EP3653983A1 - Plate heat exchanger, method for operating a plate heat exchanger and method for production of a plate heat exchanger - Google Patents

Plate heat exchanger, method for operating a plate heat exchanger and method for production of a plate heat exchanger Download PDF

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EP3653983A1
EP3653983A1 EP18020604.7A EP18020604A EP3653983A1 EP 3653983 A1 EP3653983 A1 EP 3653983A1 EP 18020604 A EP18020604 A EP 18020604A EP 3653983 A1 EP3653983 A1 EP 3653983A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
pressure loss
plate heat
loss element
liquid phase
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Withdrawn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
EP18020604.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rudolf Wanke
Maria Magdalena Jarczyk
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
Priority to EP18020604.7A priority Critical patent/EP3653983A1/en
Publication of EP3653983A1 publication Critical patent/EP3653983A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits

Definitions

  • the invention relates to a plate heat exchanger for a process plant, a method for operating such a plate heat exchanger and a method for producing such a plate heat exchanger.
  • a plate heat exchanger or plate heat exchanger heat exchange between several different fluids or media can be realized.
  • a plate heat exchanger can be used for the production of liquefied natural gas (LNG).
  • natural gas is liquefied using a refrigerant, whereby the refrigerant evaporates.
  • So-called mixed refrigerants can be used in particular as refrigerants. After expansion to operating pressure, these are two-phase and are separated into a gas phase and a liquid phase before the plate heat exchanger.
  • the liquid phase is fed to the plate heat exchanger in a single phase via a so-called entry header.
  • the liquid phase is evaporated upwards in the plate heat exchanger.
  • Ledinegg instability can result in a total pressure loss of the liquid phase not increasing monotonically with a mass flow of the liquid phase over the length of a heat transfer passage of the plate heat exchanger. This results in a sink in the course of the total pressure loss over the mass flow. This sink means that the desired uniform distribution of the liquid phase on channels or passages of the heat transfer passage is no longer guaranteed, but there are channels or passages with a larger or a smaller mass flow with the same total pressure loss.
  • an object of the present invention is to provide an improved plate heat exchanger.
  • the plate heat exchanger comprises a connection device, in particular an inlet header, for supplying a liquid phase of a fluid to be evaporated to the plate heat exchanger, a heat exchanger block which has a distributor opening for distributing the liquid phase to a heat transmission passage of the heat exchanger block, and a pressure loss element which is arranged at the distributor opening and which is connected to the heat exchanger block in order to generate a pressure drop when the liquid phase flows into the heat exchanger block.
  • the pressure loss element is provided, an overall pressure loss can be generated which has a monotonic course with a relative mass flow of the liquid phase.
  • the uniform distribution of the total flow of the liquid phase or parts thereof is ensured on the channels of the respective heat transfer passages of the heat exchanger block, the required heat conversion is achieved and the temperature distribution is homogenized.
  • the fluid is in particular a mixture refrigerant, which has the aforementioned liquid phase and a gas phase.
  • Another fluid for example natural gas, can be liquefied with the aid of the fluid.
  • the process plant can be, for example, a plant for producing liquid gas or the like.
  • the process plant can include a large number of such plate heat exchangers.
  • the plate heat exchanger or plate heat exchanger is in particular a so-called plate fin heat exchanger (PFHE) or can be referred to as such.
  • the plate heat exchanger is preferably constructed from components that are made of aluminum and are brazed to one another.
  • the plate heat exchanger can therefore also be referred to as a brazed aluminum plate heat exchanger.
  • the heat exchanger block is in particular cuboid or block-shaped and preferably comprises a large number of heating surface elements and a large number of separating plates.
  • the heating surface elements are so-called fins, in particular so-called heat transfer fins, or can be referred to as fins.
  • the heating surface elements can be designed as corrugated or ribbed sheets, for example as aluminum sheets.
  • Each heating surface element has a plurality of ribs or shafts arranged in parallel, between which passages or channels are formed.
  • the channels of a heating surface element each form a heat transfer passage.
  • the waves can be called ripples, webs or fin webs
  • the heating surface elements and the separating plates are arranged alternately, so that a multiplicity of parallel heat transfer passages are formed in the heat exchanger block, in which the fluids can flow and can indirectly transfer heat to fluids guided in adjacent heat transfer passages.
  • the individual heat transfer passages can be supplied with a respective fluid with the aid of respective connection devices or the respective fluid can be guided away from the plate heat exchanger with the aid of such a connection device.
  • the connection devices are so-called headers, in particular entry headers or exit headers, or can be referred to as such.
  • the pressure loss element can be any component which is suitable for generating a pressure loss at the distributor opening.
  • the pressure loss element is in particular constructed analogously to the heating surface element.
  • the pressure loss element preferably comprises a plurality of ribs or shafts arranged in parallel, between which passages or channels arranged in parallel run.
  • the waves can also be referred to as corrugations, webs or fin webs.
  • the pressure loss element is a fin, in particular a so-called hardway fin, or can be referred to as such.
  • the entire liquid phase which is supplied to a heat transfer passage is passed or forced through the pressure loss element. Leakage flows or bypass flows around the pressure element are preferably not provided.
  • the pressure loss element is preferably arranged outside the heat transmission passage, in particular outside an active region of the heat transmission passage.
  • the active area of a heat transfer passage is in particular formed by the respective heating surface element.
  • the pressure loss element is positioned upstream of the respective heating surface element. Distributor elements for evenly distributing the liquid phase over the channels of the heating surface element can be provided between the pressure loss element and the heating surface element.
  • the fact that the pressure loss element is arranged “at” the distributor opening can be understood to mean that the pressure loss element rests on an outer surface of the heat exchanger block or that the pressure loss element is received in the distributor opening.
  • the fact that the pressure loss element is “connected” to the heat exchanger block means in particular that the pressure loss element is fastened directly to the plate heat exchanger and not to the connection device.
  • the pressure loss element can be integrally and / or positively connected to the heat exchanger block.
  • the connection partners are held together by atomic or molecular forces. Integral connections are non-detachable connections that can only be separated by destroying the connection means and / or the connection partner.
  • a material connection can be made, for example, by soldering or welding.
  • a positive connection is created by the interlocking or interlocking of at least two connection partners.
  • the pressure loss element is arranged within the distributor opening.
  • an outer contour of the pressure loss element is received in an inner contour of the distributor opening.
  • the outer contour and the inner contour can be rectangular.
  • the pressure loss element is thus accommodated in the distributor opening.
  • the pressure loss element can also rest on the outer surface of the heat exchanger block and cover the distributor opening. In this case, the pressure loss element is not positioned directly inside the distributor opening.
  • the pressure loss element is arranged flush with an outer surface of the heat exchanger block.
  • the heating surface element and the distributor elements are framed by a plurality of frame-like wheel rims or sidebars.
  • the outer surface is defined by the edge strips. "Flush" means that the pressure loss element does not protrude beyond the outer surface. Alternatively, the pressure loss element can also be set back with respect to the outer surface or project beyond it.
  • connection device is connected to the outer surface, the connection device covering the pressure loss element in such a way that the pressure loss element is arranged outside an interior of the connection device.
  • the interior is delimited in the direction of the heat exchanger block, in particular by the outer surface.
  • the pressure loss element is arranged flush with or protrudes behind the outer surface, the pressure loss element is positioned outside the interior.
  • the pressure loss element projects beyond the outer surface in the direction of the connection device or rests on the outer surface, the pressure loss element is arranged at least in sections within the interior.
  • an outer contour of the pressure loss element is connected to the distributor opening in a fluid-tight manner.
  • the outer contour comprises a plurality of side edges, in particular four side edges, all of which are connected in a fluid-tight manner to the distributor opening, in particular to the inner contour of the distributor opening are.
  • the fluid-tight connection can be produced using a seal, for example using a sealing cord, using a soldered seam or using a welded seam.
  • the pressure loss element is set up to generate a pressure loss of 20 mbar to 400 mbar.
  • the pressure loss can be generated, for example, with the aid of a perforation provided on the pressure loss element.
  • the pressure loss element has a perforation through which the liquid phase flows completely during operation of the plate heat exchanger.
  • the perforation comprises a large number of openings which break through the pressure loss element.
  • the breakthroughs can be holes or punched holes.
  • the openings can be evenly or unevenly distributed over the pressure loss element.
  • the pressure loss can be influenced and thus adjusted with the aid of a variation of a geometry and / or a cross-sectional area of the openings.
  • the pressure loss element has shafts arranged parallel to one another and spaced apart from one another, between which channels are provided.
  • the waves can also be called ripples, ribs, webs or fin webs.
  • a distance between the shafts can be changed in order to influence the pressure loss during the production of the pressure loss element.
  • the distance can also be referred to as division or fin division.
  • the pressure loss element is arranged perpendicular to a flow direction of the liquid phase through the pressure loss element.
  • the pressure loss element is integrally connected to the heat exchanger block with the aid of a connecting seam, and / or the pressure loss element is positively connected to the heat exchanger block with the aid of a tongue and groove system.
  • connection seam is a solder seam or a weld seam.
  • the weld seam preferably runs completely around the pressure loss element.
  • a plurality of connecting seams can also be provided, which run completely around the pressure loss element.
  • the tongue and groove system preferably comprises grooves provided on the heat exchanger block, into which spring sections of the pressure loss element engage in a form-fitting manner. The grooves are provided in particular on edge strips of the heat exchanger block.
  • the fluid is a mixed refrigerant.
  • the further fluid is preferably natural gas.
  • the aforementioned method is also a method for producing liquefied natural gas.
  • a pressure loss of 20 mbar to 400 mbar is generated in step b).
  • the desired pressure loss can be set in particular by modifying the perforation of the pressure loss element and / or the division of the waves of the pressure loss element.
  • the method comprises the steps: a) providing a heat exchanger block, b) providing a pressure loss element, c) arranging the pressure loss element at a distributor opening of the heat exchanger block, and d) connecting the pressure loss element to the heat exchanger block.
  • the provision of the heat exchanger block can include manufacturing, for example soldering individual parts, of the heat exchanger block.
  • Providing the pressure loss element may include making the same.
  • the pressure loss element can, for example, be placed on or placed in the distributor opening.
  • the pressure loss element can be soldered or welded to the heat exchanger block in step d).
  • the pressure loss element can additionally or alternatively also be connected to the heat exchanger block in a form-fitting manner with the aid of the tongue and groove system.
  • a perforation is introduced into the pressure loss element before or in step b).
  • the perforation can be introduced into the same in the form of bores or punchings. As previously mentioned, the perforation can be changed to achieve the desired pressure drop.
  • a distance from adjacent shafts of the pressure loss element is set before or in step b).
  • the perforations of the perforation can be positioned one behind the other on the shafts, viewed in the direction of flow, or offset relative to one another transversely to the direction of flow.
  • the Fig. 1 shows a schematic perspective view of an embodiment of a plate heat exchanger or plate heat exchanger 1.
  • Die Fig. 2 shows a schematic perspective view of an embodiment of a heat exchanger block 2 for the plate heat exchanger 1 according to FIG Fig. 1 .
  • Fig. 1 and 2nd referred to at the same time.
  • the plate heat exchanger 1 is in particular a plate fin heat exchanger (PFHE) or can be referred to as such.
  • PFHE plate fin heat exchanger
  • the plate heat exchanger 1 is preferably constructed from components which are made of aluminum and brazed to one another. The plate heat exchanger 1 can therefore also be referred to as a brazed aluminum plate heat exchanger.
  • the heat exchanger block 2 is cuboid or block-shaped and comprises a large number of heating surface elements 3 and a large number of separating plates 4.
  • the heating surface elements 3 are so-called fins, in particular so-called heat transfer fins, or can be referred to as fins.
  • the heating surface elements 3 can be designed as corrugated or ribbed sheets, for example as aluminum sheets.
  • the partition plates 4 are partition plates or can be referred to as partition plates.
  • the partition plates 4 can also be made of aluminum.
  • the number of heating surface elements 3 and the number of partition plates 4 is arbitrary.
  • the heating surface elements 3 and the partition plates 4 are arranged alternately. That is, a partition plate 4 is positioned between two heating surface elements 3 and a heating surface element 3 is positioned between two partition plates 4.
  • the heating surface elements 3 and the partition plates 4 can be integrally connected to one another. In the case of integral connections, the connection partners are held together by atomic or molecular forces. Integral connections are non-detachable connections that can only be separated from one another by destroying the connection means and / or the connection partner. In particular, the heating surface elements 3 and the separating plates 4 can be soldered to one another.
  • the heat exchanger block 2 further comprises cover plates 5, 6, between which the plurality of heating surface elements 3 and the plurality of partition plates 4 are arranged.
  • the cover plates 5, 6 can be constructed identically to the partition plates 4.
  • the cover plates 5, 6 are positioned on the outside on a respective outermost heating surface element 3 and close the heat exchanger block 2 in the orientation of FIG Fig. 1 and 2nd forward and backward.
  • the heat exchanger block 2 comprises so-called side bars or edge strips 7, 8, which laterally limit the heating surface elements 3.
  • the edge strips 7, 8 can be integrally connected, for example soldered, to the separating plates 4 and / or the heating surface elements 3.
  • the plate heat exchanger 1 forms a multiplicity of parallel heat transfer passages in which the fluids A to E can flow and can indirectly transfer heat to fluids A to E guided in adjacent heat transfer passages.
  • the individual heat transfer passages can be supplied with a respective fluid A to E with the aid of connection devices 9 to 18 or the respective fluid A to E can be guided away from the plate heat exchanger 1 with the aid of such a connection device 9 to 18.
  • the connection devices 9 to 18 are so-called headers or can be referred to as such.
  • the connection devices 9 to 18 can also be referred to as distributors.
  • connection devices 11, 13, 15 are suitable for supplying the fluids A, B, D to the plate heat exchanger 1
  • connection devices 9, 10, 12, 14 are suitable for supplying the fluids A, C, D, E from the plate heat exchanger 1 to dissipate.
  • Each connection device 9 to 18 is assigned a connection piece 19 to 25, with which the respective connection device 9 to 18 can be acted upon by the corresponding fluid A to E or the corresponding fluid A to E can be guided away from the connection device 9 to 18.
  • the connection devices 9 to 18 are integrally connected to the heat exchanger block 2. In particular, the connection devices 9 to 18 are welded to the heat exchanger block 2.
  • the plate heat exchanger 1 can be part of a process engineering system 26.
  • Process engineering system 26 can, for example, be a system for Air separation, for the production of liquefied natural gas (LNG), a plant used in the petrochemical industry or the like.
  • LNG liquefied natural gas
  • the process plant 26 can include a plurality of such plate heat exchangers 1.
  • the Fig. 3 and 4th each show a schematic partial sectional view of the plate heat exchanger 1.
  • the connection device 15 different from the Fig. 1 not arranged laterally, but centrally on the heat exchanger block 2.
  • a coordinate system of the plate heat exchanger 1 comprises an x direction or width direction x, a y direction or vertical direction y and a z direction or depth direction z.
  • Each heating surface element 3 has a large number in the Fig. 3 only schematically indicated ripples or waves 27 to 29, which in the orientation of the Fig. 3 are oriented from top to bottom or in a direction of gravity g.
  • the waves 27 to 29 can also be referred to as ribs, webs or fin webs.
  • the shafts 27 to 29 form a plurality of passages or channels 30, 31 running in the direction of gravity g.
  • the entirety of the channels 30, 31 of the heating surface element 3 form at least part of a heat transfer passage 32 of the plate heat exchanger 1.
  • the channels 30, 31 insert one flowable area of the heat transfer passage 32 fixed. Mechanically and for heat transfer, however, the shafts 27 to 29 and the separating plates 4 are also important.
  • the channels 30, 31 can be in fluid communication with one another perpendicular to the direction of gravity g, that is to say in the width direction x.
  • the shafts 27 to 29 can have perforations or perforations, for example, which enable a mass transfer between the channels 30, 31.
  • the heating surface element 3 can be referred to as an active fin.
  • the heating surface element 3 forms an active area of the heat transfer passage 32. Therefore, the heating surface element 3 can also be referred to as an active area.
  • distributor elements 33 to 35 are also provided, which are suitable for evenly distributing a liquid phase FP of the fluid A from a distributor opening 36 of the heat exchanger block 2 to the channels 30, 31 of the heating surface element 3.
  • the distributor elements 33 to 35 are preferably constructed analogously to the heating surface element 3. That is, the distributor element 33 comprises one Variety in the Fig. 3 only schematically indicated ripples or waves 37 to 39, which in the orientation of the Fig. 3 are oriented from top to bottom or in the direction of gravity g.
  • the waves 37 to 39 can also be referred to as ribs, webs or fin webs.
  • the shafts 37 to 39 form a plurality of passages or channels 40, 41 running in the direction of gravity g.
  • the channels 40, 41 can be part of the heat transfer passage 32.
  • the distributor element 33 is wedge-shaped and comprises two side edges 42, 43 oriented obliquely to the width direction x and the vertical direction y.
  • the distributor elements 34, 35 are constructed identically and in particular are arranged in mirror symmetry with respect to the distributor element 33.
  • Each manifold element 34, 35 includes a plurality in the Fig. 3 only schematically indicated ripples or waves 44 to 46, which in the orientation of the Fig. 3 are oriented obliquely to the direction of gravity g.
  • the waves 44 to 46 can also be referred to as ribs, webs or fin webs.
  • the shafts 44 to 46 form a plurality of passages or channels 47, 48 that run obliquely to the direction of gravity g.
  • the channels 47, 48 can be part of the heat transfer passage 32.
  • the distributor elements 34, 35 rest on the side edges 42, 43 of the distributor element 33.
  • the distributor elements 34, 35 rest on a lower edge 49 of the heating surface element 3.
  • the channels 40, 41 of the distributor element 33 are in fluid communication with the channels 30, 31 of the heating surface element 3 via the channels 47, 48 of the distributor elements 34, 35.
  • the distributor elements 33 to 35 can also be referred to as distributor fins.
  • the distributor elements 33 to 35 are closed with the aid of sidebars or edge strips 50, 51.
  • the edge strips 50, 51 define an outer surface AF of the heat exchanger block 2, to which the connection device 15 is attached, in particular welded on.
  • the edge strips 7, 8, 50, 51 thus run around the heating surface element 3 and the distributor elements 33 to 35 in a frame shape.
  • the orientation of the Fig. 3 edge strips are also provided on the upper side, but are not shown.
  • the distributor opening 36 is provided between the edge strips 50, 51.
  • the distributor opening 36 can be designed as an opening in the edge strips 50, 51.
  • the connection device 15 is attached to the heat exchanger block 2, for example welded to it, in such a way that the connection device 15 covers the distributor opening 36.
  • connection device 15 comprises an interior space I which is delimited in the direction of the heat exchanger block 2 by the outer surface AF thereof. This means that the edge strips 50, 51 are not arranged inside the interior I but outside the interior I.
  • the liquid phase FP of the fluid A is fed to the heat exchanger block 2 with the aid of the connection device 15.
  • the connection device 15 distributes the liquid phase FP in the depth direction z to a plurality of heat transfer passages 32 arranged in parallel.
  • the distributor elements 33 to 35 distribute the liquid phase FP of the fluid A to the channels 30, 31 of the respective heating surface element 3.
  • fluid A is such a mixed refrigerant.
  • At least one of the fluids A to E is natural gas.
  • the liquid phase FP of the fluid A is supplied to the plate heat exchanger 1 in one phase via the connection device 15.
  • the liquid phase FP of the fluid A is directed upwards, that is, against the direction of gravity g, evaporates and is somewhat overheated by approximately 5 K to 25 K.
  • the gas phase can be led around the plate heat exchanger 1 and mixed downstream of the plate heat exchanger 1 with the now evaporated liquid phase FP.
  • the gas phase can also be fed separately from the liquid phase FP into the plate heat exchanger 1 and mixed with the liquid phase FP within the heat exchanger block 2 and evaporated together with the latter.
  • Ledinegg instability can be particularly vertical arranged tube, in which the phase boundary of the two-phase current is located.
  • a total pressure loss per unit length of the pipe is lower in the case in which only the liquid phase is in the pipe compared to the case in which only the gas phase is in the pipe. This is due to the different densities of the liquid phase and the gas phase. If the phase boundary in the pipe now rises, the total pressure drop drops, which can increase the mass flow in an unstable manner.
  • a total pressure loss p ( Fig. 5 ) of the fluid A, which is divided between the channels 30, 31 of the heat transfer passage 32, does not rise monotonously with a mass flow m in the channels 30, 31.
  • the total pressure loss p includes a friction component and a gravitation component. It follows, as in the Fig. 5 shown, a sink in the course of the total pressure loss p over the relative mass flow m. This sink means that, viewed in the width direction x, the desired uniform distribution of the fluid A on the channels 30, 31 of the heat transfer passage 32 is no longer guaranteed, but there are channels 30, 31 with a larger or a smaller mass flow m with the same total pressure loss p .
  • the Fig. 6 and 7 show a training of the in the Fig. 3 and 4th shown plate heat exchanger 1, which is optimized so that no Ledinegg instability occurs.
  • the embodiment of the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 6 and 7 differs from the embodiment of the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 3 and 4th in that the distributor opening 36 is closed with the aid of pressure loss element 52.
  • the pressure loss element 52 can be constructed analogously to the heating surface element 3 or the distributor elements 33 to 35. That is, the pressure loss element 52 is a fin, in particular a so-called hardway fin.
  • the entire liquid phase FP of the fluid A which is still single-phase in the region of the distributor opening 36, is passed or forced through the pressure loss element 52.
  • the pressure loss element 52 is connected to the heat exchanger block 2 in a fluid-tight manner.
  • the pressure loss element 52 with the help of connecting seams 53, 54, in particular with the aid of welded seams or soldered seams, of which in the Fig. 7 only one is shown, welded or soldered into the distribution opening 36. That is, the pressure loss element 52 is arranged within the distributor opening 36 and in particular within the heat exchanger block 2.
  • the pressure loss element 52 can be welded or soldered to the separating plates 4 and the edge strips 50, 51.
  • the pressure loss element 52 is connected to the heat exchanger block 2 such that no bypass flows occur between the pressure loss element 52 and adjacent components, such as, for example, the separating plates 4 or the edge strips 50, 51.
  • the pressure loss element 52 is preferably arranged flush with the outer surface AF. That is, the pressure loss element 52, viewed in the vertical direction y, preferably does not protrude beyond the outer surface AF. Alternatively, the pressure loss element 52 can also protrude slightly beyond the outer surface AF. In this case, for example, the pressure loss element 52 can be soldered or welded onto the outer surface AF. As previously mentioned, the interior I of the connection device 15, viewed in the vertical direction y, is delimited by the outer surface AF. That is, the pressure loss element 52 is preferably not arranged inside the interior I but outside the interior I. This enables a very compact structure.
  • the pressure loss element 52 can have a plurality of corrugations or shafts 55 to 57 ( Fig. 9 ) which are oriented along the width direction x. In the Fig. 9 are only three shafts 55 to 57 with a reference number Mistake.
  • the waves 55 to 57 can also be referred to as ribs, webs or fin webs.
  • the waves 55 to 57 form a plurality of passages or channels 58, 59 running in the width direction x.
  • the waves 55 to 57 are oriented perpendicularly or transversely to a flow direction DR in which the liquid phase FP of the fluid A flows through the pressure loss element 52 .
  • the pressure loss element 52 further includes one in the Fig. 8 Perforation 60 shown through which the liquid phase FP of the fluid A can flow.
  • the perforation 60 comprises a plurality of openings 61 to 63 provided in the pressure loss element 52, of which in the FIG Fig. 8 only three are provided with a reference symbol.
  • the openings 61 to 63 can be bores or punched-outs.
  • the breakthroughs 61 to 63 can break through all the waves 55 to 57.
  • the openings 61 to 63 can be arranged on the shafts 55 to 57 in such a way that the openings 61 to 63, viewed in the vertical direction y, are arranged one behind the other or in the width direction x offset from one another.
  • the pressure loss element 52 comprises four side edges 64 to 67, which are connected to the heat exchanger block 2 in a fluid-tight manner, in particular welded or soldered.
  • a seal for example a sealing cord, can also be provided for fluid-tight sealing.
  • the side edges 64 to 67 form an outer contour 68 of the pressure loss element 52.
  • the pressure loss element 52 is suitable for generating a pressure loss of 20 mbar to 400 mbar at the distributor opening 36.
  • the pressure loss to be generated can be changed by modifying the perforation 60 and / or by changing the distance a.
  • the in the Fig. 6 shown center The position of the connection device 15 is arbitrary.
  • Each of the other connection devices 9 to 14 and 16 to 18 can also be provided with a pressure loss element 52. In this case, however, the pressure loss element 52 is only provided where the respective fluid A to E enters the heat exchanger block 2 and not where it exits, since the two-phase fluid A to E in question can occur at the outlet.
  • the pressure loss element 52 generates a total pressure loss p, which has a monotonic course with the relative mass flow m and which in the Fig. 5 shown sink of the course in the two-phase pressure loss converts into a monotonic course.
  • the uniform distribution of the total flow of the liquid phase FP of the fluid A or the proportions thereof to the channels 30, 31 of the heat transfer passage is ensured, the required heat conversion is achieved and the temperature distribution is homogenized.
  • the Fig. 11 shows a schematic partial sectional view of a further embodiment of a plate heat exchanger 1.
  • the plate heat exchanger 1 according to FIG Fig. 11 differs from the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 6 and 7 only in that the pressure loss element 52 is not welded or soldered into the heat exchanger block 2, but is connected to it by means of a tongue and groove system 69.
  • the tongue and groove system 69 comprises grooves 70, 71 provided in the edge strips 50, 51, into which tongue sections 72, 73 provided on both sides of the pressure loss element 52 are inserted. The insertion can take place in the depth direction z. In order to avoid bypass flows, seals, not shown, can be provided.
  • a positive connection between the pressure loss element 52 and the heat exchanger block 2 can be produced.
  • a positive connection is created by the interlocking or engaging of at least two connection partners, in the present case the grooves 70, 71 and the tongue sections 72, 73 of the tongue and groove system 69.
  • the embodiment of the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 6 and 7 with the embodiment of the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 11 can be combined so that the pressure loss element 52 in addition to the attachment can still be welded or soldered to the heat exchanger block 2 with the aid of the tongue and groove system 69.
  • the Fig. 12 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for operating a plate heat exchanger 1 as explained above.
  • the liquid phase FP of the respective fluid A to E to be evaporated is fed into the heat exchanger block 2 of the plate heat exchanger 1 in a step S1.
  • a pressure loss is generated at the distributor opening 36 with the aid of the pressure loss element 52 arranged at the distributor opening 36 and connected to the heat exchanger block 2.
  • the liquid phase FP is converted into a two-phase flow during the heat exchange with a fluid A to E to be liquefied within the heat exchanger block 2.
  • the liquid phase FP evaporates at least partially.
  • the Fig. 13 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for producing a plate heat exchanger 1 as explained above.
  • the heat exchanger block 2 is provided.
  • the provision of the heat exchanger block 2 can include producing, for example soldering individual parts, the heat exchanger block 2.
  • the pressure loss element 52 is provided in a step S20.
  • Providing the pressure loss element 52 may include fabricating the same.
  • the perforation 60 can be introduced into the same. Perforation 60 can be altered to achieve the desired pressure drop.
  • the distance a between the shafts 55 to 57 can also be set to a desired dimension.
  • the pressure loss element 52 is arranged at the distributor opening 36.
  • the pressure loss element 52 can be placed, for example, on the distributor opening 36 or placed therein.
  • the pressure loss element 52 is connected to the heat exchanger block 2.
  • the pressure loss element 52 can be soldered or welded to the heat exchanger block 2.
  • the pressure loss element 52 can additionally or alternatively be connected to the heat exchanger block 2 in a form-fitting manner with the aid of the tongue and groove system 69.

