EP2757340B1 - Kühler - Google Patents

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EP2757340B1
EP2757340B1 EP14151073.5A EP14151073A EP2757340B1 EP 2757340 B1 EP2757340 B1 EP 2757340B1 EP 14151073 A EP14151073 A EP 14151073A EP 2757340 B1 EP2757340 B1 EP 2757340B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
heat exchanger
cooled
medium
equalisation element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP14151073.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2757340A2 (de
EP2757340A3 (de
Inventor
Irhad Buljina
Thomas Greven
Stephan Faulhaber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Diesel and Turbo SE filed Critical MAN Diesel and Turbo SE
Publication of EP2757340A2 publication Critical patent/EP2757340A2/de
Publication of EP2757340A3 publication Critical patent/EP2757340A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2757340B1 publication Critical patent/EP2757340B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/005—Other auxiliary members within casings, e.g. internal filling means or sealing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F28F2009/222—Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit

Definitions

  • the invention relates to a cooler according to the preamble of claims 1 and 8. From practice it is well known to cool with the aid of a cooler, a gaseous medium which has been compressed in a compressor. Such a cooler may be an intercooler between two compressor stages or an aftercooler after the last or single compressor stage.
  • coolers for cooling a compressed in a compressor, gaseous medium have a housing, wherein in the housing a heat exchanger for cooling the compressed, gaseous medium is arranged.
  • a heat exchanger for cooling the compressed, gaseous medium is arranged in the housing.
  • Such a cooler has several pipes through which coolant flows and around which the gaseous medium to be cooled flows.
  • the coolant is typically water and the gaseous medium to be cooled is typically air.
  • the housing of the cooler has at least one inlet, via which the gaseous medium to be cooled can be introduced into the housing of the cooler and fed to a section of the heat exchanger on the inlet side of the flow. Furthermore, the housing has at least one outlet, via which cooled, gaseous medium can be discharged from the housing of the cooler, starting from a section of the heat exchanger that is on the outlet side of the flow.
  • Such a cooler is in JP 2010 133678 A disclosed.
  • a cooler may have large dimensions.
  • coolers are known whose housing has a length of over 10 meters and a diameter of over 3 meters.
  • Such a non-uniform flow for the gaseous medium to be cooled is disadvantageous because then the cooler can not be operated optimally.
  • An uneven flow of the compressed, gaseous and to be cooled medium through the radiator limits the cooling capacity of the radiator.
  • the present invention seeks to provide a novel cooler.
  • At least two perforated, plate-like flow equalization elements are arranged in the housing in the direction of flow of the medium to be cooled upstream of the flow inlet side of the heat exchanger, which are arranged at an angle to each other such that a first, upper flow equalization element extends through the heat exchanger in the flow direction of the medium to be cooled, and that a second, lower flow equalization element extends obliquely to the flow direction of the medium to be cooled through the heat exchanger, so that a part of the flow to be conducted via the heat exchanger flows successively over the at least two flow equalization elements and another part passes by the same.
  • a uniform flow for the gaseous medium to be cooled can be realized by the heat exchanger of the cooler.
  • the cooler can then be operated at an optimum operating point, whereby its cooling performance can be improved.
  • a condensate separation can be improved on an optional condensate separator of the cooler.
  • Reduces the pressure loss in a cooler and the vibration stress of components of the cooler can be reduced.
  • At least one perforated, plate-like flow equalization element which is positioned upstream of the flow inlet-side section of the heat exchanger in the flow direction of the medium to be cooled, is subdivided into a plurality of segments of different porosity. Through the segments with different porosities, an optimal flow through the radiator or the heat exchanger of the radiator with the gaseous medium to be cooled can be set. This object is also achieved by a cooler according to claim 8.
  • At least three perforated, plate-like flow equalization elements are positioned in the housing in the flow direction of the medium to be cooled upstream of the upstream section of the heat exchanger, namely a first, upper flow equalization element and a second lower flow equalization element extending through the heat exchanger in the flow direction of the medium to be cooled , and a third, middle flow equalization element extending through the heat exchanger between the upper and lower flow equalization elements perpendicular to the flow direction of the medium to be cooled such that a portion of the flow to be flowed via the heat exchanger flows sequentially across the upper flow equalization element and one of the further flow equalization elements another part passes by.
