WO2013010671A2 - Heat exchanger - Google Patents
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- WO2013010671A2 WO2013010671A2 PCT/EP2012/003040 EP2012003040W WO2013010671A2 WO 2013010671 A2 WO2013010671 A2 WO 2013010671A2 EP 2012003040 W EP2012003040 W EP 2012003040W WO 2013010671 A2 WO2013010671 A2 WO 2013010671A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/06—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with the heat-exchange conduits forming part of, or being attached to, the tank containing the body of fluid
Definitions
- the present invention relates to a heat exchanger, in particular a heat exchanger, which can be acted upon transiently with pressure. Furthermore, the present invention relates to a method for condensing and vaporizing a fluid in a heat exchanger.
- a heat exchanger for a variety of media or substances, wherein energy is transferred from one stream to another stream.
- a heat exchanger has a heat exchanger jacket, which encloses an inner space which is divided into at least two partial areas. A portion of the interior is flowed through by a first fluid, while the other portion is traversed by the second fluid.
- the media are separated by one or more partitions, which advantageously have good heat conduction and a large surface area.
- One widely used type of construction is a shell-and-tube heat exchanger in which the first fluid is passed through a plurality of tubes, ie, a tube bundle, disposed within the heat exchanger shell.
- the second fluid is located inside the heat exchanger shell and surrounds the tube bundle.
- a plate heat exchanger Numerous parallel plates with slight curvature form contiguous spaces for receiving the first and second media. The rooms are flat and border each other alternately. The spaces between the parallel plates are alternately flowed through by the first and the second fluid.
- the different media may both be gaseous, both liquid, or one fluid may be gaseous and the other fluid liquid.
- Heat exchangers can be used in a stationary or in a transient operation. In steady state operation, the first and second fluids flow continuously through the heat exchanger. In a dynamic or transient process, the heat exchanger is continuously flowed through by a fluid, while the other fluid is introduced only in phases in the heat exchanger.
- a first cold fluid is introduced in phases into the heat exchanger, which is continuously flowed through by a second warm fluid, which gives off heat.
- the first fluid is introduced in phases into the heat exchanger, it is heated or vaporized in phases; depending on the temperature level and the pressure.
- the heat exchanger can be continuously flowed through by a first cold fluid, while a second warm fluid is introduced only in phases into the heat exchanger. The second fluid is then cooled and / or condensed depending on the temperature and pressure of the two media.
- Heat exchangers of the prior art are mostly used in stationary processes.
- a heat exchanger In a stationary process, a heat exchanger is constantly flowed through by both media, i. from both a heat-releasing fluid and a heat-receiving fluid. Heat exchangers for transient processes are less widespread. In most cases, heat exchangers designed for a stationary process are not capable of withstanding highly fluctuating pressure loads within the heat exchanger.
- vapor barriers can form between the introduced first fluid and the heated partitions, for example on the outer or inner surfaces of the tubes in a tube bundle heat exchanger.
- the steam barriers can be used with strong steam development to prevent rapid heat transfer and also prevent the further introduction of the introduced first fluid.
- the state changes of a fluid can take place in different ways, such as isentropic, adiabatic, isothermal or isochoric. In some applications, a specific state change is desired, such as an isothermal phase change. With conventional heat exchangers, the desired type of change of state can not always be achieved.
- the object of the present invention is achieved by a heat exchanger according to claim 1 or 2.
- the object is achieved by a heat exchanger having a heat exchanger jacket, which encloses an inner space for receiving a first flow medium, and having a plurality of fluid-tight passages for a second fluid, which run through the interior of the heat exchanger jacket, wherein the heat exchanger jacket a liquid receiving area for Receiving liquid first fluid and a gas receiving area for receiving gaseous first fluid.
- the cross section of the heat exchanger jacket tapers from the liquid receiving area to the gas receiving area so that the liquid receiving area has a larger volume than the gas receiving area.
- the object is achieved by a heat exchanger having a heat exchanger jacket, which encloses an inner space for receiving a first fluid, and having a plurality of fluid-tight passages for a second fluid, which extend through the inner space of the heat exchanger jacket, wherein the heat exchanger jacket Liquid receiving portion for receiving liquid first fluid and a gas receiving portion for receiving gaseous first fluid.
- the cross section of the heat exchanger jacket tapers from the gas receiving area to the liquid receiving area so that the gas receiving area has a larger volume than the liquid receiving area.
- the liquid receiving area is preferably located below the gas receiving area during operation of the heat exchanger in the direction of gravity, so that the liquid portion of the first fluid either depending on the design of the heat exchanger as evaporator or condenser can either be evaporated faster or can be collected better.
- the cross section of the heat exchanger jacket can be linear, curved or stepped taper.
- a compact design of the heat exchanger is possible, which can adapt to the surrounding components.
- the heat exchanger jacket has fluid-tight passages for the second fluid.
- the passages may optionally serve for insulation, for heating or for cooling the heat exchanger jacket.
- An embodiment of the heat exchanger has a first inlet for introducing the first fluid, which opens into the interior in the region of the gas receiving area.
- a first inlet for introducing the first fluid which opens into the interior in the region of the gas receiving area.
- liquid fluid can be vaporized faster, or gaseous fluid can be condensed better.
- a first outlet for discharging the first fluid can advantageously be provided, which opens into the interior in the region of the fluid receiving area.
- liquid first fluid can be easily diverted.
- a heat exchanger in the embodiment for evaporation can advantageously have a first outlet for discharging the first fluid, which opens in the region of the gas receiving area in the interior.
- gaseous first fluid can be easily discharged.
- the heat exchanger jacket has at least a first jacket part (head part) having a second inlet or a second outlet for the second fluid, and a second jacket telf (middle part) in which the passages are arranged so as to face the first jacket part to open. This makes it easy to repair and install the heat exchanger.
- the first and the second jacket part are preferably connected at an interface by means of a flange 1 .
- the flange forms a strut for stabilizing the heat exchanger jacket against deformation by pressure differences between the interior and the surroundings of the heat exchanger.
- the heat exchanger jacket has a multiplicity of second components. telteil, which are serially connected by flanges. This makes a modular design possible. For example, heat exchangers with different capacity can be assembled from only two different shell parts, namely two first shell parts as head parts and a selectable number of second shell parts as middle parts. Furthermore, the first shell parts can be used as head parts for both the type of evaporator as well as the design as a capacitor.
- a support jacket surrounds the heat exchanger jacket. As a result, the compressive strength of the heat exchanger is increased.
- a distributor pipe is connected to the inlet for introducing the first fluid.
- the manifold is adapted to distribute introduced first fluid over the interior.
- the first fluid is distributed over a large heat exchange surface of the interior, and a fast phase change, ie a rapid evaporation, is achieved.
- the method is provided for vaporizing a first fluid in a heat exchanger having a fluid receiving area and a gas receiving area.
- the liquid receiving area has a larger volume than the gas receiving area
- the method comprises the steps of: heating the heat exchanger by a second fluid; Introducing liquid first fluid into the fluid receiving area; Vaporizing the first fluid in the fluid receiving area; and collecting the vaporized first fluid in the gas receiving area. So in one transient process allows a rapid change of the state of aggregation of the introduced first fluid from liquid to gaseous.
- the liquid first fluid temporarily flows through the gas-receiving region as it is introduced, and a first portion of the first fluid is vaporized as it passes through the gas-receiving region.
- the evaporation is accelerated and the formation of
- the method for condensing a first fluid in a heat exchanger having a fluid receiving area and a gas receiving area.
- the gas receiving area has a larger volume than the liquid receiving area
- the method comprises the following steps: cooling the heat exchanger by a second fluid; Introducing gaseous first fluid into the gas receiving area; Condensing the gaseous first fluid in the gas receiving area; and collecting the condensed first fluid in the fluid receiving area.
- FIG. 1 shows a front view of an embodiment of a heat exchanger according to the present invention
- Fig. 2 shows a side view of the heat exchanger shown in Figure 1 as seen from the direction of the arrow II in Figure 1.
- Fig. 3 is a sectional view of the heat exchanger shown in Fig. 1 taken along section line 3-3 in Fig. 2;
- Fig. 4 is a sectional view of the heat exchanger shown in Fig. 1 taken along section line 4-4 in Fig. 2;
- Fig. 5 is a sectional view of the heat exchanger shown in Fig. 1 taken along section line 5-5 in Fig. 1;
- Fig. 6 shows a sectional view similar to Fig. 3, another embodiment of a heat exchanger according to the present invention.
- Fig. 7a shows a sectional view similar to Figure 3, wherein the heat exchanger is surrounded by a support shell.
- FIG. 7b shows a sectional view similar to FIG. 5, wherein the support jacket shown in FIG. 7a can be seen in a section rotated by 90 ° with respect to FIG. 7a.
- the heat exchangers described here utilize, inter alia, the effect that a liquid medium or fluid runs downwards following gravity.
- the heat exchangers are shown in the figures so that the gravity is directed from top to bottom.
- the terms top, bottom, right and left as well as similar statements refer to the orientations or arrangements shown in the figures. In the following, therefore, when speaking of the directions “above” and “below”, these directions in the drawings and with respect to the earth's surface are meant. However, the terms “left,” “right,” “front,” “back,” and the like are not to be understood in a limiting sense.
- FIGS. 1-5 show a heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention.
- the heat exchanger 1 has a heat exchange jacket 5, which encloses an inner space 6 of the heat exchanger 1.
- the heat exchanger jacket 5 has a right and a left head piece 7 and a middle part 8, which is arranged between the first and second head pieces 7.
- the interior 6 of the heat exchanger 1 is divided into two subspaces, namely a first subspace 9 for a first fluid and a second subspace 11 for a second fluid.
- the two subranges 9, 11 are separated by partitions 13, which run parallel to the plane of the drawing of FIG. 1 and are best seen in FIG. 5. Between the partitions 13 extends a plurality of tubes 15.
- the tubes 15 may have any cross-section, but are preferably round.
- the first subspace 9 is bounded by the first and second header pieces 7, the partition walls 13 and the inner surfaces of the tubes 15.
- the second subspace 11 of the inner space 6 is bounded by the middle part 8, the partitions 13 and the outer surfaces of the tubes 15. The second subspace 11 is thus delimited from the first subspace 9 by the tubes 15 and the partitions 13.
- the two head parts 7 each have a flange 17, which is oriented towards the middle part 8.
- the middle part 8 has two flanges 18, which are respectively oriented towards the flanges 17 of the two head parts 7.
- the flanges 17 and the flanges 18 are sealed together by a plurality of screws 20. Between the flanges 17 and 18 seals not shown are arranged.
- the flanges 17, 18 extend around the entire heat exchanger jacket 5 around. In the screwed together state of the flanges 17, 18 results in a strut surrounding the heat exchanger jacket 5, which gives the heat exchanger jacket 5 stability against pressure differences between the interior 6 and the environment.
- the head pieces 7 each have a head piece connection 24, on which a head piece flange 25 is defined, in order to fix a feed or discharge, not shown in detail in the figures.
- the headpiece connection 24 opens into the first subspace 9.
- the middle part 8 has two middle part connections 28, on each of which a middle part flange 29 are defined.
- the middle part connections 28 open into the second subspace 11.
- a first fluid is introduced into the subspace 11 during operation 1 of the heat exchanger 1 initiated.
- a second fluid is introduced into the subspace 9 of the heat exchanger.
- the central partial connection 28 for introducing the liquid first fluid is as far above as possible, so that the introduced first fluid flows through as many tubes 15 as possible.
- the middle part connection 28 for diverting the vaporous first Strömüngsffens may open at any point above the highest level of liquid in operation in the subspace 1 1.
- the heat exchanger jacket 5 has a substantially triangular cross-section.
- the heat exchanger jacket 5 has a base part 34 which tapers in the figures upwards to a tip part 35.
- the base part 34 is substantially aligned, ie with a deviation of ⁇ 15 degrees, parallel to the ground.
- a curved or stepped tapered cross-sectional shape could also be employed. It is important that the heat exchanger 1 in the lower region of the base part 34 has a large cross-sectional area and has a decreasing cross-sectional area in the region of the tip part 35.
- the lower region forms a liquid receiving region 36
- the upper region with decreasing cross-sectional area at the tip part 35 forms a gas receiving region 37 during operation.
- the middle part ports 28 open into the second subspace 11 in the region of the tip part 35, ie in the gas receiving region 37.
- a dashed dividing line AA is shown to distinguish between the liquid receiving area 36 and the gas receiving area 37.
- the dividing line AA could represent, for example, a maximum level of the liquid in operation.