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Abstract

Ein Plattenwärmetauscher (1) für eine verfahrenstechnische Anlage (26), mit einer Anschlusseinrichtung (9 - 18), insbesondere einem Eintrittsheader, zum Zuführen einer zu verdampfenden Flüssigphase (FP) eines Fluids (A - E) zu dem Plattenwärmetauscher (1), einem Wärmetauscherblock (2), der eine Verteileröffnung (36) zum Verteilen der Flüssigphase (FP) auf eine Wärmeübertragungspassage (32) des Wärmetauscherblocks (2) aufweist, und einem Druckverlustelement (52), welches an der Verteileröffnung (36) angeordnet ist und welches mit dem Wärmetauscherblock (2) verbunden ist, um bei einem Einströmen der Flüssigphase (FP) in den Wärmetauscherblock (2) einen Druckverlust zu erzeugen.A plate heat exchanger (1) for a process plant (26), with a connection device (9-18), in particular an inlet header, for supplying a liquid phase (FP) of a fluid (A-E) to be evaporated to the plate heat exchanger (1), a Heat exchanger block (2) which has a distributor opening (36) for distributing the liquid phase (FP) to a heat transfer passage (32) of the heat exchanger block (2), and a pressure loss element (52) which is arranged on the distributor opening (36) and which with the heat exchanger block (2) is connected in order to generate a pressure loss when the liquid phase (FP) flows into the heat exchanger block (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmetauscher für eine verfahrenstechnische Anlage, ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Plattenwärmetauschers und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Plattenwärmetauschers.The invention relates to a plate heat exchanger for a process plant, a method for operating such a plate heat exchanger and a method for producing such a plate heat exchanger.

