WO2016131787A1

WO2016131787A1 - Rohrbündelwärmeübertrager mit sequentiell angeordneten rohrbündelkomponenten

Info

Publication number: WO2016131787A1
Application number: PCT/EP2016/053200
Authority: WO
Inventors: Axel Schulze; Sayyed Ahmad FANI YAZDI
Original assignee: HUGO PETERSEN GmbH
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2016-08-25
Also published as: FI130622B; PE20180917A1; MA40806A1; MA40806B1; DE102015102312A8; FI20175826A; BR112017017656B1; RU2017132084A; AU2016221799A1; DE112016000801A5; DE102015102312A1; MX2017010674A; BR112017017656A2; AU2016221799B2; CL2017002115A1; RU2684688C2; RU2017132084A3

Abstract

Um die Wärmeaustauscherfläche erhöhen zu können, ohne den Gesamtdurchmesser eines Rohrbündelwärmetauschers vergrößern zu müssen, schafft die Erfindung einen Rohrbündelwärmeübertrager (1), in welchem in einem Mantelraum (3) ein Rohrbündel (2) aus mehreren Rohren (20, 22, 27) mit zumindest einem Rohrboden (25; 26) angeordnet ist, wobei der Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach außen von einer Mantelfläche (31) begrenzt wird und eine zentral im Mantelraum verlaufende Längsachse (33) hat, um welche ein von Rohren freier innerer Kanal (21) ausgebildet ist, und wobei innenseitig, der Mantelfläche (31) benachbart ein von Rohren freier äußerer Kanal (23) ausgebildet ist, wobei das Rohrbündel (2) zwischen innerem Kanal (21) und äußerem Kanal (23) zumindest zwei Rohrbündelkomponenten (50, 51, 2, 53, 54) umfasst, welche sich in der Anzahl der Rohre pro Fläche und/oder im Außendurchmesser der Rohre und/oder im Abstand der Rohre unterscheiden.

Description

Rohrbündelwärmeübertrager

mit sequentiell angeordneten Rohrbündelkomponenten

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmeübertrager nach Anspruch 1.

Rohrbündelwärmeübertrager werden auch als

Rohrbündelwärmetauscher bezeichnet und sind die in der Industrie am Häufigsten eingesetzten Wärmetauscher. Bei den Rohrbündelwärmetauschern trennt die Wärmeübertragungsfläche einen heißen von einem kalten Fluidraum. Ein Fluid fließt durch die Rohre (rohrseitig) , während das andere Fluid um die Rohre strömt (mantelseitig) . Rohrbündel werden im

Mantel platziert und dabei so in einem Rohrboden gehalten, dass dieser eine Barriere bildet, um die Vermischung der beiden unterschiedlich temperierten Fluide zu vermeiden. Um eine höhere Geschwindigkeit im Mantel zu erzeugen bzw. die Kontakthäufigkeit des Mediums im Mantelraum mit der Wärmeübertragungsfläche zu erhöhen, werden Umlenksegmente eingesetzt. Das Fluid im Mantel hat eine längere Strecke zwischen Ein- und Ausgangsstutzen zur passieren.

Ein derartiger Wärmetauscher gemäß dem Stand der Technik ist in Figur 1 dargestellt. In der Abbildung oben ist ein Längsschnitt durch einen im Kreuzstrom betriebenen

Rohrbündelwärmetauscher dargestellt. In der Abbildung unten ist eine offene perspektivische Darstellung des Mantelraums mit Rohrbündel und Umlenksegmenten gezeigt.

Auf der Mantelseite hat die Rohrteilung einen großen

Einfluss auf die Fluidgeschwindigkeit und damit auf die Wärmeübertragung sowie auf den Druckverlust. Herkömmliche Kreuzströmungswärmetauscher haben auf der Mantelseite ungleichmäßige Strömungslinien und dadurch eine höhere mechanische Belastung. Außerdem sind die Druckverluste bei diesen Wärmetauschern sehr hoch.

Der nächste Schritt in der Entwicklung von

Rohrbündelwärmetauschern war ein sogenannter radial

durchströmter Apparat. Ein derartiger Wärmeübertrager ist in Figur 2 in einem Längsschnitt dargestellt. In der

Abbildung oben ist ein Längsschnitt durch einen im

Kreuzstrom betriebenen Rohrbündelwärmetauscher dargestellt. In der Abbildung unten ist eine offene perspektivische Darstellung des Mantelraums mit Rohrbündel und

Umlenksegmenten gezeigt, wobei der jeweilige Kopfraum für die Zufuhr und Abfuhr des rohrseitigen und mantelseitigen Fluids nicht dargestellt sind.

