmig verlegten Rohren versehen sein. Eine Kühlung des Gehäuses ist allerdings nur im Gehäuseteil mit der Festabscheidung sinnvoll.

Bleiben die Verteilerkammern ohne Umlenkungen, so ist eine besonders einfache Schaltung sowohl für den Abkühl- als auch für den Schmelzvorgang möglich. Alle Doppelrohre werden bei beiden Vorgängen parallel zueinander gefahren. So kann beispielsweise mit Wasser gekühlt werden, wobei das Kühlwasser über die dem Außenrohrboden zugeordnete Verteilerkammer durch alle Ringspalte zugleich strömt und über die Innenrohre durch die dem Innenrohrboden zugeord­ nete Verteilerkammer abfließt. Beim Schmelzvorgang werden alle Innenrohre zugleich mit Dampf von ca. 170°C be­ heizt, wobei das Kondensat über die Strömungsspalte ab­ fließt. Diese Parallelschaltung wird sich vor allem bei kleinen Produktionseinheiten vorteilhaft anwenden lassen.

Die in den Ansprüchen 12 und 13 gekennzeichneten Ausfüh­ rungsformen, bei denen jeweils die Doppelrohrgruppen gleich ausgebildet sind, werden bevorzugt dann einge­ setzt, wenn die Doppelrohrgruppen parallel mit einem Re­ aktionsgas beaufschlagt werden.

Bei der im Anspruch 14 beschriebenen Ausführungsform wird der Wärmetauscher als Gaskühler, insbesondere Druckgas­ kühler, eingesetzt. Die Gasführung kann je nach Einbau­ lage in einem Kompressorsystem horizontal oder vertikal angeordnet werden. Das Gas kann ferner über jeweils einen Eintrittsstutzen in das Wärmetauschergehäuse treten und über einen Austrittsstutzen das Wärmetauschergehäuse verlassen.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 15 kann das in das Wärmetauschergehäuse eintretende Gas zur besseren Verteilung aber auch über zwei Eintrittsstutzen die be­ rippten Flächen erreichen und das Wärmetauschergehäuse über nur einen mittigen Austrittsstutzen verlassen.

Beim Durchströmen des Wärmetauschergehäuses quer zu sei­ ner Längsachse ändern sich die Gasgeschwindigkeiten ent­ sprechend den angeströmten Querschnittsflächen um bis zu 25%. Mit dieser Geschwindigkeitsänderung ist jedoch kein Nachteil verbunden, da sich die angeströmten Querschnitte sowohl bei einer Erweiterung als auch bei einer Verengung durch die als einzelne Doppelrohre variabel einbaubare Rippenfläche ohne wesentliche Freiräume ausfüllen lassen.

Statt als Gas kühler kann ein solcher Wärmetauscher auch als Gaserhitzer eingesetzt werden. Da es sich um reine Gase handelt, werden Außenrohre mit engen Rippenteilun­ gen, beispielsweise 3 mm, eingesetzt, während bei Desub­ limatoren infolge der vorzusehenden Produktablagerungen Rippenteilungen von etwa 10 mm zweckmäßiger sind.

Die die Außenrohrböden bildenden Stirnwände können mit dem Wärmetauschergehäuse lösbar verbunden sein.

Im Falle der Ausführungsform des Anspruchs 16 wird der Wärmetauscher bevorzugt als Gas kühler oder Gaserhitzer eingesetzt. Die Doppelrohre können sich sowohl senkrecht als auch horizontal erstrecken. Die Zuführung des Heiz- oder Kühlmediums zu den Innenrohren und Strömungsspalten kann von oben, von unten oder von den Seiten her erfol­ gen. Von Bedeutung bei dieser Ausführungsform ist, daß das zu kühlende oder zu erwärmende Gas nunmehr über den gesamten Querschnitt des Wärmetauschergehäuses oder des Kanals eine berippte Rohrfläche vorfindet, über die es mit dem in den Strömungsspalten fließenden Heiz- oder Kühlmedium in einen wärmetauschenden Kontakt gelangen kann.

Die verschlossenen Überströmenden der Außenrohre sind hierbei in einer Stützwand gelagert, die sich vergleichs­ weise eng an die Wandung des Wärmetauschergehäuses bzw. des Kanals anschmiegt. Die Stützwand erstreckt sich über etwa den halben Umfang des Wärmetauschergehäuses bzw. des Kanals.

Der Außenrohrboden und der Innenrohrboden sind bevorzugt lösbar an das Wärmetauschergehäuse bzw. an den Kanal ge­ flanscht.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 17 ermöglicht es, Flüssigkeiten von einem verhältnismäßig hohen Temperatur­ niveau mittels Luft bis nahe der Kühllufttemperatur abzu­ kühlen, ohne daß Wärmespannungen auftreten können. So ließe sich beispielsweise ein Öl, das mit ca. 300°C über die Innenrohre in die Strömungsspalte eintritt, mittels 25grädiger Außenluft bis auf ca. 35°C abkühlen, wobei das Kühlermaterial spannungsfrei bleibt. Die einzelnen Außenrohre gleichen Temperaturunterschiede durch Län­ genänderungen aus, so daß keine Kräfte auf die Rahmenkon­ struktion übertragen werden können.