Mit Hilfe eines sogenannten Plattenwärmeübertragers oder Plattenwärmetauschers lässt sich ein Wärmeaustausch zwischen mehreren verschiedenen Fluiden oder Medien realisieren. Beispielsweise kann ein derartiger Plattenwärmetauscher zur Herstellung von Flüssiggas (Engl.: Liquefied Natural Gas, LNG) eingesetzt werden. Hierbei wird Erdgas mit Hilfe eines Kältemittels verflüssigt, wobei das Kältemittel verdampft. Als Kältemittel können insbesondere sogenannte Gemischkältemittel (Engl.: Mixed Refrigerants) eingesetzt werden. Diese sind nach der Entspannung auf Betriebsdruck zweiphasig und werden vor dem Plattenwärmetauscher in eine Gasphase und in eine Flüssigphase getrennt. Die Flüssigphase wird dem Plattenwärmetauscher über einen sogenannten Eintrittsheader einphasig zugeführt. In dem Plattenwärmetauscher wird die Flüssigphase aufwärtsgerichtet verdampft.With the help of a so-called plate heat exchanger or plate heat exchanger, heat exchange between several different fluids or media can be realized. For example, such a plate heat exchanger can be used for the production of liquefied natural gas (LNG). Here, natural gas is liquefied using a refrigerant, whereby the refrigerant evaporates. So-called mixed refrigerants can be used in particular as refrigerants. After expansion to operating pressure, these are two-phase and are separated into a gas phase and a liquid phase before the plate heat exchanger. The liquid phase is fed to the plate heat exchanger in a single phase via a so-called entry header. The liquid phase is evaporated upwards in the plate heat exchanger.

Bei dem Verdampfen der Flüssigphase, die nach dem Eintritt in den Plattenwärmetauscher einen Zweiphasenstrom bildet, kann es zu dem Phänomen der sogenannten Ledinegg-Instabilität kommen. Die Ledinegg-Instabilität kann dazu führen, dass ein Gesamtdruckverlust der Flüssigphase über die Länge einer Wärmeübertragungspassage des Plattenwärmetauschers nicht monoton mit einem Massenstrom der Flüssigphase ansteigt. Es ergibt sich somit eine Senke im Verlauf des Gesamtdruckverlusts über den Massenstrom. Diese Senke führt dazu, dass die gewünschte Gleichverteilung der Flüssigphase auf Kanäle oder Passagen der Wärmeübertragungspassage nicht mehr gewährleistet ist, sondern es Kanäle oder Passagen mit einem größeren oder einem kleineren Massenstrom bei gleichem Gesamtdruckverlust gibt.Evaporation of the liquid phase, which forms a two-phase flow after entering the plate heat exchanger, can lead to the phenomenon of so-called Ledinegg instability. Ledinegg instability can result in a total pressure loss of the liquid phase not increasing monotonically with a mass flow of the liquid phase over the length of a heat transfer passage of the plate heat exchanger. This results in a sink in the course of the total pressure loss over the mass flow. This sink means that the desired uniform distribution of the liquid phase on channels or passages of the heat transfer passage is no longer guaranteed, but there are channels or passages with a larger or a smaller mass flow with the same total pressure loss.

Diese Ungleichverteilung kann so weit gehen, dass in einigen Kanälen oder Passagen die Flüssigphase nicht mehr vollständig verdampft wird und somit zweiphasig aus dem Plattenwärmetauscher austritt. Die Ungleichverteilungen können somit zu einer thermischen Minderleistung des Plattenwärmetauschers führen. Weiterhin können die Ungleichverteilungen auch zu einem ungleichmäßigem Temperaturverlauf in dem Plattenwärmetauscher und somit zu Thermospannungen führen. Daher ist es wünschenswert, das Auftreten von Ledinegg-Instabilität zu verhindern oder dieses Phänomen zumindest zu reduzieren.This unequal distribution can go so far that in some channels or passages the liquid phase is no longer completely evaporated and therefore biphasic from the Plate heat exchanger exits. The uneven distributions can therefore lead to a thermal underperformance of the plate heat exchanger. Furthermore, the uneven distributions can also lead to an uneven temperature profile in the plate heat exchanger and thus to thermal stresses. Therefore, it is desirable to prevent the occurrence of Ledinegg instability, or at least to reduce this phenomenon.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Plattenwärmetauscher zur Verfügung zu stellen.Against this background, an object of the present invention is to provide an improved plate heat exchanger.

Demgemäß wird ein Plattenwärmetauscher für eine verfahrenstechnische Anlage vorgeschlagen. Der Plattenwärmetauscher umfasst eine Anschlusseinrichtung, insbesondere einen Eintrittsheader, zum Zuführen einer zu verdampfenden Flüssigphase eines Fluids zu dem Plattenwärmetauscher, einen Wärmetauscherblock, der eine Verteileröffnung zum Verteilen der Flüssigphase auf eine Wärmeübertragungspassage des Wärmetauscherblocks aufweist, und ein Druckverlustelement, welches an der Verteileröffnung angeordnet ist und welches mit dem Wärmetauscherblock verbunden ist, um bei einem Einströmen der Flüssigphase in den Wärmetauscherblock einen Druckverlust zu erzeugen.Accordingly, a plate heat exchanger for a process plant is proposed. The plate heat exchanger comprises a connection device, in particular an inlet header, for supplying a liquid phase of a fluid to be evaporated to the plate heat exchanger, a heat exchanger block which has a distributor opening for distributing the liquid phase to a heat transmission passage of the heat exchanger block, and a pressure loss element which is arranged at the distributor opening and which is connected to the heat exchanger block in order to generate a pressure drop when the liquid phase flows into the heat exchanger block.

Dadurch, dass das Druckverlustelement vorgesehen ist, kann ein Gesamtdruckverlust erzeugt werden, der einen monotonen Verlauf mit einem relativen Massenstrom der Flüssigphase aufweist. Die Gleichverteilung des Gesamtstroms der Flüssigphase oder Anteile desselben auf die Kanäle der jeweiligen Wärmeübertragungspassagen des Wärmetauscherblocks wird sichergestellt, der erforderliche Wärmeumsatz wird erbracht und die Temperaturverteilung wird homogenisiert.Because the pressure loss element is provided, an overall pressure loss can be generated which has a monotonic course with a relative mass flow of the liquid phase. The uniform distribution of the total flow of the liquid phase or parts thereof is ensured on the channels of the respective heat transfer passages of the heat exchanger block, the required heat conversion is achieved and the temperature distribution is homogenized.

Das Fluid ist insbesondere ein Gemischkältemittel, welches die zuvor erwähnte Flüssigphase und eine Gasphase aufweist. Mit Hilfe des Fluids kann ein weiteres Fluid, beispielsweise Erdgas, verflüssigt werden. Die verfahrenstechnische Anlage kann beispielsweise eine Anlage zum Herstellen von Flüssiggas oder dergleichen sein. Die verfahrenstechnische Anlage kann eine Vielzahl derartiger Plattenwärmetauscher umfassen.The fluid is in particular a mixture refrigerant, which has the aforementioned liquid phase and a gas phase. Another fluid, for example natural gas, can be liquefied with the aid of the fluid. The process plant can be, for example, a plant for producing liquid gas or the like. The process plant can include a large number of such plate heat exchangers.

Der Plattenwärmetauscher oder Plattenwärmeübertrager ist insbesondere ein sogenannter Plate Fin Heat Exchanger (PFHE) oder kann als solcher bezeichnet werden. Der Plattenwärmetauscher ist vorzugsweise aus Bauteilen aufgebaut, die aus Aluminium gefertigt und miteinander hartverlötet sind. Der Plattenwärmetauscher kann daher auch als hartgelöteter Aluminium-Plattenwärmetauscher (Engl.: Brazed Aluminum Plate Fin Heat Exchanger) bezeichnet werden. Der Wärmetauscherblock ist insbesondere quaderförmig oder blockförmig aufgebaut und umfasst bevorzugt eine Vielzahl an Heizflächenelementen sowie eine Vielzahl an Trennplatten. Die Heizflächenelemente sind sogenannte Fins, insbesondere sogenannte Heat Transfer Fins, oder können als Fins bezeichnet werden. Die Heizflächenelemente können als gewellte oder gerippte Bleche, beispielsweise als Aluminiumbleche, ausgebildet sein. Jedes Heizflächenelement weist eine Vielzahl parallel angeordneter Rippen oder Wellen auf, zwischen denen Passagen oder Kanäle ausgebildet sind. Die Kanäle eines Heizflächenelements bilden jeweils eine Wärmeübertragungspassage. Die Wellen können als Riffel, Stege oder Finstege bezeichnet werden.The plate heat exchanger or plate heat exchanger is in particular a so-called plate fin heat exchanger (PFHE) or can be referred to as such. The plate heat exchanger is preferably constructed from components that are made of aluminum and are brazed to one another. The plate heat exchanger can therefore also be referred to as a brazed aluminum plate heat exchanger. The heat exchanger block is in particular cuboid or block-shaped and preferably comprises a large number of heating surface elements and a large number of separating plates. The heating surface elements are so-called fins, in particular so-called heat transfer fins, or can be referred to as fins. The heating surface elements can be designed as corrugated or ribbed sheets, for example as aluminum sheets. Each heating surface element has a plurality of ribs or shafts arranged in parallel, between which passages or channels are formed. The channels of a heating surface element each form a heat transfer passage. The waves can be called ripples, webs or fin webs.

Die Heizflächenelemente und die Trennplatten sind abwechselnd angeordnet, so dass in dem Wärmetauscherblock eine Vielzahl an parallelen Wärmeübertragungspassagen ausgebildet wird, in denen die Fluide strömen können und indirekt Wärme auf in benachbarten Wärmeübertragungspassagen geführte Fluide übertragen können. Die einzelnen Wärmeübertragungspassagen können mit Hilfe jeweiliger Anschlusseinrichtungen mit einem jeweiligen Fluid beaufschlagt werden oder das jeweilige Fluid kann mit Hilfe einer derartigen Anschlusseinrichtung von dem Plattenwärmetauscher weggeführt werden. Die Anschlusseinrichtungen sind sogenannte Header, insbesondere Eintrittsheader oder Austrittsheader, oder können als solche bezeichnet werden.The heating surface elements and the separating plates are arranged alternately, so that a multiplicity of parallel heat transfer passages are formed in the heat exchanger block, in which the fluids can flow and can indirectly transfer heat to fluids guided in adjacent heat transfer passages. The individual heat transfer passages can be supplied with a respective fluid with the aid of respective connection devices or the respective fluid can be guided away from the plate heat exchanger with the aid of such a connection device. The connection devices are so-called headers, in particular entry headers or exit headers, or can be referred to as such.

Insbesondere ist genau ein oder nur ein Druckverlustelement vorgesehen. Das Druckverlustelement kann jedes Bauteil sein, das geeignet ist, an der Verteileröffnung einen Druckverlust zu erzeugen. Das Druckverlustelement ist insbesondere analog zu dem Heizflächenelement aufgebaut. Das heißt, das Druckverlustelement umfasst bevorzugt eine Vielzahl parallel angeordneter Rippen oder Wellen, zwischen denen parallel angeordnete Passagen oder Kanäle verlaufen. Die Wellen können auch als Riffel, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Das Druckverlustelement ist ein Fin, insbesondere ein sogenannter Hardwayfin, oder kann als solcher bezeichnet werden. Im Betrieb des Plattenwärmetauscher wird die gesamte Flüssigphase, die einer Wärmeübertragungspassage zugeführt wird, durch das Druckverlustelement hindurchgeleitet oder hindurchgezwungen. Leckströmungen oder Bypassströmungen um das Druckelement herum sind bevorzugt nicht vorgesehen.In particular, exactly one or only one pressure loss element is provided. The pressure loss element can be any component which is suitable for generating a pressure loss at the distributor opening. The pressure loss element is in particular constructed analogously to the heating surface element. This means that the pressure loss element preferably comprises a plurality of ribs or shafts arranged in parallel, between which passages or channels arranged in parallel run. The waves can also be referred to as corrugations, webs or fin webs. The pressure loss element is a fin, in particular a so-called hardway fin, or can be referred to as such. In operation of the plate heat exchanger, the entire liquid phase which is supplied to a heat transfer passage is passed or forced through the pressure loss element. Leakage flows or bypass flows around the pressure element are preferably not provided.

Bevorzugt ist das Druckverlustelement außerhalb der Wärmeübertragungspassage, insbesondere außerhalb eines aktiven Bereichs der Wärmeübertragungspassage, angeordnet. Der aktive Bereich einer Wärmeübertragungspassage wird insbesondere jeweils durch das jeweilige Heizflächenelement gebildet. Das Druckverlustelement ist stromaufwärts des jeweiligen Heizflächenelements positioniert. Zwischen dem Druckverlustelement und dem Heizflächenelement können Verteilerelemente zum gleichmäßigen Verteilen der Flüssigphase auf die Kanäle des Heizflächenelements vorgesehen sein.The pressure loss element is preferably arranged outside the heat transmission passage, in particular outside an active region of the heat transmission passage. The active area of a heat transfer passage is in particular formed by the respective heating surface element. The pressure loss element is positioned upstream of the respective heating surface element. Distributor elements for evenly distributing the liquid phase over the channels of the heating surface element can be provided between the pressure loss element and the heating surface element.

Darunter, dass das Druckverlustelement "an" der Verteileröffnung angeordnet ist, kann zu verstehen sein, dass das Druckverlustelement auf einer Außenfläche des Wärmetauscherblocks aufliegt oder dass das Druckverlustelement in der Verteileröffnung aufgenommen ist. Darunter, dass das Druckverlustelement mit dem Wärmetauscherblock "verbunden" ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das Druckverlustelement direkt an dem Plattenwärmetauscher und nicht an der Anschlusseinrichtung befestigt ist. Beispielsweise kann das Druckverlustelement stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock verbunden sein. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner trennen lassen. Eine stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Löten oder Schweißen hergestellt werden. Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern.The fact that the pressure loss element is arranged “at” the distributor opening can be understood to mean that the pressure loss element rests on an outer surface of the heat exchanger block or that the pressure loss element is received in the distributor opening. The fact that the pressure loss element is “connected” to the heat exchanger block means in particular that the pressure loss element is fastened directly to the plate heat exchanger and not to the connection device. For example, the pressure loss element can be integrally and / or positively connected to the heat exchanger block. In the case of integral connections, the connection partners are held together by atomic or molecular forces. Integral connections are non-detachable connections that can only be separated by destroying the connection means and / or the connection partner. A material connection can be made, for example, by soldering or welding. A positive connection is created by the interlocking or interlocking of at least two connection partners.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Druckverlustelement innerhalb der Verteileröffnung angeordnet.According to one embodiment, the pressure loss element is arranged within the distributor opening.