- the heat exchanger jacket 5 further has fluid channels 38, which can serve for insulating, for heating or for cooling the heat exchanger jacket 5.
- the fluid channels 38 extend parallel at least in parts of the heat exchanger jacket 5. It is not necessary for the entire heat exchanger jacket 5 to have the fluid channels 38.
- the fluid channels 38 are not flowed through by the first or second fluid and are sealed off from the surroundings of the heat exchanger 1 and with respect to the interior 6.
- the fluid channels 38 may be filled with a gas, or be evacuated to effect isolation from the environment of the heat exchanger 1.
- the fluid channels 38 are connected to the first subspace 9. In operation, the subspace 9 and the fluid channels 38 are thereby filled with the second fluid. Depending on whether the second fluid is a cold or a hot fluid, the heat exchanger jacket 5 is cooled or heated in the region of the fluid channels 38.
- the heat exchanger 1 has a plurality of central parts 8.
- the middle parts 8 are connected by the flanges 18 in series with each other and thus build a longer heat exchanger 1.
- two middle parts 8 are each connected to one another via their one flange 18.
- a flange 17 of a head part 7 is fastened in each case to the conclusion.
- a second fluid introduced into the first head part 7 first flows through the first head part 7, then through the tubes 15 of the middle parts 8 and finally into the second head part 7.
- the operation of the heat exchanger 1 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
- the first fluid is a cold fluid and the second fluid is a warm fluid.
- the first fluid is to be vaporized in the heat exchanger 1.
- the energy for evaporation is supplied by the second fluid.
- the second fluid is introduced continuously through the head part port 24 of the head part 7 shown on the left in FIG.
- the second fluid is distributed over the interior of the head portion 7 and flows through the tubes 15 of the middle part 8.
- the second fluid flows successively through the tubes 15 of all consecutively arranged middle parts 8.
- the first fluid After emerging from the tubes 15 on the right side of FIG. 5, the first fluid enters the interior of the right-side head part 7 and finally exits from the head part connection 24 of the right head part 7.
- the first fluid also flows through the fluid passages 38 and heats the heat exchanger wall 5.
- the second fluid is introduced and discharged continuously or stationarily.
- the first fluid which is a fluid that is cold relative to the second fluid, is introduced in a phased manner through one of the midportions 28.
- the introduced portion of the first fluid is relatively small compared to the volume of the second subspace 1 and is, for example, 20% of the volume of the second subspace 11 or less.
- the first fluid flows down the tubes 15 of the central part 8 down to the base part 34.
- the first fluid is introduced through one of the middle part ports 28 into the gas receiving area 37 at the top of the heat exchanger 1.
- the first fluid initially receives a high power (heat energy) from the tubes 15 arranged in the vicinity of the tip part 36.
- a portion of the introduced portion of first fluid evaporates already on the surface of the heated tubes 15 in Gasaufnah- me Colour 37.
- the first fluid flows through a plurality of the continuously heated tubes 15 and thereby absorbs heat.
- the tubes 15 and the second fluid passed therethrough form a large, warm mass that has a substantially constant temperature during evaporation of the first fluid.
- the resulting vapor will be distributed in the subspace 11 of the central portion 8, and the vapor pressure will increase until the vapor is saturated at the temperature of the first fluid.
- vapor barriers can adversely affect the operation of shell and tube heat exchangers.
- local steam barriers can also arise here, which hinder the passage of liquid first fluid.
- Such steam barriers in the embodiment described herein can never prevent the further inflow and evaporation of liquid second fluid.
- the portion of the second fluid that is not immediately vaporized at the top or central tubes 15 will collect in the fluid receiving area 36 of the heat exchanger 1.
- a plurality of tubes 15 are arranged, which are traversed by a large proportion of the second fluid and thus provide a large heat capacity.
- the not yet vaporized first fluid can be evaporated quickly.
- the liquid first fluid in the subspace 11 is heavier than the gaseous first fluid and will therefore collect by the action of gravity in the underlying fluid receiving area 36.
- the vapor collects in the overlying gas receiving area 37.
- the resulting vapor of the first fluid may be diverted via the other central part port 28, for example the right center port 28 (FIG. 4).
- the vapor pressure within the region 11 decreases and any liquid portion of the first fluid in the lower liquid receiving region 36 of the heat exchanger 1 is continuously further evaporated. If the liquid portion of the first Strömüngsstoffs be completely evaporated, both the liquid receiving portion 36 and the gas receiving portion 37 are filled with steam, and there is a further heating of the vapor contained in the subspace 11.
- the first fluid introduced through the one middle port 28 passes by gravity through a plurality of tubes 5 and eventually collects in the base 34 and fluid receiving area 36, respectively, which has more cross-sectional area and thus more hot tubes 15 than the upper portion of the tube Heat exchanger jacket 5.
- the volume occupied by the vaporized first fluid (gas intake area 37) is small, which allows rapid pressure build-up.
- the number of tubes that could be accommodated on a lower base part of the heat exchanger low.
- FIG. 6 An embodiment of a heat exchanger V which offers advantages in the condensation of a gaseous first fluid is described below with reference to FIG.
- the structure of the heat exchanger 1 "of Fig. 6 is substantially the same as the structure of the heat exchanger 1 of Figs. 1-5. Therefore, similar or corresponding features have the same reference numerals as are provided in Fig. 6. In the following mainly the differences of the heat exchanger 1 'with respect to the heat exchanger 1. It should be noted that variations ⁇ _
- the heat exchanger 1 ' e.g. the fluid channels 38 and the modular design with several or different sized middle parts 8.
- the heat exchanger V is operated in reverse order relative to gravity or to the earth's surface. That is, the tip portion 35 'is down in the direction of gravity, while the base portion 34' is up in the direction of gravity.
- the base part 34' is substantially, i. with a deviation of ⁇ 15 degrees, aligned parallel to the ground.
- the illustrated triangular cross-sectional shape is preferred, however, a curved or stepped tapered cross-sectional shape could also be used.
- the small volume in the lower area forms a fluid receiving area 36 '
- the large volume in the Spi zenteils 35' forms a gas receiving area 37 "in operation.” It is important that the heat exchanger 1 'in the upper part of the base part 34 a
- the volume of the liquid receiving region 36 ' is smaller than the volume of the gas receiving region 37', since the cross section of the heat exchanger jacket 5 'tapers downwards, even in the case of the embodiment shown in FIG In the embodiment shown, the liquid receiving region 36 'is located in the direction of gravity below the gas receiving region 37'.
- the head parts 7 ' are designed exactly as described above for the embodiment of FIGS. 1-5, but they are installed in the opposite direction with regard to the direction of gravity.
- the middle part 8 ' in the embodiment of FIG. 6 also has two middle part connections 28', which open into the second subspace 1 1.
- the first middle part connection 28 -1 opens in the area of the base part 34, ie in the gas receiving area 37 ', into the second subspace 11.
- the first middle part connection 28 -1 can also be guided at a lower point into the second subspace 1 1, provided that it is ensured that liquid is not used during operation. 1 b ges first fluid flows into the mouth opening.
- the second middle part connection 28 -2 for discharging liquid first fluid opens into the second subspace 11 in the region of the tip part 35 ', ie in the liquid receiving region 36'.
- the second fluid introduced through the head portions 7 ' is a relatively cold fluid relative to the first fluid.
- the cold second fluid in this case, in the same way as described above for the warm fluid, is introduced into the head part port of the one head part 7 ', through the tubes 15' of one (or more in-line) middle parts 8 'passed and led out of the head part connection 24' of the opposite head part 7 '.
- the heat exchanger 1 ' is cooled continuously or stationarily by the second fluid.
- gaseous first fluid is further introduced into the mid-section port 28'-1 in phases or continuously.
- the vapor of the first fluid is hot and accumulates in the upper base 34 'of the heat exchanger 1, i. in the gas receiving area 37 '.
- the steam is distributed and flows around a multiplicity of tubes 15 ', since the base part 34' has a comparatively larger cross-section and thus volume fraction with more tubes 15 'than the tip part 35'.
- the vapor is cooled by the cool tubes 15 'and condensed liquid first fluid is formed.
- This liquid first fluid passes by gravity down to the tip portion 35 'of the heat exchanger 1'.
- the liquid first fluid (condensate) collects in the vicinity of the lower middle part port 28'-2.
- the liquid first fluid may then be diverted via the lower center port 28'-2.
- a support jacket 42 surrounds the heat exchanger jacket 5.
- the support jacket 42 has a support structure 43 and a support belt 44.
- the support structure 43 is disposed between the support belt 44 and the outer wall of the heat exchanger shell 5 and shaped to match.
- the support belt 44 has the shape of a tube, in the inner diameter of the heat exchanger jacket 5 can be arranged.
- the inner diameter of the support belt 44 is thus at least as large as the circumference of the heat exchanger shell 5.
- the support structure 43 has a tubular outside and a substantially triangular cross-section according to the triangular outer shape of the heat exchanger shell 5.
- the support structure 43 is made stiff and is suitable to transmit a force acting on the heat exchanger jacket 5 from the inside to the support belt 44.
- the support structure 43 may be made of a glass fiber reinforced plastic (GRP) or metal struts.
- GRP glass fiber reinforced plastic
- the support structure 43 has a plurality of hollow interspaces 46 in three subregions 47 between the tips of the triangular heat exchanger jacket 5.
- the provision of the gaps 46 results in material savings and weight savings.
- a thermal insulation of the heat exchanger shell 5 can be achieved.
- a manifold 50 is connected to the middle port 28 for introducing the first fluid.
- the manifold 50 has a plurality of passages 51 through which the introduced first fluid can flow.
- the distributor tube 50 runs parallel to the tubes 15 and is suitable for distributing introduced first flow medium via the inner space 6.
- header ports 24, 24 "and the mid-port ports 28, 28'-1 and 28-2 may be located elsewhere if convenient for a compact or low cost design of the heat exchangers 1, 1 ' , 24 'there is no restriction, but they should be arranged so that the flow of the second fluid flowing through counteracts the lowest possible flow resistance.
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Abstract
In a non-steady-state process in a heat exchanger, a rapid change of the physical state of an applied first fluid is intended to be enabled. This is achieved by means of a heat exchanger having a heat exchanger casing which surrounds an interior for accommodating a first fluid, and having multiple fluid-tight passages for a second fluid, which passages run through the interior of the heat exchanger casing, wherein the heat exchanger casing has a liquid-accommodating region for accommodating first liquid fluid and a gas-accommodating region for accommodating first gaseous fluid. In an embodiment as a vaporizer, the cross section of the heat exchanger casing tapers from the liquid-accommodating region to the gas-accommodating region, with the result that the liquid-accommodating region has a larger volume than the gas-accommodating region. In an embodiment as a condenser, the cross section of the heat exchanger casing tapers from the gas-accommodating region to the liquid-accommodating region, with the result that the gas-accommodating region has a larger volume than the liquid-accommodating region. Furthermore, methods for rapidly vaporizing and condensing a fluid are described.
Description
Wärmetauscher heat exchangers
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, insbesondere auf einen Wärmetauscher, der instationär mit Druck beaufschlagt wer- den kann. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Kondensieren und zum Verdampfen eines Strömungsmittels in einem Wärmetauscher. The present invention relates to a heat exchanger, in particular a heat exchanger, which can be acted upon transiently with pressure. Furthermore, the present invention relates to a method for condensing and vaporizing a fluid in a heat exchanger.
In der Technik ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Wärmetauschern für eine Vielzahl von Medien bzw. Stoffen bekannt, wobei Energie von einem Stoffstrom auf einen anderen Stoffstrom übertragen wird. Üblicherweise weist ein Wärmetauscher einen Wärmetauschermantel auf, welcher einen Innenraum umschließt, der in wenigstens zwei Teilbereiche aufgeteilt ist. Ein Teilbereich des Innenraums wird von einem ersten Strömungsmittel durchflössen, während der andere Teilbereich von dem zweiten Strömungsmittel durchflössen wird. Die Medien sind durch einen oder mehrere Trennwände getrennt, die vorteilhafterweise eine gute Wärmeleitung und eine große Oberfläche aufweisen. Eine weit verbreitete Bauformen ist ein Rohrbündelwärmetauscher, bei dem das erste Strömungsmittel durch mehrere Rohre, d.h. ein Rohrbündel, geleitet wird, die innerhalb des Wärmetauschermantels angeordnet sind. Das zweite Strömungsmittel befindet sich im Inneren des Wärmetauschermantels und umgibt das Rohrbündel. Eine weitere weit verbreitete Bauart ist ein Platten- Wärmetauscher. Zahlreiche parallele Platten mit leichter Wölbung bilden aneinander angrenzende Räume für die Aufnahme der ersten und zweiten Medien. Die Räume sind flach und grenzen abwechselnd aneinander. Die Räume zwischen den parallelen Platten werden abwechselnd vom ersten und vom zweiten Strömungsmittel durchflössen. Die unterschiedlichen Medien können beispielsweise beide gasförmig sein, beide flüssig sein oder ein Strömungsmittel kann gasförmig und das andere Strömungsmittel flüssig sein.
