EP3443287A1 - Gewickelter wärmeübertrager - Google Patents

Gewickelter wärmeübertrager

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EP3443287A1
EP3443287A1 EP17717327.5A EP17717327A EP3443287A1 EP 3443287 A1 EP3443287 A1 EP 3443287A1 EP 17717327 A EP17717327 A EP 17717327A EP 3443287 A1 EP3443287 A1 EP 3443287A1
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EP
European Patent Office
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tube
heat exchanger
pipe
spacer
medium
Prior art date
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Application number
EP17717327.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3443287B1 (de
Inventor
Manfred Steinbauer
Christiane Kerber
Jürgen Spreemann
Konrad Braun
Thomas ACHER
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP3443287A1 publication Critical patent/EP3443287A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3443287B1 publication Critical patent/EP3443287B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • F28D7/02—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 helically coiled
    • F28D7/024—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 helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • 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
    • F28D7/02—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 helically coiled
    • F28D7/022—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 helically coiled the conduits of two or more media in heat-exchange relationship being helically coiled, the coils having a cylindrical configuration
    • 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
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0132—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by slats, tie-rods, articulated or expandable rods
    • 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 wound heat exchanger.
  • Such a heat exchanger is used for indirect heat transfer between at least a first and a second medium and has a jacket space for receiving the first medium, and arranged in the shell space
  • Tube bundle with a plurality of tubes for receiving the second medium wherein said tubes are helically wound in a plurality of tube layers on a core tube of the heat exchanger.
  • Spacers are preferably provided between the pipe layers over which the respective pipe layer is supported on the underlying pipe layers.
  • first medium is distributed as evenly as possible on the tube bundle in order to ensure efficient heat transfer can.
  • the fluid first medium which is guided on the shell side is led outwards to the outer tube layers (in the radial direction of the tube bundle).
  • One of the causes for this is the centrifugal force, which acts due to the helical winding of the individual tubes of the tube bundle of the heat exchanger on the along the surfaces of the tubes flowing parts of the first medium.
  • these parts of the first medium in the radial direction of the tube bundle are urged outward to the outer tube layers.
  • This has the consequence that even with a perfect distribution of the first medium on the top of the tube bundle an unequal distribution of the first medium in favor of the outer tube layers is generated.
  • the present invention seeks to provide a heat exchanger of the type mentioned, the
  • the at least one spacer has a flow-conducting means which is designed to divert a part of the first medium flowing in the jacket space along the first (outer) tube layer in the direction of the second, second tube layer situated radially further inwards ,
  • the invention will first be described on the basis of a further outward (first) pipe layer and the underlying adjacent (second pipe layer).
  • the outermost layer of pipe does not necessarily have to be the outermost layer of pipe.
  • a plurality of pipe layers can be provided in the heat exchanger according to the invention (see also below), wherein then between each two (in the radial direction) adjacent pipe layers each one or more spacers may be provided with the said flow-conducting means, the flow of the respective Part of the first medium is always from the radially outward (first) pipe layer to the radially further inward, adjacent (second) pipe layer is directed.
  • the spacer elements with said flow-conducting agent are provided so that the most uniform distribution of the first medium is achieved on the tube bundle (based on the entire length of the tube bundle along the longitudinal axis of the shell / core tube of the heat exchanger). Under certain circumstances, this can also mean that such spacers are not provided between all pipe layers, but only between certain pipe layers (depending on the expected unequal distribution of the first medium). Then, for example, conventional spacers can be provided between the other pipe layers or spacers, the Do not show the flow deflecting effect according to the invention or to a much lesser extent.
  • Heat exchanger is provided, that said means is formed by an end face of the at least one spacer or has such a front side.
  • This end face is preferably an integral part of the at least one spacer or an integrally formed with the spacer side of the spacer.
  • said end face connects a front side of the spacer facing away from the core tube with a rear side of the spacer facing the core tube. The end face thus extends substantially along the radial direction of the tube bundle and in particular has an inclination relative to the radial direction.
  • said end face may also extend in sections between each two adjacent pipe sections of the first pipe layer, said sections of the end may each belong to a projection of the spacer element, said projections are each between two adjacent pipe sections or pipe windings of the first pipe layer and each of an edge portion of a base of the at least one spacer project in the radial direction of the tube bundle).
  • said end face of the at least one spacer for influencing or deflecting the flow of the first medium has an inclination toward the second pipe layer or an inclination relative to a tangential direction of the voltage applied to the spacer pipe sections of second pipe layer, so that along the tube of the first pipe layer against the end face of the at least one Spacer flowing part of the first medium is deflected by the end face in the direction of the second pipe layer.
  • the core tube extends along a longitudinal axis, which preferably - with respect to an intended arranged
  • Heat exchanger - oriented parallel to the vertical.
  • the heat exchanger further comprises a jacket surrounding the jacket space, which extends coaxially to the core tube along said longitudinal axis.
  • the at least one spacer or the said flow-influencing end face of the spacer extends along the longitudinal axis.
  • said means of the at least one spacer is formed by at least one guide element or has at least one such guide element, for example in the form of at least one baffle, which is fixed to a longitudinal axis extending along the base of the spacer, about the first pipe layer on the supported second pipe layer.
  • that base takes over the production of the distance between the individual pipe layers or the removal of the load of the respective outer pipe layer on the underlying pipe layer, while the at least one guide element preferably only assumes a flow-conducting function.
  • Heat exchanger is further provided that the at least one guide element forms a baffle on which the said deflected part of the first medium impinges, said baffle again has an inclination towards the second pipe layer (or an inclination to a tangential direction of the adjacent to the spacer Pipe sections of the second pipe layer), so that along the pipe of the first pipe layer against the baffle surface flowing part of the first medium is deflected by the baffle surface in the direction of the second pipe layer. Furthermore, it is provided according to a preferred embodiment, that the guide element extends in sections between adjacent pipe sections of the second pipe layer or the radially inner pipe layer.
  • the at least one spacer may also have a plurality of guide elements which are fixed along the longitudinal axis of the base, so that between each two adjacent in the direction of the longitudinal axis guide elements, a gap is present.
  • the individual guide elements then extend in sections between each two associated pipe sections of the second pipe layer or protrude into an intermediate space between the two pipe sections.