Die Rahmenkonstruktion ist, wie bei Luftkühlern üblich, bevorzugt rechteckig konzipiert, wobei aufgrund der Va­ riationsmöglichkeiten mit der Doppelrohrkonstruktion auch andere Ausführungsformen denkbar sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt, teilweise in der Seitenansicht, einen Desublimator für Phthal­ säureanhydrid;

Fig. 2 eine Stirnansicht auf den Desublimator der Fig. 1 gemäß dem Pfeil II, teilweise im Schnitt;

Fig. 3 ein Detail des Desublimators der Fig. 1 in vergrößerter Schnittdarstellung;

Fig. 4 in nochmals vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch die Fig. 3 entlang der Linie IV-IV;

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch die Fig. 3 entlang der Linie V-V;

Fig. 6 in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einen Desublimator gemäß einer weiteren Aus­ führungsform;

Fig. 7 eine Stirnansicht auf den Desublimator der Fig. 6 gemäß dem Pfeil VII, teilweise im Schnitt;

Fig. 8 im vertikalen Längsschnitt, teilweise in der Seitenansicht, einen Desublimator gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig. 9 eine Stirnansicht auf den Desublimator der Fig. 8 gemäß dem Pfeil IX, teilweise im Schnitt;

Fig. 10 im horizontalen Längsschnitt, teilweise in der Draufsicht, einen Gaskühler;

Fig. 11 eine Stirnansicht auf den Gaskühler der Fig. 10 gemäß dem Pfeil XI, teilweise im Schnitt;

Fig. 12 eine Stirnansicht auf eine weitere Ausfüh­ rungsform eines Gaskühlers, teilweise im Schnitt;

Fig. 13 einen vertikalen Schnitt durch die Darstel­ lung der Fig. 12 entlang der Linie XIII-XIII;

Fig. 14 im Vertikalschnitt einen mit Luft beauf­ schlagbaren Flüssigkeitskühler;

Fig. 15 im vertikalen Längsschnitt einen Längenbe­ reich einer Doppelrohr-Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 16 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 15 entlang der Linie XVI-XVI;

Fig. 17 im vertikalen Längsschnitt einen Längenbe­ reich einer dritten Ausführungsform einer Doppelrohr-Anordnung;

Fig. 18 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 17 entlang der Linie XVIII-XVIII;

Fig. 19 in der Seitenansicht, teilweise im vertikalen Längsschnitt, einen Längenbereich einer vier­ ten Ausführungsform einer Doppelrohr-Anord­ nung und

Fig. 20 einen Querschnitt durch die Darstellung der Fig. 19 entlang der Linie XX-XX.

Mit 1 ist in den Fig. 1 bis 3 ein Desublimator zur Ge­ winnung von Phthalsäureanhydrid bezeichnet. Der Desubli­ mator 1 weist ein rundes Wärmetauschergehäuse 2 sowie zwei Stirnwände 3 und 4 auf. Die Stirnwand 3 bildet einen Außenrohrboden für umfangsseitig mit kreisrunden Querrip­ pen 5 (siehe auch Fig. 4 und 5) versehene Außenrohre 6. Die Außenrohre 6 sind in mehreren Reihen übereinander und parallel zueinander auf Lücke angeordnet. Sie besitzen ein offenes Ein- bzw. Ausströmende 7 und ein geschlossenes Überströmende 8. Das Ein- bzw. Ausströmende 7 mit kreis­ ringförmigen Stirnöffnungen Stö ist in Bohrungen 9 der Stirnwand 3 eingeschweißt. Das Überströmende 8 weist eine angeschweißte Kappe 10 auf. Außerdem durchsetzt das geschlossene und nicht berippte Überströmende 8 jedes Außenrohrs 6 relativbeweglich eine Öffnung 11 in einer Stützwand 12. Die Stützwand 12 ist bis auf einen unteren segmentartigen Ausschnitt 13 mit der Wand 14 des Wärme­ tauschergehäuses 2 verschweißt. Die Stützwand 12 befindet sich im Abstand zu der Stirnwand 4.

Jedes Außenrohr 6 wird in Längsrichtung von einem innen und außen unberippten Innenrohr 15 durchsetzt. Beide Stirnenden 16, 17 der Innenrohre 15 sind offen. Das etwa in der Ebene der Stützwand 12 liegende innere Stirnende 17 des Innenrohrs 15 befindet sich im Abstand von der Kappe 10. Das andere äußere Stirnende 16 ist in eine Öff­ nung 18 eines Innenrohrbodens 19 eingesetzt und mit die­ sem verschweißt.

Der Innenrohrboden 19 ist durch mehrere horizontale Wände 20 zur Stirnwand 3 distanziert. Auf diese Weise werden zwischen der Stirnwand 3 und dem Innenrohrboden 19 Um­ lenkkammern 21 gebildet.

Der Außendurchmesser jedes Innenrohrs 15 ist kleiner als der Innendurchmesser jedes zugehörigen Außenrohrs 6. Da­ durch werden kreisringförmige Strömungsspalte 22 zwischen den Außenrohren 6 und den Innenrohren 15 gebildet. Zur einwandfreien Distanzierung der Innenrohre 15 zu den Außenrohren 6, insbesondere des der Kappe 10 benachbarten inneren Stirnendes 17 eines Innenrohrs 15 sind in jeden Strömungsspalt 22 Distanzierungselemente 23 eingesetzt (siehe Fig. 3 und 5). Jedes Distanzierungselement 23 besteht aus einem am Außenumfang eines Innenrohrs 15 an­ liegenden Ring 24 sowie vier radialen Distanzrippen 25.

Mit Abstand parallel zum Innenrohrboden 19 erstreckt sich eine Stirnplatte 26, die durch horizontale Wände 27 zum Innenrohrboden 19 distanziert ist. Durch die Wände 27, den Innenrohrboden 19 und die Stirnplatte 26 werden eine untere Verteilerkammer 28, drei übereinander liegende Um­ lenkkammern 29 und eine obere Abströmkammer 30 gebildet.

Mit der Verteilerkammer 28 sind zwei im Abstand nebenein­ ander liegende Flansche 31 verbunden, über die gemäß dem Pfeil PF ein Kühl- bzw. Heizmedium zugeführt werden kann. Die obere Abströmkammer 30 ist ebenfalls mit zwei im Ab­ stand nebeneinander liegenden Flanschen 32 versehen, über die das Kühl- bzw. Heizmedium gemäß dem Pfeil PF₁ abge­ führt werden kann.