Wärmetauscher können in einem stationären oder in einem instationären Betrieb eingesetzt werden. Bei einem stationären Betrieb fließen das erste und das zweite Strömungsmittel kontinuierlich durch den Wärmetauscher. In einem dynamischen bzw. instationären Prozess wird der Wärmetauscher konti- nuierlich von einem Strömungsmittel durchströmt, während das andere Strömungsmittel nur phasenweise in den Wärmetauscher eingebracht wird. Beispielsweise wird ein erstes kaltes Strömungsmittel phasenweise in den Wärmetauscher eingebracht, welcher andauernd von einem zweiten warmen Strömungsmittel durchströmt wird, welches Wärme abgibt. Wenn das erste Strömungsmittel phasenweise in den Wärmetauscher eingegeben wird, so wird es phasenweise erwärmt oder verdampft; und zwar abhängig vom Temperaturniveau und vom Druck. Alternativ kann der Wärmetauscher kontinuierlich von einem ersten kalten Strömungsmittel durchströmt werden, während ein zweites warmes Strömungsmittel nur phasenweise in den Wärmetauscher eingebracht wird. Das zweite Strömungsmittel wird dann abhängig von der Temperatur und vom Druck der beiden Medien gekühlt und/oder kondensiert. In the art, a variety of different heat exchangers for a variety of media or substances is known, wherein energy is transferred from one stream to another stream. Usually, a heat exchanger has a heat exchanger jacket, which encloses an inner space which is divided into at least two partial areas. A portion of the interior is flowed through by a first fluid, while the other portion is traversed by the second fluid. The media are separated by one or more partitions, which advantageously have good heat conduction and a large surface area. One widely used type of construction is a shell-and-tube heat exchanger in which the first fluid is passed through a plurality of tubes, ie, a tube bundle, disposed within the heat exchanger shell. The second fluid is located inside the heat exchanger shell and surrounds the tube bundle. Another widespread design is a plate heat exchanger. Numerous parallel plates with slight curvature form contiguous spaces for receiving the first and second media. The rooms are flat and border each other alternately. The spaces between the parallel plates are alternately flowed through by the first and the second fluid. For example, the different media may both be gaseous, both liquid, or one fluid may be gaseous and the other fluid liquid. Heat exchangers can be used in a stationary or in a transient operation. In steady state operation, the first and second fluids flow continuously through the heat exchanger. In a dynamic or transient process, the heat exchanger is continuously flowed through by a fluid, while the other fluid is introduced only in phases in the heat exchanger. For example, a first cold fluid is introduced in phases into the heat exchanger, which is continuously flowed through by a second warm fluid, which gives off heat. When the first fluid is introduced in phases into the heat exchanger, it is heated or vaporized in phases; depending on the temperature level and the pressure. Alternatively, the heat exchanger can be continuously flowed through by a first cold fluid, while a second warm fluid is introduced only in phases into the heat exchanger. The second fluid is then cooled and / or condensed depending on the temperature and pressure of the two media.
Wärmetauscher des Standes der Technik finden zumeist in stationären Prozessen Anwendung. Bei einem stationären Prozess wird ein Wärmetauscher konstant von beiden Medien durchströmt, d.h. sowohl von einem Wärme abgebenden Strömungsmittel als auch von einem Wärme aufnehmenden Strömungsmittel. Wärmetauscher für instationäre Prozesse sind weniger weit verbreitet. Zumeist sind Wärmetauscher, die für einen stationären Prozess ausgelegt sind, nicht geeignet, stark schwankenden Druckbelastungen innerhalb des Wärmetauschers zu widerstehen. Heat exchangers of the prior art are mostly used in stationary processes. In a stationary process, a heat exchanger is constantly flowed through by both media, i. from both a heat-releasing fluid and a heat-receiving fluid. Heat exchangers for transient processes are less widespread. In most cases, heat exchangers designed for a stationary process are not capable of withstanding highly fluctuating pressure loads within the heat exchanger.
Weiterhin kann es beim Einleiten eines ersten Strömungsmittels in einen vorgeheizten Wärmetauscher zu Verdampfungen des eingeleiteten ersten Strömungsmittels kommen. Dabei können sich Dampfbarrieren zwischen dem eingeleiteten ersten Strömungsmittel und den aufgeheizten Trennwänden bilden, beispielsweise an der Außen- oder Innenflächen der Rohre in einem Rohrbündelwärmetauscher. Die Dampfbarrieren können bei starker Dampf-
entwicklung eine rasche Wärmeübertragung verhindern und auch das weitere Einbringen des eingeleiteten ersten Strömungsmittels verhindern. Furthermore, when a first fluid is introduced into a preheated heat exchanger, evaporation of the introduced first fluid may occur. In this case, vapor barriers can form between the introduced first fluid and the heated partitions, for example on the outer or inner surfaces of the tubes in a tube bundle heat exchanger. The steam barriers can be used with strong steam development to prevent rapid heat transfer and also prevent the further introduction of the introduced first fluid.
Der Zustandsänderungen eines Strömungsmittels können auf unterschiedli- che Art stattfinden, wie beispielsweise isentrop, adiabatisch, isotherm oder isochor. In manchen Einsatzgebieten ist eine spezielle Zustandsänderung erwünscht, wie zum Beispiel ein isothermer Phasenwechsel. Mit herkömmlichen Wärmetauschern kann nicht immer die gewünschte Art der Zustandsänderung erreicht werden. The state changes of a fluid can take place in different ways, such as isentropic, adiabatic, isothermal or isochoric. In some applications, a specific state change is desired, such as an isothermal phase change. With conventional heat exchangers, the desired type of change of state can not always be achieved.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher vorzusehen, der in einem instationären Prozess einen schnellen Wechsel des Aggregatzustandes des eingeleiteten ersten Strömungsmittels ermöglicht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2 gelöst. It is therefore the object of the present invention to provide a heat exchanger which allows a rapid change in the state of matter of the introduced first fluid in a transient process. The object of the present invention is achieved by a heat exchanger according to claim 1 or 2.
Einerseits wird die Aufgabe gelöst durch einen Wärmetauscher mit einem Wärmetauschermantel, der einen Innenraum zur Aufnahme eines ersten Strö- mungsmittels umschließt, und mit einer Vielzahl von Strömungsmitteldichten Durchlässen für ein zweites Strömungsmittel, welche durch den Innenraum des Wärmetauschermantels verlaufen, wobei der Wärmetauschermantel einen Flüssigkeitsaufnahmebereich zur Aufnahme von flüssigem ersten Strömungsmittel und einen Gasaufnahmebereich zur Aufnahme von gasförmigem ersten Strömungsmittel aufweist. Der Querschnitt des Wärmetauschermantels verjüngt sich vom Flüssigkeitsaufnahmebereich zum Gasaufnahmebereich, so dass der Flüssigkeitsaufnahmebereich ein größeres Volumen hat als der Gasaufnahmebereich. So kann ein Verdampfer geschaffen werden, der in einem instationären Prozess einen schnellen Wechsel des Aggregatzustan- des des eingeleiteten ersten Strömungsmittels von flüssig nach gasförmig ermöglicht.
Andererseits wird die Aufgabe gelöst durch einen Wärmetauscher mit einem Wärmetauschermantel, der einen Innenraum zur Aufnahme eines ersten Strömungsmittels umschließt, und mit einer Vielzahl von strömungsmitteldich- ten Durchlässen für ein zweites Strömungsmittel, welche durch den Innen- räum des Wärmetauschermantels verlaufen, wobei der Wärmetauschermantel einen Flüssigkeitsaufnahmebereich zur Aufnahme von flüssigem ersten Strömungsmittel und einen Gasaufnahmebereich zur Aufnahme von gasförmigem ersten Strömungsmittel aufweist. Der Querschnitt des Wärmetauschermantels verjüngt sich vom Gasaufnahmebereich zum Flüssigkeitsauf- nahmebereich, so dass der Gasaufnahmebereich ein größeres Volumen hat als der Flüssigkeitsaufnahmebereich. So kann ein Verflüssiger geschaffen werden, der in einem instationären Prozess einen schnellen Wechsel des Aggregatzustandes des eingeleiteten ersten Strömungsmittels von gasförmig nach flüssig ermöglicht. On the one hand, the object is achieved by a heat exchanger having a heat exchanger jacket, which encloses an inner space for receiving a first flow medium, and having a plurality of fluid-tight passages for a second fluid, which run through the interior of the heat exchanger jacket, wherein the heat exchanger jacket a liquid receiving area for Receiving liquid first fluid and a gas receiving area for receiving gaseous first fluid. The cross section of the heat exchanger jacket tapers from the liquid receiving area to the gas receiving area so that the liquid receiving area has a larger volume than the gas receiving area. Thus, an evaporator can be created, which allows in a transient process a rapid change of aggregate state of the introduced first fluid from liquid to gaseous. On the other hand, the object is achieved by a heat exchanger having a heat exchanger jacket, which encloses an inner space for receiving a first fluid, and having a plurality of fluid-tight passages for a second fluid, which extend through the inner space of the heat exchanger jacket, wherein the heat exchanger jacket Liquid receiving portion for receiving liquid first fluid and a gas receiving portion for receiving gaseous first fluid. The cross section of the heat exchanger jacket tapers from the gas receiving area to the liquid receiving area so that the gas receiving area has a larger volume than the liquid receiving area. Thus, a condenser can be created, which allows a rapid change of the state of matter of the introduced first fluid from gaseous to liquid in a transient process.
Der Flüssigkeitsaufnahmebereich ist beim Betrieb des Wärmetauschers in Richtung der Schwerkraft vorzugsweise unter dem Gasaufnahmebereich gelegen, so dass der flüssige Anteil des ersten Strömungsmittels je nach Ausführung des Wärmetauschers als Verdampfer oder als Verflüssiger entweder schneller verdampft werden kann oder besser gesammelt werden kann. The liquid receiving area is preferably located below the gas receiving area during operation of the heat exchanger in the direction of gravity, so that the liquid portion of the first fluid either depending on the design of the heat exchanger as evaporator or condenser can either be evaporated faster or can be collected better.
Der Querschnitt des Wärmetauschermantels kann sich linear, kurvenförmig oder stufenförmig verjüngen. So wird eine kompakte Bauform des Wärmetauschers möglich, die sich an die umliegenden Bauteile anpassen kann. The cross section of the heat exchanger jacket can be linear, curved or stepped taper. Thus, a compact design of the heat exchanger is possible, which can adapt to the surrounding components.
Vorteilhafterweise weist der Wärmetauschermantel Strömungsmitteldichte Durchlässe für das zweite Strömungsmittel auf. Die Durchlässe können wahlweise zur Isolierung, zum Beheizen oder zum Kühlen des Wärmetauschermantels dienen. Advantageously, the heat exchanger jacket has fluid-tight passages for the second fluid. The passages may optionally serve for insulation, for heating or for cooling the heat exchanger jacket.
Eine Ausführung des Wärmetauschers weist einen ersten Einlass zum Einleiten des ersten Strömungsmittels auf, welcher im Bereich des Gasaufnahmebereiches in den Innenraum mündet. Je nach Ausführung des Wärmetau-
schers als Verdampfer oder als Verflüssiger kann entweder flüssiges Strömungsmittel schneller verdampft werden, oder gasförmiges Strömungsmittel kann besser kondensiert werden. Bei einem Wärmetauscher in der Ausführung zum Kondensieren kann in vorteilhafter Weise ein erster Auslass zum Ausleiten des ersten Strömungsmittels vorgesehen sein, welcher im Bereich des Flüssigkeitsaufnahmebereichs in den Innenraum mündet. So kann flüssiges erstes Strömungsmittel leicht abgeleitet werden. An embodiment of the heat exchanger has a first inlet for introducing the first fluid, which opens into the interior in the region of the gas receiving area. Depending on the design of the heat exchanger As an evaporator or condenser, either liquid fluid can be vaporized faster, or gaseous fluid can be condensed better. In a heat exchanger in the embodiment for condensing, a first outlet for discharging the first fluid can advantageously be provided, which opens into the interior in the region of the fluid receiving area. Thus, liquid first fluid can be easily diverted.