  • the present invention relates to a cooler which serves to cool a compressed in a compressor, gaseous medium.
  • the compressor may be an axial compressor and the radiator according to the invention may be an intercooler or aftercooler.
  • the invention relates to such coolers that are used in large compressor systems from a capacity of about 300,000 Nm 3 / h.
  • Fig. 1 and 2 show different views of a radiator 10, namely a housing 11 of the radiator 10, wherein within the housing 10, a heat exchanger 12 is arranged.
  • the heat exchanger 12 has a plurality of tubes, not shown in detail, through which a coolant, in particular water, flows and is to be cooled by the gaseous medium to be cooled, in particular air to be cooled.
  • a coolant in particular water
  • the housing 11 of the radiator 10 On the housing 11 of the radiator 10 at least one inlet 13 is formed, via which the to be cooled, compressed gaseous medium in the housing 11 of the radiator 10 can be inserted and a flow inlet side portion 14 of the heat exchanger 12 can be fed. Furthermore, the housing 11 has at least one outlet 15, via which cooled medium, starting from a flow outlet-side section 16 of the heat exchanger 12 from the housing 11 of the radiator 10 can be discharged. The flow of the still to be cooled gaseous medium and the flow of the already cooled gaseous medium are separated by at least one partition plate 25 from each other.
  • the direction of flow of the gaseous medium to be cooled through the cooler 10 is shown by arrows 17, in particular Fig. 2 . 3 and 5 can be taken that the gaseous medium to be cooled flows from above via the inlet 13 into the radiator 10, then distributed vertically and horizontally along the flow inlet side portion 14 of the heat exchanger 12, then the heat exchanger 12 in the horizontal direction from the flow inlet side section 14 Flow outlet-side section 16 flows through, and then flows vertically and horizontally along the flow outlet side portion 16 of the heat exchanger 12 to the outlet 15.
  • At least two perforated, plate-like flow equalization elements are positioned in the housing 11 of the radiator 10 in the flow direction of the gaseous medium to be cooled, upstream of the inflow-side section 14 of the heat exchanger 12.
  • two perforated, plate-like flow equalization elements 18, 19 are positioned in front of the flow inlet-side section 14 of the heat exchanger 12
  • Fig. 3 are arranged angle profile to each other and include an angle ⁇ between 30 ° and 60 °.
  • the two perforated, plate-like flow equalization elements 18 and 19 enclose an angle ⁇ between 40 ° and 50 °.
  • a first perforated, plate-like flow equalization element 18 extends in or parallel to the flow direction 17 of the medium to be cooled through the heat exchanger 12.
  • a second flow equalization element 19, which is arranged below the first flow equalization element 18, extends obliquely to the flow direction 17 of the medium to be cooled through the heat exchanger 12.
  • each of the first, upper plate-like flow equalization element 18 and the second, lower plate-type flow equalization element 19 is subdivided into a plurality of segments of different porosity.
  • the segments of different porosity of the upper flow equalization element 18, which runs in or parallel to the flow direction 17 of the medium to be cooled through the heat exchanger 12, are preferably positioned in a horizontal direction perpendicular to the flow direction 17 of the medium to be cooled by the heat exchanger adjacent to each other that adjacent the inlet 13 for the medium to be cooled a relatively low porosity and with increasing distance from the inlet 13 a relatively high porosity is formed.
  • the upper flow equalization element 18 may be provided to subdivide the upper flow equalization element 18 into, for example, five or seven segments, the segment positioned adjacent to the inlet 13 having a relatively high porosity of, for example, 40%, whereas As the distance of the segments from the inlet 13 increases, the porosity increases successively, for example by 10% per segment.
  • the lower flow equalization element 19 which is inclined to the flow direction 17 of the medium to be cooled by the heat exchanger 12, divided into several segments of different porosity, which may be provided in a concrete embodiment, this flow equalization element 19 into two segments, wherein then a relatively large porosity is set in an upper segment of the lower flow equalization element 19 which extends adjacent to the upper flow equalization element 18, whereas in the lower segment of the lower flow equalization element 19, which is spaced from the upper flow equalization element 18, a relatively large porosity is formed.