In der vertikalen Mittellängsebene MLE des Wärmetauscher­ gehäuses 2 ist benachbart der Stirnwand 3 ein Flansch 33 am oberen Umfang befestigt, über den gemäß dem Pfeil PF₂ ein Reaktionsgas in das Wärmetauschergehäuse 2 eingelei­ tet werden kann.

Diagonal entgegengesetzt zum Flansch 33 ist benachbart der Stirnwand 4 des Wärmetauschergehäuses 2 ein Abfluß­ stutzen 34 mit einem Flansch 35 für gemäß dem Pfeil PF₃ abziehbares flüssiges Produkt sowie mit einem Flansch 36 zur Ableitung des Reaktionsgases vorgesehen.

Die umfangsseitige Wand 14 des Wärmetauschergehäuses 2 ist außenseitig mit einem schlangenlinienförmigen Kühl- bzw. Heizrohr 37 versehen, das über einen Flansch 39 mit einem Kühl- oder Heizmedium beschickt werden kann. Über einen neben diesem Flansch 39 liegenden weiteren Flansch 40 wird das Kühl- bzw. Heizmedium abgeführt.

Auch die Stirnwand 4 des Wärmetauschergehäuses 2 besitzt eine Rohrschlange 38. Über einen unteren Flansch 41 wird je nach Bedarf das Kühl- oder Heizmedium zugeführt und über einen weiteren oberen Flansch 42 abgeführt.

Wird der Desublimator 1 gemäß den Fig. 1 bis 3 über den Flansch 33 mit einem Reaktionsgas beschickt, das dann die Außenrohre 6 quer umströmt, wird über die unteren Flansche 31 ein Kühlmedium eingeleitet. Das Kühlmedium gelangt zunächst in die Verteilerkammer 28 und von hier aus in die unterste Reihe der Innenrohre 15. Aus diesen Innenrohren 15 fließt das Kühlmedium in die Strömungs­ spalte 22 zwischen diesen Innenrohren 15 und den sie um­ gebenden Außenrohren 6 und gelangt aus diesen Strömungs­ spalten 22 in die untere Umlenkkammer 21 zwischen der Stirnwand 3 und dem Innenrohrboden 19. Die Strömungs­ richtung des Kühlmediums ist in der Fig. 3 mit den Pfei­ len PF₅ angegeben. Aus dieser Umlenkkammer 21 gelangt das Kühlmedium dann in die Strömungsspalte 22 der nächst hö­ heren Doppelrohrreihe, durchfließt dort die Strömungs­ spalte 22 und tritt endseitig der Außenrohre 6 in die In­ nenrohre 15 ein. Es durchströmt dann anschließend die In­ nenrohre 15 und gelangt in die oberhalb der Verteilerkam­ mer 28 liegende Umlenkkammer 29 zwischen dem Innenrohrbo­ den 19 und der Stirnplatte 26. Aus der Umlenkkammer 29 tritt das Kühlmedium dann in die dritte Reihe von unten der Innenrohre 15 ein und strömt dann in der vorbeschrie­ benen Weise nacheinander diese Innenrohre 15, die anschließenden Strömungsspalte 22, die diversen Umlenkkammern 21 und 29, bis es aus der obersten Reihe der In­ nenrohre 15 in die Abströmkammer 30 gelangt und von hier über den Flansch 32 entsprechend dem Pfeil PF₁ austritt.

Das Reaktionsgas wird durch das Kühlmedium gekühlt, so daß das Produkt ausfällt und sich auf den Außenrohren 6 niederschlägt. Ist die erforderliche Beladungsdichte er­ reicht, wird die Zufuhr des Reaktionsgases unterbrochen und auch die Zufuhr des Kühlmediums. Dafür wird jetzt über die unteren Flansche 31 ein Heizmedium über die durch die Innenrohre 15, die Strömungsspalte 22 und die Umlenkkammern 21, 29 gebildeten Strömungswege geführt, bis es aus den oberen Flanschen 32 austritt. Durch die Einwirkung des Heizmediums wird das Produkt von den Außenrohren 6 geschmolzen und kann aus dem unteren Be­ reich des Wärmetauschergehäuses 2 über den Stutzen 34 und den Flansch 35 gemäß dem Pfeil PF₃ abgezogen werden.

Beim Abschmelzen werden auch die Rohrschlangen 37, 38 mit einem Heizmedium beaufschlagt, welche am Außenumfang des Wärmetauschergehäuses 2 sowie an der Stirnwand 4 vor­ gesehen sind.

Der in den Fig. 6 und 7 veranschaulichte Desublimator 1a zur Gewinnung von Phthalsäureanhydrid besitzt ein in Strömungsrichtung des Gases im wesentlichen rechteckiges Wärmetauschergehäuse 2a mit zwei vertikalen Seitenwänden 43, zwei vertikalen Stirnwänden 44, 45, einem konvex ge­ krümmten Boden 46 sowie einer konvex gekrümmten Haube 47. Die Wände 43-45, der Boden 46 und die Haube 47 sind zu­ sammengeschweißt.

Der Unterschied der Bauart der Fig. 6 und 7 zu der Bauart der Fig. 1 und 2 besteht außer dem Querschnitt der Wärmetauschergehäuse 2, 2a darin, daß die verschlos­ senen Enden 8 der Außenrohre 6 direkt in der Stirnwand 45 relativverschieblich gelagert sind. Diese Lagerstellen müssen dann gasdicht abgedeckt sein, wozu auf die Stirn­ wand 45 ein entsprechendes Gehäuse 48 aufgesetzt ist, das mit einer Rohrschlange 49 und Anschlußflanschen 50, 51 zur Einleitung und Abführung eines Kühl- oder Heizmediums versehen ist.