Bei einem Wärmetauscher in der Ausführung zum Verdampfen kann in vorteilhafter Weise ein erster Auslass zum Ausleiten des ersten Strömungsmittels aufweist, welcher im Bereich des Gasaufnahmebereichs in den Innenraum mündet. So kann gasförmiges erstes Strömungsmittel leicht abgeleitet werden. In a heat exchanger in the embodiment for evaporation can advantageously have a first outlet for discharging the first fluid, which opens in the region of the gas receiving area in the interior. Thus, gaseous first fluid can be easily discharged.
Vorzugsweise weist der Wärmetauschermantel wenigstens einen ersten Mantelteil (Kopfteil) auf, der einen zweiten Einlass oder einen zweiten Auslass für das zweite Strömungsmittel aufweist, und einen zweiten Mantelteif (Mittelteil), in dem die Durchlässe derart angeordnet sind, dass sie sich zum ersten Mantelteil hin öffnen. So kann der Wärmetauscher leicht repariert und montiert werden. Preferably, the heat exchanger jacket has at least a first jacket part (head part) having a second inlet or a second outlet for the second fluid, and a second jacket telf (middle part) in which the passages are arranged so as to face the first jacket part to open. This makes it easy to repair and install the heat exchanger.
Bei der Ausführung des Wärmetauschers mit ersten und zweiten Mantelteilen sind der erste und der zweite Mantelteil vorzugsweise an einer Schnittstelle mittels eines Flansches verbunden1. Der Flansch bildet dabei eine Strebe zur Stabilisierung des Wärmetauschermantels gegen eine Verformung durch Druckdifferenzen zwischen dem Innenraum und der Umgebung des Wärmetauschers. So wird Material und Bauraum eingespart, weil keine oder kleinere zusätzliche Verstärkungsstreben vorgesehen werden müssen. In the embodiment of the heat exchanger with first and second jacket parts, the first and the second jacket part are preferably connected at an interface by means of a flange 1 . The flange forms a strut for stabilizing the heat exchanger jacket against deformation by pressure differences between the interior and the surroundings of the heat exchanger. Thus, material and space is saved because no or smaller additional reinforcement struts must be provided.
Bei einer weiteren Ausführung des Wärmetauschers mit ersten und zweiten Mantelteilen weist der Wärmetauschermantel eine Vielzahl der zweiten Man-
telteilen auf, die seriell durch Flansche miteinander verbunden sind. So wird eine modulare Bauweise möglich. Beispielsweise können Wärmetauscher mit unterschiedlicher Kapazität aus nur zwei unterschiedlichen Mantelteilen zusammengebaut werden, nämlich aus zwei ersten Mantelteilen als Kopfteile und aus einer wählbaren Anzahl von zweiten Mantelteilen als Mittelteile. Weiterhin können die ersten Mantelteilen als Kopfteile für sowohl die Bauart als Verdampfer als auch für die Bauart als Kondensator verwendet werden. In a further embodiment of the heat exchanger with first and second jacket parts, the heat exchanger jacket has a multiplicity of second components. telteil, which are serially connected by flanges. This makes a modular design possible. For example, heat exchangers with different capacity can be assembled from only two different shell parts, namely two first shell parts as head parts and a selectable number of second shell parts as middle parts. Furthermore, the first shell parts can be used as head parts for both the type of evaporator as well as the design as a capacitor.
Bei einer Ausführung des Wärmetauschers umgibt ein Stützmantel den Wär- metauschermantel. Dadurch wird die Druckfestigkeit des Wärmetauschers erhöht. In one embodiment of the heat exchanger, a support jacket surrounds the heat exchanger jacket. As a result, the compressive strength of the heat exchanger is increased.
Bei einer Ausführung des Wärmetauschers, die als Verdampfer eingesetzt werden soll, ist es vorteilhaft, wenn ein Verteilerrohr mit dem Einlass zum Einleiten des ersten Strömungsmittels verbunden ist. Das Verteilerrohr ist geeignet, eingeleitetes erstes Strömungsmittel über den Innenraum zu verteilen. So wird das erste Strömungsmittel über eine große Wärmeaustauschfläche des Innenraums verteilt, und ein schneller Phasenwechsel, also eine schnelle Verdampfung, wird erreicht. In one embodiment of the heat exchanger, which is to be used as an evaporator, it is advantageous if a distributor pipe is connected to the inlet for introducing the first fluid. The manifold is adapted to distribute introduced first fluid over the interior. Thus, the first fluid is distributed over a large heat exchange surface of the interior, and a fast phase change, ie a rapid evaporation, is achieved.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 12 oder 14. Furthermore, the object of the invention is achieved by a method according to claim 12 or 14.
Bei einer Ausführung ist das Verfahren zum Verdampfen eines ersten Strö- mungsmittels in einem Wärmetauscher mit einem Flüssigkeitsaufnahmebereich und einem Gasaufnahmebereich vorgesehen. Dabei hat der Flüssigkeitsaufnahmebereich ein größeres Volumen als der Gasaufnahmebereich, und das Verfahren weist folgende Schritte auf: Beheizen des Wärmetauschers durch ein zweites Strömungsmittel; Einleiten von flüssigem ersten Strömungsmittel in den Flüssigkeitsaufnahmebereich; Verdampfen des ersten Strömungsmittels im Flüssigkeitsaufnahmebereich; und Sammeln des verdampften ersten Strömungsmittels im Gasaufnahmebereich. So wird in einem
instationären Prozess ein schneller Wechsel des Aggregatzustandes des eingeleiteten ersten Strömungsmittels von flüssig nach gasförmig ermöglicht. In one embodiment, the method is provided for vaporizing a first fluid in a heat exchanger having a fluid receiving area and a gas receiving area. Here, the liquid receiving area has a larger volume than the gas receiving area, and the method comprises the steps of: heating the heat exchanger by a second fluid; Introducing liquid first fluid into the fluid receiving area; Vaporizing the first fluid in the fluid receiving area; and collecting the vaporized first fluid in the gas receiving area. So in one transient process allows a rapid change of the state of aggregation of the introduced first fluid from liquid to gaseous.
Bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens zum Verdampfen eines ersten Strömungsmittels fließt das flüssige erste Strömungsmittel beim Einleiten zeitweise durch den Gasaufnahmebereich, und ein erster Anteil des ersten Strömungsmittels wird beim Durchlaufen durch den Gasaufnahmebereich verdampft. So wird die Verdampfung beschleunigt und die Bildung von In a preferred embodiment of the method of vaporizing a first fluid, the liquid first fluid temporarily flows through the gas-receiving region as it is introduced, and a first portion of the first fluid is vaporized as it passes through the gas-receiving region. Thus, the evaporation is accelerated and the formation of
Dampfblasen führt nicht zu Beeinträchtigungen. Steam bubbles will not cause any damage.
Bei einer weiteren Ausführung ist das Verfahren zum Kondensieren eines ersten Strömungsmittels in einem Wärmetauscher mit einem Flüssigkeitsaufnahmebereich und einem Gasaufnahmebereich vorgesehen. Der Gasaufnahmebereich hat dabei ein größeres Volumen als der Flüssigkeitsaufnah- mebereich, und das Verfahren weist folgende Schritte auf: Kühlen des Wärmetauschers durch ein zweites Strömungsmittel; Einleiten von gasförmigem ersten Strömungsmittel in den Gasaufnahmebereich; Kondensieren des gasförmigen ersten Strömungsmittels im Gasaufnahmebereich; und Sammeln des kondensierten ersten Strömungsmittels im Flüssigkeitsaufnahmebereich. So wird in einem instationären Prozess ein schneller Wechsel des Aggregatzustandes des eingeleiteten ersten Strömungsmittels von gasförmig nach flüssig ermöglicht. In another embodiment, the method is provided for condensing a first fluid in a heat exchanger having a fluid receiving area and a gas receiving area. The gas receiving area has a larger volume than the liquid receiving area, and the method comprises the following steps: cooling the heat exchanger by a second fluid; Introducing gaseous first fluid into the gas receiving area; Condensing the gaseous first fluid in the gas receiving area; and collecting the condensed first fluid in the fluid receiving area. Thus, in a transient process, a rapid change of the state of aggregation of the introduced first fluid from gaseous to liquid is made possible.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten und Vorteile derselben wird bzw. werden nachfolgend an bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Fig. 1 zeigt eine Frontansicht einer Ausführung eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung; The invention as well as further details and advantages thereof will be explained below with reference to preferred embodiments with reference to the figures. Fig. 1 shows a front view of an embodiment of a heat exchanger according to the present invention;
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Wärmetauschers aus der Richtung der Pfeils II in Fig. 1 gesehen;
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Wärmetauschers entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2; Fig. 2 shows a side view of the heat exchanger shown in Figure 1 as seen from the direction of the arrow II in Figure 1. Fig. 3 is a sectional view of the heat exchanger shown in Fig. 1 taken along section line 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Wärmetauschers entlang der Schnittlinie 4-4 in Fig. 2; Fig. 4 is a sectional view of the heat exchanger shown in Fig. 1 taken along section line 4-4 in Fig. 2;
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Wärmetauschers entlang der Schnittlinie 5-5 in Fig. 1 ; Fig. 5 is a sectional view of the heat exchanger shown in Fig. 1 taken along section line 5-5 in Fig. 1;
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 3, einer weiteren Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 shows a sectional view similar to Fig. 3, another embodiment of a heat exchanger according to the present invention;
Fig. 7a zeigt eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 3, wobei der Wärmetauscher von einem Stützmantel umgeben ist; und Fig. 7a shows a sectional view similar to Figure 3, wherein the heat exchanger is surrounded by a support shell. and
Fig. 7b zeigt eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 5, wobei der in Fig. 7a gezeigte Stützmantel in einem bezüglich Fig. 7a um 90° gedrehten Schnitt zu sehen ist. FIG. 7b shows a sectional view similar to FIG. 5, wherein the support jacket shown in FIG. 7a can be seen in a section rotated by 90 ° with respect to FIG. 7a.
Bei den hier beschriebenen Wärmetauschern wird unter anderem der Effekt genutzt, dass ein flüssiges Medium oder Strömungsmittel der Schwerkraft folgend nach unten läuft. Die Wärmetauscher sind in den Figuren so dargestellt, dass die Schwerkraft von oben nach unten gerichtet ist. In der folgen- den Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke oben, unten, rechts und links sowie ähnliche Angaben auf die in den Figuren dargestellten Ausrichtungen bzw. Anordnungen. Wenn im Folgenden also von den Richtungen "oben" und "unten" gesprochen wird, sind diese Richtungen in den Zeichnungen und bezüglich der Erdoberfläche gemeint. Die Ausdrücke "links", "rechts", "vorne" "hinten" und ähnliche Ausdrücke sind jedoch nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. The heat exchangers described here utilize, inter alia, the effect that a liquid medium or fluid runs downwards following gravity. The heat exchangers are shown in the figures so that the gravity is directed from top to bottom. In the following description, the terms top, bottom, right and left as well as similar statements refer to the orientations or arrangements shown in the figures. In the following, therefore, when speaking of the directions "above" and "below", these directions in the drawings and with respect to the earth's surface are meant. However, the terms "left," "right," "front," "back," and the like are not to be understood in a limiting sense.
Fig. 1 - 5 zeigen einen Wärmetauscher 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie am besten in Fig. 5 zu sehen, weist der Wärmetauscher 1 einen Wärmetauschmantel 5 auf, der einen Innenraum 6 des Wärmetauschers 1 umschließt. Der Wärmetauschermantel 5 weist ein rechtes und ein linkes Kopfstück 7 sowie einen Mittelteil 8 auf, der zwischen den ersten und zweiten Kopfstücken 7 angeordnet ist.