  • the at least one guide element (or the plurality of guide elements) is arranged at an upstream or downstream portion of the base of the at least one spacer, in particular at an end face, relative to the flow direction of said part of the first medium A base connecting a front of the base to a back of the base, the back facing the core tube.
  • said means is formed by a plurality of grooves formed in the spacer or has such grooves. The grooves extend in each case along the radial direction inwards, whereby they fall inwards, so that along the first pipe layer, in particular from top to bottom flowing part of the first medium can get into the channels and in these inwardly to the second pipe layer is distracted.
  • the grooves are e.g. formed on an end face of the respective spacer, against which flows along the first pipe layer or along the pipe of the first pipe layer flowing first medium or at which the first medium flows down from top to bottom.
  • the said means in any other way (in particular the at least one
  • Guide element may be designed to direct a along the longitudinal axis or along the first pipe layer in the shell space from top to bottom flowing part of the first medium in the direction of the second pipe layer.
  • the above-mentioned possible flow-conducting components eg end faces, guide elements, gutters
  • a spacer can therefore have one, two or three of said components for flow guidance.
  • the heat exchanger has a plurality of spacer elements between the first and the second pipe layer, wherein the spacer elements each one
  • the heat exchanger has spacer elements between a plurality of or between all adjacent tube layers, wherein the respective spacer element preferably has a flow-conducting means, which is adapted to a portion of the first medium in the shell space along an outer tube layer both
  • this agent may be designed according to one of the embodiments described or claimed herein.
  • the number of spacers arranged between the adjacent pipe layers is constant, wherein a plurality of spacers for supporting the pipe layers in a radial direction of the tube bundle are arranged one above the other. In this way, the weight of all pipe layers can be supported by the spacers, without damaging the pipes of individual pipe layers.
  • FIG. 1 shows a partially sectioned view of a wound heat exchanger according to the invention with flow-influencing spacers.
  • Fig. 2 shows an embodiment of the spacers according to the invention, wherein the
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the spacers according to the invention, wherein the respective spacer a guide element for deflecting the first
  • Fig. 4 is a modification of the embodiment shown in Fig. 3.
  • Fig. 5 shows another embodiment of spacers according to the invention
  • FIG. 1 shows a wound heat exchanger 1.
  • This has a jacket 10, which encloses a jacket space M of the heat exchanger 1.
  • the jacket 10 extends along a vertical longitudinal or cylindrical axis L and surrounds an im
  • Shell space M arranged tube bundle 2, which is based on the longitudinal axis L from above with a fluid first medium S to act, so that this in indirect heat transfer with at least one guided in the tube bundle 2 second medium S '.
  • the tube bundle 2 is formed from a plurality of tubes 20, which are helically wound around a core tube 21, so that the tube bundle arranged a plurality of in the radial direction R of the tube bundle 2 one above the other
  • the core tube 21 extends coaxially with the jacket 10, wherein the radial direction R of the tube bundle 2 is perpendicular to the longitudinal axis L or the core tube 21 and facing outwards to the jacket 10.
  • the tube bundle 2 can furthermore be surrounded by a so-called shirt 3 in order to prevent the first medium S from flowing past the tube bundle 2 on the outside.
  • the first medium S can, for example, be fed into the jacket space M via a nozzle 101 provided laterally on the jacket 10 and can be pulled out of the jacket space M via a further nozzle 102 provided laterally on the jacket 10.
  • a distribution device (not shown here in detail), for example of known type, can be provided in the jacket space M above the tube bundle 2.
  • the guided in the tube bundle 2 second medium S ' can be further introduced via a nozzle 10 provided on the neck 103 in the tube bundle 2 and withdrawn from the tube bundle 2 via a further provided on the jacket 10 nozzle 105.
  • the tubes 20 may be combined into corresponding groups 104, which then each lead one of the media.
  • the invention provides that the heat exchanger 1 has at least one spacer 6, via which a first tube layer 201 located further outward in the radial direction R of the tube bundle 2 adjoins a second inner tube located further in the radial direction R.
  • Pipe layer 202 is supported, wherein the spacer 6 has a flow-conducting means 6a, which is configured to deflect a in the shell space M along a pipe 20 of the first pipe layer 201 flowing portion of the first medium S in the direction of the second pipe layer 202 located further inward.
  • this means 6a is, for example, an end face 6a of the spacer 6 which connects a front side 6b of the spacer 6 facing away from the core tube 21 to a rear side 6c of the spacer 6 facing the core tube 21, wherein the said end face 6a has an inclination towards the second pipe layer 202, so that along the tube 20 of the first pipe layer 201 against the end face 6a flowing part of first medium S is deflected by the end face 6a in the direction of the second pipe layer 202.
  • the inclination of the end face 6a with respect to the first pipe layer 201 is characterized by an acute angle W, the second end face 6a with the second pipe layer 202 and the adjacent to the spacer 6
  • Pipe sections of the second pipe layer 202 includes.
  • a plurality of spacers 6 of the type described above is preferably provided between each two adjacent pipe layers 201, 202,..., The number of spacers 6 arranged between two pipe layers 201, 202,
  • the spacers 6 from different pipe layers are preferably arranged one above the other in the radial direction R, so that the load of the stacked pipe layers 201, 202, ... can be reliably removed via the spacers 6 to the core tube 21.
  • the tubes 20 in the tube layers 201, 202,... Can have a different winding sense.
  • the first medium S in the adjacent tube layers 201, 202 can flow along the respective tube 20 in a different direction.
  • the end face 6a of the respective spacer 6 is then aligned so that the respective portion of the first medium S to be directed inwards flows against the respective end face 6a.