  • the segments of different porosity of the lower flow equalization element 19 are accordingly not positioned next to one another in the horizontal direction but one above the other in the vertical direction.
  • the upper, first flow equalization element 18 which extends parallel to the flow direction 17 of the medium to be cooled through the heat exchanger 12, with a distance ⁇ d1 below an upper edge 20 of the heat exchanger 17 is arranged. Furthermore, can Fig. 3 it can be seen that both flow equalization elements 18 and 19 are arranged at a distance ⁇ d2 in front of the flow inlet-side section 14 of the heat exchanger 12, so that part of the flow to be conducted via the heat exchanger 12 is guided past the flow equalization elements 18 and 19 and another part ,
  • Fig. 4 shows a section of the flow equalization element 18 and from the flow equalization element 19 in the region of a segment the same, being in Fig. 4 a plurality of holes or recesses 21 are shown whose size and spacing determine the porosity of the respective segment of the respective flow equalization element 18 or 19.
  • the recesses 21 are arranged like a matrix in the form of several rows and columns, wherein in the middle between two recesses 21 of a first row, a recess of an adjacent second row is arranged.
  • Each three recesses 21 positioned in two rows are arranged with their centers at the vertices of an isosceles triangle. This arrangement of the recesses 21 is purely exemplary nature.
  • Fig. 5 shows an alternative embodiment of a cooler 10 according to the invention, wherein in the housing 11, three perforated, plate-like flow equalization elements 22, 23 and 24 are positioned.
  • a first, upper flow equalization element 22 and a second, lower flow equalization element 24 each extend in or parallel to the flow direction 17 of the gaseous medium to be cooled through the heat exchanger 12.
  • a third, middle flow equalization element 24 extends perpendicular to the flow direction of the gaseous to be cooled Medium through the heat exchanger 12 between the upper flow equalization element 22 and the lower flow equalization element 23. At least one of these flow equalization elements 22, 23, 24 may again be subdivided into a plurality of segments of different porosity.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kühler nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8. Aus der Praxis ist es hinlänglich bekannt, mit Hilfe eines Kühlers ein gasförmiges Medium, welches in einem Verdichter verdichtet wurde, zu kühlen. Bei einem solchen Kühler kann es sich um einen Zwischenkühler zwischen zwei Verdichterstufen oder um einen Nachkühler nach der letzten oder einzigen Verdichterstufe handeln.
  • Aus der Praxis bekannte Kühler zur Kühlung eines in einem Verdichter verdichteten, gasförmigen Mediums verfügen über ein Gehäuse, wobei in dem Gehäuse ein Wärmetauscher zur Kühlung des verdichteten, gasförmigen Mediums angeordnet ist. Ein solcher Kühler verfügt über mehrere von Kühlmittel durchströmte und von dem zu kühlenden, gasförmigen Medium umströmte Rohre.
  • Beim Kühlmittel handelt es sich typischerweise um Wasser und beim zu kühlenden, gasförmigen Medium typischerweise um Luft.
  • Das Gehäuse des Kühlers verfügt über mindestens einen Zulauf, über welchen das zu kühlende, gasförmige Medium in das Gehäuse des Kühlers einführbar und einem strömungseintrittsseitigen Abschnitt des Wärmetauschers zuführbar ist. Ferner verfügt das Gehäuse über mindestens einen Ablauf, über welchen gekühltes, gasförmiges Medium ausgehend von einem strömungsaustrittsseitigen Abschnitt des Wärmetauschers aus dem Gehäuse des Kühlers abführbar ist.