Der Innenraum 6 des Wärmetauschers 1 ist in zwei Unterräume aufgeteilt, nämlich einen ersten Unterraum 9 für ein erstes Strömungsmittel und einen zweiten Unterraum 11 für ein zweites Strömungsmittel. Die beiden Unterräu- me 9, 11 sind durch Trennwände 13 getrennt, welche parallel zur Zeichnungsebene der Fig. 1 verlaufen und am besten in Fig. 5 zu sehen sind. Zwischen den Trennwänden 13 verläuft eine Vielzahl von Rohren 15. Die Rohre 15 können jeden beliebigen Querschnitt aufweisen, sind jedoch vorzugsweise rund. Der erste Unterraum 9 wird durch die ersten und zweiten Kopfstücke 7, die Trennwände 13 und die Innenflächen der Rohre 15 begrenzt. Der zweite Unterraum 11 des Innenraums 6 wird durch den Mittelteil 8, die Trennwände 13 und die Außenflächen der Rohre 15 begrenzt. Der zweite Unterraum 11 wird also vom ersten Unterraum 9 durch die Rohre 15 und die Trennwände 13 abgegrenzt. FIGS. 1-5 show a heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention. As best seen in Fig. 5, the heat exchanger 1 has a heat exchange jacket 5, which encloses an inner space 6 of the heat exchanger 1. The heat exchanger jacket 5 has a right and a left head piece 7 and a middle part 8, which is arranged between the first and second head pieces 7. The interior 6 of the heat exchanger 1 is divided into two subspaces, namely a first subspace 9 for a first fluid and a second subspace 11 for a second fluid. The two subranges 9, 11 are separated by partitions 13, which run parallel to the plane of the drawing of FIG. 1 and are best seen in FIG. 5. Between the partitions 13 extends a plurality of tubes 15. The tubes 15 may have any cross-section, but are preferably round. The first subspace 9 is bounded by the first and second header pieces 7, the partition walls 13 and the inner surfaces of the tubes 15. The second subspace 11 of the inner space 6 is bounded by the middle part 8, the partitions 13 and the outer surfaces of the tubes 15. The second subspace 11 is thus delimited from the first subspace 9 by the tubes 15 and the partitions 13.
Die beiden Kopfteile 7 weisen jeweils einen Flansch 17 auf, der zum Mittelteil 8 hin orientiert ist. Der Mittelteil 8 weist zwei Flansche 18 auf, die jeweils zu den Flanschen 17 der beiden Kopfteile 7 hin orientiert sind. Die Flansche 17 und die Flansche 18 sind durch eine Vielzahl von Schrauben 20 aneinander dichtend befestigt. Zwischen den Flanschen 17 und 18 sind nicht gezeigte Dichtungen angeordnet. Die Flansche 17, 18 verlaufen um den gesamten Wärmetauschermantel 5 herum. Im zusammen geschraubten Zustand der Flansche 17, 18 ergibt sich so eine Strebe umlaufend um den Wärmetauschermantel 5, welche dem Wärmetauschermantel 5 Stabilität gegen Druck- unterschiede zwischen dem Innenraum 6 und der Umgebung verleiht. The two head parts 7 each have a flange 17, which is oriented towards the middle part 8. The middle part 8 has two flanges 18, which are respectively oriented towards the flanges 17 of the two head parts 7. The flanges 17 and the flanges 18 are sealed together by a plurality of screws 20. Between the flanges 17 and 18 seals not shown are arranged. The flanges 17, 18 extend around the entire heat exchanger jacket 5 around. In the screwed together state of the flanges 17, 18 results in a strut surrounding the heat exchanger jacket 5, which gives the heat exchanger jacket 5 stability against pressure differences between the interior 6 and the environment.
Die Kopfstücke 7 weisen jeweils einen Kopfstückanschluss 24 auf, an dem ein Kopfstückflansch 25 definiert ist, um eine in den Figuren nicht näher gezeigte Zu- oder Ableitung zu befestigen. Der Kopfstückanschluss 24 mündet in den ersten Unterraum 9. Der Mittelteil 8 weist zwei Mittelteilanschlüsse 28 auf, an denen jeweils einen Mittelteilflansch 29 definiert sind. Die Mittelteilanschlüsse 28 münden in den zweiten Unterraum 11. Durch die Mittelteilanschlüsse 28 wird im Betrieb ein erstes Strömungsmittel in den Unterraum 11
1 des Wärmetauschers 1 eingeleitet. Durch die Kopfstückanschlüsse 24 wird ein zweites Strömungsmittel in den Unterraum 9 des Wärmetauschers eingeleitet. Mit Hilfe der Flansche 25 und 29 können nicht näher gezeigte Leitungen zum Einleiten bzw. Ausleiten der ersten und zweiten Strömungsmittel an den Wärmetauscher 1 angeschlossen werden. Es ist vorteilhaft, wenn der Mittel- teilanschluss 28 zum Einleiten des flüssigen ersten Strömungsmittels möglichst weit oben liegt, so dass das eingeleitete erste Strömungsmittel über möglichst viele Rohre 15 fließt. Der Mittelteilanschluss 28 zum Ableiten des dampfförmigen ersten Strömüngsmittels kann an irgendeiner Stelle oberhalb des höchsten Flüssigkeitsniveaus im Betrieb in den Unterraum 1 1 münden. The head pieces 7 each have a head piece connection 24, on which a head piece flange 25 is defined, in order to fix a feed or discharge, not shown in detail in the figures. The headpiece connection 24 opens into the first subspace 9. The middle part 8 has two middle part connections 28, on each of which a middle part flange 29 are defined. The middle part connections 28 open into the second subspace 11. Through the middle part connections 28, a first fluid is introduced into the subspace 11 during operation 1 of the heat exchanger 1 initiated. Through the header connectors 24, a second fluid is introduced into the subspace 9 of the heat exchanger. With the aid of the flanges 25 and 29 lines not shown in detail can be connected for introducing or discharging the first and second fluid to the heat exchanger 1. It is advantageous if the central partial connection 28 for introducing the liquid first fluid is as far above as possible, so that the introduced first fluid flows through as many tubes 15 as possible. The middle part connection 28 for diverting the vaporous first Strömüngsmittels may open at any point above the highest level of liquid in operation in the subspace 1 1.
Wie am besten in den Figuren 1 , 3, 4 und 5 zu sehen, weist der Wärmetauschermantel 5 einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf. Der Wärmetauschermantel 5 weist einen Basisteil 34 auf, welcher sich in den Figuren nach oben zu einem Spitzenteil 35 hin verjüngt. Im eingebauten und betriebsbereiten Zustand des Wärmetauschers 1 ist der Basisteil 34 im Wesentlichen, d.h. mit einer Abweichung von ± 15 Grad, parallel zum Erdboden ausgerichtet. Obwohl die gezeigte im Wesentlichen dreieckige Querschnittsform bevorzug wird, könnte jedoch ebenfalls eine sich kurvenförmig oder stufenförmig verjüngende Querschnittsform eingesetzt werden. Wichtig ist, dass der Wärmetauscher 1 im unteren Bereich des Basisteils 34 eine große Querschnittsfläche aufweist und im Bereich des Spitzenteils 35 eine abnehmende Querschnittsfläche aufweist. Der untere Bereich bildet im Betrieb einen Flüssigkeitsaufnahmebereich 36, und der obere Bereich mit ab- nehmender Querschnittsfläche beim Spitzenteil 35 bildet im Betrieb einen Gasaufnahmebereich 37. Die Mittelteilanschlüsse 28 münden im Bereich des Spitzenteils 35, d.h. im Gasaufnahmebereich 37, in den zweiten Unterraum 11. In den Fig. ist zur Unterscheidung zwischen dem Flüssigkeitsaufnahmebereich 36 und dem Gasaufnahmebereich 37 eine gestrichelte Trennlinie A-A eingezeichnet. Die Trennlinie A-A könnte beispielsweise einen Höchststand der Flüssigkeit im Betrieb darstellen.
Der Wärmetauschermantel 5 weist weiter Strömungsmittelkanäle 38 auf, welche zum Isolieren, zum Beheizen oder zum Kühlen des Wärmetauschermantels 5 dienen können. Die Strömungsmittelkanäle 38 verlaufen zumindest in Teilen des Wärmetauschermantels 5 parallel. Es ist nicht notwendig, dass der gesamte Wärmetauschermantel 5 die Strömungsmittelkanäle 38 aufweist. As best seen in Figures 1, 3, 4 and 5, the heat exchanger jacket 5 has a substantially triangular cross-section. The heat exchanger jacket 5 has a base part 34 which tapers in the figures upwards to a tip part 35. When installed and ready for operation of the heat exchanger 1, the base part 34 is substantially aligned, ie with a deviation of ± 15 degrees, parallel to the ground. Although the illustrated substantially triangular cross-sectional shape is preferred, however, a curved or stepped tapered cross-sectional shape could also be employed. It is important that the heat exchanger 1 in the lower region of the base part 34 has a large cross-sectional area and has a decreasing cross-sectional area in the region of the tip part 35. During operation, the lower region forms a liquid receiving region 36, and the upper region with decreasing cross-sectional area at the tip part 35 forms a gas receiving region 37 during operation. The middle part ports 28 open into the second subspace 11 in the region of the tip part 35, ie in the gas receiving region 37. In the figures, a dashed dividing line AA is shown to distinguish between the liquid receiving area 36 and the gas receiving area 37. The dividing line AA could represent, for example, a maximum level of the liquid in operation. The heat exchanger jacket 5 further has fluid channels 38, which can serve for insulating, for heating or for cooling the heat exchanger jacket 5. The fluid channels 38 extend parallel at least in parts of the heat exchanger jacket 5. It is not necessary for the entire heat exchanger jacket 5 to have the fluid channels 38.
Die Strömungsmittelkanäle 38 sind bei einer Ausführungsform nicht von dem ersten oder zweiten Strömungsmittel durchströmt und sind gegenüber der Umgebung des Wärmetauschers 1 und gegenüber dem Innenraum 6 abge- schlössen. Dabei können die Strömungsmittelkanäle 38 mit einem Gas gefüllt sein, oder evakuiert sein, um eine Isolierung gegenüber der Umgebung des Wärmetauschers 1 zu bewirken. In one embodiment, the fluid channels 38 are not flowed through by the first or second fluid and are sealed off from the surroundings of the heat exchanger 1 and with respect to the interior 6. In this case, the fluid channels 38 may be filled with a gas, or be evacuated to effect isolation from the environment of the heat exchanger 1.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Strömungsmittelkanäle 38 mit dem ersten Unterraum 9 verbunden. Im Betrieb werden dadurch der Unterraum 9 und die Strömungsmittelkanäle 38 mit dem zweiten Strömungsmittel gefüllt. Abhängig davon, ob das zweite Strömungsmittel ein kaltes oder ein warmes Strömungsmittel ist, wird der Wärmetauschermantel 5 im Bereich der Strömungsmittelkanäle 38 gekühlt oder beheizt. In a further embodiment, the fluid channels 38 are connected to the first subspace 9. In operation, the subspace 9 and the fluid channels 38 are thereby filled with the second fluid. Depending on whether the second fluid is a cold or a hot fluid, the heat exchanger jacket 5 is cooled or heated in the region of the fluid channels 38.
Es wird weiter eine in den Figuren nicht gezeigte Ausführungsform in Betracht gezogen, bei der der Wärmetauscher 1 eine Vielzahl von Mittelteilen 8 aufweist. Die Mittelteile 8 sind durch die Flansche 18 in Reihe miteinander verbunden und bauen somit einen längeren Wärmetauscher 1 auf. In einem sol- chen Fall sind beispielsweise zwei Mittelteile 8 jeweils über ihren einen Flansch 18 miteinander verbunden. An den jeweiligen freien Flanschen 18 der beiden Mittelteile 8 wird jeweils zum Abschluss ein Flansch 17 eines Kopfteils 7 befestigt. Somit fließt ein in das erste Kopfteil 7 eingeleitetes zweites Strömungsmittel zuerst durch das erste Kopfteil 7, dann durch die Rohre 15 der Mittelteile 8 und schließlich in das zweite Kopfteil 7. It is further considered an embodiment not shown in the figures, in which the heat exchanger 1 has a plurality of central parts 8. The middle parts 8 are connected by the flanges 18 in series with each other and thus build a longer heat exchanger 1. In such a case, for example, two middle parts 8 are each connected to one another via their one flange 18. At the respective free flanges 18 of the two middle parts 8 a flange 17 of a head part 7 is fastened in each case to the conclusion. Thus, a second fluid introduced into the first head part 7 first flows through the first head part 7, then through the tubes 15 of the middle parts 8 and finally into the second head part 7.
Im Folgenden. wird der Betrieb des Wärmetauschers 1 genauer mit Bezug auf die Figuren 4 und 5 beschrieben. Für diese Beschreibung wird angenommen,
dass das erste Strömungsmittel ein kaltes Strömungsmittel ist und das zweite Strömungsmittel ein warmes Strömungsmittel. Es wird ein Fall beschrieben, bei dem das erste Strömungsmittel im Wärmetauscher 1 verdampft werden soll. Die Energie zur Verdampfung wird durch das zweite Strömungsmittel zugeführt. Hereinafter. the operation of the heat exchanger 1 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. For this description it is assumed the first fluid is a cold fluid and the second fluid is a warm fluid. A case will be described in which the first fluid is to be vaporized in the heat exchanger 1. The energy for evaporation is supplied by the second fluid.
