DE19709176C2 - Lamellenwärmetauscher - Google Patents

Lamellenwärmetauscher

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Description

Die Erfindung betrifft einen Lamellenwärmetauscher zur Abkühlung von gasförmigen Medien gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus DE 90 14 655 U1 ist ein gattungsgemäßer Lamellenwärmetauscher zur Abkühlung von gasförmigen Medien mit einer Temperatur von über Null Grad Celsius bekannt, wobei der Wärmetauscher aus zwei gleichgroßen, von dem gleichen Strom des abzukühlenden Mediums durchströmten Teilwärmetauschern und jeder Teilwärmetauscher aus einem Kernrohr mit Lamellen besteht, wobei die Lamellen mit dem Kernrohr in metallischem Kontakt stehen. Durch das Kernrohr strömt während der Kühlzeit ein Kühlmittel. Beim Kühlvorgang wird an den Lamellen laufend Wasserdampf in Form von Reif niedergeschlagen, wodurch sich die Lamellen mit einer Reifschicht überziehen. Je länger der Kühlvorgang andauert, desto dicker wird die Reifschicht und umso enger wird der Spalt zwischen zwei Lamellen. Aus diesem Grund darf der Lamellenabstand nicht zu klein sein. Normalerweise wird hier ein Abstand von 8 mm gewählt. Am Ende einer Kühlzeitperiode wird der Kühlvorgang abgebrochen. Durch eine Heizung wird danach der Lamellenwärmetauscher aufgeheizt, um den Reif von den Lamellen abzutauen. In dieser Abtauphase kann der Wärmetauscher natürlich nicht kühlen. Es liegt also ein diskontinuierlicher Kühlvorgang vor.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die mit dem diskontinuierlichen Kühlvorgang und der Aufheizung verbundenen Nachteile zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst, indem der gattungsgemäße Lamellenwärmetauscher auch nach dem Kennzeichen von Anspruch 1 ausgelegt wird.
In den Unteransprüchen werden Fortbildungen und Betriebsverfahren des Lamellenwärmetauschers nach der Erfindung beansprucht.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben. Es zeigen.
Fig. 1 einen aus zwei Teilwärmetauschern bestehender Wärmetauscher mit Lamellenblöcken und Leerräumen,
Fig. 2 einen Wärmetauscher wie Fig. 1, jedoch ohne Leerräume,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 und
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2.
Der Lamellenwärmetauscher 1 besteht aus zwei gleichgroßen parallelgeschalteten Teilwärmetauschern 2, 3. Beide Teilwärmetauscher 2, 3 haben grundsätzlich den gleichen Aufbau. In einer ersten Ausführungsform nach den Fig. 1, 3 bestehen sie jeweils aus einem Kernrohr 21, 31, auf dem abwechselnd Lamellenblöcke 22, 32 und Leerräume 23, 33 angeordnet sind. Beide Teilwärmetauscher 2, 3 sind so zueinander versetzt angeordnet, daß ein Lamellenblock 22 des ersten Teilwärmetauschers 2 einem Leerraum 33 des zweiten Teilwärmetauschers 3 gegenübersteht und umgekehrt. In den Leerräumen 23, 33 sind die dort liegenden jeweiligen Kernrohrabschnitte 211, 311 thermisch isoliert, um einen Reifansatz an diesen Rohrabschnitten zu vermeiden.
In jedem Teilwärmetauscher 2, 3 ist ein Lamellenblock 22, 32 und ein Leerraum 23, 33 durch eine Trennlamelle 24 thermisch gegeneinander isoliert und strömungsmäßig getrennt. Jede Trennlamelle 24 verläuft einstückig durch beide Teilwärmetauscher 2, 3.
In den Fig. 2, 4 ist eine zweite Ausführungsform des Lamellenwärmetauschers 4 dargestellt, bei der es keine Leerräume mehr gibt. Bei diesem Lamellenwärmetauscher 4 ragen die Lamellenblöcke 52, 62 in die jeweils gegenüberliegenden bisherigen Leerräume hinein, sind aber gegen die dort verlaufenden jeweiligen Kernrohrabschnitte 511, 611 der Kernrohre 51, 61 thermisch isoliert. Durch diesen Aufbau der beiden Teilwärmetauscher 5, 6 wird eine höhere Symmetrie des gesamten Lamellenwärmetauschers 4 in Bezug auf den Strömungswiderstand und eine etwas erhöhte Kühlleistung jedes Teilwärmetauschers 5, 6 erreicht. Die einzelnen Lamellenblöcke 51, 61 sind wiederum durch durchgehende Trennlamellen 54 thermisch gegeneinander isoliert und strömungsmäßig getrennt.
Das normale Betriebsverfahren für die Lamellenwärmetauscher 1, 4 besteht darin, daß ein Teilwärmetauscher 2, 5 oder 3, 6 sich im Kühlbetrieb befindet, während der andere Teilwärmetauscher 3, 6 oder 2, 5 abgetaut wird. Das zu kühlende gasförmige Medium muß hierbei jedoch eine Temperatur von über Null Grad Celsius haben. Die Steuerung des Lamellenwärmetauschers 1, 4 erfolgt in Intervallen durch die Magnetventile 25, 35. In voreingestellten Zeitintervallen wird abwechselnd der Teilwärmetauscher 2, 5 oder der Teilwärmetauscher 3, 6 an den Kühlmittelstrom angeschlossen. Im Unterschied zu einem konventionellen Lamellenwärmetauscher mit einem Lamellenabstand von 8 mm ist der Lamellenabstand in den Lamellenblöcken 22, 32; 52, 62 wesentlich kleiner und beträgt nur etwa 4 mm. Dieses ist deshalb erforderlich, da die Lamellenwärmetauscher 1, 4 ohne Zwangsabtauung durch eine Heizung bei gleicher Leistung die doppelte Austauscherfläche benötigen. Durch das Fehlen der Zwangsabtauung ist ein wesentlich wirtschaftlicherer Betrieb des Wärmetauschers möglich, da beispielsweise kein elektrischer Heizstrom benötigt wird. Außerdem kann die Luftfeuchtigkeit in dem zu kühlenden Medium wesentlich höher gehalten werden, was bei gewissen Prozessabläufen anders nicht erreicht werden kann. Zusätzlich wird die im Reifansatz gespeicherte Latentenergie zur Kühlung des durchströmenden Mediums verwendet.
Sollte kurzfristig eine erhöhte Kühlleistung benötigt werden, dann können beide Teilwärmetauscher 2, 3; 5, 6 parallelgeschaltet werden. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß die erhöhte Kälteleistung zur Verfügung steht. Für den Fall, daß die benötigte Abtauzeit kürzer als die mögliche Kühlzeit ist, ist auch ein überlappender Betrieb beider Teilwärmetauscher möglich.
Bezugszeichenliste
1
Lamellenwärmetauscher
2
Teilwärmetauscher
21
Kernrohr
211
Kernrohrabschnitt
22
Lamellenblock
23
Leerraum
24
Trennlamelle
25
Magnetventil
3
Teilwärmetauscher
31
Kernrohr
311
Kernrohrabschnitt
32
Lamellenblock
33
Leerraum
35
Magnetventil
4
Lamellenwärmetauscher
5
Teilwärmetauscher
51
Kernrohr
511
Kernrohrabschnitt
52
Lamellenblock
54
Trennlamelle
6
Teilwärmetauscher
61
Kernrohr
611
Kernrohrabschnitt
62
Lamellenblock

