EP3165865A1 - Wärmetauscher - Google Patents

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Publication number
EP3165865A1
EP3165865A1 EP16000118.6A EP16000118A EP3165865A1 EP 3165865 A1 EP3165865 A1 EP 3165865A1 EP 16000118 A EP16000118 A EP 16000118A EP 3165865 A1 EP3165865 A1 EP 3165865A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
fluid
exchanger according
outer jacket
jacket
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.)
Withdrawn
Application number
EP16000118.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Steinbauer
Christiane Kerber
Joachim Conrad
Ole Müller-Thorwart
Konrad Braun
Florian Deichsel
Kalpesh Shah
Paresh Parmar
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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 Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP3165865A1 publication Critical patent/EP3165865A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0236—Header boxes; End plates floating elements
    • F28F9/0239—Header boxes; End plates floating elements floating header boxes
    • 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
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • 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
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger.
  • heat exchangers With the aid of a heat exchanger, heat can be transferred from a first fluid to a second fluid or vice versa.
  • Such heat exchangers are used, for example, in process engineering plants, for example for hydrogen production, power plants, in particular solar power plants, or the like.
  • Such a heat exchanger has an outer jacket in which the first fluid circulates.
  • a tube bundle is provided, that is flowed around by the first fluid.
  • the tube bundle is flowed through by the second fluid.
  • the object of the present invention is to provide an improved heat exchanger.
  • a heat exchanger for molten salt applications for transferring heat from a first fluid to a second fluid.
  • the heat exchanger comprises an outer jacket through which the first fluid can flow, a tube bundle through which the second fluid can flow, the tube bundle being arranged in the outer jacket and the heat transferable to transfer the heat from the first fluid, the tube bundle an inner shell axially slidably supported in the outer shell in a longitudinal direction thereof, and an exchangeable bearing member being disposed between the inner shell and the outer shell for supporting the inner shell in the outer shell.
  • a molten salt application is understood to mean an application of the heat exchanger in which heat is transferred from one molten salt, which may be the first fluid, to another fluid, for example the second fluid, or vice versa.
  • the heat exchanger can therefore also be referred to as a molten salt heat exchanger become.
  • at least one replaceable bearing element is provided. Under an exchangeable bearing element is a bearing element to understand that non-destructive, especially without tools or with the help of tools, is interchangeable.
  • the bearing element is connected cohesively neither to the inner shell nor to the outer jacket. Since the first fluid and the second fluid may have different temperatures, different thermal expansion between the outer shell and the tube bundle may occur.
  • a plurality of replaceable bearing elements are provided, which are arranged distributed uniformly over a circumference of the outer shell.
  • At least three bearing elements are provided.
  • four, five or more bearing elements may be provided.
  • the replaceable bearing element is made of a soft metal.
  • the replaceable bearing element may be made of aluminum, lead, bronze or copper or have aluminum, lead, bronze or copper.
  • the replaceable bearing element may also be made of graphite or have graphite. As a result, good sliding properties are always guaranteed.
  • the replaceable bearing element is received in a receiving element.
  • the receiving element is preferably box-shaped and preferably has four side walls between which the replaceable bearing element is received.
  • the bearing element is preferably inserted only in the receiving element and not firmly connected thereto. As a result, the bearing element can be exchanged particularly easily.
  • the receiving element is attached to the outer jacket.
  • the receiving element may be welded to the outer jacket.
  • the receiving element may be formed, for example, as provided in the outer shell recess.
  • the bearing element is adapted to slide on a sliding element.
  • the sliding element is preferably plate-shaped.
  • the bearing element and the sliding element can each be cylindrically curved.
  • the sliding element is fastened to the inner jacket.
  • the sliding element is welded to the inner shell.
  • the sliding element may also be formed integrally with the inner shell.
  • the outer jacket has an outer tube section extending longitudinally therefrom, wherein a diameter of the outer tube section is smaller than a diameter of the outer jacket.
  • an outer diameter of the outer tube portion is smaller than an outer diameter of the larger jacket.
  • the outer pipe section extends out of a curved end face of the outer shell.
  • the outer tube section is formed integrally with the outer jacket.
  • the outer tube section may be welded to the outer jacket.
  • the inner jacket has a longitudinally extending inner tube section, wherein a diameter of the inner tube section is smaller than a diameter of the inner jacket.
  • an outer diameter of the inner pipe section is smaller than an outer diameter of the inner shell.
  • the diameter of the inner shell is smaller than the diameter of the outer shell and the diameter of the inner pipe section is smaller than the diameter of the outer pipe section.
  • the inner pipe section extends out of a curved end face of the inner shell.
  • the inner tube section is axially displaceably mounted in the outer tube section in the longitudinal direction, wherein the interchangeable bearing element is arranged for storing the inner tube section in the outer tube section between the inner tube section and the outer tube section.
  • a plurality of replaceable bearing elements is arranged between the inner tube section and the outer tube section.
  • the bearing elements may for example be connected to the outer pipe section.
  • the outer jacket has a removable cover, which closes the outer tube section on the front side.
  • the lid may close a maintenance opening of the outer shell.
  • the lid is cup-shaped.
  • the lid preferably has a bottom, a tubular base portion and a flange disposed opposite the bottom. With the help of the flange, the lid is connectable to the outer tube section.
  • a flange may be provided on the outer pipe section.
  • a sealing device be provided between the flange of the outer tube portion and the flange of the lid.
  • the sealing device may be a weld ring seal or weld ring lip seal.
  • the inner pipe section is at least partially disposed in the lid.
  • the inner tube section is accessible when removing the lid of the outer tube section. This facilitates the maintenance of the heat exchanger.
  • the replaceable bearing element is at least partially disposed in the lid.
  • the receiving elements of the bearing elements are connected to the lid.
  • the bearing elements can be exchanged particularly easily when removing the lid.
  • the first fluid is a molten salt and the second fluid is a thermal oil or an organic heat carrier.
  • the molten salt may include alkali metal hydrates, nitrites, nitrates, sulfates, carbonates, chlorides, hydroxides, bromides, thiocyanates, fluorides or combinations of these.
  • the molten salt and the second fluid are fed under pressure to the heat exchanger and depressurized.
  • the first fluid having an inlet temperature of about 390 ° C and an outlet temperature of about 290 ° C and the second fluid having an inlet temperature of about 280 ° C and an outlet temperature of 380 ° C.