  • the at least one spacer 6 may have protrusions 61 protruding outward from an edge portion of a base 60 of the respective spacer 6 in the radial direction R. As shown in FIG. These projections 61 are used to produce a desired vertical distance of the tube windings in the respective pipe layer. Furthermore, the projections 61 may form part of the end face 6 a of the respective spacer 6. The end face 6a of the respective spacer 6 can thus be arranged at least in sections between the adjacent pipe sections of the respective outer pipe layer 201.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention in which the at least one spacer 6 has at least one guide element 62, for example in the form of a guide plate, which is fixed to a base 60 of the at least one spacer 6 which extends along the longitudinal axis L (eg web-shaped) , wherein here preferably the base 60 takes over the load-bearing function, ie, each further outward arranged (first) tube layer 201 is supported via this base 60 on the underlying (second) tube layer 202, while the guide element 62 preferably takes over the strömungs facedde or deflecting function and the said means 6a of the spacer 6 forms, here as a Baffle 6a of the guide member 62 is executed, which has an inclination toward the radially inward R lying further inside (second) pipe layer 202 (or an inclination relative to the adjacent pipe sections of the second pipe layer 202), so that along the tube 20 of the first pipe layer 201 against the baffle 6a flowing part of the first medium S is deflecte
  • the guide element 62 may be a separate element, which is fixed to the base 60 of the respective spacer 6, preferably on a front side 60a of the base 60, which faces the core tube 21 rear side, at which the farther inside (second) pipe layer 202 rests, with a front side of the base 60 connects, on which the farther outward (first pipe layer) 201 is applied.
  • the baffle 62 may also be integral with the base 60 (in one piece).
  • Spacers 6 may be provided, wherein the spacers 6 from different pipe layers are preferably arranged one above the other in the radial direction R (see above).
  • FIG. 3 a situation is also shown in FIG. 3, in which the flow direction of that part of the first medium S which flows along the tube 20 of the respective tube layer 201, 202,..., Due to the winding sense of the respective tube 20 from tube layer to tube layer is different, it being preferably provided according to Figure 3, that the respective guide element 62 is provided or fixed relative to the flow direction of the deflected portion of the first medium S at a downstream end face 60a of the base 60 of the respective spacer 6.
  • the said baffle 6a is in this case the respective base 60 in particular facing and In particular, it provides for a deflection of a portion of the first medium S after that portion has passed the respective base 60 at the rear of the respective base 60.
  • Figure 4 shows a modification of the guide elements 62, wherein in contrast to Figure 3, the guide elements 62 are each provided at an upstream end face 60a of the base 60 of the respective spacer 6, and wherein here the baffle surface 6a of the respective guide element 62 of the associated base 60 facing away from and opposite to the respectively further inward (second) pipe layer 202 has a slope so that it includes an acute angle W with this.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the invention
  • Spacers 6, which are arranged as before between adjacent pipe layers 201, 202,... Of the heat exchanger 1 (see above), wherein the flow-conducting means 6a here is formed by channels 6a (or has such grooves), which are each designed to to direct a portion of the first medium S flowing along the first or outer tube layer 201 from top to bottom in the direction of the second or radially inner tube layer 202.
  • the said grooves preferably fall off to the further inside (second) pipe layer 202.
  • the grooves 6a may be provided, for example, on an end face 60a of the respective spacer 6 or a base of the respective spacer 6.
  • the spacers 6 may further comprise protrusions 61 protruding from the respective base 60 in the radial direction R, defining a vertical spacing of adjacent tube windings of the tubes 20 in the direction of the longitudinal axis L of the shell.
  • the spacers 60 may have only the said grooves 6a as flow-conducting means. The said grooves 6a, however, can also in the
  • Spacers 6 of Figures 1 to 4 be present as additional flow-conducting components.
  • 6a means (e.g., face, baffle, gutter)

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) zur indirekten Wärmeübertragung zwischen einem ersten und einem zweiten Medium (S, S'), mit einem Mantelraum (M) zur Aufnahme des ersten Mediums (S), einem im Mantelraum (M) angeordneten Rohrbündel (2) mit einer Mehrzahl an Rohren (20) zur Aufnahme des zweiten Mediums (S'), die in mehreren Rohrlagen (201, 202, 203) jeweils helikal auf ein Kernrohr (21) des Wärmeübertragers (1) gewickelt sind, und zumindest einem Abstandshalter (6), über den sich eine in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (2) weiter außen gelegene erste Rohrlage (201) des Rohrbündels (2) an einer benachbarten, in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (2) weiter innen gelegenen zweiten Rohrlage (202) abstützt, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der mindestens eine Abstandshalter (6) einen strömungsleitenden Bereich (6a) aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen im Mantelraum (M) entlang eines Rohres (20) der ersten Rohrlage (201) strömenden Teil des ersten Mediums (S) in Richtung auf die in der radialen Richtung (R) weiter innen gelegene zweite Rohrlage (202) abzulenken.

Description

Beschreibung
Gewickelter Wärmeübertrager
Die Erfindung betrifft einen gewickelten Wärmeübertrager.
Ein derartiger Wärmeübertrager dient zur indirekten Wärmeübertragung zwischen zumindest einem ersten und einem zweiten Medium und weist einen Mantelraum zur Aufnahme des ersten Mediums auf, sowie ein im Mantelraum angeordnetes
Rohrbündel mit einer Mehrzahl an Rohren zur Aufnahme des zweiten Mediums, wobei jene Rohre in mehreren Rohrlagen helikal auf ein Kernrohr des Wärmeübertragers gewickelt sind.
Zwischen den Rohrlagen sind bevorzugt Abstandshalter vorgesehen, über die sich die jeweilige Rohrlage auf der darunterliegenden Rohrlagen abstützt.
Im Hinblick auf die Verteilung des im Mantelraum geführten ersten Mediums auf das Rohrbündel ist von besonderer Wichtigkeit, dass das erste Medium möglichst gleichmäßig auf das Rohrbündel verteilt wird, um eine effiziente Wärmeübertragung gewährleisten zu können.
Diesbezüglich hat sich herausgestellt, dass das mantelseitig geführte fluide erste Medium aufgrund verschiedener Effekte im Mantelraum nach außen zu den (in radialer Richtung des Rohrbündels) äußeren Rohrlagen geleitet wird. Eine der Ursachen hierfür ist die Zentrifugalkraft, die aufgrund der helikalen Wicklung der einzelnen Rohre des Rohrbündels des Wärmeübertragers auf die entlang der Oberflächen der Rohre strömenden Teile des ersten Mediums wirkt. Hierdurch werden diese Teile des ersten Mediums in radialer Richtung des Rohrbündels nach außen hin zu den äußeren Rohrlagen gedrängt. Dies hat zur Folge, dass auch bei einer perfekten Verteilung des ersten Mediums auf die Oberseite des Rohrbündels eine Ungleichverteilung des ersten Mediums zu Gunsten der äußeren Rohrlagen erzeugt wird. Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art zu schaffen, der der
vorgenannten Problematik entgegenwirkt. Dieses Problem wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen gewickelten Wärmeübertragers sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der mindestens eine Abstandshalter ein strömungsleitendes Mittel aufweist, das dazu ausgebildet ist, einen im Mantelraum entlang der ersten (äußeren) Rohrlage strömenden Teil des ersten Mediums in Richtung auf die zweite, radial weiter innen gelegene zweite Rohrlage abzulenken.