Ferner zeigen die Fig. 6 und 7, daß die Außenrohre 6 etwa in der vertikalen Mittelquerebene des Wärmetauscher­ gehäuses 2a abgestützt sind. Zu diesem Zweck werden zwi­ schen den vertikalen Seitenwänden 43 in unterschiedlichen Höhenbereichen Querholme 52 angeordnet.

Außerdem läßt die Fig. 7 erkennen, daß im etwa mittleren Höhenbereich die dort liegenden Außenrohre 6, Innenrohre 15 und Querrippen 5 größere Durchmesser als die darüber und darunter liegenden Rohre 6, 15 und Querrippen 5 auf­ weisen.

Die Wandung des Wärmetauschergehäuses 2a ist umfangssei­ tig mit einer Rohrschlange 53 versehen, die über einen Eintrittsflansch 54 mit einem Kühl- oder Heizmedium beaufschlagt werden kann, das dann über einen Austritts­ flansch 55 neben dem Eintrittsflansch 54 (Fig. 7) wieder abströmt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 6 und 7 wird das Re­ aktionsgas über einen oberen Stirnflansch 56 an der zugleich den Außenrohrboden bildenden Stirnwand 44 des Wärmetauschergehäuses 2a in das Wärmetauschergehäuse 2a eingeführt und diagonal entgegengesetzt über einen an der anderen Stirnwand 45 angeordneten unteren stirnseitigen Flansch 57 abgeführt.

Das von den Außenrohren 6 abgeschmolzene Produkt wird über einen nach unten gerichteten Flansch 58 in der Nähe der Stirnwand 44 abgezogen.

Ansonsten entsprechen - wie bereits gesagt - der Aufbau und die Betriebsweise des Desublimators 1a derjenigen des Desublimators 1, so daß auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet werden kann.

Bei dem in den Fig. 8 und 9 veranschaulichten Desubli­ mator 1b zur Gewinnung von Phthalsäureanhydrid sind in einem Wärmetauschergehäuse 2b runden Querschnitts zwei Gruppen A, B von Außenrohren 6 und darin eingesetzten In­ nenrohren 15 vorgesehen, die sich jeweils von den zugleich die Außenrohrböden bildenden Stirnwänden 59, 60 des Wärmetauschergehäuses 2b aus in das Innere des Wärme­ tauschergehäuses 2b erstrecken. Die Überströmenden 8 der Außenrohre 6 sind in im Abstand nebeneinander verlaufen­ den Stützwänden 61 relativverschiebbar gelagert, welche jeweils bis auf einen unteren segmentartigen Ausschnitt 62 ansonsten den gesamten Querschnitt des Wär­ metauschergehäuses 2b ausfüllen und innenseitig mit der Wand des Wärmetauschergehäuses 2b verschweißt sind.

Benachbart der Stirnwand 59 ist in der vertikalen Mittel­ längsebene des Wärmetauschergehäuses 2b am oberen Umfang ein Einlaßflansch 63 für ein Reaktionsgas und benachbart der anderen Stirnwand 60 ein oberer Auslaßflansch 64 für das vom Produkt zumindest teilweise befreite Reaktionsgas vorgesehen. Mittig des Wärmetauschergehäuses 2b ist im unteren Umfangsbereich ein Ablaßflansch 65 für geschmol­ zenes Produkt vorgesehen.

Außenseitig der Wand des Wärmetauschergehäuses 2b ist links und rechts der vertikalen Mittellängsebene jeweils eine Rohrschlange 66 vorgesehen, die über einen unteren Einlaßflansch 67 mit einem Kühl- oder Heizmedium beauf­ schlagt werden können. Das Kühl- oder Heizmedium tritt diagonal am anderen Ende, und zwar im oberen Bereich des Wärmetauschergehäuses 2b über die Flansche 68 aus.

Die Fig. 8 läßt desweiteren erkennen, daß alle Innen­ rohre 15 der dem Einlaßflansch 63 für das Reaktionsgas zugewandten Gruppe A in eine gemeinsame stirnseitige Ver­ teilerkammer 69 mit zwei übereinander angeordneten Zufüh­ rungsflanschen 70 für das Kühl- bzw. Heizmedium münden. Alle Strömungsspalte 22 dieser Gruppe A münden in eine gemeinsame stirnseitige Abströmkammer 71 zwischen der Stirnwand 59 und einem Innenrohrboden 72. Die Abström­ kammer 71 besitzt zwei neben der vertikalen Mittel­ längsebene angeordnete vertikal nach oben gerichtete Aus­ trittsflansche 73.

Bei der unterhalb des Auslaßflansches 64 für das Reak­ tionsgas liegenden Gruppe B ist die oberste Reihe der In­ nenrohre 15 an eine stirnseitige Verteilerkammer 74 zwi­ schen einem Innenrohrboden 75 und einer Stirnplatte 76 angeschlossen. Diese Verteilerkammer 74 besitzt einen Zu­ führungsflansch 77 für ein Kühl- oder Heizmedium. Die un­ terste Reihe der Innenrohre 15 ist an eine Abströmkammer 78 zwischen der Stirnplatte 76 und dem Innenrohrboden 75 angeschlossen. Die Abströmkammer 78 ist mit einem Ab­ strömflansch 79 verbunden. Die zwischen der obersten Reihe und der untersten Reihe der Innenrohre 15 liegenden Innenrohre 15 sind an Umlenkkammern 80 zwischen der Ver­ teilerkammer 74 und der Abströmkammer 78 angeschlossen. Jeweils zwei benachbarte Strömungsspalte 22 sind an Um­ lenkkammern 81 zwischen der Stirnwand 60 und dem Innen­ rohrboden 75 angeschlossen.