Das zweite Strömungsmittel wird kontinuierlich durch den Kopfteilanschluss 24 des in Fig. 5 links gezeigten Kopfteils 7 eingeleitet. Das zweite Strömungsmittel verteilt sich über den Innenraum des Kopfteils 7 und fließt durch die Rohre 15 des Mittelteils 8. Im Fall von mehreren hintereinander angeordneten Mittelteilen 8 fließt das zweite Strömungsmittel nacheinander durch die Rohre 15 aller hintereinander angeordneter Mittelteile 8. Beim Durchfließen der Rohre 15 heizt das zweite Strömungsmittel die Rohre 15 auf. Nach dem Austreten aus den Rohren 15 auf der rechten Seite der Fig. 5 tritt das erste Strömungsmittel in den Innenraum des rechts liegenden Kopfteils 7 ein und tritt schließlich aus dem Kopfteilanschluss 24 des rechten Kopfteils 7 aus. In einem Fall, in dem die Strömungsmittelkanäle 38 in der Wärmetauscherwand 5 vorgesehen sind, durchfließt das erste Strömungsmittel auch die .Strömungsmittelkanäle 38 und beheizt die Wärmetauscherwand 5. Das Einleiten und Ausleiten des zweiten Strömungsmittels erfolgt in diesem Fall also kontinuierlich bzw. stationär. The second fluid is introduced continuously through the head part port 24 of the head part 7 shown on the left in FIG. The second fluid is distributed over the interior of the head portion 7 and flows through the tubes 15 of the middle part 8. In the case of several successively arranged middle parts 8, the second fluid flows successively through the tubes 15 of all consecutively arranged middle parts 8. When flowing through the tubes 15 heats the second fluid the tubes 15. After emerging from the tubes 15 on the right side of FIG. 5, the first fluid enters the interior of the right-side head part 7 and finally exits from the head part connection 24 of the right head part 7. In a case where the fluid passages 38 are provided in the heat exchanger wall 5, the first fluid also flows through the fluid passages 38 and heats the heat exchanger wall 5. In this case, the second fluid is introduced and discharged continuously or stationarily.
Das erste Strömungsmittel, welches ein im Verhältnis zum zweiten Strömungsmittel kaltes Strömungsmittel ist, wird phasenweise bzw. instationär durch einen der Mittelteilanschlüsse 28 eingeleitet. Die eingeleitete Portion des ersten Strömungsmittels ist im Vergleich zu dem Volumen des zweiten Unterraums 1 relativ klein und liegt beispielsweise bei 20 % des Volumens des zweiten Unterraums 11 oder darunter. Während des Einleitens des ersten Strömungsmittels fließt das erste Strömungsmittel über die Rohre 15 des Mit- telteils 8 nach unten zum Basisteil 34. The first fluid, which is a fluid that is cold relative to the second fluid, is introduced in a phased manner through one of the midportions 28. The introduced portion of the first fluid is relatively small compared to the volume of the second subspace 1 and is, for example, 20% of the volume of the second subspace 11 or less. During the introduction of the first fluid, the first fluid flows down the tubes 15 of the central part 8 down to the base part 34.
Das erste Strömungsmittel wird durch einen der Mittelteilanschlüsse 28 in den Gasaufnahmebereich 37 am Oberteil des Wärmetauschers 1 eingebracht.
Dabei nimmt das erste Strömungsmittel zunächst eine hohe Leistung (Wärmeenergie) von den oben in der Nähe des Spitzenteils 36 angeordneten Rohren 15 auf. Ein Teil der eingebrachten Portion von erstem Strömungsmittel verdampft schon an der Oberfläche der beheizten Rohre 15 im Gasaufnah- mebereich 37. Jedoch fließt durch Schwerkraft ein weiterer Teil des ersten Strömungsmittels im flüssigen Zustand nach unten in Richtung des Basisteils 34, d.h. zum Flüssigkeitsaufnahmebereich 36. Auf dem Weg nach unten fließt das erste Strömungsmittel über eine Vielzahl der kontinuierlich beheizten Rohre 15 und nimmt dabei Wärme auf. Die Rohre 15 und das hindurch gelei- tete zweite Strömungsmittel bilden eine große warme Masse, die während des Verdampfens des ersten Strömungsmittels eine im Wesentlichen konstante Temperatur aufweist. Im allgemeinen wird sich der entstehende Dampf im Unterraum 11 des Mittelteils 8 verteilen, und der Dampfdruck wird sich erhöhen, bis der Dampf bei der Temperatur des ersten Strömungsmittels gesät- tigt ist. The first fluid is introduced through one of the middle part ports 28 into the gas receiving area 37 at the top of the heat exchanger 1. In this case, the first fluid initially receives a high power (heat energy) from the tubes 15 arranged in the vicinity of the tip part 36. A portion of the introduced portion of first fluid evaporates already on the surface of the heated tubes 15 in Gasaufnah- mebereich 37. However, flows by gravity, another part of the first fluid in the liquid state down in the direction of the base member 34, ie the liquid receiving portion 36 on the way down, the first fluid flows through a plurality of the continuously heated tubes 15 and thereby absorbs heat. The tubes 15 and the second fluid passed therethrough form a large, warm mass that has a substantially constant temperature during evaporation of the first fluid. In general, the resulting vapor will be distributed in the subspace 11 of the central portion 8, and the vapor pressure will increase until the vapor is saturated at the temperature of the first fluid.
Wie oben erwähnt, können Dampfbarrieren den Betrieb von Rohrbündelwärmetauschern nachteilig beeinflussen. Während der Verdampfung des ersten Strömungsmittels können sich auch hier lokale Dampfbarrieren ergeben, die das Vorbeilaufen von flüssigem ersten Strömungsmittel behindern. Solche Dampfbarrieren können jedoch bei der hier beschriebenen Ausführung nie das weitere Einströmen und Verdampfen von flüssigem zweiten Strömungsmittel verhindern. Der Teil des zweiten Strömungsmittels, der nicht gleich an den oben oder mittig angeordneten Rohren 15 verdampft ist, wird sich im Flüssigkeitsaufnahmebereich 36 des Wärmetauschers 1 sammeln. Im Flüssigkeitsaufnahmebereich 36 ist eine Vielzahl von Rohren 15 angeordnet, die von einem großen Anteil des zweiten Strömungsmittels durchflössen werden und somit eine große Wärmekapazität zur Verfügung stellen. So kann das noch nicht verdampfte erste Strömungsmittel schnell verdampft werden. Das flüssige erste Strömungsmittel im Unterraum 11 ist schwerer als das gasförmige erste Strömungsmittel und wird sich daher durch Einwirkung der Schwerkraft im unten liegenden Flüssigkeitsaufnahmebereich 36 sammeln. Der Dampf sammelt sich im darüberliegenden Gasaufnahmebereich 37.
Der entstehende Dampf des ersten Strömungsmittels kann über den anderen Mittelteilanschluss 28, beispielsweise den rechten Mittelteilanschluss 28 (Fig. 4), abgeleitet werden. Sobald ein Teil des Dampfes abgeleitet wird, sinkt der Dampfdruck innerhalb des Bereichs 11 , und ein eventuell vorhandener flüssiger Anteil des ersten Strömungsmittels im unteren Flüssigkeitsaufnahmebereich 36 des Wärmetauschers 1 wird kontinuierlich weiter verdampft. Sollte der flüssige Anteil des ersten Strömüngsmittels vollständig verdampft sein, sind sowohl der Flüssigkeitsaufnahmebereich 36 als auch der Gasaufnahme- bereich 37 mit Dampf gefüllt, und es erfolgt eine weitere Beheizung des im Unterraum 11 enthaltenen Dampfes. As mentioned above, vapor barriers can adversely affect the operation of shell and tube heat exchangers. During the evaporation of the first fluid, local steam barriers can also arise here, which hinder the passage of liquid first fluid. Such steam barriers, however, in the embodiment described herein can never prevent the further inflow and evaporation of liquid second fluid. The portion of the second fluid that is not immediately vaporized at the top or central tubes 15 will collect in the fluid receiving area 36 of the heat exchanger 1. In the liquid receiving region 36, a plurality of tubes 15 are arranged, which are traversed by a large proportion of the second fluid and thus provide a large heat capacity. Thus, the not yet vaporized first fluid can be evaporated quickly. The liquid first fluid in the subspace 11 is heavier than the gaseous first fluid and will therefore collect by the action of gravity in the underlying fluid receiving area 36. The vapor collects in the overlying gas receiving area 37. The resulting vapor of the first fluid may be diverted via the other central part port 28, for example the right center port 28 (FIG. 4). As soon as a portion of the vapor is discharged, the vapor pressure within the region 11 decreases and any liquid portion of the first fluid in the lower liquid receiving region 36 of the heat exchanger 1 is continuously further evaporated. If the liquid portion of the first Strömüngsmittels be completely evaporated, both the liquid receiving portion 36 and the gas receiving portion 37 are filled with steam, and there is a further heating of the vapor contained in the subspace 11.
Es sei zusammenfassend erwähnt, dass die hier vorgestellte Ausführung des Wärmetauschers 1 insbesondere bei der Dampferzeugung Vorteile bietet. Das erste Strömungsmittel, das durch den einen Mittelteilanschluss 28 eingeleitet wird, läuft durch die Schwerkraft über eine Vielzahl der Rohre 5 und sammelt sich schließlich im Basisteil 34 bzw. Flüssigkeitsaufnahmebereich 36, der mehr Querschnittsfläche und somit mehr warme Rohre 15 hat als der obere Teil des Wärmetauschermantels 5. Gleichzeitig ist das vom verdampf- ten ersten Strömungsmittel eingenommene Volumen (Gasaufnahmebereich 37) klein, wodurch ein schneller Druckaufbau ermöglicht wird. Bei einem zylinderförmigen Aufbau des Wärmetauschermantels 5 wäre dagegen die Anzahl der Rohre, die an einem unteren Basisteil des Wärmetauschers untergebracht werden könnte, gering. It should be mentioned in summary that the presented here embodiment of the heat exchanger 1 offers advantages, especially in steam generation. The first fluid introduced through the one middle port 28 passes by gravity through a plurality of tubes 5 and eventually collects in the base 34 and fluid receiving area 36, respectively, which has more cross-sectional area and thus more hot tubes 15 than the upper portion of the tube Heat exchanger jacket 5. At the same time, the volume occupied by the vaporized first fluid (gas intake area 37) is small, which allows rapid pressure build-up. In a cylindrical structure of the heat exchanger jacket 5, however, the number of tubes that could be accommodated on a lower base part of the heat exchanger, low.