Vorliegend wird die Erfindung zunächst anhand einer weiter außen gelegenen (ersten) Rohrlage sowie der darunterliegenden benachbarten (zweiten Rohrlage) beschrieben. Bei der weiter außen gelegenen Rohrlage muss es sich nicht zwangsläufig um die äußerste Rohrlage handeln. Es können natürlich eine Vielzahl an Rohrlagen bei dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager vorgesehen sein (siehe auch unten), wobei dann zwischen je zwei (in radialer Richtung) benachbarten Rohrlagen jeweils einer oder mehrere Abstandshalter mit dem besagten strömungsleitenden Mittel vorgesehen sein können, wobei die Strömung des betreffenden Teils des ersten Mediums immer von der jeweils radial weiter außen gelegenen (ersten) Rohrlage zur radial weiter innen gelegenen, benachbarten (zweiten) Rohrlage gelenkt wird. Die Abstandselemente mit dem besagten strömungsleitenden Mittel werden dabei so vorgesehen, dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung des ersten Mediums auf das Rohrbündel erreicht wird (bezogen auf die gesamte Länge des Rohrbündels entlang der Längsachse des Mantels/Kernrohres des Wärmeübertragers). Das kann unter Umständen auch bedeuteten, dass nicht zwischen allen Rohrlagen derartige Abstandshalter vorgesehen werden, sondern nur zwischen bestimmten Rohrlagen (je nach zu erwartender Ungleichverteilung des ersten Mediums). Zwischen den übrigen Rohrlagen können dann z.B. herkömmliche Abstandshalter vorgesehen werden bzw. Abstandshalter, die den erfindungsgemäßen Strömungsablenkenden Effekt nicht oder in einem wesentlich geringerem Ausmaß zeigen.
Durch die Erfindung wird mit Vorteil der Ungleichverteilung zugunsten der äußeren Rohrlagen entgegengewirkt, sodass im Ergebnis das mantelseitige Kühlmittel bzw. das erste Medium besser verteilt wird und entsprechend die Leistung des gewickelten Wärmeübertragers verbessert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wärmeübertragers ist vorgesehen, dass das besagte Mittel durch eine Stirnseite des mindestens einen Abstandshalters gebildet wird oder eine derartige Stirnseite aufweist. Bei dieser Stirnseite handelt es sich vorzugsweise um einen integralen Bestandteil des mindestens einen Abstandshalters bzw. eine einstückig mit dem Abstandshalter geformte Seite des Abstandshalters. Hierbei verbindet die besagte Stirnseite insbesondere eine dem Kernrohr abgewandte Vorderseite des Abstandshalters mit einer dem Kernrohr zugewandten Rückseite des Abstandshalters. Die Stirnseite erstreckt sich also im Wesentlichen entlang der radialen Richtung des Rohrbündels und weist dabei insbesondere eine Neigung gegenüber der radialen Richtung auf. Weiterhin kann sich die besagte Stirnseite auch abschnittsweise zwischen je zwei benachbarten Rohrabschnitten der ersten Rohrlage erstrecken, wobei diese Abschnitte der Stirnseite jeweils zu einem Vorsprung des Abstandselementes gehören können, wobei diese Vorsprünge jeweils zwischen zwei benachbarten Rohrabschnitten bzw. Rohrwicklungen der ersten Rohrlage liegen und jeweils von einem Randabschnitt einer Basis des mindestens einen Abstandshalters in radialer Richtung des Rohrbündels abstehen). Durch diese Vorsprünge wird somit der vertikale Abstand der
Rohrwicklungen in der jeweiligen Rohrlage fixiert.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die besagte Stirnseite des mindestens einen Abstandshalters zum Beeinflussen bzw. Ablenken der Strömung des ersten Mediums eine Neigung hin zur zweiten Rohrlage aufweist bzw. eine Neigung gegenüber einer tangentialen Richtung der an den Abstandshalter anliegenden Rohrabschnitte der zweiten Rohrlage, so dass der entlang des Rohres der ersten Rohrlage gegen die Stirnseite des mindestens einen Abstandshalters strömende Teil des ersten Mediums durch die Stirnseite in Richtung auf die zweite Rohrlage abgelenkt wird.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass sich das Kernrohr entlang einer Längsachse erstreckt, die vorzugsweise - bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten
Wärmeübertrager - parallel zur Vertikalen orientiert ist.