  • heat exchanger also include not explicitly mentioned combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments.
  • the expert will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the heat exchanger.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of a heat exchanger
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of the heat exchanger according to the section line II-II of Fig. 1 ;
  • Fig. 3 shows the detail view III according to Fig. 1 ;
  • Fig. 4 shows the detail view IV according to Fig. 3 ;
  • Fig. 5 shows the view V according to Fig. 3 ;
  • Fig. 6 shows a schematic partial perspective view of the heat exchanger according to Fig. 1 .
  • the Fig. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of a heat exchanger 1 for transferring heat from a first fluid F 1 to a second fluid F 2 .
  • the Fig. 2 shows a schematic sectional view of the heat exchanger 1 according to the section line II-II of Fig. 1
  • the Fig. 3 shows the detail view III according to Fig. 1
  • the Fig. 4 shows the detail view IV according to the Fig. 3
  • the Fig. 5 shows the view V according to Fig. 3
  • the Fig. 6 shows a schematic perspective partial view of the heat exchanger 1.
  • the Fig. 1 to 6 simultaneously referred to.
  • the heat exchanger 1 is suitable for molten salt applications. Therefore, the heat exchanger 1 may also be referred to as a molten salt heat exchanger.
  • the heat exchanger 1 is for process plants, such as plants for generating energy from solar radiation, refineries, plants for hydrogen production, power plants or the like.
  • the heat exchanger 1 comprises a tubular first head 2 with an inlet 3 and an outlet 4.
  • the head 2 may be closed at the front side with a cover 5.
  • the second fluid to be heated F 2 flows .
  • the second fluid F 2 is supplied to the inlet 3 under pressure.
  • the second fluid F 2 for example, have a temperature of 280 ° C.
  • the second fluid F 2 may be, for example, a thermal oil or an organic heat carrier.
  • the heated second fluid F 2 flows, for example, at a temperature of 380 ° C without pressure. Conversely, the second fluid F 2 can flow into the outlet 4 and flow out through the inlet 3.
  • the outlet 4 is referred to as inlet and the inlet 3 as outlet.
  • the inlet 3 and the outlet 4 can by a in the Fig. 1 not shown partition plate be fluidly separated from each other.
  • the partition plate may be in the orientation of Fig. 1 be arranged horizontally.
  • the heat exchanger 1 has a in the Fig. 3 shown tube bundle 6, which has a plurality of tubes 7 to 10.
  • the number of tubes 7 to 10 is arbitrary.
  • the tube bundle may include 50 to 200 tubes 7 to 10.
  • the tubes 7 to 10 are connected to the first head 2 such that the second fluid F 2 flows from the inlet 3 through the tubes 9, 10 in the direction of a second head 11 of the heat exchanger 1.
  • the tube bundle 6 is connected to a closure plate 12.
  • the tubes 7 to 10 are welded to the end plate 12.
  • the tubes 7 to 10 terminate at the end plate 12.
  • Connected to the end plate 12 is an inner shell 13 of the heat exchanger 1.
  • the end plate 12 and the inner shell 13 enclose a space 14 through which the second fluid F 2 flows and deflects therein becomes.
  • the second fluid F 2 flows through the tubes 9, 10 into the space 14 and from the space 14 via the tubes 7, 8 and the outlet 4 again from the heat exchanger 1 from.
  • the heat exchanger 1 further includes an outer jacket 15 having an inlet 16 and an outlet 17.
  • the first fluid F 1 which is preferably a molten salt, flows into the inlet 16 under pressure.
  • the first fluid F 1 have a temperature of about 390 ° C.
  • the molten salt may contain alkali metal hydrates, Nitrites, nitrates, sulfates, carbonates, chlorides, hydroxides, bromides, thiocyanates, fluorides, or combinations of these.
  • the molten salt may have a melting temperature of over 300 ° C.
  • the first fluid F 1 flows from the inlet 16 in the direction of the second head 11 and from this back towards the outlet 17 to flow out of the heat exchanger 1.
  • the first fluid F 1 may have a temperature of about 290 ° C.
  • the first fluid F 1 is preferably depressurized.
  • a partition plate 18 is provided therein, which is in the orientation of Fig. 1 is arranged horizontally.
  • the partition plate 18 extends from the first head 2 in a longitudinal direction L of the outer shell 15 in the direction of the second head 11 Fig. 2 shows the partition plate 18 can be arranged rotated relative to a horizontal h by an angle ⁇ .
  • the angle ⁇ can be for example 45 °.
  • the partition plate 18 may be fixedly connected to the outer jacket 15, in particular welded, be.
  • the partition plate 18 may optionally be insulated.
  • the heat exchanger 1 further comprises vertically arranged partition plates 19, 20, which are alternately attached either to the outer jacket 15 and / or to the partition plate 18.
  • the first fluid F 1 is guided along the horizontally disposed partition plate 18 and thereby guided around the vertically arranged partition plates 19, 20.
  • the tubes 7 to 10 of the tube bundle 6 are passed through the partition plates 19, 20.
  • the tubes 7 to 10 with respect to the partition plates 19, 20 in the longitudinal direction L axially displaceable.
  • 15 optional stiffening rings 21 may be provided on the outside of the outer jacket 15 on the outside.
  • the inner jacket 13 is disposed within the outer shell 15. Due to the different temperatures of the first fluid F 1 and the second fluid F 2 , there may be different length expansions in the longitudinal direction L of the outer jacket 15 and the tube bundle 6. For this reason, the inner shell 13 in the longitudinal direction L is axially displaceable in stored the outer jacket 15.
  • the inner jacket 13 is mounted floating on the second head 11 in the outer jacket 15. Therefore, the second head 11 may also be referred to as a floating head.
  • an exchangeable bearing element 22 (FIG. Fig. 5 ) intended.
  • the number of bearing elements 22 is arbitrary.
  • a plurality of such replaceable bearing elements 22 are provided which are distributed uniformly over a circumference u 15 of the outer shell 15.
  • three, four, five, six or more bearing elements 22 may be provided.
  • the bearing elements 22 are destructively removable from the heat exchanger 1. As a result, the bearing elements 22 can be easily replaced when worn.
  • the bearing elements 22 are preferably provided on the outer jacket 15 or attached thereto.
  • the replaceable bearing elements 22 are preferably made of a soft metal such as aluminum, copper, bronze or lead or have a soft metal.