Die Bauart des Desublimators 1b gemäß den Fig. 8 und 9 ermöglicht es, in der unterhalb des Einlaßflansches 63 für das Reaktionsgas liegenden Gruppe A unmittelbar flüs­ siges Produkt zu erzeugen, das nicht mehr von den Außen­ rohren 6 abgeschmolzen werden muß, während in der anderen Gruppe B sich beim Kühlen des Reaktionsgases absetzendes Produkt anschließend abgeschmolzen werden muß.

Die Ausführungsform der Fig. 10 und 11 zeigt einen Wärmetauscher in Form eines Gaskühlers 82. Es sind zwei Gruppen A1, B1 von in vertikalen Reihen angeordneten Außenrohren 6 und Innenrohren 15 vorgesehen. Die Außen­ rohre 6 und Innenrohre 15 erstrecken sich von den Stirn­ seiten des einen runden Querschnitt aufweisenden Kühler­ gehäuses 83 aus bis etwa in dessen vertikaler Mit­ telquerebene. Die Außenrohrböden sind durch die Stirn­ wände 84, 85 des Kühlergehäuses 83 und die Stützwände 86 für die Überströmenden 8 der Außenrohre 6 sind durch ne­ ben der Mittelquerebene liegende, zueinander beabstandete seitlich ausgesparte Zwischenwände gebildet.

Jeder Gruppe A1, B1 ist ein seitlicher Eintrittsflansch 87 für das zu kühlende Gas zugeordnet. Auf der anderen Seite ist etwa in der vertikalen Mittelquerebene ein ein­ ziger Austrittsflansch 88 für das gekühlte Gas vorgese­ hen.

Die vertikalen Längskanten 89 der Stützwände 86 sind den Eintrittsflanschen 87 bzw. dem Austrittsflansch 88 zuge­ wandt.

Die in Richtung des die Außenrohre 6 umströmenden Gases (Pfeile) hinterste Reihe der Innenrohre 15 jeder Gruppe A1, B1 ist an eine stirnseitige Verteilerkammer 90 mit einem Eintrittsflansch 91 für das Kühlmedium angeschlos­ sen. Die in Strömungsrichtung des Gases vordersten Reihen der Innenrohre 15 der Gruppen A1, B1 sind an stirnseitige Abströmkammern 92 zwischen den Stirnwänden 84, 85 und In­ nenrohrböden 93 angeschlossen. Diese Abströmkammern 92 besitzen seitlich Austrittsflansche 94 mit um 90° ge­ krümmten Rohrstutzen 95.

Die neben den über die Eintrittsflansche 91 beaufschlag­ baren Innenrohrreihen liegenden Innenrohrreihen sind an Umlenkkammern 96 zwischen den Innenrohrböden 93 und Stirnplatten 97, während die Strömungsspalte 22 an Um­ lenkkammern 98 zwischen den Stirnwänden 84, 85 und den Innenrohrböden 93 angeschlossen sind.

Mittig des Kühlergehäuses 83 ist im unteren Umfangsbe­ reich ein Kondensatabflußflansch 99 vorgesehen.

Der in den Fig. 12 und 13 veranschaulichte Wärmetau­ scher ist als Gaskühler 100 gestaltet. Das Gas strömt in Längsrichtung eines im Querschnitt kreisrunden Kanals 101. Das Kanalgehäuse 102 ist zur Aufnahme der Doppel­ rohre entsprechend ausgeformt und mit einem oberen Flansch 103 versehen, auf den ein Außenrohrboden 104 ge­ flanscht ist. Die Außenrohre 6 erstrecken sich von diesem Außenrohrboden 104 aus quer durch den Kanal 101 und sind mit ihren Überströmenden 8 in einer Stützwand 105 gela­ gert, die sich über die untere Hälfte des Kanals 101 be­ nachbart der Kanalwandung 106 erstreckt. Die Stützwand 105 ist an der Kanalwandung 106 festgelegt.

Ein Kühlmedium gelangt über zwei Eintrittsflansche 107 in eine Verteilerkammer 108, von hier aus dann in beschrie­ bener Weise über die Strömungskanäle 22 und die Innen­ rohre 15 über die dazwischen liegenden Umlenkkammern 109 bis zu der Abströmkammer 110, die ebenfalls mit zwei Aus­ trittsflanschen 111 versehen ist.

Die Verteilerkammer 108 und die Abströmkammer 110 sind zwischen einer oberen Stirnplatte 112 und einem Innen­ rohrboden 113 vorgesehen, wohingegen die Umlenkkammern 109 einerseits zwischen der Stirnplatte 112 und dem In­ nenrohrboden 113 und andererseits zwischen dem Innenrohr­ boden 113 und dem Außenrohrboden 104 liegen.

Der Kanal 101 verengt sich austrittsseitig konisch und besitzt am freien Ende einen Anschlußflansch 114. Die Eintrittsseite ist ähnlich gestaltet.

Mit dem Wärmetauscher 115 der Fig. 14 können Flüssigkei­ ten mittels Luft gekühlt werden. Hierbei weist das Wärme­ tauschergehäuse 116 rechteckig zueinander angeordnete Wände 117 auf. Eine Wand 117 bildet den Außenrohrboden, während die gegenüberliegende Wand 117 die Stützwand für die Überströmenden 8 der Außenrohre 6 bildet. Der Außen­ rohrboden 117 und die Stützwand 117 sind dann durch seit­ liche ebene wandartige Abdeckungen 117 miteinander ver­ bunden. Auf diese Weise wird die Wärmetauscherfläche rah­ menartig eingeschlossen und es wird dadurch eine einwand­ freie Kühlluftführung ermöglicht.