Das heißt, eine Außenkontur des Druckverlustelements ist in einer Innenkontur des Verteileröffnung aufgenommen. Die Außenkontur und die Innenkontur können rechteckförmig sein. Das Druckverlustelement ist somit in der Verteileröffnung aufgenommen. Wie zuvor erwähnt, kann das Druckverlustelement jedoch auch auf der Außenfläche des Wärmetauscherblocks aufliegen und die Verteileröffnung abdecken. In diesem Fall ist das Druckverlustelement nicht unmittelbar innerhalb der Verteileröffnung positioniert.This means that an outer contour of the pressure loss element is received in an inner contour of the distributor opening. The outer contour and the inner contour can be rectangular. The pressure loss element is thus accommodated in the distributor opening. As mentioned previously, however, the pressure loss element can also rest on the outer surface of the heat exchanger block and cover the distributor opening. In this case, the pressure loss element is not positioned directly inside the distributor opening.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckverlustelement bündig mit einer Außenfläche des Wärmetauscherblocks angeordnet.According to a further embodiment, the pressure loss element is arranged flush with an outer surface of the heat exchanger block.

Insbesondere sind das Heizflächenelement und die Verteilerelemente von mehreren rahmenförmig um dieselben umlaufenden Radleisten oder Sidebars umrahmt. Die Außenfläche wird durch die Randleisten definiert. Unter "bündig" ist zu verstehen, dass das Druckverlustelement nicht über die Außenfläche übersteht. Alternativ kann das Druckverlustelement bezüglich der Außenfläche auch zurückgesetzt sein oder über diese überstehen.In particular, the heating surface element and the distributor elements are framed by a plurality of frame-like wheel rims or sidebars. The outer surface is defined by the edge strips. "Flush" means that the pressure loss element does not protrude beyond the outer surface. Alternatively, the pressure loss element can also be set back with respect to the outer surface or project beyond it.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Anschlusseinrichtung mit der Außenfläche verbunden, wobei die Anschlusseinrichtung das Druckverlustelement derart abdeckt, dass das Druckverlustelement außerhalb eines Innenraums der Anschlusseinrichtung angeordnet ist.According to a further embodiment, the connection device is connected to the outer surface, the connection device covering the pressure loss element in such a way that the pressure loss element is arranged outside an interior of the connection device.

Der Innenraum ist in Richtung auf den Wärmetauscherblock zu insbesondere von der Außenfläche begrenzt. Für den Fall, dass das Druckverlustelement bündig mit der Außenfläche angeordnet ist oder hinter dieser zurücksteht, ist das Druckverlustelement außerhalb des Innenraums positioniert. Für den Fall, dass das Druckverlustelement in Richtung der Anschlusseinrichtung über die Außenfläche übersteht oder auf der Außenfläche aufliegt, ist das Druckverlustelement jedoch zumindest abschnittsweise innerhalb des Innenraums angeordnet.The interior is delimited in the direction of the heat exchanger block, in particular by the outer surface. In the event that the pressure loss element is arranged flush with or protrudes behind the outer surface, the pressure loss element is positioned outside the interior. In the event that the pressure loss element projects beyond the outer surface in the direction of the connection device or rests on the outer surface, the pressure loss element is arranged at least in sections within the interior.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Außenkontur des Druckverlustelements fluiddicht mit der Verteileröffnung verbunden.According to a further embodiment, an outer contour of the pressure loss element is connected to the distributor opening in a fluid-tight manner.

Hierdurch werden Bypassströmungen zuverlässig verhindert. Die Außenkontur umfasst mehrere Seitenkanten, insbesondere vier Seitenkante, die alle fluiddicht mit der Verteileröffnung, insbesondere mit der Innenkontur der Verteileröffnung, verbunden sind. Die fluiddichte Verbindung kann mit Hilfe einer Dichtung, beispielsweise mit Hilfe einer Dichtschnur, mit Hilfe einer Lötnaht oder mit Hilfe einer Schweißnaht erzeugt werden.This reliably prevents bypass flows. The outer contour comprises a plurality of side edges, in particular four side edges, all of which are connected in a fluid-tight manner to the distributor opening, in particular to the inner contour of the distributor opening are. The fluid-tight connection can be produced using a seal, for example using a sealing cord, using a soldered seam or using a welded seam.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckverlustelement dazu eingerichtet, einen Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar zu erzeugen.According to a further embodiment, the pressure loss element is set up to generate a pressure loss of 20 mbar to 400 mbar.

Der Druckverlust kann beispielsweise mit Hilfe einer an dem Druckverlustelement vorgesehenen Perforation erzeugt werden.The pressure loss can be generated, for example, with the aid of a perforation provided on the pressure loss element.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Druckverlustelement eine Perforation auf, durch welche die Flüssigphase im Betrieb des Plattenwärmetauschers vollständig hindurchströmt.According to a further embodiment, the pressure loss element has a perforation through which the liquid phase flows completely during operation of the plate heat exchanger.

Die Perforation umfasst eine Vielzahl an Durchbrüchen, die das Druckverlustelement durchbrechen. Die Durchbrüche können Bohrungen oder Ausstanzungen sein. Die Durchbrüche können gleichmäßig oder ungleichmäßig über das Druckverlustelement verteilt sein. Mit Hilfe einer Variation einer Geometrie und/oder einer Querschnittsfläche der Durchbrüche kann der Druckverlust beeinflusst und somit eingestellt werden.The perforation comprises a large number of openings which break through the pressure loss element. The breakthroughs can be holes or punched holes. The openings can be evenly or unevenly distributed over the pressure loss element. The pressure loss can be influenced and thus adjusted with the aid of a variation of a geometry and / or a cross-sectional area of the openings.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Druckverlustelement parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnete Wellen auf, zwischen denen Kanäle vorgesehen sind.According to a further embodiment, the pressure loss element has shafts arranged parallel to one another and spaced apart from one another, between which channels are provided.

Die Wellen können auch als Riffel, Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Ein Abstand zwischen den Wellen kann bei der Herstellung des Druckverlustelements zur Beeinflussung des Druckverlusts verändert werden. Der Abstand kann auch als Teilung oder Finteilung bezeichnet werden.The waves can also be called ripples, ribs, webs or fin webs. A distance between the shafts can be changed in order to influence the pressure loss during the production of the pressure loss element. The distance can also be referred to as division or fin division.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckverlustelement senkrecht zu einer Durchströmungsrichtung der Flüssigphase durch das Druckverlustelement hindurch angeordnet.According to a further embodiment, the pressure loss element is arranged perpendicular to a flow direction of the liquid phase through the pressure loss element.

Unter "senkrecht" oder "quer" ist dabei insbesondere ein Winkel von 90° ± 10°, bevorzugt von 90° ± 5°, weiter bevorzugt von 90° ± 3°, weiter bevorzugt von 90° ± 1°, weiter bevorzugt von genau 90°, zu verstehen.Under "vertical" or "transverse" is in particular an angle of 90 ° ± 10 °, preferably 90 ° ± 5 °, more preferably 90 ° ± 3 °, more preferably 90 ° ± 1 °, more preferably exactly 90 ° to understand.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckverlustelement mit Hilfe einer Verbindungsnaht stoffschlüssig mit dem Wärmetauscherblock verbunden, und/oder das Druckverlustelement ist mit Hilfe eines Nut-Feder-Systems formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock verbunden.According to a further embodiment, the pressure loss element is integrally connected to the heat exchanger block with the aid of a connecting seam, and / or the pressure loss element is positively connected to the heat exchanger block with the aid of a tongue and groove system.

Die Verbindungsnaht ist eine Lötnaht oder eine Schweißnaht. Bevorzugt läuft die Schweißnaht vollständig um das Druckverlustelement um. Es können auch mehrere Verbindungsnähte vorgesehen sein, die um das Druckverlustelement vollständig umlaufen. Das Nut-Feder-System umfasst bevorzugt an dem Wärmetauscherblock vorgesehene Nuten, in die Federabschnitte des Druckverlustelements formschlüssig eingreifen. Die Nuten sind insbesondere an Randleisten des Wärmetauscherblocks vorgesehen.The connection seam is a solder seam or a weld seam. The weld seam preferably runs completely around the pressure loss element. A plurality of connecting seams can also be provided, which run completely around the pressure loss element. The tongue and groove system preferably comprises grooves provided on the heat exchanger block, into which spring sections of the pressure loss element engage in a form-fitting manner. The grooves are provided in particular on edge strips of the heat exchanger block.

Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Plattenwärmetauschers für eine verfahrenstechnische Anlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:

  • a) Einspeisen einer zu verdampfenden Flüssigphase eines Fluids in einen Wärmetauscherblock des Plattenwärmetauschers, b) Erzeugen eines Druckverlusts an einer Verteileröffnung des Wärmetauscherblocks mit Hilfe eines an der Verteileröffnung angeordneten und mit dem Wärmetauscherblock verbundenen Druckverlustelements, und c) Umwandeln der Flüssigphase in einen Zweiphasenstrom innerhalb des Wärmetauscherblocks während eines Wärmetauschs mit einem zu verflüssigenden Fluid.
Furthermore, a method for operating such a plate heat exchanger for a process plant is proposed. The process includes the steps:
  • a) feeding a liquid phase of a fluid to be evaporated into a heat exchanger block of the plate heat exchanger, b) generating a pressure loss at a distributor opening of the heat exchanger block with the aid of a pressure loss element arranged at the distributor opening and connected to the heat exchanger block, and c) converting the liquid phase into a two-phase flow within the Heat exchanger blocks during a heat exchange with a fluid to be liquefied.

Wie zuvor erwähnt, ist das Fluid ein Gemischkältemittel. Das weitere Fluid ist bevorzugt Erdgas. Somit ist das zuvor erwähnte Verfahren auch ein Verfahren zum Herstellen von Flüssigerdgas.As previously mentioned, the fluid is a mixed refrigerant. The further fluid is preferably natural gas. Thus, the aforementioned method is also a method for producing liquefied natural gas.

Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Schritt b) ein Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar erzeugt.According to one embodiment, a pressure loss of 20 mbar to 400 mbar is generated in step b).

Der gewünschte Druckverlust kann insbesondere durch eine Modifikation der Perforation des Druckverlustelements und/oder der Teilung der Wellen des Druckverlustelements eingestellt werden.The desired pressure loss can be set in particular by modifying the perforation of the pressure loss element and / or the division of the waves of the pressure loss element.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Plattenwärmetauschers für eine verfahrenstechnische Anlage vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Bereitstellen eines Wärmetauscherblocks, b) Bereitstellen eines Druckverlustelements, c) Anordnen des Druckverlustelements an einer Verteileröffnung des Wärmetauscherblocks, und d) Verbinden des Druckverlustelements mit dem Wärmetauscherblock.Furthermore, a method for producing such a plate heat exchanger for a process plant is proposed. The method comprises the steps: a) providing a heat exchanger block, b) providing a pressure loss element, c) arranging the pressure loss element at a distributor opening of the heat exchanger block, and d) connecting the pressure loss element to the heat exchanger block.

Das Bereitstellen des Wärmetauscherblocks kann ein Herstellen, beispielsweise ein Verlöten von Einzelteilen, des Wärmetauscherblocks umfassen. Das Bereitstellen des Druckverlustelements kann ein Herstellen desselben umfassen. In dem Schritt c) kann das Druckverlustelement beispielsweise auf die Verteileröffnung aufgelegt oder in diese hineingelegt werden. Beispielsweise kann das Druckverlustelement in dem Schritt d) mit dem Wärmetauscherblock verlötet oder verschweißt werden. Das Druckverlustelement kann zusätzlich oder alternativ mit Hilfe des Nut-Feder-Systems auch formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock verbunden werden.The provision of the heat exchanger block can include manufacturing, for example soldering individual parts, of the heat exchanger block. Providing the pressure loss element may include making the same. In step c), the pressure loss element can, for example, be placed on or placed in the distributor opening. For example, the pressure loss element can be soldered or welded to the heat exchanger block in step d). The pressure loss element can additionally or alternatively also be connected to the heat exchanger block in a form-fitting manner with the aid of the tongue and groove system.

Gemäß einer Ausführungsform wird vor oder in dem Schritt b) eine Perforation in das Druckverlustelement eingebracht.According to one embodiment, a perforation is introduced into the pressure loss element before or in step b).

Beispielsweise kann bei dem Bereitstellen des Druckverlustelements die Perforation in Form von Bohrungen oder Ausstanzungen in dasselbe eingebracht werden. Die Perforation kann, wie zuvor erwähnt, verändert werden, um den gewünschten Druckabfall zu erreichen.For example, when the pressure loss element is provided, the perforation can be introduced into the same in the form of bores or punchings. As previously mentioned, the perforation can be changed to achieve the desired pressure drop.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vor oder in dem Schritt b) ein Abstand von benachbarten Wellen des Druckverlustelements eingestellt.According to a further embodiment, a distance from adjacent shafts of the pressure loss element is set before or in step b).

Auch hierdurch kann der Druckverlust beeinflusst werden. Die Durchbrüche der Perforation können an den Wellen dabei in der Durchströmungsrichtung betrachtet hintereinander positioniert oder quer zu der Durchströmungsrichtung zueinander versetzt sein.This can also influence the pressure loss. The perforations of the perforation can be positioned one behind the other on the shafts, viewed in the direction of flow, or offset relative to one another transversely to the direction of flow.

"Ein" ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteilige angegeben ist.In the present case, "a" is not necessarily to be understood as restricting to exactly one element. Rather, several elements, such as two, three or more, can also be provided. Nor is any other measure word used here to be understood to mean that there is a restriction to exactly the number of elements mentioned. Rather, numerical deviations upwards and downwards are possible, unless stated otherwise.

Die für den Plattenwärmetauscher beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagenen Verfahren entsprechend und umgekehrt.The embodiments and features described for the plate heat exchanger apply correspondingly to the proposed methods and vice versa.