  • the bearing elements 22 may also be made of graphite or have graphite.
  • the bearing elements 22 can each be accommodated in receiving elements 23.
  • the receiving elements 23 are box or box-shaped.
  • the bearing elements 22 may be inserted without further attachment in the receiving elements 23.
  • the receiving elements 23 are attached to the outer jacket 15.
  • the receiving elements 23 may be provided in the outer jacket 15 recesses or be welded, for example, on the outer jacket 15.
  • the bearing elements 22 are adapted to slide on corresponding sliding elements 24.
  • the sliding elements 24 may be attached to the inner shell 13.
  • the sliding elements 24 may be welded to the inner shell 13.
  • the outer jacket 15 has an outer tubular section 25 extending out of the longitudinal direction L out of this.
  • the outer tube section 25 is preferably formed in one piece with the outer jacket 15.
  • the outer tube section 25 extends out of a curved end face 26 of the outer jacket 15.
  • a diameter d 25 in particular a Inner diameter of the outer tube portion 25 is smaller than a diameter d 15 , in particular an outer diameter, of the outer jacket 15.
  • the outer jacket 15 has a removable cover 27 which closes the outer tube portion 25 frontally.
  • a flange 28 may be provided on the outer pipe section 25 and a flange 29 corresponding to the flange 28 may be provided on the cover 27.
  • the flanges 28, 29 are sealed together.
  • the Fig. 4 shows the sealing of the flanges 28, 29.
  • the flanges 28, 29 and the outer jacket 15 and the lid 27 may be made for example of a chromium-molybdenum steel.
  • a plurality of through holes 30, 31 may be provided, can be passed through the fastening means 32 such as screws. With the help of the fastening means 32, the flanges 28, 29 are pressed axially against each other.
  • a sealing device 33 is provided between the flanges 28, 29, a sealing device 33 is provided.
  • the sealing device 33 is a so-called welding ring seal or welding ring lip seal.
  • the flanges 28, 29 are each provided with a fastening element 34, 35.
  • the fastening elements 34, 35 are applied, for example, by build-up welding and made of a nickel- and / or molybdenum-based alloy.
  • the sealing device 33 has a first sealing element 36 which is fixedly connected to the fastening element 34 and a second sealing element 37 which is fixedly connected to the second fastening element 35.
  • an optional sealing means 38 may be provided between the sealing elements 36, 37.
  • the sealing means 38 seals the sealing device 33, for example during a pressure test.
  • the sealing elements 36, 37 may optionally be welded together.
  • each sealing element 36, 37 has a semicircular welding section 39, 40.
  • the welding sections 39, 40 can be firmly connected to one another by a weld 41.
  • a heat-related relative movement of the flanges 28, 29 to each other by the elastically deformable welding portions 39, 40 are compensated.
  • the lid 27 has a cup-shaped geometry with a tubular base portion 42 on which the flange 29 is provided and a bottom 43 opposite the flange 29.
  • the bottom 43 is curved.
  • the inner shell 13 has a longitudinal direction L in this extending inner tube portion 44.
  • the inner tube section 44 extends out of a curved end face 45 of the inner jacket 13.
  • a diameter d 44 of the inner tube portion 44 is smaller than a diameter d 13 of the inner shell 13. Further, the diameter d 44 is smaller than the diameter d 25 and the diameter d 13 is smaller than the diameter d 15th
  • the inner tube portion 44 is axially slidably mounted in the outer tube portion 25 in the longitudinal direction L, wherein for supporting the inner tube portion 44 in the outer tube portion 25 between the inner tube portion 44 and the outer tube portion 25, the bearing elements 22 are arranged. Furthermore, the bearing elements 22 can be arranged at least partially in the cover 27. Also, the inner pipe section 44 is at least partially disposed in the lid 27.
  • the inner tube section 44 is closed at the end with a cover 46.
  • the cover 46 is fastened to a flange 47 provided on the end of the inner pipe section 44. Between the plate-shaped cover 46 and the flange 47 is also in the Fig. 4 shown sealing device 33 is provided.
  • An outer diameter of the lid 46 is smaller by about 5 mm than an inner diameter bounded by the bearing elements 22.
  • the cover 27 can be removed via the cover 46.
  • the receiving elements 23 of the bearing elements 22 can be firmly connected to the cover 27.
  • a particularly simple replacement of the bearing elements 22 is possible.
  • the inner jacket 13 is floatingly mounted in the outer jacket 15 stresses due to different thermal expansions can be prevented. Thermal bypasses or heat leaks are effectively reduced in the heat exchanger 1 described above.
  • the molten salt can move freely through the heat exchanger 1.
  • the heat exchanger 1 is particularly easy to maintain because the lid 27 is easily removable.
  • the heat exchanger 1 is particularly pressure-insensitive by the use of the sealing device 33.
  • the heat exchanger 1 is also particularly inexpensive to produce.

Abstract

Wärmetauscher (1) für Salzschmelze-Anwendungen zum Übertragen von Wärme von einem ersten Fluid (F 1 ) auf ein zweites Fluid (F 2 ), mit einem äußeren Mantel (15), der von dem ersten Fluid (F 1 ) durchströmbar ist, einem Rohrbündel (6), das von dem zweiten Fluid (F 2 ) durchströmbar ist, wobei das Rohrbündel (6) in dem äußeren Mantel (15) angeordnet ist und zum Übertragen der Wärme von dem ersten Fluid (F 1 ) umströmbar ist, wobei das Rohrbündel (6) einen inneren Mantel (13) aufweist, der in dem äußeren Mantel (15) in einer Längsrichtung (L) desselben axial verschieblich gelagert ist und wobei zum Lagern des inneren Mantels (13) in dem äußeren Mantel (15) zwischen dem inneren Mantel (13) und dem äußeren Mantel (15) zumindest ein austauschbares Lagerelement (22) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher.
  • Mit Hilfe eines Wärmetauschers kann Wärme von einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid oder umgekehrt übertragen werden. Derartige Wärmetauscher finden beispielsweise in verfahrenstechnischen Anlagen, wie beispielsweise zur Wasserstoffherstellung, Kraftwerken, insbesondere Solarkraftwerken, oder dergleichen Anwendung. Ein derartiger Wärmetauscher weist einen äußeren Mantel auf, in dem das erste Fluid zirkuliert. In dem äußeren Mantel ist ein Rohrbündel vorgesehen, dass von dem ersten Fluid umströmt wird. Das Rohrbündel wird von dem zweiten Fluid durchströmt. Die US 4,186,049 A , US 4,090,554 A , US 6,561,265 B2 , US 2011/0240261 A1 , US 4,045,286 A , US 6,701,711 B1 und US 6,877,508 B2 beschreiben derartige Wärmetauscher.
  • Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen.
  • Demgemäß wird ein Wärmetauscher für Salzschmelze-Anwendungen zum Übertragen von Wärme von einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid vorgeschlagen. Der Wärmetauscher umfasst einen äußeren Mantel, der von dem ersten Fluid durchströmbar ist, ein Rohrbündel, dass von dem zweiten Fluid durchströmbar ist, wobei das Rohrbündel in dem äußeren Mantel angeordnet ist und zum Übertragen der Wärme von dem ersten Fluid umströmbar ist, wobei das Rohrbündel einen inneren Mantel aufweist, der in dem äußeren Mantel in einer Längsrichtung desselben axial verschieblich gelagert ist und wobei zum Lagern des inneren Mantels in dem äußeren Mantel zwischen dem inneren Mantel und dem äußeren Mantel ein austauschbares Lagerelement angeordnet ist.
  • Unter einer Salzschmelze-Anwendung ist eine Anwendung des Wärmetauschers zu verstehen, bei der Wärme von einer Salzschmelze, die das erste Fluid sein kann, auf ein anderes Fluid, beispielsweise das zweite Fluid, oder umgekehrt übertragen wird. Der Wärmetauscher kann deshalb auch als Salzschmelze-Wärmetauscher bezeichnet werden. Insbesondere ist zumindest ein austauschbares Lagerelement vorgesehen. Unter einem austauschbaren Lagerelement ist ein Lagerelement zu verstehen, das zerstörungsfrei, insbesondere werkzeugfrei oder auch mit Hilfe von Werkzeugen, austauschbar ist. Insbesondere ist das Lagerelement weder mit dem inneren Mantel noch mit dem äußeren Mantel stoffschlüssig verbunden. Da das erste Fluid und das zweite Fluid unterschiedliche Temperaturen aufweisen können, kann es zu unterschiedlichen wärmebedingten Ausdehnungen zwischen dem äußeren Mantel und dem Rohrbündel kommen. Dadurch, dass der innere Mantel mit Hilfe des Lagerelements in dem äußeren Mantel gelagert ist, können diese wärmebedingten unterschiedlichen Ausdehnungen des Rohrbündels und des äußeren Mantels ausgeglichen werden ohne dass es zu mechanischen Spannungen im Wärmetauscher kommt. Dies erhöht die Betriebszuverlässigkeit und die Lebensdauer des Wärmetauschers. Dadurch, dass das Lagerelement austauschbar ist, ist der Wärmetauscher weiterhin besonders einfach und komfortabel zu warten.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist eine Vielzahl an austauschbaren Lagerelementen vorgesehen, die gleichmäßig verteilt über einen Umfang des äußeren Mantels angeordnet sind.
  • Vorzugsweise sind zumindest drei Lagerelemente vorgesehen. Alternativ können auch vier, fünf oder mehr Lagerelemente vorgesehen sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das austauschbare Lagerelement aus einem Weichmetall gefertigt.
  • Beispielsweise kann das austauschbare Lagerelement aus Aluminium, Blei, Bronze oder Kupfer gefertigt sein oder Aluminium, Blei, Bronze oder Kupfer aufweisen. Alternativ kann das austauschbare Lagerelement auch aus Grafit gefertigt sein oder Grafit aufweisen. Hierdurch sind stets gute Gleiteigenschaften gewährleistet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das austauschbare Lagerelement in einem Aufnahmeelement aufgenommen.
  • Das Aufnahmeelement ist vorzugsweise kastenförmig und weist vorzugsweise vier Seitenwände auf, zwischen denen das austauschbare Lagerelement aufgenommen ist.
  • Das Lagerelement ist vorzugsweise lediglich in das Aufnahmeelement eingelegt und nicht fest mit diesem verbunden. Hierdurch kann das Lagerelement besonders einfach ausgetauscht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Aufnahmeelement an dem äußeren Mantel befestigt.
  • Beispielsweise kann das Aufnahmeelement mit dem äußeren Mantel verschweißt sein. Alternativ kann das Aufnahmeelement beispielsweise als in dem äußeren Mantel vorgesehene Vertiefung ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Lagerelement dazu eingerichtet, auf einem Gleitelement zu gleiten.
  • Das Gleitelement ist vorzugsweise plattenförmig. Das Lagerelement und das Gleitelement können jeweils zylinderförmig gewölbt sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Gleitelement an dem inneren Mantel befestigt.
  • Beispielsweise ist das Gleitelement mit dem inneren Mantel verschweißt. Das Gleitelement kann auch einteilig mit dem inneren Mantel ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der äußere Mantel einen sich in Längsrichtung aus diesem heraus erstreckenden äußeren Rohrabschnitt auf, wobei ein Durchmesser des äußeren Rohrabschnitts kleiner als ein Durchmesser des äußeren Mantels ist.
  • Insbesondere ist ein Außendurchmesser des äußeren Rohrabschnitts kleiner als ein Außendurchmesser des größeren Mantels. Vorzugsweise erstreckt sich der äußere Rohrabschnitt aus einer gewölbten Stirnseite des äußeren Mantels heraus. Vorzugsweise ist der äußere Rohrabschnitt einteilig mit dem äußeren Mantel ausgebildet. Beispielsweise kann der äußere Rohrabschnitt mit dem äußeren Mantel verschweißt sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der innere Mantel einen sich in Längsrichtung sich aus diesem heraus erstreckenden inneren Rohabschnitt auf, wobei ein Durchmesser des inneren Rohrabschnitts kleiner als ein Durchmesser des inneren Mantels ist.