  • Ein solcher Kühler ist in JP 2010 133678 A offenbart. Abhängig vom Einsatzgebiet kann ein solcher Kühler große Abmessungen aufweisen. So sind Kühler bekannt, deren Gehäuse eine Länge von über 10 Metern und einen Durchmesser von über 3 Metern aufweist. Insbesondere bei Kühlern mit derart großen Abmessungen besteht das Problem, dass sich innerhalb des Kühlers eine ungleichmäßige Strömung für das zu kühlende, gasförmige Medium ausbildet. Eine derart ungleichmäßige Strömung für das zu kühlende, gasförmige Medium ist von Nachteil, da dann der Kühler nicht optimal betrieben werden kann. Eine ungleichmäßige Strömung des verdichteten, gasförmigen und zu kühlenden Mediums durch den Kühler beschränkt die Kühlleistung des Kühlers.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Kühler zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Kühler nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind im Gehäuse in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums gesehen stromaufwärts des strömungseintrittseitigen Abschnitts des Wärmetauschers mindestens zwei perforierte, plattenartige Strömungsvergleichmäßigungselemente positioniert, die derart winkelprofilartig zueinander angeordnet sind, dass sich ein erstes, oberes Strömungsvergleichmäßigungselement in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher erstreckt, und dass sich ein zweites, unteres Strömungsvergleichmäßigungselement schräg zur Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher erstreckt, sodass ein Teil der über den Wärmetauscher zu leitenden Strömung über die mindestens zwei Strömungsvergleichmäßigungselemente nacheinander strömt und ein anderer Teil an denselben vorbeigeführt wird. Über die Strömungsvergleichmäßigungselemente kann eine gleichmäßige Strömung für das zu kühlende, gasförmige Medium durch den Wärmetauscher des Kühlers realisiert werden. Der Kühler kann dann in einem optimalen Betriebspunkt betrieben werden, wodurch dessen Kühlleistung verbessert werden kann. Weiterhin kann mit der Erfindung eine Kondensatabscheidung an einem gegebenenfalls vorhandenen Kondensatabscheider des Kühlers verbessert werden. Ferner kann mit der Erfindung der Druckverlust in einem Kühler reduziert und die Schwingungsbeanspruchung von Bauteilen des Kühlers verringert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens ein perforiertes, plattenartiges Strömungsvergleichmäßigungselement, das in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums gesehen stromaufwärts des strömungseintrittseitigen Abschnitts des Wärmetauschers positioniert ist, in mehrere Segmente unterschiedlicher Porosität unterteilt. Über die Segmente mit unterschiedlichen Porositäten kann eine optimale Durchströmung des Kühlers bzw. des Wärmetauschers des Kühlers mit dem zu kühlenden, gasförmigen Medium eingestellt werden. Diese Aufgabe wird ebenfalls durch einen Kühler nach Anspruch 8 gelöst. Erfindungsgemäß sind im Gehäuse in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums gesehen stromaufwärts des strömungseintrittseitigen Abschnitts des Wärmetauschers mindestens drei perforierte, plattenartige Strömungsvergleichmäßigungselemente positioniert, nämlich ein erstes, oberes Strömungsvergleichmäßigungselement und ein zweites, unteres Strömungsvergleichmäßigungselement, die sich in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher erstrecken, sowie ein drittes, mittleres Strömungsvergleichmäßigungselement, das sich zwischen dem oberen und unteren Strömungsvergleichmäßigungselement senkrecht zur Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher erstreckt, sodass ein Teil der über den Wärmetauscher zu leitenden Strömung über das obere Strömungsvergleichmäßigungselement und ein der weiteren Strömungsvergleichmäßigungselemente nacheinander strömt und ein anderer Teil an denselben vorbeigeführt wird.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1:
    eine Seitenansicht eines Kühlers;
    Fig. 2:
    eine Vorderansicht des Kühlers;
    Fig. 3:
    einen Querschnitt durch den Kühler;
    Fig. 4:
    einen Detail des Kühlers; und
    Fig. 5:
    einen Querschnitt durch einen alternativen Kühler.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Kühler, welcher der Kühlung eines in einem Verdichter verdichteten, gasförmigen Mediums dient. Beim Verdichter kann es sich um einen Axialverdichter und beim erfindungsgemäßen Kühler um einen Zwischenkühler oder Nachkühler handeln. Insbesondere betrifft die Erfindung solche Kühler, die bei großen Verdichteranlagen ab einer Leistung von ca. 300.000 Nm3/h zum Einsatz kommen.