Bevorzugt weist der Wärmeübertrager weiterhin einen den Mantelraum umgebenden Mantel auf, der sich koaxial zum Kernrohr entlang der besagten Längsachse erstreckt.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass sich der mindestens eine Abstandshalter bzw. die besagte, Strömungsbeeinflussende Stirnseite des Abstandshalters entlang der Längsachse erstreckt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wärmeübertragers wird das besagte Mittel des mindestens einen Abstandshalters durch zumindest ein Leitelement gebildet oder weist zumindest ein solches Leitelement auf, zum Beispiel in Form zumindest eines Leitblechs, das an einer entlang der Längsachse erstreckten Basis des Abstandshalters festgelegt ist, über sich die erste Rohrlage an der zweiten Rohrlage abstützt. Hierbei übernimmt also jene Basis die Herstellung des Abstandes zwischen den einzelnen Rohrlagen bzw. das Abtragen der Last der jeweils äußeren Rohrlage auf die darunterliegende Rohrlage, während das mindestens eine Leitelement bevorzugt lediglich eine strömungsleitende Funktion übernimmt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wärmeübertragers ist weiterhin vorgesehen, dass das mindestens eine Leitelement eine Prallfläche ausbildet, auf die der besagte abzulenken Teil des ersten Mediums auftrifft, wobei jene Prallfläche wiederum eine Neigung hin zur zweiten Rohrlage aufweist (bzw. eine Neigung gegenüber einer tangentialen Richtung der an den Abstandshalter anliegenden Rohrabschnitte der zweiten Rohrlage), so dass der entlang des Rohres der ersten Rohrlage gegen die Prallfläche strömende Teil des ersten Mediums durch die Prallfläche in Richtung auf die zweite Rohrlage abgelenkt wird. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass sich das Leitelement abschnittsweise zwischen benachbarten Rohrabschnitten der zweiten Rohrlage bzw. der radial weiter innen gelegenen Rohrlage erstreckt. Anstelle eines Leitelementes kann der mindestens eine Abstandshalter auch mehrere Leitelemente aufweisen, die entlang der Längsachse an der Basis festgelegt sind, so dass zwischen je zwei in Richtung der Längsachse benachbarten Leitelementen eine Lücke vorhanden ist. Die einzelnen Leitelemente erstrecken sich dann abschnittsweise zwischen je zwei zugeordneten Rohrabschnitten der zweiten Rohrlage bzw. ragen in einen Zwischenraum zwischen den beiden Rohrabschnitten hinein.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das mindestens eine Leitelement (oder die mehreren Leitelemente) bezogen auf die Strömungsrichtung des besagten Teils des ersten Mediums an einem stromauf oder stromab gelegenen Abschnitt der Basis des mindestens einen Abstandshalters angeordnet ist, insbesondere an einer Stirnseite der Basis, die eine Vorderseite der Basis mit einer Rückseite der Basis verbindet, wobei die Rückseite dem Kernrohr zugewandt ist. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das besagte Mittel durch eine Mehrzahl an im Abstandshalter ausgebildeten Rinnen gebildet ist oder solche Rinnen aufweist. Die Rinnen erstrecken sich dabei jeweils entlang der radialen Richtung nach innen, wobei Sie nach innen hin abfallen, so dass ein entlang der ersten Rohrlage insbesondere von oben nach unten strömenden Teil des ersten Mediums in die Rinnen gelangen kann und in diesen nach innen zur zweiten Rohrlage hin abgelenkt wird. Die Rinnen sind dabei z.B. an einer Stirnseite des jeweiligen Abstandshalters ausgebildet, gegen die das entlang der ersten Rohrlage bzw. entlang des Rohres der ersten Rohrlage strömende erste Medium strömt bzw. an der das erste Medium von oben nach unten herabströmt.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das besagte Mittel auch in sonstiger Weise (insbesondere das mindestens eine
Leitelement) dazu ausgebildet sein kann, einen entlang der Längsachse bzw. entlang der ersten Rohrlage im Mantelraum von oben nach unten strömenden Teil des ersten Mediums in Richtung auf die zweite Rohrlage zu lenken. Die oben genannten möglichen strömungsleitenden Komponenten (z.B. Stirnseiten, Leitelemente, Rinnen) können in einzelnen Ausführungsformen auch in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Ein Abstandshalter kann also eine, zwei oder drei der besagten Komponenten zur Strömungslenkung aufweisen.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Wärmeübertrager eine Mehrzahl an Abstandselementen zwischen der ersten und der zweiten Rohrlage aufweist, wobei die Abstandselemente jeweils ein
strömungsleitendes Mittel aufweisen, das dazu ausgebildet ist, einen im Mantelraum entlang der ersten Rohrlage strömenden Teil des ersten Mediums in Richtung auf die zweite, radial weiter innen gelegene Rohrlage abzulenken. Hierbei kann wiederum dieses Mittel gemäß einer der hierein beschriebenen bzw. beanspruchten
Ausführungsformen ausgebildet sein. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Wärmeübertrager Abstandselemente zwischen mehreren oder zwischen allen benachbarten Rohrlagen aufweist, wobei das jeweilige Abstandselement bevorzugt ein strömungsleitendes Mittel aufweist, das dazu ausgebildet ist, einen Teil des ersten Mediums, der im Mantelraum entlang einer äußeren Rohrlage der beiden
benachbarten Rohrlagen strömt, in Richtung auf die radial weiter innen gelegene
Rohrlage der beiden benachbarten Rohrlagen abzulenken. Insbesondere kann hierbei wiederum dieses Mittel gemäß einer der hierein beschriebenen bzw. beanspruchten Ausführungsformen ausgebildet sein. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Anzahl der zwischen den benachbarten Rohrlagen angeordneten Abstandshalter konstant ist, wobei jeweils mehrere Abstandshalter zum Abstützen der Rohrlagen in einer radialen Richtung des Rohrbündels übereinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann das Gewicht aller Rohrlagen über die Abstandshalter abgestützt werden, ohne die Rohre einzelner Rohrlagen zu beschädigen.
Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung sollen durch die nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen gewickelten Wärmeübertragers mit Strömungsbeeinflussenden Abstandshaltern;
Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstandshalter, wobei der
jeweilige Abstandshalter eine geneigte Stirnseite zum Ablenken des ersten Mediums aufweist; Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstandshalter, wobei der jeweilige Abstandshalter ein Leitelement zum Ablenken des ersten
Mediums aufweist;
Fig. 4 eine Abwandlung der in der Figur 3 gezeigten Ausführungsform; und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform von erfindungsgemäßen Abstandshaltern, die
Rinnen zum Ablenken des ersten Mediums aufweisen.
Fig. 1 zeigt einen gewickelten Wärmeübertrager 1 . Dieser weist einen Mantel 10 auf, der einen Mantelraum M des Wärmeübertragers 1 umschließt. Der Mantel 10 erstreckt sich entlang einer vertikalen Längs- bzw. Zylinderachse L und umgibt ein im
Mantelraum M angeordnetes Rohrbündel 2, das bezogen auf die Längsachse L von oben mit einem fluiden ersten Medium S zu beaufschlagen ist, so dass dieses in indirekte Wärmeübertragung mit zumindest einem in dem Rohrbündel 2 geführten zweiten Medium S' zu treten. Das Rohrbündel 2 wird dabei aus mehreren Rohren 20 gebildet, die jeweils helikal um ein Kernrohr 21 gewickelt sind, so dass das Rohrbündel mehrere in radialer Richtung R des Rohrbündels 2 übereinander angeordnete
Rohrlagen 201 , 202,... aufweist (vgl. Figuren 2 bis 4). Hierbei erstreckt sich das Kernrohr 21 koaxial zum Mantel 10, wobei die radiale Richtung R des Rohrbündels 2 senkrecht auf der Längsachse L bzw. dem Kernrohr 21 steht und nach außen zum Mantel 10 weist.