Claims (10)

1. Lamellenwärmetauscher zur Abkühlung von gasförmigen Medien mit einer Temperatur von über Null Grad Celsius, wobei der Wärmetauscher aus zwei gleichgroßen, von dem gleichen Strom des abzukühlenden Mediums durchströmten Teilwärmetauschern und jeder Teilwärmetauscher aus einem Kernrohr mit Lamellen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen zu Lamellenblöcken (22, 32; 52, 62) zusammengefaßt sind, wobei abwechselnd ein Lamellenblock (22, 52) an das erste Kernrohr (21, 51) und der nächste Lamellenblock (32, 62) an das zweite Kernrohr (31, 61) angeschlossen ist und beide Kernrohre (21, 51) jeweils mit einem Steuerventil (25, 35) versehen sind.
2. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilwärmetauscher (2, 3) aus mindestens einem Kernrohr (21, 31), auf dem abwechselnd Lamellenblöcke (22, 32) und Leerräume (23, 33) gleicher Größe angeordnet sind, besteht und beide Teilwärmetauscher (2, 3) zueinander versetzt angeordnet sind, sodaß ein Lamellenblock (22) des ersten Teilwärmetauschers (2) einem Leerraum (33) des zweiten Teilwärmetauschers (3) und umgekehrt gegenübersteht.
3. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernrohr (211, 311) in den Leerräumen (23, 33) thermisch isoliert ist.
4. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Teilwärmetauscher (2, 3) ein Lamellenblock (22, 32) und ein Leerraum (23, 33) durch eine Trennlamelle (24) thermisch gegeneinander isoliert und strömungsmäßig getrennt ist und die Trennlamelle (24) einstückig durch beide Teilwärmetauscher (2, 3) verläuft.
5. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (4) aus nebeneinander angeordneten Lamellenblöcken (52, 62) und zwei durch sämtliche Lamellenblöcke (52, 62) verlaufenden Kernrohren (51, 61) besteht, wobei abwechselnd ein Lamellenblock (52) an das erste Kernrohr (51) angeschlossen und gegen das zweite Kernrohr (61) thermisch isoliert und der nächste Lamellenblock (62) an das zweite Kernrohr (61) angeschlossen und gegen das erste Kernrohr (51) thermisch isoliert ist.
6. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lamellenblock (52, 62) an ein Kernrohr (51, 61) angeschlossen und gegen das andere Kernrohr (61, 51) thermisch isoliert ist.
7. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenblöcke (52, 62) durch Trennlamellen (54) thermisch gegeneinander isoliert und strömungsmäßig getrennt sind.
8. Verfahren zum Betrieb eines Lamellenwärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd ein Teilwärmetauscher sich im Kühlbetrieb befindet und der andere Teilwärmetauscher durch das zu kühlende gasförmige Medium von über Null Grad Celsius abgetaut wird.
9. Verfahren zum Betrieb eines Lamellenwärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer höheren Kühlleistung beide Teilwärmetauscher parallelgeschaltet im Kühlbetrieb arbeiten.
10. Verfahren zum Betrieb eines Lamellenwärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen überlappenden Kühlbetrieb beider Teilwärmetauscher, wenn die benötigte Abtauzeit kürzer als die Kühlzeit ist.
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