  • Vorzugsweise ist ein Außendurchmesser des inneren Rohrabschnitts kleiner als ein Außendurchmesser des inneren Mantels. Vorzugsweise ist der Durchmesser des inneren Mantels kleiner als der Durchmesser des äußeren Mantels und der Durchmesser des inneren Rohrabschnitts kleiner als der Durchmesser des äußeren Rohrabschnitts. Vorzugsweise erstreckt sich der innere Rohrabschnitt aus einer gewölbten Stirnseite des inneren Mantels heraus.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der innere Rohrabschnitt in dem äußeren Rohrabschnitt in der Längsrichtung axial verschieblich gelagert, wobei zum Lagern des inneren Rohrabschnitts in dem äußeren Rohrabschnitt zwischen dem inneren Rohrabschnitt und dem äußeren Rohrabschnitt das austauschbare Lagerelement angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem inneren Rohrabschnitt und dem äußeren Rohrabschnitt eine Vielzahl an austauschbaren Lagerelementen angeordnet. Die Lagerelemente können beispielsweise mit dem äußeren Rohrabschnitt verbunden sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der äußere Mantel einen abnehmbaren Deckel auf, der den äußeren Rohrabschnitt stirnseitig verschließt.
  • Der Deckel kann eine Wartungsöffnung des äußeren Mantels verschließen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Deckel topfförmig.
  • Der Deckel weist vorzugsweise einen Boden, einen rohrförmigen Basisabschnitt und einen dem Boden gegenüberliegend angeordneten Flansch auf. Mit Hilfe des Flansches ist der Deckel mit dem äußeren Rohrabschnitt verbindbar. Hierzu kann an dem äußeren Rohrabschnitt ein Flansch vorgesehen sein. Zwischen dem Flansch des äußeren Rohrabschnitts und dem Flansch des Deckels kann eine Dichteinrichtung vorgesehen sein. Die Dichteinrichtung kann eine Schweißringdichtung oder Schweißringlippendichtung sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der innere Rohrabschnitt zumindest teilweise in dem Deckel angeordnet.
  • Hierdurch ist beim Abnehmen des Deckels von dem äußeren Rohrabschnitt der innere Rohrabschnitt zugänglich. Dies erleichtert die Wartung des Wärmetauschers.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das austauschbare Lagerelement zumindest teilweise in dem Deckel angeordnet.
  • Beispielsweise sind die Aufnahmeelemente der Lagerelemente mit dem Deckel verbunden. Hierdurch können die Lagerelemente beim Abnehmen des Deckels besonders einfach ausgetauscht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Fluid eine Salzschmelze und das zweite Fluid ein Thermoöl oder ein organischer Wärmeträger.
  • Beispielsweise kann die Salzschmelze Alkalimetallhydrate, Nitrite, Nitrate, Sulfate, Carbonate, Chloride, Hydroxide, Bromide, Thiocyanate, Fluoride oder Kombinationen von diesen umfassen. Vorzugsweise werden im Betrieb des Wärmetauschers die Salzschmelze und das zweite Fluid unter Druck dem Wärmetauscher zugeführt und drucklos diesem abgeführt. Dabei kann beispielsweise das erste Fluid eine Eingangstemperatur von etwa 390° C und eine Ausgangstemperatur von etwa 290° C und das zweite Fluid eine Eingangstemperatur von etwa 280° C und eine Ausgangstemperatur von 380° C aufweisen.
  • Weitere mögliche Implementierungen des Wärmetauschers umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Wärmetauschers hinzufügen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte des Wärmetauschers sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Wärmetauschers. Im Weiteren wird der Wärmetauscher unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauschers;
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht des Wärmetauschers gemäß der Schnittlinie II-II der Fig. 1;
  • Fig. 3 zeigt die Detailansicht III gemäß Fig. 1;
  • Fig. 4 zeigt die Detailansicht IV gemäß Fig. 3;
  • Fig. 5 zeigt die Ansicht V gemäß Fig. 3; und
  • Fig. 6 zeigt eine schematische perspektivische Teilansicht des Wärmetauschers gemäß Fig. 1.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Die Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauschers 1 zum Übertragen von Wärme von einem ersten Fluid F1 auf ein zweites Fluid F2. Die Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht des Wärmetauschers 1 gemäß der Schnittlinie II-II der Fig. 1. Die Fig. 3 zeigt die Detailansicht III gemäß Fig. 1. Die Fig. 4 zeigt die Detailansicht IV gemäß der Fig. 3. Die Fig. 5 zeigt die Ansicht V gemäß Fig. 3. Die Fig. 6 zeigt eine schematische perspektivische Teilansicht des Wärmetauschers 1. Im Folgenden wird auf die Fig. 1 bis 6 gleichzeitig Bezug genommen.
  • Der Wärmetauscher 1 ist für Salzschmelze-Anwendungen geeignet. Deshalb kann der Wärmetauscher 1 auch als Salzschmelze-Wärmetauscher bezeichnet werden. Der Wärmetauscher 1 ist für verfahrenstechnische Anlagen, wie beispielsweise Anlagen zur Erzeugung von Energie aus Sonnenstrahlung, Raffinerien, Anlagen zur Wasserstoffherstellung, Kraftwerksanlagen oder dergleichen geeignet. Der Wärmetauscher 1 umfasst einen rohrförmigen ersten Kopf 2 mit einem Einlass 3 und einem Auslass 4. Der Kopf 2 kann stirnseitig mit einem Deckel 5 verschlossen sein. In den Einlass 3 strömt das zu erwärmende zweite Fluid F2 ein. Das zweite Fluid F2 wird dem Einlass 3 unter Druck zugeführt. Dabei kann das zweite Fluid F2 beispielsweise eine Temperatur von 280° C aufweisen. Das zweite Fluid F2 kann beispielsweise ein Thermoöl oder ein organischer Wärmeträger sein.
  • Aus dem Auslass 4 strömt das erwärmte zweite Fluid F2 beispielsweise mit einer Temperatur von 380° C drucklos aus. Umgekehrt kann das zweite Fluid F2 in den Auslass 4 einströmen und durch den Einlass 3 ausströmen. In diesem Fall wird der Auslass 4 als Einlass und der Einlass 3 als Auslass bezeichnet. Der Einlass 3 und der Auslass 4 können durch eine in der Fig. 1 nicht gezeigte Trennplatte fluidisch voneinander getrennt sein. Die Trennplatte kann in der Orientierung der Fig. 1 horizontal angeordnet sein.