Folgend wird mit Bezug auf Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers V beschrieben, welches Vorteile bei der Kondensation eines gasförmigen ersten Strömungsmittels bietet. Der Aufbau des Wärmetauschers 1" der Fig. 6 ist im Wesentlichen gleich wie der Aufbau des Wärmetauschers 1 der Figuren 1 - 5. Daher weisen ähnliche oder entsprechende Merkmale die gleichen Bezugszeichen auf, die in Fig. 6 mit einem ' versehen sind. Im Folgenden werden hauptsächlich die Unterschiede des Wärmetauschers 1' bezüglich des Wärmetauschers 1 beschrieben. Es sei bemerkt, dass Abwandlun-
Λ _ An embodiment of a heat exchanger V which offers advantages in the condensation of a gaseous first fluid is described below with reference to FIG. The structure of the heat exchanger 1 "of Fig. 6 is substantially the same as the structure of the heat exchanger 1 of Figs. 1-5. Therefore, similar or corresponding features have the same reference numerals as are provided in Fig. 6. In the following mainly the differences of the heat exchanger 1 'with respect to the heat exchanger 1. It should be noted that variations Λ _
15 gen, die für den Wärmetauscher 1 beschreiben wurden, auch beim Wärmetauscher 1' angewendet werden können, z.B. die Strömungsmittelkanäle 38 und die Modulbauweise mit mehreren oder anders bemessenen Mittelteilen 8. Der Wärmetauscher V wird in umgekehrter Anordnung relativ zur Schwerkraft bzw. zur Erdoberfläche betrieben. Das heißt, der Spitzenteil 35' befindet sich in Schwerkraftrichtung unten, während der Basisteil 34' sich in Schwerkraftrichtung oben befindet. Im eingebauten und betriebsbereiten Zustand des Wärmetauschers 1 ' ist der Basisteil 34' im Wesentlichen, d.h. mit einer Ab- weichung von ± 15 Grad, parallel zum Erdboden ausgerichtet. Obwohl die gezeigte dreieckige Querschnittsform bevorzug wird, könnte jedoch ebenfalls eine sich kurvenförmig oder stufenförmig verjüngende Querschnittsform eingesetzt werden. Das kleine Volumen im unteren Bereich bildet im Betrieb einen Flüssigkeitsaufnahmebereich 36', und das große Volumen im des Sp/i- zenteils 35' bildet im Betrieb einen Gasaufnahmebereich 37". Wichtig ist, dass der Wärmetauscher 1 ' im oberen Bereich des Basisteils 34 ein großes Volumen aufweist und im Bereich des Spitzenteils 35 ein vergleichsweise geringeres Volumen aufweist. Das Volumen des Flüssigkeitsaufnahmebereichs 36' ist kleiner als das Volumen des Gasaufnahmebereichs 37', da der Querschnitt des Wärmetauschermantels 5' sich nach unten verjüngt. Auch bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführung befindet sich der Flüssigkeitsaufnahmebereich 36' in Schwerkraftrichtung unter dem Gasaufnahmebereich 37'. 15 conditions described for the heat exchanger 1 can also be applied to the heat exchanger 1 ', e.g. the fluid channels 38 and the modular design with several or different sized middle parts 8. The heat exchanger V is operated in reverse order relative to gravity or to the earth's surface. That is, the tip portion 35 'is down in the direction of gravity, while the base portion 34' is up in the direction of gravity. In the installed and operational state of the heat exchanger 1 ', the base part 34' is substantially, i. with a deviation of ± 15 degrees, aligned parallel to the ground. Although the illustrated triangular cross-sectional shape is preferred, however, a curved or stepped tapered cross-sectional shape could also be used. In operation, the small volume in the lower area forms a fluid receiving area 36 ', and the large volume in the Spi zenteils 35' forms a gas receiving area 37 "in operation." It is important that the heat exchanger 1 'in the upper part of the base part 34 a The volume of the liquid receiving region 36 'is smaller than the volume of the gas receiving region 37', since the cross section of the heat exchanger jacket 5 'tapers downwards, even in the case of the embodiment shown in FIG In the embodiment shown, the liquid receiving region 36 'is located in the direction of gravity below the gas receiving region 37'.
Die Kopfteile 7' sind genauso ausgeführt, wie oben für das Ausführungsbei- spiel der Fig. 1 - 5 beschrieben, sie sind jedoch bezüglich der Schwerkraftrichtung umgekehrt eingebaut. The head parts 7 'are designed exactly as described above for the embodiment of FIGS. 1-5, but they are installed in the opposite direction with regard to the direction of gravity.
Der Mittelteil 8' weist bei der Ausführung der Fig. 6 ebenfalls zwei Mittelteilanschlüsse 28' auf, die in den zweiten Unterraum 1 1 münden. Der erste Mittel- teilanschluss 28 -1 mündet im Bereich des Basisteils 34, d.h. im Gasaufnahmebereich 37', in den zweiten Unterraum 1 1 . Der erste Mittelteilanschluss 28 -1 kann auch an einer weiter unten liegenden Stelle in den zweiten Unterraum 1 1 geführt werden, sofern sichergestellt ist, dass nicht im Betrieb flüssi-
1 b ges erstes Strömungsmittel in die Mündungsöffnung fließt. Der zweite Mittel- teilanschluss 28 -2 zum Ableiten von flüssigem ersten Strömungsmittel mündet im Bereich des Spitzenteils 35', d.h. im Flüssigkeitsaufnahmebereich 36', in den zweiten Unterraum 11. The middle part 8 ', in the embodiment of FIG. 6 also has two middle part connections 28', which open into the second subspace 1 1. The first middle part connection 28 -1 opens in the area of the base part 34, ie in the gas receiving area 37 ', into the second subspace 11. The first middle part connection 28 -1 can also be guided at a lower point into the second subspace 1 1, provided that it is ensured that liquid is not used during operation. 1 b ges first fluid flows into the mouth opening. The second middle part connection 28 -2 for discharging liquid first fluid opens into the second subspace 11 in the region of the tip part 35 ', ie in the liquid receiving region 36'.
Im folgenden wird der Betrieb des in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben. Das durch die Kopfteile 7' eingeleitete zweite Strömungsmittel ist ein im vergleichsweise zum ersten Strömungsmittel kaltes Strömungsmittel. Das kalte zweite Strömungsmittel wird in diesem Fall in der gleichen Wei- se, wie oben für das warme Strömungsmittel beschrieben, in den Kopfteilan- schluss des einen Kopfteils 7' eingeleitet, durch die Rohre 15' von einem (oder mehreren in Reihe angeordneten) Mittelteilen 8' hindurchgeleitet und aus dem Kopfteilanschluss 24' des gegenüber liegenden Kopfteils 7' herausgeleitet. Auf diese Weise wird der Wärmetauscher 1' kontinuierlich bzw. stati- onär durch das zweite Strömungsmittel gekühlt. The operation of the embodiment shown in Fig. 6 will now be described. The second fluid introduced through the head portions 7 'is a relatively cold fluid relative to the first fluid. The cold second fluid in this case, in the same way as described above for the warm fluid, is introduced into the head part port of the one head part 7 ', through the tubes 15' of one (or more in-line) middle parts 8 'passed and led out of the head part connection 24' of the opposite head part 7 '. In this way, the heat exchanger 1 'is cooled continuously or stationarily by the second fluid.
Im Betrieb wird weiter gasförmiges erstes Strömungsmittel in den Mittelteilan- schluss 28'-1 phasenweise oder kontinuierlich eingeleitet. Der Dampf des ersten Strömungsmittels ist heiß und sammelt sich im oben gelegenen Basisteil 34' des Wärmetauschers 1 , d.h. im Gasaufnahmebereich 37'. Dort verteilt sich der Dampf und umströmt eine Vielzahl an Rohren 15', da der Basisteil 34' einen vergleichsweise größeren Querschnitt und somit Volumenanteil mit mehr Rohren 15' aufweist, als der Spitzenteil 35'. Der Dampf wird durch die kühlen Rohre 15' abgekühlt, und es bildet sich kondensiertes flüssiges erstes Strömungsmittel. Dieses flüssige erste Strömungsmittel läuft durch die Schwerkraft nach unten zum Spitzenteil 35' des Wärmetauschers 1'. Dort sammelt sich das flüssige erste Strömungsmittel (Kondensat) in der Nähe des unteren Mittelteilanschlusses 28'-2. Das flüssige erste Strömungsmittel kann dann über den unteren Mittelteilanschluss 28'-2 abgeleitet werden. In operation, gaseous first fluid is further introduced into the mid-section port 28'-1 in phases or continuously. The vapor of the first fluid is hot and accumulates in the upper base 34 'of the heat exchanger 1, i. in the gas receiving area 37 '. There, the steam is distributed and flows around a multiplicity of tubes 15 ', since the base part 34' has a comparatively larger cross-section and thus volume fraction with more tubes 15 'than the tip part 35'. The vapor is cooled by the cool tubes 15 'and condensed liquid first fluid is formed. This liquid first fluid passes by gravity down to the tip portion 35 'of the heat exchanger 1'. There, the liquid first fluid (condensate) collects in the vicinity of the lower middle part port 28'-2. The liquid first fluid may then be diverted via the lower center port 28'-2.
Mit Bezug auf die Fig. 7a und 7b werden Merkmale beschrieben, die bei allen zuvor beschriebenen Ausführungen des Wärmetauschers .1 , 1' eingesetzt
1 werden können. Die Merkmale bieten insbesondere bei Verwendung des Wärmetauschers 1 , 1' als Verdampfer Vorteile. With reference to FIGS. 7a and 7b, features are described which are used in all previously described embodiments of the heat exchanger .1, 1 ' 1 can be. The features offer advantages in particular when using the heat exchanger 1, 1 'as an evaporator.
Wie am besten in Fig. 7a zu sehen, umgibt ein Stützmantel 42 den Wärme- tauschermantel 5. Der Stützmantel 42 weist eine Stützkonstruktion 43 und einen Stützgürtel 44 auf. Die Stützkonstruktion 43 ist zwischen dem Stützgürtel 44 und der Außenwand des Wärmetauschermantels 5 angeordnet und dazu passend geformt. Bei der in den Fig. 7a und 7b gezeigten Ausführung hat der Stützgürtel 44 die Form eines Rohrs, in dessen Innendurchmesser der Wärmetauschermantel 5 angeordnet werden kann. Der Innendurchmesser des Stützgürtels 44 ist also zumindest so groß, wie der Umkreis des Wärmetauschermantels 5. Die Stützkonstruktion 43 hat außen einen rohrförmigen Querschnitt und innen einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt entsprechend der dreieckigen Außenform des Wärmetauschermantels 5. Die Stützkonstruktion 43 ist steif ausgeführt und ist geeignet, eine von innen auf den Wärmetauschermantel 5 wirkende Kraft auf den Stützgürtels 44 zu übertragen. Beispielsweise kann die Stützkonstruktion 43 aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) oder aus Metallstreben hergestellt sein. Bei der in Fig. 7a und 7b gezeigten Ausführung weist die Stützkonstruktion 43 mehrere hohle Zwischenräume 46 in drei Teilbereichen 47 zwischen den Spitzen des dreieckigen Wärmetauschermantels 5 auf. Das Vorsehen der Zwischenräume 46 hat Materialersparnis und Gewichtsersparnis zur Folge. Weiterhin kann eine thermische Isolierung des Wärmetauschermantels 5 erreicht werden. Wie weiter in den Fig. 7a und 7b gezeigt, ist ein Verteilerrohr 50 mit dem Mit- telteilanschluss 28 zum Einleiten des ersten Strömungsmittels verbunden. Das Verteilerrohr 50 weist mehrere Durchlässe 51 auf, durch welche das eingeleitete erste Strömungsmittel ausfließen kann. Das Verteilerrohr 50 verläuft parallel zu den Rohren 15 und ist geeignet, um eingeleitetes erstes Strö- mungsmittel über den Innenraum 6 zu verteilen. As best seen in FIG. 7 a, a support jacket 42 surrounds the heat exchanger jacket 5. The support jacket 42 has a support structure 43 and a support belt 44. The support structure 43 is disposed between the support belt 44 and the outer wall of the heat exchanger shell 5 and shaped to match. In the embodiment shown in FIGS. 7a and 7b, the support belt 44 has the shape of a tube, in the inner diameter of the heat exchanger jacket 5 can be arranged. The inner diameter of the support belt 44 is thus at least as large as the circumference of the heat exchanger shell 5. The support structure 43 has a tubular outside and a substantially triangular cross-section according to the triangular outer shape of the heat exchanger shell 5. The support structure 43 is made stiff and is suitable to transmit a force acting on the heat exchanger jacket 5 from the inside to the support belt 44. For example, the support structure 43 may be made of a glass fiber reinforced plastic (GRP) or metal struts. In the embodiment shown in FIGS. 7 a and 7 b, the support structure 43 has a plurality of hollow interspaces 46 in three subregions 47 between the tips of the triangular heat exchanger jacket 5. The provision of the gaps 46 results in material savings and weight savings. Furthermore, a thermal insulation of the heat exchanger shell 5 can be achieved. As further shown in Figs. 7a and 7b, a manifold 50 is connected to the middle port 28 for introducing the first fluid. The manifold 50 has a plurality of passages 51 through which the introduced first fluid can flow. The distributor tube 50 runs parallel to the tubes 15 and is suitable for distributing introduced first flow medium via the inner space 6.
Für den Fachmann sind zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen der Ausführungsbeispiele möglich und offensichtlich, ohne dass dadurch der Er-
findungsgedanke verlassen wird. Beispielsweise können die Kopfstückanschlüsse 24, 24" und die Mittelteilanschlüsse 28, 28'-1 und 28 -2 an anderen Stellen angeordnet werden, falls dies für eine kompakte oder kostengünstige Gestaltung der Wärmetauscher 1 , 1' vorteilhaft ist. Bei der Anordnung der Kopfstückanschlüsse 24, 24' gibt es keine Einschränkung, sie sollten jedoch so angeordnet werden, dass dem kontinuierlich durchströmenden zweite Strömungsmittel ein möglichst geringer Strömungswiderstand entgegenwirkt. Numerous modifications and embodiments of the exemplary embodiments are possible and obvious to the person skilled in the art without thought is left. For example, the header ports 24, 24 "and the mid-port ports 28, 28'-1 and 28-2 may be located elsewhere if convenient for a compact or low cost design of the heat exchangers 1, 1 ' , 24 'there is no restriction, but they should be arranged so that the flow of the second fluid flowing through counteracts the lowest possible flow resistance.
Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei die einzelnen Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden können und/oder ausgetauscht werden können, sofern sie kompatibel sind. Ebenso können einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele weggelassen werden, sofern sie nicht zwingend notwendig sind.
The invention has been described with reference to preferred embodiments, wherein the individual features of the described embodiments can be combined freely with each other and / or replaced, if they are compatible. Likewise, individual features of the described embodiments may be omitted, unless they are absolutely necessary.
Claims
Ansprüche claims
Wärmetauscher (1 ) mit einem Wärmetauschermantel (5), der einen Innenraum (6) zur Aufnahme eines ersten Strömungsmittels umschließt, und mit einer Vielzahl von Strömungsmitteldichten Durchlässen (15) für ein zweites Strömungsmittel, welche durch den Innenraum (6) des Wärmetauschermantels (5) verlaufen, A heat exchanger (1) having a heat exchanger jacket (5) enclosing an interior space (6) for receiving a first fluid and having a plurality of fluid tight passages (15) for a second fluid passing through the interior (6) of the heat exchanger jacket (5 ),
wobei der Wärmetauschermantel (5) einen Flüssigkeitsaufnahmebereich (36) zur Aufnahme von flüssigem ersten Strömungsmittel und einen Gasaufnahmebereich (37) zur Aufnahme von gasförmigem ersten Strömungsmittel aufweist, the heat exchanger jacket (5) having a liquid receiving region (36) for receiving liquid first fluid and a gas receiving region (37) for receiving gaseous first fluid,
wobei der Querschnitt des Wärmetauschermantels (5) sich vom Flüssigkeitsaufnahmebereich (36) zum Gasaufnahmebereich (37) verjüngt, so dass der Flüssigkeitsaufnahmebereich (36) ein größeres Volumen hat als der Gasaufnahmebereich (37). (Verdampfer) wherein the cross section of the heat exchanger jacket (5) tapers from the liquid receiving area (36) to the gas receiving area (37) such that the liquid receiving area (36) has a larger volume than the gas receiving area (37). (Evaporator)
Wärmetauscher (1') mit einem Wärmetauschermantel (5'), der einen Innenraum (6') zur Aufnahme eines ersten Strömungsmittels umschließt, und mit einer Vielzahl von Strömungsmitteldichten Durchlässen (15') für ein zweites Strömungsmittel, welche durch den Innenraum (6') des Wärmetauschermantels (5') verlaufen, A heat exchanger (1 ') having a heat exchanger jacket (5') enclosing an interior space (6 ') for receiving a first fluid and a plurality of fluid-tight passages (15') for a second fluid passing through the interior space (6 '). ) of the heat exchanger jacket (5 '),
wobei der Wärmetauschermantel (5') einen Flüssigkeitsaufnahmebereich (36') zur Aufnahme von flüssigem ersten Strömungsmittel und einen Gasaufnahmebereich (37') zur Aufnahme von gasförmigem ersten Strömungsmittel aufweist, the heat exchanger jacket (5 ') having a liquid receiving region (36') for receiving liquid first fluid and a gas receiving region (37 ') for receiving gaseous first fluid,
wobei der Querschnitt des Wärmetauschermantels (5') sich vom Gasaufnahmebereich (37') zum Flüssigkeitsaufnahmebereich (36') verjüngt, so dass der Gasaufnahmebereich (37') ein größeres Volumen hat als der Flüssigkeitsaufnahmebereich (36'). (Verflüssiger) wherein the cross section of the heat exchanger jacket (5 ') tapers from the gas accommodating portion (37') to the liquid accommodating portion (36 '), so that the gas accommodating portion (37') has a larger volume than the liquid accommodating portion (36 '). (Condenser)
Wärmetauscher (1 , 1') nach Anspruch 1 oder 2, wobei der der Flüssigkeitsaufnahmebereich (36, 36') beim Betrieb des Wärmetauschers (1 ,
1') in Richtung der Schwerkraft unter dem Gasaufnahmebereich (37, 37') gelegen ist. Heat exchanger (1, 1 ') according to claim 1 or 2, wherein the fluid receiving area (36, 36') during operation of the heat exchanger (1, 1 ') is located in the direction of gravity below the gas receiving area (37, 37').
Wärmetauscher (1 , 1 ') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Querschnitt des Wärmetauschermantels (5, 5') sich linear, kurvenförmig oder stufenförmig verjüngt. Heat exchanger (1, 1 ') according to one of claims 1 to 3, wherein the cross section of the heat exchanger jacket (5, 5') tapers in a linear, curved or stepped manner.
Wärmetauscher (1 , 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauschermantel (5, 5') Strömungsmitteldichte Durchlässe (38, 38') für das zweite Strömungsmittel aufweist. Heat exchanger (1, 1 ') according to one of the preceding claims, wherein the heat exchanger jacket (5, 5') has fluid-tight passages (38, 38 ') for the second fluid.
Wärmetauscher (1 , 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der einen ersten Einlass (28, 28 -1 ) zum Einleiten des ersten Strömungsmittels aufweist, welcher im Bereich des Gasaufnahmebereiches (37, 37') in den Innenraum (6, 6') mündet. Heat exchanger (1, 1 ') according to one of the preceding claims, comprising a first inlet (28, 28 -1) for introducing the first fluid, which in the region of the gas receiving area (37, 37') into the interior (6, 6 ' ) opens.
Wärmetauscher (1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, der einen ersten Auslass (28 -2) zum Ausleiten des ersten Strömungsmittels aufweist, welcher im Bereich des Flüssigkeitsaufnahmebereichs (36') in den Innenraum (6') mündet. Heat exchanger (1 ') according to one of the preceding claims 2 to 6, which has a first outlet (28 -2) for discharging the first fluid, which in the region of the liquid receiving area (36') in the interior (6 ') opens.
Wärmetauscher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 und 3 bis 6, der einen ersten Auslass (28) zum Ausleiten des ersten Strömungsmittels aufweist, welcher im Bereich des Gasaufnahmebereichs (37) in den Innenraum (6) mündet. Heat exchanger (1) according to one of the preceding claims 1 and 3 to 6, which has a first outlet (28) for discharging the first fluid, which opens into the interior (6) in the area of the gas receiving area (37).
Wärmetauscher (1 , 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauschermantel (5, 5') wenigstens einen ersten Mantelteil (7, 7') aufweist, der einen zweiten Einlass (24, 24') oder einen zweiten Auslass (24, 24') für das zweite Strömungsmittel aufweist, und einen zweiten Mantelteil (8, 8'), in dem die Durchlässe (15, 15') derart angeordnet sind, dass sie sich zum ersten Mantelteil .(7, 7') hin öffnen.
21 Heat exchanger (1, 1 ') according to one of the preceding claims, wherein the heat exchanger jacket (5, 5') has at least one first jacket part (7, 7 ') having a second inlet (24, 24') or a second outlet (24 , 24 ') for the second fluid, and a second shell part (8, 8') in which the passages (15, 15 ') are arranged so as to open towards the first shell part (7, 7') , 21
10. Wärmetauscher (1 , 1') nach Anspruch 9, wobei der erste und der zweite Mantelteil (7, 7', 8, 8') an einer Schnittstelle mittels eines Flansches (17, 17', 18, 18') verbunden sind, und wobei der Flansch (17, 17', 18, 8') eine Strebe zur Stabilisierung des Wärmetauschermantels (5, 5') gegen eine Verformung durch Druckdifferenzen zwischen dem Innenraum und der Umgebung des Wärmetauschers (1 , 1') bildet. 10. Heat exchanger (1, 1 ') according to claim 9, wherein the first and the second shell part (7, 7', 8, 8 ') at an interface by means of a flange (17, 17', 18, 18 ') are connected and wherein the flange (17, 17 ', 18, 8') forms a strut for stabilizing the heat exchanger jacket (5, 5 ') against deformation by pressure differences between the interior and the surroundings of the heat exchanger (1, 1').
11. Wärmetauscher (1 , 1') nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Wärmetauschermantel (5, 5') eine Vielzahl der zweiten Mantelteilen (8, 8') aufweist, die seriell durch Flansche (18, 18') miteinander verbunden sind. 11. The heat exchanger (1, 1 ') according to claim 9 or 10, wherein the heat exchanger jacket (5, 5') has a plurality of second shell parts (8, 8 ') which are connected in series by flanges (18, 18') ,
Wärmetauscher (1 , 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Stützmantel (42) den Wärmetäuschermantel (5) umgibt. Heat exchanger (1, 1 ') according to one of the preceding claims, wherein a support jacket (42) surrounds the heat exchanger jacket (5).
Wärmetauscher (1 , 1') nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei ein Verteilerrohr (50) mit dem Einlass (28, 28'-1 ) zum Einleiten des ersten Strömungsmittels verbunden ist, und wobei das Verteilerrohr (50) geeignet ist, eingeleitetes erstes Strömungsmittel über den Innenraum (6) zu verteilen. A heat exchanger (1, 1 ') according to any one of claims 6 to 12, wherein a manifold (50) is connected to the inlet (28, 28'-1) for introducing the first fluid, and wherein the manifold (50) is suitable to distribute initiated first fluid over the interior (6).
14. Verfahren zum Verdampfen eines ersten Strömungsmittels in einem Wärmetauscher (1 ) mit einem Flüssigkeitsaufnahmebereich (36) und einem Gasaufnahmebereich (37), wobei der Flüssigkeitsaufnahmebe- reich (36) ein größeres Volumen hat als der Gasaufnahmebereich (37), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: 14. A method of vaporizing a first fluid in a heat exchanger (1) having a fluid receiving area (36) and a gas receiving area (37), the fluid receiving area (36) having a larger volume than the gas receiving area (37) Steps:
Beheizen des Wärmetauschers (1 ) durch ein zweites Strömungsmittel; Einleiten von flüssigem ersten Strömungsmittel in den Flüssigkeitsaufnahmebereich (36); Heating the heat exchanger (1) by a second fluid; Introducing liquid first fluid into the fluid receiving area (36);
Verdampfen des ersten Strömungsmittels im Flüssigkeitsaufnahmebereich (36); Vaporizing the first fluid in the fluid receiving area (36);
Sammeln des verdampften ersten Strömungsmittels im Gasaufnahmebereich (37).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das flüssige erste Strömungsmittel beim Einleiten zeitweise durch den Gasaufnahmebereich (37) fließt, und wobei ein erster Anteil des ersten Strömungsmittels beim Durchlaufen durch den Gasaufnahmebereich (37) verdampft wird. Collecting the vaporized first fluid in the gas receiving area (37). The method of claim 14, wherein the liquid first fluid temporarily flows through the gas-receiving region (37) upon introduction, and wherein a first portion of the first fluid is vaporized as it passes through the gas-receiving region (37).
Verfahren zum Kondensieren eines ersten Strömungsmittels in einem Wärmetauscher (V) mit einem Flüssigkeitsaufnahmebereich (36') und einem Gasaufnahmebereich (37*), wobei der Gasaufnahmebereich (37') ein größeres Volumen hat als der Flüssigkeitsaufnahmebereich (36'), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: A method of condensing a first fluid in a heat exchanger (V) having a fluid receiving area (36 ') and a gas receiving area (37 *), the gas receiving area (37') having a larger volume than the fluid receiving area (36 '), the method as follows Steps:
Kühlen des Wärmetauschers (1 ') durch ein zweites Strömungsmittel; Einleiten von gasförmigem ersten Strömungsmittel in den Gasaufnahmebereich (37'); Cooling the heat exchanger (1 ') by a second fluid; Introducing gaseous first fluid into the gas receiving area (37 ');
Kondensieren des gasförmigen ersten Strömungsmittels im Gasaufnähmebereich (37'); Condensing the gaseous first fluid in the gas sensing area (37 ');
Sammeln des kondensierten ersten Strömungsmittels im Flüssigkeitsaufnahmebereich (36').
Collecting the condensed first fluid in the fluid receiving area (36 ').
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DD262776A3 (en) * | 1987-03-24 | 1988-12-14 | Schwermasch Liebknecht Veb K | SEALING FOR TUBE BELT WASHER |
US5839294A (en) * | 1996-11-19 | 1998-11-24 | Carrier Corporation | Chiller with hybrid falling film evaporator |
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JP3572250B2 (en) * | 2000-10-24 | 2004-09-29 | 三菱重工業株式会社 | Condenser for refrigerator |
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