Unterhalb der Wände 117 ist ein Gebläsegehäuse 118 mit Ventilator 119 angeflanscht. Die Außenrohre 6 sowie die Innenrohre 15 sind in drei Reihen übereinander angeord­ net. Die Strömungsspalte 22 der obersten Reihe sind an eine Verteilerkammer 120 mit einem nach oben gerichteten Eintrittsflansch 121 für die zu kühlende Flüssigkeit, die Strömungsspalte 22 der mittleren und der unteren Reihe an eine Umlenkkammer 122, die Innenrohre 15 der mittleren und der oberen Reihe an eine Umlenkkammer 126 und die In­ nenrohre 15 der unteren Reihe an eine Abströmkammer 123 mit einem horizontalen Austrittsflansch 124 für die ge­ kühlte Flüssigkeit angeschlossen. Die Verteilerkammer 120 sowie die Umlenkkammer 122 sind zwischen der Wand 117 und einem Innenrohrboden 125, während die Umlenkkammer 126 und die Abströmkammer 123 zwischen dem Innenrohrboden 125 und einer Stirnplatte 127 liegen.

Während bei den anhand der Fig. 1 bis 14 erläuterten verschiedenen Ausführungsformen sowohl die Außenrohre 6 als auch die Innenrohre 15 der Doppelrohre DR einen run­ den Querschnitt und auch die Querrippen 5 eine runde Außenkontur besitzen, kann es gemäß der Ausführungsform der Fig. 15 und 16 der Doppelrohre DR auch möglich sein, die Außenrohre 6a oval zu gestalten und mit rechteckigen Querrippen 5a zu versehen, wohingegen die Innenrohre 15a einen runden Querschnitt aufweisen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 17 und 18 der Doppel­ rohre DR weisen sowohl die Außenrohre 6b als auch die In­ nenrohre 15b ovale Querschnitte auf. Die Querrippen 5b haben dann an den Querschnitt der Außenrohre 6b angepaßte ovale Konturen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 19 und 20 der Doppel­ rohre DR werden runde Außenrohre 6 und runde Innenrohre 15 verwendet. Allerdings sind mehrere Außenrohre 6 mit sogenannten Großrippen 128 verbunden.

Bezugszeichenliste

1 Desublimator
1a Desublimator
1b Desublimator
2 Wärmetauschergehäuse
2a Wärmetauschergehäuse
2b Wärmetauschergehäuse
3 Stirnwand
4 Stirnwand
5 Querrippen
5a Querrippen
5b Querrippen
6 Außenrohre
6a Außenrohre
6b Außenrohre
7 Ein- bzw. Ausströmende v. 6
8 Überströmende v. 6
9 Bohrungen in 3
10 Kappe an 8
11 Öffnung in 12
12 Stützwand
13 Ausschnitt in 12
14 Wand v. 2
15 Innenrohre
15a Innenrohre
15b Innenrohre
16 äußeres Stirnende v. 15
17 inneres Stirnende v. 15
18 Öffnung in 19
19 Innenrohrboden
20 Wände zw. 3 u. 19
21 Umlenkkammern
22 Strömungsspalte
23 Distanzierungselemente
24 Ring v. 23
25 Distanzierungsrippen
26 Stirnplatte
27 Wände zw. 19 u. 26
28 Verteilerkammern
29 Umlenkkammern
30 Abströmkammer
31 Flansche an 28
32 Flansche an 30
33 Flansche an 2
34 Abflußstutzen
35 Flansch an 34
36 Flansch an 34
37 Rohrschlange
38 Rohrschlange
39 Flansche
40 Flansche
41 Flansche
42 Flansche
43 Seitenwände v. 2a
44 Stirnwand v. 2a
45 Stirnwand v. 2a
46 Boden v. 2a
47 Haube v. 2a
48 Gehäuse
49 Rohrschlange
50 Anschlußflansch
51 Anschlußflansch
52 Querholme
53 Rohrschlange
54 Eintrittsflansch
55 Austrittsflansch
56 Stirnflansch
57 Flansch
58 Flansch
59 Stirnwand
60 Stirnwand
61 Stützwände
62 segmentartiger Abschnitt
63 Einlaßflansch
64 Auslaßflansch
65 Ablaßflansch
66 Rohrschlange
67 Einlaßflansche
68 Flansche
69 Verteilerkammer
69a Stirnplatte
70 Zuführungsflansch
71 Abströmkammer
72 Innenrohrboden
73 Austrittsflansch
74 Verteilerkammer
75 Innenrohrboden
76 Stirnplatte
77 Zuführungsflansch
78 Abströmkammer
79 Abströmflansch
80 Umlenkkammer
81 Umlenkkammer
82 Gas kühler
83 Kühlergehäuse
84 Stirnwand v. 83
85 Stirnwand v. 83
86 Stützwände
87 Eintrittsflansch
88 Austrittsflansch
89 Längskanten v. 86
90 Verteilerkammer
91 Eintrittsflansch
92 Abströmkammer
93 Innenrohrboden
94 Austrittsflansch
95 Rohrstutzen
96 Umlenkkammer
97 Stirnplatte
98 Umlenkkammer
99 Abflußflansch
100 Gaskühler
101 Kanal
102 Kanalgehäuse
103 Flansch
104 Außenrohrboden
105 Stützwand
106 Kanalwandung
107 Eintrittsflansch
108 Verteilerkammer
109 Umlenkkammer
110 Abströmkammer
111 Austrittsflansch
112 Stirnplatte
113 Innenrohrboden
114 Anschlußflansch
115 Wärmetauscher
116 Wärmetauschergehäuse
117 Wände v. 116
118 Gebläsegehäuse
119 Ventilator
120 Verteilerkammer
121 Eintrittsflansch
122 Umlenkkammer
123 Abströmkammer
124 Austrittsflansch
125 Innenrohrboden
126 Umlenkkammer
127 Stirnplatte
128 Großrippen
A Gruppe v. 1b
A1 Gruppe v. 82
B Gruppe v. 1b
B1 Gruppe v. 82
DR Doppelrohre
MLE Mittellängsebene
PF Pfeil
PF₁ Pfeil
PF₂ Pfeil
PF₃ Pfeil
PF₄ Pfeil
PF₅ Pfeil
Stö Stirnöffnungen v. 6, 6a, 6b