  • Der Wärmetauscher 1 weist ein in der Fig. 3 gezeigtes Rohrbündel 6 auf, das eine Vielzahl an Rohren 7 bis 10 aufweist. Die Anzahl der Rohre 7 bis 10 ist beliebig. Beispielsweise kann das Rohrbündel 50 bis 200 Rohre 7 bis 10 umfassen. Die Rohre 7 bis 10 sind so mit dem ersten Kopf 2 verbunden, dass das zweite Fluid F2 von dem Einlass 3 durch die Rohre 9, 10 in Richtung eines zweiten Kopfs 11 des Wärmetauschers 1 strömt. An dem zweiten Kopf 11 ist das Rohrbündel 6 mit einer Abschlussplatte 12 verbunden. Beispielsweise sind die Rohre 7 bis 10 mit der Abschlussplatte 12 verschweißt. Die Rohre 7 bis 10 enden an der Abschlussplatte 12. Mit der Abschlussplatte 12 verbunden ist ein innerer Mantel 13 des Wärmetauschers 1. Die Abschlussplatte 12 und der innere Mantel 13 umschließen einen Raum 14, durch den das zweite Fluid F2 strömt und in diesem umgelenkt wird. Dabei strömt das zweite Fluid F2 durch die Rohre 9, 10 in den Raum 14 ein und aus dem Raum 14 über die Rohre 7, 8 und dem Auslass 4 wieder aus dem Wärmetauscher 1 ab.
  • Der Wärmetauscher 1 umfasst weiterhin einen äußeren Mantel 15 mit einem Einlass 16 und einem Auslass 17. Das erste Fluid F1, das vorzugsweise eine Salzschmelze ist, fließt druckbeaufschlagt in den Einlass 16 ein. Dabei kann das erste Fluid F1 eine Temperatur von etwa 390° C aufweisen. Die Salzschmelze kann Alkalimetallhydrate, Nitrite, Nitrate, Sulfate, Carbonate, Chloride, Hydroxide, Bromide, Thiocyanate, Fluoride oder Kombinationen von diesen umfassen. Insbesondere kann die Salzschmelze eine Schmelztemperatur von über 300° C aufweisen. Das erste Fluid F1 strömt von dem Einlass 16 in Richtung des zweiten Kopfs 11 und von diesem zurück in Richtung des Auslasses 17, um aus dem Wärmetauscher 1 auszuströmen. Beim Ausströmen aus dem Wärmetauscher 1 kann das erste Fluid F1 eine Temperatur von etwa 290° C aufweisen. Beim Ausströmen aus dem Wärmetauscher 1 ist das erste Fluid F1 vorzugsweise drucklos.
  • Zum Führen des ersten Fluids F1 in dem äußeren Mantel 15 ist in diesem eine Trennplatte 18 vorgesehen, die in der Orientierung der Fig. 1 horizontal angeordnet ist. Die Trennplatte 18 erstreckt sich ausgehend von dem ersten Kopf 2 in einer Längsrichtung L des äußeren Mantels 15 in Richtung des zweiten Kopfs 11. Wie die Fig. 2 zeigt kann die Trennplatte 18 bezüglich einer Horizontalen h um einen Winkel α verdreht angeordnet sein. Der Winkel α kann beispielsweise 45° betragen. Die Trennplatte 18 kann mit dem äußeren Mantel 15 fest verbunden, insbesondere verschweißt, sein. Die Trennplatte 18 kann optional isoliert sein.
  • Der Wärmetauscher 1 umfasst weiterhin vertikal angeordnete Trennplatten 19, 20, die wechselweise entweder an dem äußeren Mantel 15 und/oder an der Trennplatte 18 befestigt sind. Wie in der Fig. 1 mit Hilfe von Pfeilen dargestellt, wird das erste Fluid F1 entlang der horizontal angeordneten Trennplatte 18 geführt und dabei um die vertikal angeordneten Trennplatten 19, 20 herumgeleitet. Die Rohre 7 bis 10 des Rohrbündels 6 sind dabei durch die Trennplatten 19, 20 hindurchgeführt. Dabei sind die Rohre 7 bis 10 bezüglich der Trennplatten 19, 20 in der Längsrichtung L axial verschieblich. Durch die Umleitung des ersten Fluids F1 mit Hilfe der Trennplatten 19, 20 wird ein besonderes gutes Umspülen des Rohrbündels 6 mit dem ersten Fluid F1 erreicht. Wie die Fig. 2 weiterhin zeigt, können außenseitig an dem äußeren Mantel 15 optionale Versteifungsringe 21 vorgesehen sein.
  • Wie die Fig. 3 zeigt, ist der innere Mantel 13 innerhalb des äußeren Mantels 15 angeordnet. Auf Grund der unterschiedlichen Temperaturen des ersten Fluids F1 und des zweiten Fluids F2 kann es zu unterschiedlichen Längenausdehnungen in der Längsrichtung L des äußeren Mantels 15 und des Rohrbündels 6 kommen. Aus diesem Grund ist der innere Mantel 13 in der Längsrichtung L axial verschieblich in dem äußeren Mantel 15 gelagert. Der innere Mantel 13 ist an dem zweiten Kopf 11 schwimmend in dem äußeren Mantel 15 gelagert. Deshalb kann der zweite Kopf 11 auch als Schwimmkopf bezeichnet werden.
  • Zum Lagern des inneren Mantels 13 in dem äußeren Mantel 15 ist zwischen dem inneren Mantel 13 und dem äußeren Mantel 15 ein austauschbares Lagerelement 22 (Fig. 5) vorgesehen. Die Anzahl der Lagerelemente 22 ist beliebig. Vorzugsweise ist eine Vielzahl an derartigen austauschbaren Lagerelementen 22 vorgesehen, die gleichmäßig über einen Umfang u15 des äußeren Mantels 15 verteilt angeordnet sind. Beispielsweise können drei, vier, fünf, sechs oder mehr Lagerelemente 22 vorgesehen sein. Unter austauschbar ist vorliegend zu verstehen, dass die Lagerelemente 22 zerstörungsfrei aus dem Wärmetauscher 1 entfernbar sind. Hierdurch können die Lagerelemente 22 bei Verschleiß einfach ausgetauscht werden.