  • Fig. 1 und 2 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Kühlers 10, nämlich eines Gehäuses 11 des Kühlers 10, wobei innerhalb des Gehäuses 10 ein Wärmetauscher 12 angeordnet ist.
  • Der Wärmetauscher 12 verfügt über mehrere, im Detail nicht gezeigte, von einem Kühlmittel, insbesondere von Wasser, durchströmte und von dem zu kühlenden, gasförmigen Medium, insbesondere von zu kühlender Luft, umströmte Rohre.
  • Am Gehäuse 11 des Kühlers 10 ist mindestens ein Zulauf 13 ausgebildet, über welchen das zu kühlende, verdichtete gasförmige Medium in das Gehäuse 11 des Kühlers 10 einführbar und einem strömungseintrittsseitigen Abschnitt 14 des Wärmetauschers 12 zuführbar ist. Ferner verfügt das Gehäuse 11 über mindestens einen Ablauf 15, über welchen gekühltes Medium, ausgehend von einem strömungsaustrittsseitigen Abschnitt 16 des Wärmetauschers 12 aus dem Gehäuse 11 des Kühlers 10 abführbar ist. Die Strömung des noch zu kühlenden gasförmigen Mediums und die Strömung des bereits gekühlten gasförmigen Mediums sind über mindestens ein Trennblech 25 voneinander separiert.
  • In den Figuren ist durch Pfeile 17 die Strömungsrichtung des zu kühlenden, gasförmigen Mediums durch den Kühler 10 gezeigt, wobei insbesondere Fig. 2, 3 und 5 entnommen werden kann, dass das zu kühlende, gasförmige Medium von oben über den Zulauf 13 in den Kühler 10 einströmt, sich anschließend vertikal und horizontal entlang des strömungseintrittsseitigen Abschnitts 14 des Wärmetauschers 12 verteilt, anschließend den Wärmetauscher 12 in horizontaler Richtung vom strömungseintrittsseitigen Abschnitt 14 zum strömungsaustrittsseitigen Abschnitt 16 durchströmt, und dann vertikal und horizontal entlang des strömungsaustrittsseitigen Abschnitts 16 des Wärmetauschers 12 zum Ablauf 15 strömt.
  • Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung sind im Gehäuse 11 des Kühlers 10 in Strömungsrichtung des zu kühlenden, gasförmigen Mediums gesehen, stromaufwärts des strömungseintrittsseitigen Abschnitts 14 des Wärmetauschers 12 mindestens zwei perforierte, plattenartige Strömungsvergleichmäßigungselemente positioniert.
  • Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 sind in Strömungsrichtung des zu kühlenden, gasförmigen Mediums gesehen vor dem strömungseintrittsseitigen Abschnitt 14 des Wärmetauschers 12 zwei perforierte, plattenartige Strömungsvergleichmäßigungselemente 18, 19 positioniert, die gemäß Fig. 3 winkelprofilartig zueinander angeordnet sind und einen Winkel α zwischen 30° und 60° einschließen. Vorzugsweise schließen die beiden perforierten, plattenartigen Strömungsvergleichmäßigungselemente 18 und 19 einen Winkel α zwischen 40° und 50° ein. Ein erstes perforiertes, plattenartiges Strömungsvergleichmäßigungselement 18 erstreckt sich in bzw. parallel zu der Strömungsrichtung 17 des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher 12. Ein zweites Strömungsvergleichmäßigungselement 19, welches unterhalb des ersten Strömungsvergleichmäßigungselements 18 angeordnet ist, erstreckt sich schräg zur Strömungsrichtung 17 des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher 12.
  • Vorzugsweise ist sowohl das erste, obere plattenartige Strömungsvergleichmäßigungselement 18 als auch das zweite, untere plattenartige Strömungsvergleichmäßigungselement 19 in mehrere Segmente unterschiedlicher Porosität unterteilt.