Weitere mögliche Implementierungen des Plattenwärmetauschers und/oder der Verfahren umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Plattenwärmetauschers und/oder der Verfahren hinzufügen.Further possible implementations of the plate heat exchanger and / or of the methods also include combinations of features or embodiments described above or below with reference to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the plate heat exchanger and / or the processes.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte des Plattenwärmetauschers und/oder der Verfahren sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Plattenwärmetauschers und/oder der Verfahren. Im Weiteren werden der Plattenwärmetauschers und/oder die Verfahren anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

  • Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers;
  • Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauscherblocks für den Plattenwärmetauscher gemäß Fig. 1;
  • Fig. 3 zeigt eine stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 1;
  • Fig. 4 zeigt eine weitere stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 1;
  • Fig. 5 zeigt ein schematisches Diagramm des Druckverlaufs über dem relativen Massenstrom im Betrieb des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 1;
  • Fig. 6 zeigt eine stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers;
  • Fig. 7 zeigt eine weitere stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 6;
  • Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Druckverlustelements für den Plattenwärmetauscher gemäß Fig. 6;
  • Fig. 9 zeigt eine weitere schematische Ansicht des Druckverlustelements gemäß Fig. 8;
  • Fig. 10 zeigt ein schematisches Diagramm des Druckverlaufs über dem relativen Massenstrom im Betrieb des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 6;
  • Fig. 11 zeigt eine stark vergrößerte schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers;
  • Fig. 12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 6 oder gemäß Fig. 11; und
  • Fig. 13 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen des Plattenwärmetauschers gemäß Fig. 6 oder gemäß Fig. 11.
Further advantageous refinements and aspects of the plate heat exchanger and / or the method are the subject of the subclaims and the exemplary embodiments of the plate heat exchanger and / or the method described below. Furthermore, the plate heat exchanger and / or the method are explained in more detail on the basis of preferred embodiments with reference to the attached figures.
  • Fig. 1 shows a schematic perspective view of an embodiment of a plate heat exchanger;
  • Fig. 2 shows a schematic perspective view of an embodiment of a heat exchanger block for the plate heat exchanger according to Fig. 1 ;
  • Fig. 3 shows a greatly enlarged schematic partial sectional view of the plate heat exchanger according to Fig. 1 ;
  • Fig. 4 shows another greatly enlarged schematic partial sectional view of the plate heat exchanger according to Fig. 1 ;
  • Fig. 5 shows a schematic diagram of the pressure curve over the relative mass flow in the operation of the plate heat exchanger according to Fig. 1 ;
  • Fig. 6 shows a greatly enlarged schematic partial sectional view of a further embodiment of a plate heat exchanger;
  • Fig. 7 shows another greatly enlarged schematic partial sectional view of the plate heat exchanger according to Fig. 6 ;
  • Fig. 8 shows a schematic view of an embodiment of a pressure loss element for the plate heat exchanger according to Fig. 6 ;
  • Fig. 9 shows a further schematic view of the pressure loss element according to Fig. 8 ;
  • Fig. 10 shows a schematic diagram of the pressure curve over the relative mass flow in the operation of the plate heat exchanger according to Fig. 6 ;
  • Fig. 11 shows a greatly enlarged schematic partial sectional view of a further embodiment of a plate heat exchanger;
  • Fig. 12 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for operating the plate heat exchanger according to Fig. 6 or according to Fig. 11 ; and
  • Fig. 13 10 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for manufacturing the plate heat exchanger according to FIG Fig. 6 or according to Fig. 11 .

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.In the figures, elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference numerals, unless stated otherwise.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Plattenwärmeübertragers oder Plattenwärmetauschers 1. Die Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauscherblocks 2 für den Plattenwärmetauscher 1 gemäß Fig. 1. Nachfolgend wird auf die Fig. 1 und 2 gleichzeitig Bezug genommen.The Fig. 1 shows a schematic perspective view of an embodiment of a plate heat exchanger or plate heat exchanger 1. Die Fig. 2 shows a schematic perspective view of an embodiment of a heat exchanger block 2 for the plate heat exchanger 1 according to FIG Fig. 1 . Below is the Fig. 1 and 2nd referred to at the same time.

Mit Hilfe des in der Fig. 1 dargestellten Plattenwärmetauschers 1 lässt sich ein Wärmeaustausch zwischen mehreren verschiedenen Fluiden A bis E realisieren. Die Fluide A bis E können auch als Prozessmedien oder Medien bezeichnet werden. Der Plattenwärmetauscher 1 ist insbesondere ein Plate Fin Heat Exchanger (PFHE) oder kann als solcher bezeichnet werden. Der Plattenwärmetauscher 1 ist vorzugsweise aus Bauteilen aufgebaut, die aus Aluminium gefertigt und miteinander hartverlötet sind. Der Plattenwärmetauscher 1 kann daher auch als hartgelöteter Aluminium-Plattenwärmetauscher (Engl.: Brazed Aluminum Plate Fin Heat Exchanger) bezeichnet werden.With the help of Fig. 1 plate heat exchanger 1 shown, a heat exchange between several different fluids A to E can be realized. The fluids A to E can also be referred to as process media or media. The plate heat exchanger 1 is in particular a plate fin heat exchanger (PFHE) or can be referred to as such. The plate heat exchanger 1 is preferably constructed from components which are made of aluminum and brazed to one another. The plate heat exchanger 1 can therefore also be referred to as a brazed aluminum plate heat exchanger.

Der Wärmetauscherblock 2 ist quaderförmig oder blockförmig aufgebaut und umfasst eine Vielzahl an Heizflächenelementen 3 sowie eine Vielzahl an Trennplatten 4. Die Heizflächenelemente 3 sind sogenannte Fins, insbesondere sogenannte Heat Transfer Fins, oder können als Fins bezeichnet werden. Die Heizflächenelemente 3 können als gewellte oder gerippte Bleche, beispielsweise als Aluminiumbleche, ausgebildet sein. Die Trennplatten 4 sind Trennbleche oder können als Trennbleche bezeichnet werden. Die Trennplatten 4 können ebenfalls aus Aluminium gefertigt sein. Die Anzahl der Heizflächenelemente 3 und die Anzahl der Trennplatten 4 ist beliebig.The heat exchanger block 2 is cuboid or block-shaped and comprises a large number of heating surface elements 3 and a large number of separating plates 4. The heating surface elements 3 are so-called fins, in particular so-called heat transfer fins, or can be referred to as fins. The heating surface elements 3 can be designed as corrugated or ribbed sheets, for example as aluminum sheets. The partition plates 4 are partition plates or can be referred to as partition plates. The partition plates 4 can also be made of aluminum. The number of heating surface elements 3 and the number of partition plates 4 is arbitrary.

Die Heizflächenelemente 3 und die Trennplatten 4 sind abwechselnd angeordnet. Das heißt, zwischen zwei Heizflächenelementen 3 ist jeweils eine Trennplatte 4 und zwischen zwei Trennplatten 4 ist jeweils ein Heizflächenelement 3 positioniert. Die Heizflächenelemente 3 und die Trennplatten 4 können dabei stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner voneinander trennen lassen. Insbesondere können die Heizflächenelemente 3 und die Trennplatten 4 miteinander verlötet sein.The heating surface elements 3 and the partition plates 4 are arranged alternately. That is, a partition plate 4 is positioned between two heating surface elements 3 and a heating surface element 3 is positioned between two partition plates 4. The heating surface elements 3 and the partition plates 4 can be integrally connected to one another. In the case of integral connections, the connection partners are held together by atomic or molecular forces. Integral connections are non-detachable connections that can only be separated from one another by destroying the connection means and / or the connection partner. In particular, the heating surface elements 3 and the separating plates 4 can be soldered to one another.

Der Wärmetauscherblock 2 umfasst weiterhin Deckplatten 5, 6, zwischen denen die Vielzahl an Heizflächenelementen 3 und die Vielzahl an Trennplatten 4 angeordnet sind. Die Deckplatten 5, 6 können dabei identisch wie die Trennplatten 4 aufgebaut sein. Die Deckplatten 5, 6 sind dabei außenseitig auf einem jeweils äußersten Heizflächenelement 3 positioniert und schließen den Wärmetauscherblock 2 in der Orientierung der Fig. 1 und 2 nach vorne und hinten ab. Weiterhin umfasst der Wärmetauscherblock 2 sogenannte Side Bars oder Randleisten 7, 8, die die Heizflächenelemente 3 seitlich begrenzen. Die Randleisten 7, 8 können mit den Trennplatten 4 und/oder den Heizflächenelementen 3 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verlötet, sein.The heat exchanger block 2 further comprises cover plates 5, 6, between which the plurality of heating surface elements 3 and the plurality of partition plates 4 are arranged. The cover plates 5, 6 can be constructed identically to the partition plates 4. The cover plates 5, 6 are positioned on the outside on a respective outermost heating surface element 3 and close the heat exchanger block 2 in the orientation of FIG Fig. 1 and 2nd forward and backward. Furthermore, the heat exchanger block 2 comprises so-called side bars or edge strips 7, 8, which laterally limit the heating surface elements 3. The edge strips 7, 8 can be integrally connected, for example soldered, to the separating plates 4 and / or the heating surface elements 3.

Mit Hilfe der Heizflächenelemente 3 und der Trennplatten 4 bildet der Plattenwärmetauscher 1 eine Vielzahl an parallelen Wärmeübertragungspassagen aus, in denen die Fluide A bis E strömen können und indirekt Wärme auf in benachbarten Wärmeübertragungspassagen geführte Fluide A bis E übertragen können. Die einzelnen Wärmeübertragungspassagen können mit Hilfe von Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 mit einem jeweiligen Fluid A bis E beaufschlagt werden oder das jeweilige Fluid A bis E kann mit Hilfe einer derartigen Anschlusseinrichtung 9 bis 18 von dem Plattenwärmetauscher 1 weggeführt werden. Die Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 sind sogenannte Header oder können als solche bezeichnet werden. Die Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 können auch als Verteiler bezeichnet werden.With the help of the heating surface elements 3 and the separating plates 4, the plate heat exchanger 1 forms a multiplicity of parallel heat transfer passages in which the fluids A to E can flow and can indirectly transfer heat to fluids A to E guided in adjacent heat transfer passages. The individual heat transfer passages can be supplied with a respective fluid A to E with the aid of connection devices 9 to 18 or the respective fluid A to E can be guided away from the plate heat exchanger 1 with the aid of such a connection device 9 to 18. The connection devices 9 to 18 are so-called headers or can be referred to as such. The connection devices 9 to 18 can also be referred to as distributors.

Beispielsweise sind die Anschlusseinrichtungen 11, 13, 15 dazu geeignet, dem Plattenwärmetauscher 1 die Fluide A, B, D zuzuführen, und die Anschlusseinrichtungen 9, 10, 12, 14 sind dazu geeignet, die Fluide A, C, D, E von dem Plattenwärmetauscher 1 abzuführen. Jeder Anschlusseinrichtung 9 bis 18 ist ein Stutzen 19 bis 25 zugeordnet, mit denen die jeweilige Anschlusseinrichtung 9 bis 18 mit dem entsprechenden Fluid A bis E beaufschlagt werden kann oder das entsprechende Fluid A bis E von der Anschlusseinrichtung 9 bis 18 weggeführt werden kann. Die Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 sind stoffschlüssig mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden. Insbesondere sind die Anschlusseinrichtungen 9 bis 18 mit dem Wärmetauscherblock 2 verschweißt.For example, the connection devices 11, 13, 15 are suitable for supplying the fluids A, B, D to the plate heat exchanger 1, and the connection devices 9, 10, 12, 14 are suitable for supplying the fluids A, C, D, E from the plate heat exchanger 1 to dissipate. Each connection device 9 to 18 is assigned a connection piece 19 to 25, with which the respective connection device 9 to 18 can be acted upon by the corresponding fluid A to E or the corresponding fluid A to E can be guided away from the connection device 9 to 18. The connection devices 9 to 18 are integrally connected to the heat exchanger block 2. In particular, the connection devices 9 to 18 are welded to the heat exchanger block 2.

Der Plattenwärmetauscher 1 kann Teil einer verfahrenstechnischen Anlage 26 sein. Die verfahrenstechnische Anlage 26 kann beispielsweise eine Anlage zur Luftzerlegung, zur Herstellung von Flüssiggas (Engl.: Liquefied Natural Gas, LNG), eine in der petrochemischen Industrie eingesetzte Anlage oder dergleichen sein. Die verfahrenstechnische Anlage 26 kann eine Vielzahl derartiger Plattenwärmetauscher 1 umfassen.The plate heat exchanger 1 can be part of a process engineering system 26. Process engineering system 26 can, for example, be a system for Air separation, for the production of liquefied natural gas (LNG), a plant used in the petrochemical industry or the like. The process plant 26 can include a plurality of such plate heat exchangers 1.

Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils eine schematische Teilschnittansicht des Plattenwärmetauschers 1. In der Fig. 3 ist die Anschlusseinrichtung 15 abweichend von der Fig. 1 nicht seitlich, sondern mittig an dem Wärmetauscherblock 2 angeordnet. Ein Koordinatensystem des Plattenwärmetauschers 1 umfasst eine x-Richtung oder Breitenrichtung x, eine y-Richtung oder Hochrichtung y und eine z-Richtung oder Tiefenrichtung z.The Fig. 3 and 4th each show a schematic partial sectional view of the plate heat exchanger 1. In the Fig. 3 is the connection device 15 different from the Fig. 1 not arranged laterally, but centrally on the heat exchanger block 2. A coordinate system of the plate heat exchanger 1 comprises an x direction or width direction x, a y direction or vertical direction y and a z direction or depth direction z.

Jedes Heizflächenelement 3 weist dabei eine Vielzahl in der Fig. 3 nur schematisch angedeuteter Riffel oder Wellen 27 bis 29 auf, die in der Orientierung der Fig. 3 von oben nach unten beziehungsweise in einer Schwerkraftrichtung g orientiert sind. Die Wellen 27 bis 29 können auch als Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Die Wellen 27 bis 29 bilden dabei eine Vielzahl in der Schwerkraftrichtung g verlaufender Passagen oder Kanäle 30, 31. Die Gesamtheit der Kanäle 30, 31 des Heizflächenelements 3 bilden zumindest einen Teil einer Wärmeübertragungspassage 32 des Plattenwärmetauschers 1. Insbesondere legen die Kanäle 30, 31 einen durchströmbaren Bereich der Wärmeübertragungspassage 32 fest. Mechanisch und für die Wärmeübertragung sind jedoch auch die Wellen 27 bis 29 sowie die Trennplatten 4 von Bedeutung. Die Kanäle 30, 31 können senkrecht zu der Schwerkraftrichtung g, das heißt, in der Breitenrichtung x, untereinander in Fluidverbindung sein. Hierzu können die Wellen 27 bis 29 beispielsweise Lochungen oder Perforationen aufweisen, die einen Stoffaustausch zwischen den Kanälen 30, 31 ermöglichen. Das Heizflächenelement 3 kann als aktiver Fin bezeichnet werden. Das Heizflächenelement 3 bildet einen aktiven Bereich der Wärmeübertragungspassage 32. Daher kann das Heizflächenelement 3 auch als aktiver Bereich bezeichnet werden.Each heating surface element 3 has a large number in the Fig. 3 only schematically indicated ripples or waves 27 to 29, which in the orientation of the Fig. 3 are oriented from top to bottom or in a direction of gravity g. The waves 27 to 29 can also be referred to as ribs, webs or fin webs. The shafts 27 to 29 form a plurality of passages or channels 30, 31 running in the direction of gravity g. The entirety of the channels 30, 31 of the heating surface element 3 form at least part of a heat transfer passage 32 of the plate heat exchanger 1. In particular, the channels 30, 31 insert one flowable area of the heat transfer passage 32 fixed. Mechanically and for heat transfer, however, the shafts 27 to 29 and the separating plates 4 are also important. The channels 30, 31 can be in fluid communication with one another perpendicular to the direction of gravity g, that is to say in the width direction x. For this purpose, the shafts 27 to 29 can have perforations or perforations, for example, which enable a mass transfer between the channels 30, 31. The heating surface element 3 can be referred to as an active fin. The heating surface element 3 forms an active area of the heat transfer passage 32. Therefore, the heating surface element 3 can also be referred to as an active area.