  • Die Lagerelemente 22 sind vorzugsweise an dem äußeren Mantel 15 vorgesehen beziehungsweise an diesem befestigt. Die austauschbaren Lagerelemente 22 sind vorzugsweise aus einem Weichmetall wie beispielsweise Aluminium, Kupfer, Bronze oder Blei gefertigt oder weisen ein Weichmetall auf. Alternativ können die Lagerelemente 22 auch aus Grafit gefertigt sein oder Grafit aufweisen. Die Lagerelemente 22 können jeweils in Aufnahmeelementen 23 aufgenommen sein. Die Aufnahmeelemente 23 sind kasten- oder schachtelförmig. Die Lagerelemente 22 können ohne weitere Befestigung in die Aufnahmeelemente 23 eingelegt sein. Die Aufnahmeelemente 23 sind an dem äußeren Mantel 15 befestigt. Die Aufnahmeelemente 23 können in dem äußeren Mantel 15 vorgesehene Vertiefungen sein oder beispielsweise auf dem äußeren Mantel 15 aufgeschweißt sein. Die Lagerelemente 22 sind dazu eingerichtet, auf korrespondierenden Gleitelementen 24 zu gleiten. Die Gleitelemente 24 können an dem inneren Mantel 13 befestigt sein. Beispielsweise können die Gleitelemente 24 mit dem inneren Mantel 13 verschweißt sein.
  • Wie die Fig. 3 weiterhin zeigt, weist der äußere Mantel 15 einen sich in Längsrichtung L aus diesem heraus erstreckenden äußeren Rohrabschnitt 25 auf. Der äußere Rohrabschnitt 25 ist vorzugsweise materialeinstückig mit dem äußeren Mantel 15 ausgebildet. Der äußere Rohrabschnitt 25 erstreckt sich aus einer gewölbten Stirnseite 26 des äußeren Mantels 15 heraus. Ein Durchmesser d25, insbesondere ein Innendurchmesser, des äußeren Rohrabschnitts 25 ist kleiner als ein Durchmesser d15, insbesondere ein Außendurchmesser, des äußeren Mantels 15. Der äußere Mantel 15 weist einen abnehmbaren Deckel 27 auf, der den äußeren Rohrabschnitt 25 stirnseitig verschließt. Beispielsweise kann an dem äußeren Rohrabschnitt 25 ein Flansch 28 und an dem Deckel 27 ein zu dem Flansch 28 korrespondierender Flansch 29 vorgesehen sein. Die Flansche 28, 29 sind dicht miteinander verbunden.
  • Die Fig. 4 zeigt die Abdichtung der Flansche 28, 29. Die Flansche 28, 29 beziehungsweise der äußere Mantel 15 und der Deckel 27 können beispielsweise aus einem Chrom-Molybdän-Stahl gefertigt sein. In den Flanschen 28, 29 können mehrere Durchgangslöcher 30, 31 vorgesehen sein, durch die Befestigungsmittel 32 wie beispielsweise Schrauben hindurchführbar sind. Mit Hilfe der Befestigungsmittel 32 können die Flansche 28, 29 axial aufeinander gepresst werden. Zwischen den Flanschen 28, 29 ist eine Dichteinrichtung 33 vorgesehen. Die Dichteinrichtung 33 ist eine sogenannte Schweißringdichtung oder Schweißringlippendichtung. Im Bereich der Dichteinrichtung sind die Flansche 28, 29 jeweils mit einem Befestigungselement 34, 35 versehen. Die Befestigungselemente 34, 35 sind beispielsweise durch Auftragsschweißen aufgebracht und aus einer nickel- und/oder molybdänbasierten Legierung gefertigt. Die Dichteinrichtung 33 weist ein erstes Dichtelement 36, das fest mit dem Befestigungselement 34 verbunden ist und ein zweites Dichtelement 37 auf, das fest mit dem zweiten Befestigungselement 35 verbunden ist.
  • Zwischen den Dichtelementen 36, 37 kann ein optionales Dichtmittel 38 vorgesehen sein. Das Dichtmittel 38 dichtet die Dichteinrichtung 33 beispielsweise bei einer Druckprüfung ab. Die Dichtelemente 36, 37 können optional miteinander verschweißt sein. Hierzu weist jedes Dichtelement 36, 37 einen halbkreisförmigen Schweißabschnitt 39, 40 auf. Die Schweißabschnitte 39, 40 können mit einer Schweißnaht 41 fest miteinander verbunden sein. Im Betrieb des Wärmetauschers 1 kann eine wärmebedingte Relativbewegung der Flansche 28, 29 zueinander durch die elastisch verformbaren Schweißabschnitte 39, 40 ausgeglichen werden.
  • Nun zurückkehrend zu Fig. 3 weist der Deckel 27 eine topfförmige Geometrie mit einem rohrförmigen Basisabschnitt 42, an dem der Flansch 29 vorgesehen ist, und einen dem Flansch 29 gegenüberliegend angeordneten Boden 43 auf. Der Boden 43 ist gewölbt. Der innere Mantel 13 weist einen sich in Längsrichtung L in aus diesem herauserstreckenden inneren Rohrabschnitt 44 auf. Der innere Rohrabschnitt 44 erstreckt sich aus einer gewölbten Stirnseite 45 des inneren Mantels 13 heraus. Ein Durchmesser d44 des inneren Rohrabschnitts 44 ist dabei kleiner als ein Durchmesser d13 des inneren Mantels 13. Ferner ist der Durchmesser d44 kleiner als der Durchmesser d25 und der Durchmesser d13 ist kleiner als der Durchmesser d15.
  • Wie die Fig. 3 zeigt, ist der innere Rohrabschnitt 44 in dem äußeren Rohrabschnitt 25 in der Längsrichtung L axial verschieblich gelagert, wobei zum Lagern des inneren Rohrabschnitts 44 in dem äußeren Rohrabschnitt 25 zwischen dem inneren Rohrabschnitt 44 und dem äußeren Rohrabschnitt 25 die Lagerelemente 22 angeordnet sind. Weiterhin können die Lagerelemente 22 zumindest teilweise in dem Deckel 27 angeordnet sein. Auch der innere Rohrabschnitt 44 ist zumindest teilweise in dem Deckel 27 angeordnet.
  • Der innere Rohrabschnitt 44 ist stirnseitig mit einem Deckel 46 verschlossen. Der Deckel 46 ist an einem endseitig an dem inneren Rohrabschnitt 44 vorgesehenen Flansch 47 befestigt. Zwischen dem plattenförmigen Deckel 46 und dem Flansch 47 ist ebenfalls die in der Fig. 4 gezeigte Dichteinrichtung 33 vorgesehen. Ein Außendurchmesser des Deckels 46 ist dabei um etwa 5 mm kleiner als ein von den Lagerelementen 22 begrenzter Innendurchmesser. Hierdurch kann der Deckel 27 über den Deckel 46 abgezogen werden. Dabei können die Aufnahmeelemente 23 der Lagerelemente 22 fest mit dem Deckel 27 verbunden sein. Hierdurch ist ein besonders einfacher Austausch der Lagerelemente 22 möglich.