  • Die Segmente unterschiedlicher Porosität des oberen Strömungsvergleichmäßigungselements 18, welches in bzw. parallel zur Strömungsrichtung 17 des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher 12 verläuft, sind vorzugsweise derart in horizontaler Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung 17 des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher nebeneinander positioniert, dass benachbart zu dem Zulauf 13 für das zu kühlende Medium eine relativ geringe Porosität und mit zunehmendem Abstand zu dem Zulauf 13 eine relativ hohe Porosität ausgebildet ist. So kann vorgesehen sein, das obere Strömungsvergleichmäßigungselement 18 in zum Beispiel fünf oder sieben Segmente zu untergliedern, wobei das Segment, welches benachbart zum Zulauf 13 positioniert ist, eine relativ hohe Porosität von zum Beispiel 40 % aufweist, wohingegen mit zunehmendem Abstand der Segmente von dem Zulauf 13 die Porosität sukzessive zunimmt, zum Beispiel schrittweise je Segment um 10 %.
  • Vorzugsweise ist auch das untere Strömungsvergleichmäßigungselement 19, welches zur Strömungsrichtung 17 des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher 12 schräg gestellt ist, in mehrere Segmente unterschiedlicher Porosität unterteilt, wobei in einem konkreten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein kann, dieses Strömungsvergleichmäßigungselement 19 in zwei Segmente zu untergliedern, wobei dann in einem oberen Segment des unteren Strömungsvergleichmäßigungselements 19, welches benachbart zum oberen Strömungsvergleichmäßigungselement 18 verläuft, eine relativ große Porosität eingestellt ist, wohingegen in dem unteren Segment des unteren Strömungsvergleichmäßigungselements 19, welches vom oberen Strömungsvergleichmäßigungselement 18 beabstandet ist, eine relativ große Porosität ausgebildet ist. Die Segmente unterschiedlicher Porosität des unteren Strömungsvergleichmäßigungselements 19 sind demnach nicht in horizontaler Richtung nebeneinander sondern in vertikaler Richtung übereinander positioniert.
  • Wie am besten Fig. 3 entnommen werden kann, ist das obere, erste Strömungsvergleichmäßigungselement 18, welches sich parallel zur Strömungsrichtung 17 des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher 12 erstreckt, mit einem Abstand Δd1 unterhalb einer Oberkante 20 des Wärmetauschers 17 angeordnet. Ferner kann Fig. 3 entnommen werden, dass beide Strömungsvergleichmäßigungselemente 18 und 19 mit einem Abstand Δd2 vor dem strömungseintrittsseitigen Abschnitt 14 des Wärmetauschers 12 angeordnet sind, sodass demnach ein Teil der über den Wärmetauscher 12 zu leitenden Strömung über die Strömungsvergleichmäßigungselemente 18 und 19 und ein anderer Teil an denselben vorbeigeführt wird.
  • Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus dem Strömungsvergleichmäßigungselement 18 bzw. aus dem Strömungsvergleichmäßigungselement 19 im Bereich eines Segments desselben, wobei in Fig. 4 mehrere Löcher bzw. Ausnehmungen 21 gezeigt sind, deren Größe und Abstand die Porosität des jeweiligen Segments des jeweiligen Strömungsvergleichmäßigungselements 18 bzw. 19 bestimmen.
  • In Fig. 4 sind die Ausnehmungen 21 matrixartig in Form mehrerer Reihen und Spalten angeordnet, wobei in der Mitte zwischen zwei Ausnehmungen 21 einer ersten Reihe eine Ausnehmung einer benachbarten zweiten Reihe angeordnet ist. Jeweils drei in zwei Reihen positionierte Ausnehmungen 21 sind mit ihren Mittelpunkten an den Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet. Diese Anordnung der Ausnehmungen 21 ist rein exemplarischer Natur.
  • Fig. 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlers 10, bei welchem im Gehäuse 11 drei perforierte, plattenartige Strömungsvergleichmäßigungselemente 22, 23 und 24 positioniert sind. Ein erstes, oberes Strömungsvergleichmäßigungselement 22 und ein zweites, unteres Strömungsvergleichmäßigungselement 24 erstrecken sich jeweils in bzw. parallel zur Strömungsrichtung 17 des zu kühlenden, gasförmigen Mediums durch den Wärmetauscher 12. Ein drittes, mittleres Strömungsvergleichmäßigungselement 24 erstreckt sich senkrecht zur Strömungsrichtung des zu kühlenden, gasförmigen Mediums durch den Wärmetauscher 12 zwischen dem oberen Strömungsvergleichmäßigungselement 22 und dem unteren Strömungsvergleichmäßigungselement 23. Mindestens eines dieser Strömungsvergleichmäßigungselemente 22, 23, 24 kann wieder in jeweils mehrere Segmente unterschiedlicher Porosität untergliedert sein.