Wie die Fig. 3 weiterhin zeigt, sind ferner Verteilerelemente 33 bis 35 vorgesehen, die geeignet sind, eine Flüssigphase FP des Fluids A von einer Verteileröffnung 36 des Wärmetauscherblocks 2 gleichmäßig auf die Kanäle 30, 31 des Heizflächenelements 3 zu verteilen. Die Verteilerelemente 33 bis 35 sind bevorzugt analog zu dem Heizflächenelement 3 aufgebaut. Das heißt, das Verteilerelement 33 umfasst eine Vielzahl in der Fig. 3 nur schematisch angedeuteter Riffel oder Wellen 37 bis 39, die in der Orientierung der Fig. 3 von oben nach unten beziehungsweise in der Schwerkraftrichtung g orientiert sind. Die Wellen 37 bis 39 können auch als Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Die Wellen 37 bis 39 bilden dabei eine Vielzahl in der Schwerkraftrichtung g verlaufender Passagen oder Kanäle 40, 41. Die Kanäle 40, 41 können dabei Teil der Wärmeübertragungspassage 32 sein. Das Verteilerelement 33 ist keilförmig und umfasst zwei schräg zu der Breitenrichtung x und der Hochrichtung y orientierte Seitenkanten 42, 43.As the Fig. 3 further shows, distributor elements 33 to 35 are also provided, which are suitable for evenly distributing a liquid phase FP of the fluid A from a distributor opening 36 of the heat exchanger block 2 to the channels 30, 31 of the heating surface element 3. The distributor elements 33 to 35 are preferably constructed analogously to the heating surface element 3. That is, the distributor element 33 comprises one Variety in the Fig. 3 only schematically indicated ripples or waves 37 to 39, which in the orientation of the Fig. 3 are oriented from top to bottom or in the direction of gravity g. The waves 37 to 39 can also be referred to as ribs, webs or fin webs. The shafts 37 to 39 form a plurality of passages or channels 40, 41 running in the direction of gravity g. The channels 40, 41 can be part of the heat transfer passage 32. The distributor element 33 is wedge-shaped and comprises two side edges 42, 43 oriented obliquely to the width direction x and the vertical direction y.

Die Verteilerelemente 34, 35 sind identisch aufgebaut und insbesondere spiegelsymmetrisch bezüglich des Verteilerelements 33 angeordnet. Jedes Verteilerelement 34, 35 umfasst eine Vielzahl in der Fig. 3 nur schematisch angedeuteter Riffel oder Wellen 44 bis 46, die in der Orientierung der Fig. 3 schräg zu der Schwerkraftrichtung g orientiert sind. Die Wellen 44 bis 46 können auch als Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Die Wellen 44 bis 46 bilden dabei eine Vielzahl schräg zu der der Schwerkraftrichtung g verlaufende Passagen oder Kanäle 47, 48. Die Kanäle 47, 48 können dabei Teil der Wärmeübertragungspassage 32 sein. Die Verteilerelemente 34, 35 liegen an den Seitenkanten 42, 43 des Verteilerelements 33 an. Ferner liegen die Verteilerelemente 34, 35 an einer Unterkante 49 des Heizflächenelement 3 an. Die Kanäle 40, 41 des Verteilerelements 33 sind über die Kanäle 47, 48 der Verteilerelemente 34, 35 mit den Kanälen 30, 31 des Heizflächenelements 3 in Fluidverbindung. Die Verteilerelemente 33 bis 35 können auch als Verteilerfins bezeichnet werden.The distributor elements 34, 35 are constructed identically and in particular are arranged in mirror symmetry with respect to the distributor element 33. Each manifold element 34, 35 includes a plurality in the Fig. 3 only schematically indicated ripples or waves 44 to 46, which in the orientation of the Fig. 3 are oriented obliquely to the direction of gravity g. The waves 44 to 46 can also be referred to as ribs, webs or fin webs. The shafts 44 to 46 form a plurality of passages or channels 47, 48 that run obliquely to the direction of gravity g. The channels 47, 48 can be part of the heat transfer passage 32. The distributor elements 34, 35 rest on the side edges 42, 43 of the distributor element 33. Furthermore, the distributor elements 34, 35 rest on a lower edge 49 of the heating surface element 3. The channels 40, 41 of the distributor element 33 are in fluid communication with the channels 30, 31 of the heating surface element 3 via the channels 47, 48 of the distributor elements 34, 35. The distributor elements 33 to 35 can also be referred to as distributor fins.

In der Orientierung der Fig. 3 unterseitig sind die Verteilerelemente 33 bis 35 mit Hilfe von Sidebars oder Randleisten 50, 51 abgeschlossen. Die Randleisten 50, 51 definieren eine Außenfläche AF des Wärmetauscherblocks 2, an welcher die Anschlusseinrichtung 15 angebracht, insbesondere angeschweißt, ist. Die Randleisten 7, 8, 50, 51 umlaufen somit das Heizflächenelement 3 und die Verteilerelemente 33 bis 35 rahmenförmig. Dabei sind in der Orientierung der Fig. 3 auch oberseitig Randleisten vorgesehen, die jedoch nicht gezeigt sind. Zwischen den Randleisten 50, 51 ist die Verteileröffnung 36 vorgesehen. Die Verteileröffnung 36 kann als Durchbruch in den Randleisten 50, 51 ausgebildet sein. Die Anschlusseinrichtung 15 ist dabei so an den Wärmetauscherblock 2 angebracht, beispielsweise an diesen angeschweißt, dass die Anschlusseinrichtung 15 die Verteileröffnung 36 abdeckt.In the orientation of the Fig. 3 on the underside, the distributor elements 33 to 35 are closed with the aid of sidebars or edge strips 50, 51. The edge strips 50, 51 define an outer surface AF of the heat exchanger block 2, to which the connection device 15 is attached, in particular welded on. The edge strips 7, 8, 50, 51 thus run around the heating surface element 3 and the distributor elements 33 to 35 in a frame shape. The orientation of the Fig. 3 edge strips are also provided on the upper side, but are not shown. The distributor opening 36 is provided between the edge strips 50, 51. The distributor opening 36 can be designed as an opening in the edge strips 50, 51. The connection device 15 is attached to the heat exchanger block 2, for example welded to it, in such a way that the connection device 15 covers the distributor opening 36.

Die Anschlusseinrichtung 15 umfasst einen Innenraum I, der in Richtung auf den Wärmetauscherblock 2 zu von der Außenfläche AF desselben begrenzt ist. Das heißt, die Randleisten 50, 51 sind nicht innerhalb des Innenraums I sondern außerhalb des Innenraums I angeordnet.The connection device 15 comprises an interior space I which is delimited in the direction of the heat exchanger block 2 by the outer surface AF thereof. This means that the edge strips 50, 51 are not arranged inside the interior I but outside the interior I.

Im Betrieb des Plattenwärmetauschers 1 wird die Flüssigphase FP des Fluids A mit Hilfe der Anschlusseinrichtung 15 dem Wärmetauscherblock 2 zugeführt. Die Anschlusseinrichtung 15 verteilt die Flüssigphase FP in der Tiefenrichtung z auf eine Vielzahl parallel angeordneter Wärmeübertragungspassagen 32. In der Breitenrichtung x betrachtet verteilen die Verteilerelemente 33 bis 35 die Flüssigphase FP des Fluids A auf die Kanäle 30, 31 des jeweiligen Heizflächenelements 3.In the operation of the plate heat exchanger 1, the liquid phase FP of the fluid A is fed to the heat exchanger block 2 with the aid of the connection device 15. The connection device 15 distributes the liquid phase FP in the depth direction z to a plurality of heat transfer passages 32 arranged in parallel. Viewed in the width direction x, the distributor elements 33 to 35 distribute the liquid phase FP of the fluid A to the channels 30, 31 of the respective heating surface element 3.

Bei der Herstellung von Flüssiggas wird Erdgas abgekühlt und dadurch verflüssigt. Hierzu kann können sogenannte Gemischkältemittel (Engl.: Mixed Refrigerants) eingesetzt werden. Diese sind nach der Entspannung auf Betriebsdruck zweiphasig und werden vor dem Plattenwärmetauscher 1 in eine Gasphase und in eine Flüssigphase getrennt.In the production of liquefied natural gas, natural gas is cooled down and liquefied as a result. So-called mixed refrigerants can be used for this purpose. After the expansion to operating pressure, these are two-phase and are separated into a gas phase and a liquid phase upstream of the plate heat exchanger 1.

Beispielsweise ist das Fluid A ein derartiges Gemischkältemittel. Zumindest eines der Fluide A bis E ist Erdgas. Die Flüssigphase FP des Fluids A wird dem Plattenwärmetauscher 1 über die Anschlusseinrichtung 15 einphasig zugeführt. In dem Plattenwärmetauscher 1 wird die Flüssigphase FP des Fluids A aufwärtsgerichtet, das heißt, entgegen der Schwerkraftrichtung g, verdampft und um etwa 5 K bis 25 K etwas überhitzt. Die Gasphase kann um den Plattenwärmetauscher 1 herumgeführt und stromabwärts des Plattenwärmetauschers 1 der nun verdampften Flüssigphase FP zugemischt werden. Alternativ kann die Gasphase auch getrennt von der Flüssigphase FP in den Plattenwärmetauscher 1 eingespeist und innerhalb des Wärmetauscherblocks 2 mit der Flüssigphase FP gemischt und zusammen mit dieser verdampft werden.For example, fluid A is such a mixed refrigerant. At least one of the fluids A to E is natural gas. The liquid phase FP of the fluid A is supplied to the plate heat exchanger 1 in one phase via the connection device 15. In the plate heat exchanger 1, the liquid phase FP of the fluid A is directed upwards, that is, against the direction of gravity g, evaporates and is somewhat overheated by approximately 5 K to 25 K. The gas phase can be led around the plate heat exchanger 1 and mixed downstream of the plate heat exchanger 1 with the now evaporated liquid phase FP. Alternatively, the gas phase can also be fed separately from the liquid phase FP into the plate heat exchanger 1 and mixed with the liquid phase FP within the heat exchanger block 2 and evaporated together with the latter.

Bei dem Verdampfen der Flüssigphase FP des Fluids A, die nach dem Eintritt in den Wärmetauscherblock 2 einen Zweiphasenstrom, der eine flüssige und eine gasförmige Phase umfasst, bildet, kann es zu dem Phänomen der sogenannten Ledinegg-Instabilität kommen. Die Ledinegg-Instabilität kann insbesondere in einem vertikal angeordneten Rohr, in dem sich die Phasengrenze des Zweiphasenstroms befindet, auftreten. Für einen vorgegebenen Massenstrom durch das Rohr ist ein Gesamtdruckverlust pro Längeneinheit des Rohrs für den Fall, in dem sich in dem Rohr nur die Flüssigphase befindet, geringer verglichen mit dem Fall, in dem sich in dem Rohr nur die Gasphase befindet. Dies begründet sich in den unterschiedlichen Dichten der Flüssigphase und der Gasphase. Steigt nun die Phasengrenze in dem Rohr nach oben, fällt der Gesamtdruckverlust ab, wodurch sich der Massenstrom auf instabile Weise erhöhen kann.Evaporation of the liquid phase FP of the fluid A, which after entering the heat exchanger block 2 forms a two-phase flow which comprises a liquid and a gaseous phase, can lead to the phenomenon of the so-called Ledinegg instability. The Ledinegg instability can be particularly vertical arranged tube, in which the phase boundary of the two-phase current is located. For a given mass flow through the pipe, a total pressure loss per unit length of the pipe is lower in the case in which only the liquid phase is in the pipe compared to the case in which only the gas phase is in the pipe. This is due to the different densities of the liquid phase and the gas phase. If the phase boundary in the pipe now rises, the total pressure drop drops, which can increase the mass flow in an unstable manner.

Auf eine Wärmeübertragungspassage 32 des Plattenwärmetauschers 1 übertragen, heißt das, dass ein Gesamtdruckverlust p (Fig. 5) des Fluids A, das auf die Kanäle 30, 31 der Wärmeübertragungspassage 32 aufgeteilt wird, nicht monoton mit einem Massenstrom m in den Kanälen 30, 31 ansteigt. Der Gesamtdruckverlust p umfasst dabei einen Reibungsanteil und einen Graviationsanteil. Es ergibt sich, wie in der Fig. 5 gezeigt, eine Senke im Verlauf des Gesamtdruckverlusts p über den relativen Massenstrom m. Diese Senke führt dazu, dass in der Breitenrichtung x betrachtet die gewünschte Gleichverteilung des Fluids A auf die Kanäle 30, 31 der Wärmeübertragungspassage 32 nicht mehr gewährleistet ist, sondern es Kanäle 30, 31 mit einem größeren oder einem kleineren Massenstrom m bei gleichem Gesamtdruckverlust p gibt.Transferred to a heat transfer passage 32 of the plate heat exchanger 1, this means that a total pressure loss p ( Fig. 5 ) of the fluid A, which is divided between the channels 30, 31 of the heat transfer passage 32, does not rise monotonously with a mass flow m in the channels 30, 31. The total pressure loss p includes a friction component and a gravitation component. It follows, as in the Fig. 5 shown, a sink in the course of the total pressure loss p over the relative mass flow m. This sink means that, viewed in the width direction x, the desired uniform distribution of the fluid A on the channels 30, 31 of the heat transfer passage 32 is no longer guaranteed, but there are channels 30, 31 with a larger or a smaller mass flow m with the same total pressure loss p .

Diese Ungleichverteilung kann so weit gehen, dass in einigen Kanälen 30, 31 die Flüssigphase FP des Fluids A nicht mehr vollständig verdampft wird und somit zweiphasig aus dem Wärmetauscherblock 2 austritt. Die Ungleichverteilungen können zu einer thermischen Minderleistung des Plattenwärmetauschers 1 führen. Weiterhin können diese auch zu einem ungleichmäßigem Temperaturverlauf in dem Wärmetauscherblock 2 und somit zu Thermospannungen führen. Diese Thermospannungen können als Folgeschäden insbesondere zu Undichtigkeiten führen. Daher gilt es, das Auftreten von Ledinegg-Instabilität zu verhindern oder dieses Phänomen zumindest zu reduzieren.This unequal distribution can go so far that in some channels 30, 31 the liquid phase FP of the fluid A is no longer completely evaporated and thus exits the heat exchanger block 2 in two phases. The uneven distributions can lead to a thermal underperformance of the plate heat exchanger 1. Furthermore, these can also lead to an uneven temperature profile in the heat exchanger block 2 and thus to thermal voltages. As a consequence, these thermal voltages can lead to leaks. It is therefore important to prevent the occurrence of Ledinegg instability or at least to reduce this phenomenon.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Weiterbildung des in den Fig. 3 und 4 gezeigten Plattenwärmetauschers 1, der dahingehend optimiert ist, dass keine Ledinegg-Instabilität auftritt. Die Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 1 gemäß den Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 1 gemäß den Fig. 3 und 4 dadurch, dass die Verteileröffnung 36 mit Hilfe Druckverlustelements 52 verschlossen ist. Das Druckverlustelement 52 kann analog zu dem Heizflächenelement 3 oder den Verteilerelementen 33 bis 35 aufgebaut sein. Das heißt, das Druckverlustelement 52 ist ein Fin, insbesondere ein sogenannter Hardwayfin. Die gesamte Flüssigphase FP des Fluids A, die im Bereich der Verteileröffnung 36 noch einphasig ist, wird durch das Druckverlustelement 52 hindurchgeleitet oder hindurchgezwungen.The Fig. 6 and 7 show a training of the in the Fig. 3 and 4th shown plate heat exchanger 1, which is optimized so that no Ledinegg instability occurs. The embodiment of the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 6 and 7 differs from the embodiment of the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 3 and 4th in that the distributor opening 36 is closed with the aid of pressure loss element 52. The pressure loss element 52 can be constructed analogously to the heating surface element 3 or the distributor elements 33 to 35. That is, the pressure loss element 52 is a fin, in particular a so-called hardway fin. The entire liquid phase FP of the fluid A, which is still single-phase in the region of the distributor opening 36, is passed or forced through the pressure loss element 52.