  • Dadurch, dass der innere Mantel 13 schwimmend in dem äußeren Mantel 15 gelagert ist können Spannungen auf Grund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen verhindert werden. Wärmebypässe oder Wärmeleckagen werden bei dem zuvor beschriebenen Wärmetauscher 1 effektiv reduziert. Die Salzschmelze kann sich frei durch den Wärmetauscher 1 bewegen. Durch die Verwendung der Trennplatte 18 wird ein effektiver Wärmeübergang ermöglicht, wobei die Trennplatte 18 optional isoliert sein kann. Der Wärmetauscher 1 ist besonders wartungsfreundlich, da der Deckel 27 leicht abnehmbar ist. Der Wärmetauscher 1 ist durch die Verwendung der Dichteinrichtung 33 besonders druckunempfindlich. Der Wärmetauscher 1 ist weiterhin besonders kostengünstig herstellbar.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
    • Verwendete Bezugszeichen:
    • 1
    Wärmetauscher
    2
    Kopf
    3
    Einlass
    4
    Auslass
    5
    Deckel
    6
    Rohrbündel
    7
    Rohr
    8
    Rohr
    9
    Rohr
    10
    Rohr
    11
    Kopf
    12
    Abschlussplatte
    13
    Mantel
    14
    Raum
    15
    Mantel
    16
    Einlass
    17
    Auslass
    18
    Trennplatte
    19
    Trennplatte
    20
    Trennplatte
    21
    Versteifungsring
    22
    Lagerelement
    23
    Aufnahmeelement
    24
    Gleitelement
    25
    Rohrabschnitt
    26
    Stirnseite
    27
    Deckel
    28
    Flansch
    29
    Flansch
    30
    Durchgangsloch
    31
    Durchgangsloch
    32
    Befestigungsmittel
    33
    Dichteinrichtung
    34
    Befestigungselement
    35
    Befestigungselement
    36
    Dichtelement
    37
    Dichtelement
    38
    Dichtmittel
    39
    Schweißabschnitt
    40
    Schweißabschnitt
    41
    Schweißnaht
    42
    Basisabschnitt
    43
    Boden
    44
    Rohrabschnitt
    45
    Stirnseite
    46
    Deckel
    47
    Flansch
    F1
    Fluid
    F2
    Fluid
    d13
    Durchmesser
    d15
    Durchmesser
    d25
    Durchmesser
    d44
    Durchmesser
    h
    Horizontale
    L
    Längsrichtung
    u15
    Umfang
    α
    Winkel

Claims (15)

  1. Wärmetauscher (1) für Salzschmelze-Anwendungen zum Übertragen von Wärme von einem ersten Fluid (F1) auf ein zweites Fluid (F2), mit einem äußeren Mantel (15), der von dem ersten Fluid (F1) durchströmbar ist, einem Rohrbündel (6), das von dem zweiten Fluid (F2) durchströmbar ist, wobei das Rohrbündel (6) in dem äußeren Mantel (15) angeordnet ist und zum Übertragen der Wärme von dem ersten Fluid (F1) umströmbar ist, wobei das Rohrbündel (6) einen inneren Mantel (13) aufweist, der in dem äußeren Mantel (15) in einer Längsrichtung (L) desselben axial verschieblich gelagert ist und wobei zum Lagern des inneren Mantels (13) in dem äußeren Mantel (15) zwischen dem inneren Mantel (13) und dem äußeren Mantel (15) ein austauschbares Lagerelement (22) angeordnet ist.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl an austauschbaren Lagerelementen (22) vorgesehen ist, die gleichmäßig verteilt über einen Umfang (u15) des äußeren Mantels (15) angeordnet sind.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei das austauschbare Lagerelement (22) aus einem Weichmetall gefertigt ist.
  4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei das austauschbare Lagerelement (22) in einem Aufnahmeelement (23) aufgenommen ist.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, wobei das Aufnahmeelement (23) an dem äußeren Mantel (15) befestigt ist.
  6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei das austauschbare Lagerelement (22) dazu eingerichtet ist, auf einem Gleitelement (24) zu gleiten.
  7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei das Gleitelement (24) an dem inneren Mantel (13) befestigt ist.
  8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei der äußere Mantel (15) einen sich in Längsrichtung (L) aus diesem herauserstreckenden äußeren Rohrabschnitt (25) aufweist und wobei ein Durchmesser (d25) des äußeren Rohrabschnitts (25) kleiner als ein Durchmesser (d15) des äußeren Mantels (15) ist.
  9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, wobei der innere Mantel (13) einen sich in Längsrichtung (L) aus diesem herauserstreckenden inneren Rohrabschnitt (44) aufweist und wobei ein Durchmesser (d44) des inneren Rohrabschnitts (44) kleiner als ein Durchmesser (d13) des inneren Mantels (13) ist.
  10. Wärmetauscher nach Anspruch 8 oder 9, wobei der innere Rohrabschnitt (44) in dem äußeren Rohrabschnitt (25) in der Längsrichtung (L) axial verschieblich gelagert ist und wobei zum Lagern des inneren Rohrabschnitts (44) in dem äußeren Rohrabschnitt (25) zwischen dem inneren Rohrabschnitt (44) und dem äußeren Rohrabschnitt (25) das austauschbare Lagerelement (22) angeordnet ist.
  11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 8 - 10, wobei der äußere Mantel (15) einen abnehmbaren Deckel (27) aufweist, der den äußeren Rohrabschnitt (25) stirnseitig verschließt.
  12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, wobei der Deckel (27) topfförmig ist.
  13. Wärmetauscher nach Anspruch 11 oder 12, wobei der innere Rohrabschnitt (44) zumindest teilweise in dem Deckel (27) angeordnet ist.
  14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 11 - 13, wobei das austauschbare Lagerelement (22) zumindest teilweise in dem Deckel (27) angeordnet ist.
  15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 14, wobei das erste Fluid (F1) eine Salzschmelze und das zweite Fluid (F2) ein Thermoöl oder ein organischer Wärmeträger ist.
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