  • Mit der Erfindung ist es möglich, auf einfache Art und Weise eine Strömungsvergleichmäßigung innerhalb des Kühlers 10 zu bewirken, um so zu gewährleisten, dass zu kühlendes, gasförmiges Medium gleichmäßig bzw. gleichförmig über den Wärmetauscher 12 des Kühlers 10 geführt wird. Hierdurch kann der Wirkungsgrad des Kühlers 10 verbessert und derselbe in einem optimalen Betriebspunkt betrieben werden. Durch die Vergleichmäßigung der Strömung durch den Kühler 10 werden weiterhin Baugruppen desselben weniger schwingungsseitig beansprucht. Der Druckverlust im Kühler 10 kann optimiert werden. Weiterhin kann ggf. eine Kondensatabscheidung an einem stromabwärts des Wärmetauschers 12 verbauten Kondensatabscheider verbessert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kühler
    11
    Gehäuse
    12
    Wärmetauscher
    13
    Zulauf
    14
    strömungseintrittseitiger Abschnitt
    15
    Ablauf
    16
    strömungsaustrittseitiger Abschnitt
    17
    Strömungsrichtung
    18
    Strömungsvergleichmäßigungselement
    19
    Strömungsvergleichmäßigungselement
    20
    Oberkante
    21
    Ausnehmung
    22
    Strömungsvergleichmäßigungselement
    23
    Strömungsvergleichmäßigungselement
    24
    Strömungsvergleichmäßigungselement
    25
    Trennblech

Claims (10)

  1. Kühler (10) zur Kühlung eines in einem Verdichter verdichteten, gasförmigen Mediums, mit einem Gehäuse (11), mit einem im Gehäuse (11) positionierten Wärmetauscher (12), der mehrere von einem Kühlmittel durchströmte und von dem zu kühlenden, gasförmigen Medium umströmte Rohre aufweist, mit mindestens einem Zulauf (13), über welchen das zu kühlende Medium in das Gehäuse (11) des Kühlers einführbar und einem strömungseintrittseitigen Abschnitt (14) des Wärmetauschers (12) zuführbar ist, und mit mindestens einem Ablauf (15), über welchen gekühltes Medium ausgehend von einem strömungsaustrittseitigen Abschnitt (16) des Wärmetauschers (12) aus dem Gehäuse (11) des Kühlers abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (11) in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums gesehen stromaufwärts des strömungseintrittseitigen Abschnitts (14) des Wärmetauschers (12) mindestens zwei perforierte, plattenartige Strömungsvergleichmäßigungselemente (18, 19) positioniert sind, die derart winkelprofilartig zueinander angeordnet sind, dass sich ein erstes, oberes Strömungsvergleichmäßigungselement (18) in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher (12) erstreckt, und dass sich ein zweites, unteres Strömungsvergleichmäßigungselement (19) schräg zur Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher (12) erstreckt, sodass ein Teil der über den Wärmetauscher (12) zu leitenden Strömung über die mindestens zwei Strömungsvergleichmäßigungselemente (18, 19) nacheinander strömt und ein anderer Teil an denselben vorbeigeführt wird.
  2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein perforiertes, plattenartiges Strömungsvergleichmäßigungselement (18, 19), das in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums gesehen stromaufwärts des strömungseintrittseitigen Abschnitts (14) des Wärmetauschers (12) positioniert ist, in mehrere Segmente unterschiedlicher Porosität unterteilt ist.
  3. Kühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, obere Strömungsvergleichmäßigungselement (18) und das zweite, untere Strömungsvergleichmäßigungselement (19) einen Winkel zwischen 30° und 60° einschließen.
  4. Kühler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, obere Strömungsvergleichmäßigungselement (18) und das zweite, untere Strömungsvergleichmäßigungselement (19) einen Winkel zwischen 40° und 50° einschließen.