Claims (17)

1. Wärmetauscher, der unter Bildung von im Querschnitt kreisringförmigen Strömungsspalten (22) mehrere paral­ lel zueinander verlaufende Doppelrohre (DR) aus je­ weils einem Außenrohr (6, 6a, 6b) und einem Innenrohr (15, 15a, 15b) aufweist, deren Außenrohre (6, 6a, 6b) mit einem Ein- bzw. Ausströmende (7) in einem Außen­ rohrboden (3, 44, 59, 60, 84, 85, 103, 117) als Be­ standteil eines Wärmetauschergehäuses (2, 2a, 2b, 83, 102, 115) dicht festgelegt und an ihrem anderen Über­ strömende (8) dicht verschlossen sind, wobei die In­ nenrohre (15, 15a, 15b) an beiden Stirnenden (16, 17) offen ausgebildet sind, mit einem äußeren Stirnende (16) aus den Außenrohren (6, 6a, 6b) vorstehen und mit dem anderen inneren Stirnende (17) im Abstand vor dem verschlossenen Stirnende (10) der Außenrohre (6, 6a, 6b) enden, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ein- bzw. Ausströmenden (7) der Außen­ rohre (6, 6a, 6b) im Bereich des Außenrohrbodens (3, 44, 59, 60, 84, 85, 103, 117) liegende kreisringför­ mige Stirnöffnungen (Stö) aufweisen und die Über­ strömenden (8) der Außenrohre (6, 6a, 6b) eine Stütz­ wand (12, 45, 61, 86, 105, 117) relativverschieblich durchsetzen, wobei die Außenrohre (6, 6a, 6b) im Be­ reich zwischen dem Außenrohrboden (3, 44, 59, 60, 84, 85, 103, 117) und der Stützwand (12, 45, 61, 86, 105, 117) mit äußeren Querrippen (5, 5a, 5b, 128) versehen sind, während die auf ganzer Länge unberippten Innen­ rohre (15, 15a, 15b) mit ihren den Ein- bzw. Aus­ strömenden (7) der Außenrohre (6, 6a, 6b) benachbar­ ten äußeren Stirnenden (16) in einem Innenrohrboden (19, 72, 75, 93, 113, 125) dicht befestigt sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Strömungs­ spalte (22) die Innenrohre (15, 15a, 15b) zu den Außenrohren (6, 6a, 6b) zentrierende Di­ stanzierungselemente (23) eingesetzt sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Außen­ rohre (6) als auch die Innenrohre (15) einen runden Querschnitt aufweisen.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Außen­ rohre (6b) als auch die Innenrohre (15b) einen ovalen Querschnitt aufweisen.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenrohre (6a) einen ovalen Querschnitt und die Innenrohre (15a) einen runden Querschnitt aufweisen.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß meh­ rere Außenrohre (6, 6a, 6b) von Großrippen (128) um­ schlossen sind.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenrohre (6, 6a, 6b) zwischen ihren Enden (7, 8) abgestützt sind.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung des Gases die Querschnitte der Außenrohre (6, 6a, 6b) und der Innenrohre (15, 15a, 15b) und/oder die Rippenteilung unterschiedlich groß bemessen sind.

9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste oder die oberste Reihe der Innenrohre (15, 15a, 15b) an eine eine Medienzuführung (31) aufwei­ sende Verteilerkammer (28), jeweils zwei benachbarte Reihen der Strömungsspalte (22) und der Innenrohre (15, 15a, 15b) an Umlenkkammern (21, 29) und die oberste bzw. unterste Reihe der Innenrohre (15, 15a, 15b) an eine eine Medienabführung (32) aufweisende Abströmkammer (30) angeschlossen sind, wobei der Außenrohrboden (44) und die Stützwand (45) durch die Stirnwände des einen in Strömungsrichtung des Gases im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Wärmetauschergehäuses (2a) mit bodenseitigem Pro­ duktabzug (58) gebildet sind.

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der Gaszuführung (33) oder der Gasabführung (36) be­ nachbarte Reihe der Innenrohre (15, 15a, 15b) an eine eine Medienzuführung (31) aufweisende Verteilerkammer (28), jeweils zwei benachbarte Reihen der Strömungs­ spalte (22) und der Innenrohre (15, 15a, 15b) an Um­ lenkkammern (21, 29) und die der Gasabführung (36) bzw. der Gaszuführung (33) benachbarte Reihe der In­ nenrohre (15, 15a, 15b) an eine eine Medienabführung (32) aufweisende Abströmkammer (30) angeschlossen sind, wobei der Außenrohrboden durch eine Stirnwand (3) des einen runden Querschnitt aufweisenden Wärme­ tauschergehäuses (2) mit bodenseitigem Produktabzug (35) und die Stützwand (12) durch eine im Abstand von der anderen Stirnwand (4) befindliche, im unteren Hö­ henbereich segmentartig ausgesparte Zwischenwand gebildet sind.