Die solchermaßen gebildeten und in radialer Richtung R des Rohrbündels 2
übereinander angeordneten Rohrlagen 201 , 202,... stützen sich über entlang der Längsachse L erstreckte Abstandshalter 6, die vorzugsweise als Stege ausgebildet sind, aneinander ab, so dass die Lasten der Rohrlagen 201 , 202,... über die Abstandshalter 6 in das Kernrohr 21 eingeleitet werden. Das Rohrbündel 2 kann des Weiteren von einem sogenannten Hemd 3 umgeben sein, um zu verhindern, dass das erste Medium S außen am Rohrbündel 2 vorbeifließen kann. Das erste Medium S kann z.B. über einen lateral am Mantel 10 vorgesehenen Stutzen 101 in den Mantelraum M eingespeist sowie über einen weiteren lateral am Mantel 10 vorgesehenen Stutzen 102 aus dem Mantelraum M abgezogen werden. Zum möglichst gleichmäßigen Verteilen des ersten Mediums S auf eine quer zur Längsachse L erstreckte Oberseite O des Rohrbündels 2 kann im Mantelraum M oberhalb des Rohrbündels 2 eine hier nicht näher gezeigte Verteileinrichtung, z.B. von bekannter Art, vorgesehen sein. Das im Rohrbündel 2 geführte zweite Medium S' kann des Weiteren über einen am Mantel 10 vorgesehen Stutzen 103 in das Rohrbündel 2 eingeleitet sowie über einen weiteren am Mantel 10 vorgesehenen Stutzen 105 aus dem Rohrbündel 2 abgezogen werden. Für den Fall, dass mehrere Medien im Rohrbündel 2 geführt werden sollen, können die Rohre 20 zu entsprechenden Gruppen 104 zusammengefasst sein, die dann jeweils eines der Medien führen.
Aufgrund der oben genannten Effekte kann auch bei gleichmäßiger Verteilung des ersten Mediums S auf die Oberseite O des Rohrbündels 2 eine Ungleichverteilung des ersten Mediums S in der radialen Richtung R des Rohrbündels 2 erfolgen.
Um dieser Ungleichverteilung entgegen zu wirken, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wärmeübertrager 1 zumindest einen Abstandshalter 6 aufweist, über den sich eine in der radialen Richtung R des Rohrbündels 2 weiter außen gelegene erste Rohrlage 201 an einer in der radialen Richtung R weiter innen gelegenen zweiten Rohrlage 202 abstützt, wobei der Abstandshalter 6 ein strömungsleitendes Mittel 6a aufweist, das dazu konfiguriert ist, einen im Mantelraum M entlang eines Rohres 20 der ersten Rohrlage 201 strömenden Teil des ersten Mediums S in Richtung auf die weiter innen gelegene zweite Rohrlage 202 abzulenken. Gemäß dem in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesem Mittel 6a z.B. um eine Stirnseite 6a des Abstandshalters 6, die eine dem Kernrohr 21 abgewandte Vorderseite 6b des Abstandshalters 6 mit einer dem Kernrohr 21 zugewandten Rückseite 6c des Abstandshalters 6 verbindet, wobei die besagte Stirnseite 6a eine Neigung hin zur zweiten Rohrlage 202 aufweist, so dass der entlang des Rohres 20 der ersten Rohrlage 201 gegen die Stirnseite 6a strömende Teil des ersten Mediums S durch die Stirnseite 6a in Richtung auf die zweite Rohrlage 202 abgelenkt wird. Die Neigung der Stirnseite 6a gegenüber der ersten Rohrlage 201 ist hierbei durch einen spitzen Winkel W charakterisiert, den die zweite Stirnseite 6a mit der zweiten Rohrlage 202 bzw. den an den Abstandshalter 6 angrenzenden
Rohrabschnitten der zweiten Rohrlage 202 einschließt.
Bevorzugt ist zwischen je zwei benachbarten Rohrlagen 201 , 202,... eine Mehrzahl an Abstandshaltern 6 der vorstehend beschriebenen Art vorgesehen, wobei die Anzahl der zwischen zwei Rohrlagen 201 , 202,... angeordneten Abstandshalter 6
vorzugsweise konstant ist und die Abstandshalter 6 aus verschiedenen Rohrlagen vorzugsweise in der radialen Richtung R übereinander angeordnet sind, damit die Last der übereinander angeordneten Rohrlagen 201 , 202, ...sicher über die Abstandshalter 6 zum Kernrohr 21 abgetragen werden kann. Wie in der Figur 2 weiterhin gezeigt ist, können die Rohre 20 in den Rohrlagen 201 , 202,... einen unterschiedlichen Wicklungssinn aufweisen. Dies hat zur Folge, dass das erste Medium S in den benachbarten Rohrlagen 201 , 202 entlang des jeweiligen Rohres 20 in eine unterschiedliche Richtung fließen kann. Die Stirnseite 6a des jeweiligen Abstandshalters 6 ist dann so ausgerichtet, dass der jeweilige nach innen zu lenkende Anteil des ersten Mediums S gegen die jeweilige Stirnseite 6a strömt.
Wie weiterhin in Figur 2 gezeigt ist, kann der mindestens eine bzw. der jeweilige Abstandshalter 6 Vorsprünge 61 aufweisen, die von einem Randabschnitt einer Basis 60 des jeweiligen Abstandshalters 6 in der radialen Richtung R nach außen abstehen. Diese Vorsprünge 61 dienen zur Herstellung eines gewünschten vertikalen Abstandes der Rohrwicklungen in der jeweiligen Rohrlage. Weiterhin können die Vorsprünge 61 einen Teil der Stirnseite 6a des jeweiligen Abstandshalters 6 bilden. Die Stirnseite 6a des jeweiligen Abstandshalters 6 kann also zumindest abschnittsweise zwischen den benachbarten Rohrabschnitten der jeweils weiter außen gelegenen Rohrlage 201 angeordnet sein.
Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der mindestens eine Abstandshalter 6 zumindest ein Leitelement 62, z.B. in Form eines Leitbleches aufweist, das an einer entlang der Längsachse L erstreckten (z.B. stegformigen) Basis 60 des mindestens einen Abstandshalters 6 festgelegt ist, wobei hier bevorzugt die Basis 60 die lastabtragende Funktion übernimmt, d.h., die jeweils weiter außen angeordnete (erste) Rohrlage 201 stützt sich über diese Basis 60 an der darunter liegenden (zweiten) Rohrlage 202 ab, während das Leitelement 62 bevorzugt die strömungsleitende bzw. -ablenkende Funktion übernimmt und das besagte Mittel 6a des Abstandshalters 6 ausbildet, das hier als eine Prallfläche 6a des Leitelements 62 ausgeführt ist, die eine Neigung hin zu der in radialer Richtung R weiter innen liegenden (zweiten) Rohrlage 202 aufweist (bzw. eine Neigung gegenüber den angrenzenden Rohrabschnitten der zweiten Rohrlage 202), so dass der entlang des Rohres 20 der ersten Rohrlage 201 gegen die Prallfläche 6a strömende Teil des ersten Mediums S durch die Prallfläche 6a in Richtung auf die weiter innen liegende (zweite) Rohrlage 202 abgelenkt wird. Aufgrund der Neigung schließt die Prallfläche 6a des Leitelementes 62 einen spitzen Winkel W mit der jeweils radial weiter innen liegenden (zweiten) Rohrlage 202 ein.
Das Leitelement 62 kann ein separates Element sein, das an der Basis 60 des jeweiligen Abstandshalters 6 festgelegt ist, und zwar vorzugsweise an einer Stirnseite 60a der Basis 60, die eine dem Kernrohr 21 zugewandte Rückseite, an der die weiter innen gelegene (zweite) Rohrlage 202 anliegt, mit einer Vorderseite der Basis 60 verbindet, an der die weiter außen gelegene (erste Rohrlage) 201 anliegt. Das Leitelement 62 kann jedoch auch integral mit der Basis 60 (aus einem Stück) ausgeführt sein.
Analog zur Figur 2 kann auch gemäß Figur 3 wiederum eine Mehrzahl an
Abstandshaltern 6 vorgesehen sein, wobei die Abstandshalter 6 aus verschiedenen Rohrlagen bevorzugt in der radialen Richtung R übereinander angeordnet sind (siehe oben).
Des Weiteren ist auch in Figur 3 eine Situation gezeigt, bei der die Strömungsrichtung desjenigen Teils des ersten Mediums S, der entlang des Rohres 20 der jeweiligen Rohrlage 201 , 202,... fließt, aufgrund des Wicklungssinns des jeweiligen Rohres 20 von Rohrlage zu Rohrlage unterschiedlich ist, wobei gemäß Figur 3 bevorzugt vorgesehen ist, dass das jeweilige Leitelement 62 bezogen auf die Strömungsrichtung des abzulenkenden Teils des ersten Mediums S an einer stromab gelegenen Stirnseite 60a der Basis 60 des jeweiligen Abstandhalters 6 vorgesehen bzw. festgelegt ist. Die besagte Prallfläche 6a ist hierbei der jeweiligen Basis 60 insbesondere zugewandt und besorgt insbesondere eine Ablenkung eines Teils des ersten Mediums S nach dem dieser Teil die jeweilige Basis 60 an der Rückseite der jeweiligen Basis 60 passiert hat.
Figur 4 zeigt eine Abwandlung der Leitelemente 62, wobei hier im Unterschied zur Figur 3 die Leitelemente 62 jeweils an einer stromauf gelegenen Stirnseite 60a der Basis 60 des jeweiligen Abstandshalters 6 vorgesehen sind, und wobei hier die Prallfläche 6a des jeweiligen Leitelementes 62 von der zugeordneten Basis 60 abgewandt ist und gegenüber der jeweils weiter innen gelegenen (zweiten) Rohrlage 202 eine Neigung aufweist, so dass sie mit dieser einen spitzen Winkel W einschließt.
Sowohl bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 als auch bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist bevorzugt vorgesehen, dass sich das Leitelement 62 des jeweiligen Abstandshalters 6 abschnittsweise zwischen benachbarten Rohrabschnitten der jeweils weiter innen gelegenen Rohrlage 202 erstreckt. Anstelle eines Leitelementes 62 kann der jeweilige Abstandshalter 6 in beiden Ausführungsformen (Fig. 3 und Fig. 4) auch eine entsprechende Mehrzahl an Leitelementen 62 aufweisen, die dann jeweils in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Rohrabschnitten der jeweils weiter innen angeordneten Rohrlage 202,... hineinstehen. Schließlich zeigt Figur 5 eine Ausführungsform von erfindungsgemäßen
Abstandshaltern 6, die wie zuvor zwischen benachbarten Rohrlagen 201 , 202,... des Wärmeübertragers 1 (siehe oben) angeordnet sind, wobei das strömungsleitende Mittel 6a hier durch Rinnen 6a gebildet ist (oder solche Rinnen aufweist), die jeweils dazu ausgebildet sind, einen entlang der ersten bzw. äußeren Rohrlage 201 von oben nach unten strömenden Teil des ersten Mediums S in Richtung auf die zweite bzw. radial weiter innen gelegene Rohrlage 202 zu lenken. Hierzu fallen die besagten Rinnen vorzugsweise zur weiter innen gelegenen (zweiten) Rohrlage 202 ab. Die Rinnen 6a können z.B. an einer Stirnseite 60a des jeweiligen Abstandshalters 6 bzw. einer Basis des jeweiligen Abstandshalters 6 vorgesehen sein. Die Abstandshalter 6 können des Weiteren wiederum von der jeweiligen Basis 60 in der radialen Richtung R abragende Vorsprünge 61 aufweisen, die einen vertikalen Abstand benachbarter Rohrwicklungen bzw. benachbarter Rohrabschnitte der Rohre 20 in Richtung der Längsachse L des Mantels definieren. Die Abstandshalter 60 können lediglich die besagten Rinnen 6a als strömungsleitendes Mittel aufweisen. Die besagten Rinnen 6a können jedoch auch bei den
Abstandshaltern 6 der Figuren 1 bis 4 als zusätzliche strömungsleitende Komponenten vorhanden sein.