  5. Kühler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, obere Strömungsvergleichmäßigungselement (18) mit einem ersten Abstand unterhalb einer Oberkante (20) des Wärmetauschers (12) angeordnet ist, und dass das erste, obere Strömungsvergleichmäßigungselement (18) und das zweite, untere Strömungsvergleichmäßigungselement (19) jeweils mit einem zweiten Abstand von dem strömungseintrittseitigen Abschnitt (14) des Wärmetauschers (12) angeordnet sind.
  6. Kühler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, obere Strömungsvergleichmäßigungselement (18) in mehrere Segmente unterschiedlicher Porosität unterteilt ist, wobei die Segmente unterschiedlicher Porosität des ersten, oberen Strömungsvergleichmäßigungselements (18) derart nebeneinander positioniert sind, dass benachbart zu dem oder jedem Zulauf (13) für das zu kühlende Medium eine relativ geringe Porosität und mit Abstand zu dem oder jedem Zulauf (13) eine relativ hohe Porosität ausgebildet ist.
  7. Kühler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite, untere Strömungsvergleichmäßigungselement (19) in mehrere Segmente unterschiedlicher Porosität unterteilt ist, wobei die Segmente unterschiedlicher Porosität des zweiten, unteren Strömungsvergleichmäßigungselements (19) derart übereinander positioniert sind, dass benachbart zu dem ersten, oberen Strömungsvergleichmäßigungselement (18) eine relativ große Porosität und mit Abstand zu dem ersten, oberen Strömungsvergleichmäßigungselement (18) eine relativ geringe Porosität ausgebildet ist.
  8. Kühler (10) zur Kühlung eines in einem Verdichter verdichteten, gasförmigen Mediums, mit einem Gehäuse (11), mit einem im Gehäuse (11) positionierten Wärmetauscher (12), der mehrere von einem Kühlmittel durchströmte und von dem zu kühlenden, gasförmigen Medium umströmte Rohre aufweist, mit mindestens einem Zulauf (13), über welchen das zu kühlende Medium in das Gehäuse (11) des Kühlers einführbar und einem strömungseintrittseitigen Abschnitt (14) des Wärmetauschers (12) zuführbar ist, und mit mindestens einem Ablauf (15), über welchen gekühltes Medium ausgehend von einem strömungsaustrittseitigen Abschnitt (16) des Wärmetauschers (12) aus dem Gehäuse (11) des Kühlers abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (11) in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums gesehen stromaufwärts des strömungseintrittseitigen Abschnitts (14) des Wärmetauschers (12) mindestens drei perforierte, plattenartige Strömungsvergleichmäßigungselemente (22, 23, 24) positioniert sind, nämlich ein erstes, oberes Strömungsvergleichmäßigungselement (22) und ein zweites, unteres Strömungsvergleichmäßigungselement (23), die sich in Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher (12) erstrecken, sowie ein drittes, mittleres Strömungsvergleichmäßigungselement (24), das sich zwischen dem oberen und unteren Strömungsvergleichmäßigungselement senkrecht zur Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher (12) erstreckt, sodass ein Teil der über den Wärmetauscher (12) zu leitenden Strömung über das obere Strömungsvergleichmäßigungselement (22) und ein der weiteren Strömungsvergleichmäßigungselemente (23, 24) nacheinander strömt und ein anderer Teil an denselben vorbeigeführt wird.
  9. Kühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, obere Strömungsvergleichmäßigungselement (22) mit einem ersten Abstand unterhalb einer Oberkante (20) des Wärmetauschers (12) angeordnet ist, und dass das erste, obere Strömungsvergleichmäßigungselement (22), das zweite, untere Strömungsvergleichmäßigungselement (23) und das dritte, mittlere Strömungsvergleichmäßigungselement (24) jeweils mit einem zweiten Abstand von dem strömungseintrittseitigen Abschnitt (14) des Wärmetauschers (12) angeordnet sind.
  10. Kühler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsvergleichmäßigungselemente (22, 23, 24) jeweils in mehrere Segmente unterschiedlicher Porosität unterteilt ist.
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