11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen (A, B) von Doppelrohren (DR) vorgesehen sind, die sich von den Stirnseiten des einen runden Quer­ schnitt aufweisenden Wärmetauschergehäuses (2b) mit bodenseitigem Produktabzug (65) aus in das Innere des Wärmetauschergehäuses (2b) erstrecken, und daß die Außenrohrböden durch die Stirnwände (59, 60) des Wärmetauschergehäuses (2b) und die Stützwände (61) durch im unteren Höhenbereich segmentartig ausge­ sparte Zwischenwände gebildet sind, wobei alle Innen­ rohre (15, 15a, 15b) der einen Gruppe (A) in eine ge­ meinsame stirnseitige Verteilerkammer (59) mit minde­ stens einer Medienzuführung (70) und alle Strömungs­ spalte (22) dieser Gruppe (A) in eine gemeinsame stirnseitige Abströmkammer (71) mit einer Medienab­ führung (73) münden, wohingegen bei der anderen Gruppe (B) die unterste Reihe der Innenrohre (15, 15a, 15b) an eine stirnseitige Abströmkammer (78) mit einer Medienabführung (79), jeweils zwei benachbarte Reihen der Innenrohre (15, 15a, 15b) und der Strö­ mungsspalte (22) an stirnseitige Umlenkkammern (80, 81) und die oberste Reihe der Innenrohre (15, 15a, 15b) an eine stirnseitige Verteilerkammer (74) mit Medienzuführung (77) angeschlossen sind.

12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen (A, B) von Doppelrohren (DR) vorgesehen sind, die sich von den Stirnseiten des einen runden Quer­ schnitt aufweisenden Wärmetauschergehäuses (2b) mit bodenseitigem Produktabzug (65) aus in das Innere des Wärmetauschergehäuses (2b) erstrecken, und daß die Außenrohrböden durch die Stirnwände (59, 60) des Wärmetauschergehäuses (2b) und die Stützwände (61) durch im unteren Höhenbereich segmentartig ausge­ sparte Zwischenwände gebildet sind, wobei alle Innen­ rohre (15, 15a, 15b) jeder Gruppe (A, B) in eine ge­ meinsame stirnseitige Verteilerkammer (69) mit minde­ stens einer Medienzuführung (70) und alle Strömungs­ spalte (22) dieser Gruppe (A, B) in eine gemeinsame stirnseitige Abströmkammer (71) mit einer Medienab­ führung (73) münden.

13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen (A, B) von Doppelrohren (DR) vorgesehen sind, die sich von den Stirnseiten des einen runden Quer­ schnitt aufweisenden Wärmetauschergehäuses (2b) mit bodenseitigem Produktabzug (65) aus in das Innere des Wärmetauschergehäuses (2b) erstrecken, und daß die Außenrohrböden durch die Stirnwände (59, 60) des Wärmetauschergehäuses (2b) und die Stützwände (61) durch im unteren Höhenbereich segmentartig ausge­ sparte Zwischenwände gebildet sind, wobei die unter­ ste Reihe der Innenrohre (15, 15a, 15b) jeder Gruppe (A, B) an eine stirnseitige Abströmkammer (78) mit einer Medienabführung (79), jeweils zwei benachbarte Reihen der Innenrohre (15, 15a, 15b) und der Strö­ mungsspalte (22) an stirnseitige Umlenkkammern (80, 81) und die oberste Reihe der Innenrohre (15, 15a, 15b) an eine stirnseitige Verteilerkammer (74) mit Medienzuführung (77) angeschlossen sind.

14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen (A1, B1) von in vertikalen Reihen angeordne­ ten Doppelrohren (DR) vorgesehen sind, die sich von den Stirnseiten des einen runden Querschnitt aufwei­ senden Wärmetauschergehäuses (83) aus bis etwa in dessen vertikale Mittelquerebene erstrecken, und der die Außenrohrböden durch die Stirnwände (84, 85) des Wärmetauschergehäuses (83) und die Stützwände (86) durch neben der Mittelquerebene liegende, zueinander beabstandete, seitlich segmentartig ausgesparte Zwischenwände gebildet sind, wobei die in Richtung des die Außenrohre (6, 6a, 6b) umströmenden Gases hinterste Reihe der Innenrohre (15, 15a, 15b) beider Gruppen (A1, B1) jeweils an eine stirnseitige Vertei­ lerkammer (90) mit Medienzuführung (91), jeweils zwei einander benachbarte Reihen der Innenrohre (15, 15a, 15b) und der Strömungsspalte (22) an stirnseitige Um­ lenkkammern (96, 98) und die in Strömungsrichtung des Gases vorderste Reihe der Strömungsspalte (22) an eine stirnseitige Abströmkammer (92) mit Medienabfüh­ rung (94) angeschlossen sind.

15. Wärmetauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite des Wärmetauschergehäuses (83) mittig jeder Gruppe (A1, B1) ein Eintrittsflansch (87) und in der Mittel­ querebene des Wärmetauschergehäuses (83) auf der an­ deren Seite ein Austrittsflansch (88) für das Gas vorgesehen sind.

16. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gas führenden Wärmetauschergehäuse (102) oder Kanal mit konvex gekrümmter Wand (106) die Außenrohre (6, 6a, 6b) und die Innenrohre (15, 15a, 15b) von einem außerhalb des Wärmetauschergehäuses (102) oder des Kanals liegenden Außenrohrboden (103) bzw. Innen­ rohrboden (113) aus quer zur Gasströmung in das Wär­ metauschergehäuse (102) oder in den Kanal eingesetzt sind und sich bis in die unmittelbare Nähe des je­ weils gegenüberliegenden Wandbereichs (106) er­ strecken, wobei die Stützwand (105) der Krümmung die­ ses Wandbereichs (106) angepaßt ist.

17. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelrohre (DR) in mehreren Reihen übereinander an­ geordnet, die Außenrohrböden durch Wände (117) eines unten und oben offenen Wärmetauschergehäuses (116) gebildet, die Strömungsspalte (22) der obersten Reihe der Doppelrohre (DR) an eine Verteilerkammer (120) mit Medienzuführung (121), die Strömungsspalte (22) der unteren Reihen sowie die Innenrohre (15, 15a, 15b) der oberen Reihen an Umlenkkammern (122, 126) und die Innenrohre (15, 15a, 15b) der untersten Reihe an eine Abströmkammer (123) mit Medienabführung (124) angeschlossen sind, wobei ein Gebläse (118, 119) von unten an das Wärmetauschergehäuse (116) angesetzt ist.