Hierzu ist das Druckverlustelement 52 fluiddicht mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden. Beispielsweise ist das Druckverlustelement 52 mit Hilfe von Verbindungsnähten 53, 54, insbesondere mit Hilfe von Schweißnähten oder Lötnähten, von denen in der Fig. 7 nur eine gezeigt ist, in die Verteileröffnung 36 eingeschweißt oder eingelötet. Das heißt, das Druckverlustelement 52 ist innerhalb der Verteileröffnung 36 und insbesondere innerhalb des Wärmetauscherblocks 2 angeordnet. Beispielsweise kann das Druckverlustelement 52 mit den Trennplatten 4 und den Randleisten 50, 51 verschweißt oder verlötet sein. Insbesondere ist das Druckverlustelement 52 so mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden, dass keine Bypassströmungen zwischen dem Druckverlustelement 52 und angrenzenden Bauteilen, wie beispielsweise den Trennplatten 4 oder den Randleisten 50, 51, auftreten.For this purpose, the pressure loss element 52 is connected to the heat exchanger block 2 in a fluid-tight manner. For example, the pressure loss element 52 with the help of connecting seams 53, 54, in particular with the aid of welded seams or soldered seams, of which in the Fig. 7 only one is shown, welded or soldered into the distribution opening 36. That is, the pressure loss element 52 is arranged within the distributor opening 36 and in particular within the heat exchanger block 2. For example, the pressure loss element 52 can be welded or soldered to the separating plates 4 and the edge strips 50, 51. In particular, the pressure loss element 52 is connected to the heat exchanger block 2 such that no bypass flows occur between the pressure loss element 52 and adjacent components, such as, for example, the separating plates 4 or the edge strips 50, 51.

Das Druckverlustelement 52 ist bevorzugt bündig mit der Außenfläche AF angeordnet. Das heißt, das Druckverlustelement 52 steht in der Hochrichtung y betrachtet bevorzugt nicht über die Außenfläche AF über. Alternativ kann das Druckverlustelement 52 auch geringfügig über die Außenfläche AF überstehen. Beispielsweise kann das Druckverlustelement 52 in diesem Fall auf die Außenfläche AF aufgelötet oder aufgeschweißt sein. Wie zuvor erwähnt, ist der Innenraum I der Anschlusseinrichtung 15 in der Hochrichtung y betrachtet von der Außenfläche AF begrenzt. Das heißt, bevorzugt ist das Druckverlustelement 52 nicht innerhalb des Innenraums I sondern außerhalb des Innenraums I angeordnet. Dies ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau.The pressure loss element 52 is preferably arranged flush with the outer surface AF. That is, the pressure loss element 52, viewed in the vertical direction y, preferably does not protrude beyond the outer surface AF. Alternatively, the pressure loss element 52 can also protrude slightly beyond the outer surface AF. In this case, for example, the pressure loss element 52 can be soldered or welded onto the outer surface AF. As previously mentioned, the interior I of the connection device 15, viewed in the vertical direction y, is delimited by the outer surface AF. That is, the pressure loss element 52 is preferably not arranged inside the interior I but outside the interior I. This enables a very compact structure.

Das Druckverlustelement 52 kann, wie beispielsweise die Heizflächenelemente 3, eine Vielzahl Riffel oder Wellen 55 bis 57 (Fig. 9) umfassen, die entlang der Breitenrichtung x orientiert sind. In der Fig. 9 sind nur drei Wellen 55 bis 57 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Wellen 55 bis 57 können auch als Rippen, Stege oder Finstege bezeichnet werden. Die Wellen 55 bis 57 bilden dabei eine Vielzahl in der Breitenrichtung x verlaufender Passagen oder Kanäle 58, 59. Die Wellen 55 bis 57 sind dabei senkrecht oder quer zu einer Durchströmungsrichtung DR, in der die Flüssigphase FP des Fluids A das Druckverlustelement 52 durchströmt, orientiert. Unter "senkrecht" oder "quer" ist dabei insbesondere ein Winkel von 90° ± 10°, bevorzugt von 90° ± 5°, weiter bevorzugt von 90° ± 3°, weiter bevorzugt von 90° ± 1°, weiter bevorzugt von genau 90°, zu verstehen. Die Wellen 55 bis 57 sind mit einem Abstand a voneinander beabstandet angeordnet. Der Abstand a kann auch als Teilung oder Finteilung bezeichnet werden. Zum Modifizieren der Eigenschaften des Druckverlustelements 52 kann der Abstand a bei der Herstellung des Druckverlustelements 52 verändert werden.The pressure loss element 52, like for example the heating surface elements 3, can have a plurality of corrugations or shafts 55 to 57 ( Fig. 9 ) which are oriented along the width direction x. In the Fig. 9 are only three shafts 55 to 57 with a reference number Mistake. The waves 55 to 57 can also be referred to as ribs, webs or fin webs. The waves 55 to 57 form a plurality of passages or channels 58, 59 running in the width direction x. The waves 55 to 57 are oriented perpendicularly or transversely to a flow direction DR in which the liquid phase FP of the fluid A flows through the pressure loss element 52 . Under "vertical" or "transverse" is in particular an angle of 90 ° ± 10 °, preferably 90 ° ± 5 °, more preferably 90 ° ± 3 °, more preferably 90 ° ± 1 °, more preferably exactly 90 ° to understand. The shafts 55 to 57 are arranged at a distance a from one another. The distance a can also be called division or fin division. In order to modify the properties of the pressure loss element 52, the distance a can be changed during the production of the pressure loss element 52.

Das Druckverlustelement 52 umfasst ferner eine in der Fig. 8 gezeigte Perforation 60, durch die die Flüssigphase FP des Fluids A hindurchströmen kann. Die Perforation 60 umfasst eine Vielzahl in dem Druckverlustelement 52 vorgesehene Durchbrüche 61 bis 63, von denen in der Fig. 8 nur drei mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Durchbrüche 61 bis 63 können Bohrungen oder Ausstanzungen sein. Die Durchbrüche 61 bis 63 können alle Wellen 55 bis 57 durchbrechen. Dabei können die Durchbrüche 61 bis 63 so an den Wellen 55 bis 57 angeordnet sein, dass die Durchbrüche 61 bis 63 in der Hochrichtung y betrachtet jeweils hintereinander oder in der Breitenrichtung x betrachtet zueinander versetzt angeordnet sind.The pressure loss element 52 further includes one in the Fig. 8 Perforation 60 shown through which the liquid phase FP of the fluid A can flow. The perforation 60 comprises a plurality of openings 61 to 63 provided in the pressure loss element 52, of which in the FIG Fig. 8 only three are provided with a reference symbol. The openings 61 to 63 can be bores or punched-outs. The breakthroughs 61 to 63 can break through all the waves 55 to 57. The openings 61 to 63 can be arranged on the shafts 55 to 57 in such a way that the openings 61 to 63, viewed in the vertical direction y, are arranged one behind the other or in the width direction x offset from one another.

Zum Modifizieren der Eigenschaften des Druckverlustelements 52 kann eine Querschnittsfläche und/oder eine Geometrie der Durchbrüche 61 bis 63 verändert werden. In der Ansicht der Fig. 8 umfasst das Druckverlustelement 52 vier Seitenkanten 64 bis 67, die fluiddicht mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden, insbesondere verschweißt oder verlötet, sind. Es kann auch eine Dichtung, beispielsweise eine Dichtschnur, zum fluiddichten Abdichten vorgesehen sein. Die Seitenkanten 64 bis 67 bilden eine Außenkontur 68 des Druckverlustelements 52.To modify the properties of the pressure loss element 52, a cross-sectional area and / or a geometry of the openings 61 to 63 can be changed. In the view of the Fig. 8 The pressure loss element 52 comprises four side edges 64 to 67, which are connected to the heat exchanger block 2 in a fluid-tight manner, in particular welded or soldered. A seal, for example a sealing cord, can also be provided for fluid-tight sealing. The side edges 64 to 67 form an outer contour 68 of the pressure loss element 52.

Insbesondere ist das Druckverlustelement 52 geeignet, an der Verteileröffnung 36 einen Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar zu erzeugen. Der zu erzeugende Druckverlust kann durch eine Modifikation der Perforation 60 und/oder durch eine Veränderung des Abstands a verändert werden. Die in der Fig. 6 dargestellte mittige Position der Anschlusseinrichtung 15 ist beliebig. Es kann auch jede der anderen Anschlusseinrichtungen 9 bis 14 und 16 bis 18 mit einem Druckverlustelement 52 versehen werden. Dabei wird das Druckverlustelement 52 jedoch nur dort vorgesehen wo das jeweilige Fluid A bis E in den Wärmetauscherblocks 2 eintritt und nicht dort wo es austritt, da es am Austritt zur Zweiphasigkeit des jeweiligen Fluids A bis E kommen kann.In particular, the pressure loss element 52 is suitable for generating a pressure loss of 20 mbar to 400 mbar at the distributor opening 36. The pressure loss to be generated can be changed by modifying the perforation 60 and / or by changing the distance a. The in the Fig. 6 shown center The position of the connection device 15 is arbitrary. Each of the other connection devices 9 to 14 and 16 to 18 can also be provided with a pressure loss element 52. In this case, however, the pressure loss element 52 is only provided where the respective fluid A to E enters the heat exchanger block 2 and not where it exits, since the two-phase fluid A to E in question can occur at the outlet.

Wie die Fig. 10 zeigt, erzeugt das Druckverlustelement 52 einen Gesamtdruckverlust p, der einen monotonen Verlauf mit dem relativen Massenstrom m aufweist und die in der Fig. 5 gezeigte Senke des Verlaufs im zweiphasigen Druckverlust in einen monotonen Verlauf umwandelt. Die Gleichverteilung des Gesamtstroms der Flüssigphase FP des Fluids A oder der Anteile desselben auf die Kanäle 30, 31 der Wärmeübertragungspassage wird sichergestellt, der erforderliche Wärmeumsatz wird erbracht und die Temperaturverteilung wird homogenisiert.As the Fig. 10 shows, the pressure loss element 52 generates a total pressure loss p, which has a monotonic course with the relative mass flow m and which in the Fig. 5 shown sink of the course in the two-phase pressure loss converts into a monotonic course. The uniform distribution of the total flow of the liquid phase FP of the fluid A or the proportions thereof to the channels 30, 31 of the heat transfer passage is ensured, the required heat conversion is achieved and the temperature distribution is homogenized.

Die Fig. 11 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers 1. Der Plattenwärmetauscher 1 gemäß der Fig. 11 unterscheidet sich von dem Plattenwärmetauscher 1 gemäß den Fig. 6 und 7 nur dadurch, dass das Druckverlustelement 52 nicht in den Wärmetauscherblock 2 eingeschweißt oder eingelötet ist, sondern mit Hilfe eines Nut-Feder-Systems 69 mit diesem verbunden ist. Das Nut-Feder-System 69 umfasst in den Randleisten 50, 51 vorgesehene Nuten 70, 71, in die an dem Druckverlustelement 52 beidseitig vorgesehene Federabschnitte 72, 73 eingeschoben sind. Das Einschieben kann dabei in der Tiefenrichtung z erfolgen. Um Bypassströmungen zu vermeiden, können nicht gezeigte Dichtungen vorgesehen sein. Mit Hilfe des Nut-Feder-Systems 69 kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Druckverlustelement 52 und dem Wärmetauscherblock 2 erzeugt werden. Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern, vorliegend den Nuten 70, 71 und den Federabschnitten 72, 73 des Nut-Feder-Systems 69.The Fig. 11 shows a schematic partial sectional view of a further embodiment of a plate heat exchanger 1. The plate heat exchanger 1 according to FIG Fig. 11 differs from the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 6 and 7 only in that the pressure loss element 52 is not welded or soldered into the heat exchanger block 2, but is connected to it by means of a tongue and groove system 69. The tongue and groove system 69 comprises grooves 70, 71 provided in the edge strips 50, 51, into which tongue sections 72, 73 provided on both sides of the pressure loss element 52 are inserted. The insertion can take place in the depth direction z. In order to avoid bypass flows, seals, not shown, can be provided. With the help of the tongue and groove system 69, a positive connection between the pressure loss element 52 and the heat exchanger block 2 can be produced. A positive connection is created by the interlocking or engaging of at least two connection partners, in the present case the grooves 70, 71 and the tongue sections 72, 73 of the tongue and groove system 69.

Weiterhin kann die Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 1 gemäß den Fig. 6 und 7 mit der Ausführungsform des Plattenwärmetauschers 1 gemäß der Fig. 11 kombiniert werden, so dass das Druckverlustelement 52 zusätzlich zu der Befestigung mit Hilfe des Nut-Feder-Systems 69 noch mit dem Wärmetauscherblock 2 verschweißt oder verlötet werden kann.Furthermore, the embodiment of the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 6 and 7 with the embodiment of the plate heat exchanger 1 according to the Fig. 11 can be combined so that the pressure loss element 52 in addition to the attachment can still be welded or soldered to the heat exchanger block 2 with the aid of the tongue and groove system 69.

Die Fig. 12 zeigt schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines wie zuvor erläuterten Plattenwärmetauschers 1. Bei dem Verfahren wird in einem Schritt S1 die zu verdampfende Flüssigphase FP des jeweiligen Fluids A bis E in den Wärmetauscherblock 2 des Plattenwärmetauschers 1 eingespeist. In einem Schritt S2 wird mit Hilfe des an der Verteileröffnung 36 angeordneten und mit dem Wärmetauscherblock 2 verbundenen Druckverlustelements 52 an der Verteileröffnung 36 ein Druckverlust erzeugt. In einem weiteren Schritt S3 wird die Flüssigphase FP während eines Wärmetauschs mit einem zu verflüssigenden Fluid A bis E innerhalb des Wärmetauscherblocks 2 in einen Zweiphasenstrom umgewandelt. Dabei verdampft die Flüssigphase FP zumindest teilweise.The Fig. 12 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for operating a plate heat exchanger 1 as explained above. In the method, the liquid phase FP of the respective fluid A to E to be evaporated is fed into the heat exchanger block 2 of the plate heat exchanger 1 in a step S1. In a step S2, a pressure loss is generated at the distributor opening 36 with the aid of the pressure loss element 52 arranged at the distributor opening 36 and connected to the heat exchanger block 2. In a further step S3, the liquid phase FP is converted into a two-phase flow during the heat exchange with a fluid A to E to be liquefied within the heat exchanger block 2. The liquid phase FP evaporates at least partially.