Bezugszeichenliste
1 Gewickelter Wärmeübertrager
2 Rohrbündel
3 Hemd
6 Abstandshalter
6a Mittel (z.B. Stirnseite, Prallfläche, Rinne)
6b Vorderseite
6c Rückseite
10 Mantel
20 Rohre
21 Kernrohr
60 Basis
61 Vorsprung
62 Leitelement
60a Stirnseite Basis
101 , 102, 103, 105 Stutzen
104 Rohrgruppe
201 , 202 Benachbarte Rohrlagen
M Mantelraum
0 Oberseite
S Erstes Medium
S' Zweites Medium
R Radiale Richtung
L Längsachse (Vertikale)
W Winkel

Claims

Patentansprüche
Wärmeübertrager (1 ) zur indirekten Wärmeübertragung zwischen einem ersten und einem zweiten Medium (S, S'), mit
- einem Mantelraum (M) zur Aufnahme des ersten Mediums (S),
- einem im Mantelraum (M) angeordneten Rohrbündel (2) mit einer Mehrzahl an Rohren (20) zur Aufnahme des zweiten Mediums (S'), wobei das jeweilige Rohr (20) helikal auf ein Kernrohr gewickelt ist, so dass das Rohrbündel (2) mehrere aufeinander angeordnete Rohrlagen (201 , 202, 203) aufweist, und
- zumindest einem Abstandshalter (6), über den sich eine in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (2) weiter außen gelegene erste Rohrlage (201 ) des
Rohrbündels (2) an einer benachbarten, in radialer Richtung (R) des
Rohrbündels (2) weiter innen gelegenen zweiten Rohrlage (202) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Abstandshalter (6) ein strömungsleitendes Mittel (6a) aufweist, das dazu ausgebildet ist, einen im Mantelraum (M) entlang der ersten Rohrlage (201 ) strömenden Teil des ersten Mediums (S) in Richtung auf die in der radialen Richtung (R) weiter innen gelegene zweite Rohrlage (202) abzulenken.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6a) eine Stirnseite (6a) des Abstandshalters (6) aufweist, die eine dem Kernrohr (21 ) abgewandte Vorderseite (6b) des Abstandshalters (6) mit einer dem Kernrohr (21 ) zugewandten Rückseite (6c) des Abstandshalters (6) verbindet.
Wärmeübertrager Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (6a) eine Neigung hin zur zweiten Rohrlage (202) aufweist, so dass ein entlang des Rohres (20) der ersten Rohrlage (201 ) gegen die Stirnseite (6a) strömender Teil des ersten Mediums (S) durch die Stirnseite (6a) in Richtung auf die zweite Rohrlage (202) abgelenkt wird.
4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6a) zumindest ein Leitelement (62) aufweist, das an einer entlang der Längsachse (L) erstreckten Basis (60) des Abstandshalters (6) festgelegt ist, über die sich die erste Rohrlage (201 ) an der zweiten Rohrlage (202) abstützt.
5. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
mindestens eine Leitelement (62) eine Prallfläche (6a) ausbildet, die eine Neigung hin zur zweiten Rohrlage (202) aufweist, so dass ein entlang des Rohres (20) der ersten Rohrlage (201 ) gegen die Prallfläche (6a) strömende Teil des ersten Mediums (S) durch die Prallfläche (6a) in Richtung auf die zweite Rohrlage (202) abgelenkt wird.
6. Wärmeübertrager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine Leitelement (62) abschnittsweise zwischen benachbarten Rohrabschnitten der zweiten Rohrlage (202) erstreckt.
7. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leitelement (62) bezogen auf die Strömungsrichtung des besagten Teils des ersten Mediums (S) an einem stromauf oder stromab gelegenen Randabschnitt (60a) des Abstandshalters (6) angeordnet ist.
8. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sich das Kernrohr (21 ) entlang einer Längsachse (L) erstreckt.
9. Wärmeübertrager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Wärmeübertrager (1 ) einen den Mantelraum (M) umgebenden Mantel (10) aufweist, der sich koaxial zum Kernrohr (21 ) entlang der Längsachse (L) erstreckt. 10. Wärmeübertrager nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der mindestens eine Abstandshalter (6) und/oder das besagte Mittel (6a) entlang der Längsachse (L) erstreckt.
1 1 . Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 10 soweit, dadurch
gekennzeichnet, dass das besagte Mittel (6a) dazu ausgebildet ist, einen entlang der ersten Rohrlage (201 ) von oben nach unten strömenden Teil des ersten Mediums (S) in Richtung auf die zweite Rohrlage (202) zu lenken.
12. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mittel eine Mehrzahl an in dem mindestens einen
Abstandshalter (6) vorgesehenen Rinnen (6a) aufweist, die dazu ausgebildet sind, einen entlang der ersten Rohrlage (201 ) von oben nach unten strömenden Teil des ersten Mediums (S) in Richtung auf die zweite Rohrlage (202) zu lenken. 13. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1 ) eine Mehrzahl an
Abstandselementen (6) zwischen der ersten und der zweiten Rohrlage (201 , 202) aufweist, wobei die Abstandselemente (6) jeweils ein strömungsleitendes Mittel (6a) aufweisen, das dazu ausgebildet ist, einen im Mantelraum (M) entlang der ersten Rohrlage (201 ) strömenden Teil des ersten Mediums (S) in Richtung auf die in radialer Richtung (R) weiter innen gelegene zweite Rohrlage (202) abzulenken.
14. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1 ) Abstandselemente (6) zwischen mehreren oder zwischen allen benachbarten Rohrlagen (201 , 202, 203) des
Wärmeübertragers (1 ) aufweist, wobei das jeweilige Abstandselement (6) einströmungsleitendes Mittel (6a) aufweist, das dazu ausgebildet ist, einen Teil des ersten Mediums (S), der im Mantelraum (M) entlang einer in der radialen Richtung (R) des Rohrbündels (2) weiter außen gelegenen Rohrlage (201 ) der jeweils benachbarten Rohrlagen (201 , 202) strömt, in Richtung auf die in der radialen Richtung (R) weiter innen gelegene Rohrlage (202) der beiden
benachbarten Rohrlagen (201 , 202) abzulenken.
15. Wärmeübertrager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zwischen den benachbarten Rohrlagen (201 , 202, 203) angeordneten
Abstandshalter (6) konstant ist, wobei jeweils mehrere Abstandshalter (6) zum Abstützen der Rohrlagen (201 , 202, 203) in einer radialen Richtung (R) des Rohrbündels (2) übereinander angeordnet sind.
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