Die Fig. 13 zeigt schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines wie zuvor erläuterten Plattenwärmetauschers 1. In einem Schritt S10 wird der Wärmetauscherblock 2 bereitgestellt. Das Bereitstellen des Wärmetauscherblocks 2 kann ein Herstellen, beispielsweise ein Verlöten von Einzelteilen, des Wärmetauscherblocks 2 umfassen. In einem Schritt S20 wird das Druckverlustelement 52 bereitgestellt. Das Bereitstellen des Druckverlustelements 52 kann ein Herstellen desselben umfassen. Beispielsweise kann bei dem Bereitstellen des Druckverlustelements 52 die Perforation 60 in dasselbe eingebracht werden. Die Perforation 60 kann verändert werden, um den gewünschten Druckabfall zu erreichen. Ferner kann auch der Abstand a zwischen den Wellen 55 bis 57 auf ein gewünschtes Maß eingestellt werden. In einem Schritt S30 wird das Druckverlustelement 52 an der Verteileröffnung 36 angeordnet. Hierbei kann das Druckverlustelement 52 beispielsweise auf die Verteileröffnung 36 aufgelegt oder in diese hineingelegt werden. In einem Schritt S40 wird das Druckverlustelement 52 mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden. Beispielsweise kann das Druckverlustelement 52 mit dem Wärmetauscherblock 2 verlötet oder verschweißt werden. Das Druckverlustelement 52 kann zusätzlich oder alternativ mit Hilfe des Nut-Feder-Systems 69 auch formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock 2 verbunden werden.The Fig. 13 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for producing a plate heat exchanger 1 as explained above. In a step S10, the heat exchanger block 2 is provided. The provision of the heat exchanger block 2 can include producing, for example soldering individual parts, the heat exchanger block 2. The pressure loss element 52 is provided in a step S20. Providing the pressure loss element 52 may include fabricating the same. For example, when the pressure loss element 52 is provided, the perforation 60 can be introduced into the same. Perforation 60 can be altered to achieve the desired pressure drop. Furthermore, the distance a between the shafts 55 to 57 can also be set to a desired dimension. In a step S30, the pressure loss element 52 is arranged at the distributor opening 36. In this case, the pressure loss element 52 can be placed, for example, on the distributor opening 36 or placed therein. In a step S40, the pressure loss element 52 is connected to the heat exchanger block 2. For example, the pressure loss element 52 can be soldered or welded to the heat exchanger block 2. The pressure loss element 52 can additionally or alternatively be connected to the heat exchanger block 2 in a form-fitting manner with the aid of the tongue and groove system 69.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.Although the present invention has been described on the basis of exemplary embodiments, it can be modified in many ways.

Verwendete BezuaszeichenReferences used

11
PlattenwärmetauscherPlate heat exchanger
22nd
WärmetauscherblockHeat exchanger block
33rd
HeizflächenelementHeating surface element
44th
TrennplattePartition plate
55
DeckplatteCover plate
66
DeckplatteCover plate
77
RandleisteSidebar
88th
RandleisteSidebar
99
AnschlusseinrichtungConnection device
1010th
AnschlusseinrichtungConnection device
1111
AnschlusseinrichtungConnection device
1212
AnschlusseinrichtungConnection device
1313
AnschlusseinrichtungConnection device
1414
AnschlusseinrichtungConnection device
1515
AnschlusseinrichtungConnection device
1616
AnschlusseinrichtungConnection device
1717th
AnschlusseinrichtungConnection device
1818th
AnschlusseinrichtungConnection device
1919th
StutzenSupport
2020th
StutzenSupport
2121st
StutzenSupport
2222
StutzenSupport
2323
StutzenSupport
2424th
StutzenSupport
2525th
StutzenSupport
2626
verfahrenstechnische Anlageprocess plant
2727th
Wellewave
2828
Wellewave
2929
Wellewave
3030th
Kanalchannel
3131
Kanalchannel
3232
WärmeübertragungspassageHeat transfer passage
3333
VerteilerelementDistribution element
3434
VerteilerelementDistribution element
3535
VerteilerelementDistribution element
3636
VerteileröffnungDistribution opening
3737
Wellewave
3838
Wellewave
3939
Wellewave
4040
Kanalchannel
4141
Kanalchannel
4242
SeitenkanteSide edge
4343
SeitenkanteSide edge
4444
Wellewave
4545
Wellewave
4646
Wellewave
4747
Kanalchannel
4848
Kanalchannel
4949
UnterkanteLower edge
5050
RandleisteSidebar
5151
RandleisteSidebar
5252
DruckverlustelementPressure loss element
5353
VerbindungsnahtConnecting seam
5454
VerbindungsnahtConnecting seam
5555
Wellewave
5656
Wellewave
5757
Wellewave
5858
Kanalchannel
5959
Kanalchannel
6060
Perforationperforation
6161
Durchbruchbreakthrough
6262
Durchbruchbreakthrough
6363
Durchbruchbreakthrough
6464
SeitenkanteSide edge
6565
SeitenkanteSide edge
6666
SeitenkanteSide edge
6767
SeitenkanteSide edge
6868
AußenkonturOuter contour
6969
Nut-Feder-SystemTongue and groove system
7070
NutGroove
7171
NutGroove
7272
FederabschnittSpring section
7373
FederabschnittSpring section
aa
Abstanddistance
AA
FluidFluid
AFAF
AußenflächeOutside surface
BB
FluidFluid
CC.
FluidFluid
DD
FluidFluid
DRDR
DurchströmungsrichtungFlow direction
EE
FluidFluid
FPFP
FlüssigphaseLiquid phase
gG
SchwerkraftrichtungDirection of gravity
II.
Innenrauminner space
mm
MassenstromMass flow
pp
GesamtdruckverlustTotal pressure loss
S1S1
Schrittstep
S2S2
Schrittstep
S3S3
Schrittstep
S10S10
Schrittstep
S20S20
Schrittstep
S30S30
Schrittstep
S40S40
Schrittstep
xx
BreitenrichtungWidth direction
yy
HochrichtungVertical direction
ze.g.
TiefenrichtungDepth direction

Claims (15)

Plattenwärmetauscher (1) für eine verfahrenstechnische Anlage (26), mit einer Anschlusseinrichtung (9 - 18), insbesondere einem Eintrittsheader, zum Zuführen einer zu verdampfenden Flüssigphase (FP) eines Fluids (A - E) zu dem Plattenwärmetauscher (1), einem Wärmetauscherblock (2), der eine Verteileröffnung (36) zum Verteilen der Flüssigphase (FP) auf eine Wärmeübertragungspassage (32) des Wärmetauscherblocks (2) aufweist, und einem Druckverlustelement (52), welches an der Verteileröffnung (36) angeordnet ist und welches mit dem Wärmetauscherblock (2) verbunden ist, um bei einem Einströmen der Flüssigphase (FP) in den Wärmetauscherblock (2) einen Druckverlust zu erzeugen.Plate heat exchanger (1) for a process plant (26), with a connection device (9 - 18), in particular an inlet header, for supplying a liquid phase (FP) of a fluid (A - E) to be evaporated to the plate heat exchanger (1), a heat exchanger block (2), which has a distributor opening (36) for distributing the liquid phase (FP) to a heat transfer passage (32) of the heat exchanger block (2), and a pressure loss element (52) which is arranged at the distributor opening (36) and which is connected to the Heat exchanger block (2) is connected to generate a pressure drop when the liquid phase (FP) flows into the heat exchanger block (2). Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1, wobei das Druckverlustelement (52) innerhalb der Verteileröffnung (36) angeordnet ist.The plate heat exchanger according to claim 1, wherein the pressure loss element (52) is arranged inside the distributor opening (36). Plattenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Druckverlustelement (52) bündig mit einer Außenfläche (AF) des Wärmetauscherblocks (2) angeordnet ist.Plate heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the pressure loss element (52) is arranged flush with an outer surface (AF) of the heat exchanger block (2). Plattenwärmetauscher nach Anspruch 3, wobei die Anschlusseinrichtung (9 - 18) mit der Außenfläche (AF) verbunden ist, und wobei die Anschlusseinrichtung (9 - 18) das Druckverlustelement (52) derart abdeckt, dass das Druckverlustelement (52) außerhalb eines Innenraums (I) der Anschlusseinrichtung (9 - 18) angeordnet ist.Plate heat exchanger according to claim 3, wherein the connection device (9 - 18) is connected to the outer surface (AF), and wherein the connection device (9 - 18) covers the pressure loss element (52) such that the pressure loss element (52) outside an interior (I ) of the connection device (9-18) is arranged. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei eine Außenkontur (68) des Druckverlustelements (52) fluiddicht mit der Verteileröffnung (36) verbunden ist.Plate heat exchanger according to one of claims 1-4, wherein an outer contour (68) of the pressure loss element (52) is fluid-tightly connected to the distributor opening (36). Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei das Druckverlustelement (52) dazu eingerichtet ist, einen Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar zu erzeugen.Plate heat exchanger according to one of claims 1-5, wherein the pressure loss element (52) is set up to generate a pressure loss of 20 mbar to 400 mbar. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei das Druckverlustelement (52) eine Perforation (60) aufweist, durch welche die Flüssigphase (FP) im Betrieb des Plattenwärmetauschers (1) vollständig hindurchströmt.Plate heat exchanger according to one of claims 1-6, wherein the pressure loss element (52) has a perforation (60) through which the liquid phase (FP) flows completely during operation of the plate heat exchanger (1). Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei das Druckverlustelement (52) parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnete Wellen (55 - 57) aufweist, zwischen denen Kanäle (58, 59) vorgesehen sind.Plate heat exchanger according to one of Claims 1-7, wherein the pressure loss element (52) has shafts (55-57) arranged parallel to one another and spaced apart from one another, between which channels (58, 59) are provided. Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei das Druckverlustelement (52) senkrecht zu einer Durchströmungsrichtung (DR) der Flüssigphase (FP) durch das Druckverlustelement (52) hindurch angeordnet ist.Plate heat exchanger according to one of claims 1-8, wherein the pressure loss element (52) is arranged perpendicular to a flow direction (DR) of the liquid phase (FP) through the pressure loss element (52). Plattenwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei das Druckverlustelement (52) mit Hilfe einer Verbindungsnaht (53, 54) stoffschlüssig mit dem Wärmetauscherblock (2) verbunden ist, und/oder wobei das Druckverlustelement (52) mit Hilfe eines Nut-Feder-Systems (69) formschlüssig mit dem Wärmetauscherblock (2) verbunden ist.Plate heat exchanger according to one of claims 1-9, wherein the pressure loss element (52) with the aid of a connecting seam (53, 54) is integrally connected to the heat exchanger block (2), and / or wherein the pressure loss element (52) with the aid of a tongue and groove Systems (69) is positively connected to the heat exchanger block (2). Verfahren zum Betreiben eines Plattenwärmetauschers (1) für eine verfahrenstechnische Anlage (26), mit den Schritten: a) Einspeisen (S1) einer zu verdampfenden Flüssigphase (FP) eines Fluids (A - E) in einen Wärmetauscherblock (2) des Plattenwärmetauschers (1), b) Erzeugen (S2) eines Druckverlusts an einer Verteileröffnung (36) des Wärmetauscherblocks (2) mit Hilfe eines an der Verteileröffnung (36) angeordneten und mit dem Wärmetauscherblock (2) verbundenen Druckverlustelements (52), und b) Umwandeln (S3) der Flüssigphase (FP) in einen Zweiphasenstrom innerhalb des Wärmetauscherblocks (2) während eines Wärmetauschs mit einem zu verflüssigenden Fluid (A - E). Method for operating a plate heat exchanger (1) for a process plant (26), comprising the steps: a) feeding (S1) a liquid phase (FP) of a fluid (A - E) to be evaporated into a heat exchanger block (2) of the plate heat exchanger (1), b) generating (S2) a pressure loss at a distributor opening (36) of the heat exchanger block (2) with the aid of a pressure loss element (52) arranged on the distributor opening (36) and connected to the heat exchanger block (2), and b) converting (S3) the liquid phase (FP) into a two-phase flow within the heat exchanger block (2) during a heat exchange with a fluid to be liquefied (A - E). Verfahren nach Anspruch 11, wobei in dem Schritt b) ein Druckverlust von 20 mbar bis 400 mbar erzeugt wird.The method of claim 11, wherein in step b) a pressure loss of 20 mbar to 400 mbar is generated. Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmetauschers (1) für eine verfahrenstechnische Anlage (26), mit den Schritten: a) Bereitstellen (S10) eines Wärmetauscherblocks (2), b) Bereitstellen (S20) eines Druckverlustelements (52), c) Anordnen (S30) des Druckverlustelements (52) an einer Verteileröffnung (36) des Wärmetauscherblocks (2), und c) Verbinden (S40) des Druckverlustelements (52) mit dem Wärmetauscherblock (2). Method for manufacturing a plate heat exchanger (1) for a process plant (26), comprising the steps: a) providing (S10) a heat exchanger block (2), b) providing (S20) a pressure loss element (52), c) arranging (S30) the pressure loss element (52) on a distributor opening (36) of the heat exchanger block (2), and c) connecting (S40) the pressure loss element (52) to the heat exchanger block (2). Verfahren nach Anspruch 13, wobei vor oder in dem Schritt b) eine Perforation (60) in das Druckverlustelement (52) eingebracht wird.The method of claim 13, wherein a perforation (60) is introduced into the pressure loss element (52) before or in step b). Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei vor oder in dem Schritt b) ein Abstand (a) von benachbarten Wellen (55 - 57) des Druckverlustelements (52) eingestellt wird.The method according to claim 13 or 14, wherein a distance (a) from adjacent shafts (55-57) of the pressure loss element (52) is set before or in step b).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0130122A1 (en) * 1983-06-24 1985-01-02 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Device for evaporating a liquid by heat exchange with a second fluid and air distillation unit comprising such a device
EP2977704A1 (en) * 2013-03-22 2016-01-27 Mitsubishi Electric Corporation Plate-type heat exchanger and refrigeration cycle device with same
EP3159648A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-26 Linde Aktiengesellschaft Plate heat exchanger capacitor evaporator and method for cryogenic decomposition of air

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0130122A1 (en) * 1983-06-24 1985-01-02 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Device for evaporating a liquid by heat exchange with a second fluid and air distillation unit comprising such a device
EP2977704A1 (en) * 2013-03-22 2016-01-27 Mitsubishi Electric Corporation Plate-type heat exchanger and refrigeration cycle device with same
EP3159648A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-26 Linde Aktiengesellschaft Plate heat exchanger capacitor evaporator and method for cryogenic decomposition of air

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