Mit einem radial durchströmten Rohrbündelwärmeübertrager können Schwächen des klassischen Rohbündelwärmetauschers verringert werden. Durch gleichmäßige Strömung vom

Zentralkanal nach außen in radialer Richtung

beziehungsweise vom Raum zwischen dem Mantel des

Wärmetauschers um die Rohrbündel herum zum Zentralkanal erreicht man sowohl geringere mechanische Belastungen als auch kleinere Druckverluste im Mantelraum des

Wärmetauschers. Damit gewinnt man nicht nur Freiheit in der Wahl der mantelseitigen Ausrichtung der Zu- und

Abführstut zen, sondern auch eine kompaktere Bauweise des Rohrbündels Die radiale Anordnung der Rohre hat den Nachteil, dass man bei der Anzahl der Rohrreihen limitiert ist. Als

"Rohrreihe" werden hier die Rohre bezeichnet, welche nebeneinander im Wesentlichen auf einer Kreisbahn um die Längsachse des Rohrbündels angeordnet sind. Das Rohrbündel weist mehrere derartige Rohrreihen mit unterschiedlichem Radius auf. Die Abstände der Rohre zueinander in jeder Rohrreihe sowie der Abstand benachbarter Rohrreihen ist so gewählt, dass eine möglichst gleichmäßige Durchströmung des Rohrbündels in radialer Richtung durch das Mantelraumfluid gegeben ist, damit die beabsichtigte Wärmeübertragung zuverlässig erfolgen kann.

Probleme können bei Rohrbündelwärmeübertragern insbesondere dann entstehen, wenn große Wärmeübertragungsflächen

realisiert werden sollen. Wie die Abbildung in Figur 3A zeigt, werden sich bei vorgegebenen Abmessungen des

Rohrbündelwärmeübertragers nach einer kleinen Anzahl von Rohrreihen die Rohrreihen derart nah kommen, so dass diese Bauweise unwirtschaftlich ist beziehungsweise praktisch unmöglich wird. Im gezeigten Beispiel kann eine Erhöhung von drei auf vier Rohreihen nicht mehr erfolgen. Außerdem hat die schlechte Durchströmung solcher Engpässe zwischen den Rohren eine Reduzierung der effektiven

Wärmeaustauschfläche zur Folge. Durch die Kollision der Rohre wird die Unterbringung der Bedarfsfläche zum

Wärmeaustausch eingeschränkt, was die Grenzen des Wärmetauscher-Entwurfs eines Rohrbündelwärmeübertragers aufzeigt .

Als Gegenmaßnahme wird ein größerer Durchmesser des

Zentralraums des Bündels gewählt. In Figur 3B ist diese Lösung illustriert. Durch die Wahl größerer Abmessungen können im Vergleich zu dem in Figur 3A gezeigten

Rohrspiegel nun vier Rohrreihen untergebracht werden, was allerdings wiederum einen größeres Gesamtdurchmesser der Wärmetauschers zur Folge hat.

Es ergibt sich daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Rohrbündelwärmeübertrager zur Verfügung zu stellen, welcher die Nachteile bekannter Rohrbündelwärmeübertrager

überwindet. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, die Wärmeaustauscherfläche zu erhöhen, ohne den Gesamtdurchmesser des

Rohrbündelwärmetauschers vergrößern zu müssen. Gerade bei konstanten Abmessungen des Rohrbündelwärmetauschers soll eine Erhöhung der Wärmeaustauscherfläche ermöglicht werden.

Diese Aufgaben werden auf überraschend einfache Weise gelöst mit einem Rohrbündelwärmeübertrager gemäß

Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung stellt einen Rohrbündelwärmeübertrager zur Verfügung, in welchem in einem Mantelraum ein Rohrbündel aus mehreren Rohren mit zumindest einem Rohrboden

angeordnet ist, wobei der Rohrbündelwärmeübertrager nach außen von einer Mantelfläche begrenzt wird und eine zentral im Mantelraum verlaufende Längsachse hat, um welche ein von Rohren freier innerer Kanal ausgebildet ist, und wobei innenseitig, der Mantelfläche benachbart ein von Rohren freier äußerer Kanal ausgebildet ist, wobei das Rohrbündel zwischen innerem Kanal und äußerem Kanal zumindest zwei Rohrbündelkomponenten umfasst, welche sich in der Anzahl der Rohre pro Fläche und/oder im Außendurchmesser der Rohre und/oder im Abstand der Rohre unterscheiden.

Damit realisiert die Erfindung den Vorteil, dass die

Wärmeaustauscherfläche des Rohrbündelwärmeübertragers bei konstanten Abmessungen des Mantels flexibel an

unterschiedliche Anforderungen angepasst werden kann. Der erfindungsgemäße Rohrbündelwärmeübertrager kann auch als Mehrfachbündel-Radialwärmetauscher bezeichnet werden.

Mit einem derartigen Mehrfachbündel-Radialwärmetauscher besteht die Flexibilität, zunächst kleinstmögliche

Rohrbündeldurchmesser zu wählen, und bei Bedarf

beziehungsweise zu Optimierungszwecken zu einem neu

orientierten Rohrbündel zu wechseln. Dies gilt sowohl für vollständig am Umfang jeder Rohrreihe berohrte

Wärmetauscherbündel, als auch für sogenannte semi-radiale Wärmetauscher, auf die unten im Zusammenhang mit der

Weiterbildung der Erfindung durch eine Verbindungszone näher eingegangen wird.

Die Anzahl der Rohre pro Fläche der Rohrbündelkomponente senkrecht zur Längserstreckung der Rohre definiert die Rohrdichte . Der Abstand der Rohre voneinander ist die kürzeste Distanz zwischen der Außenwand eines Rohrs zur Außenwand des nächsten benachbarten Rohrs . Die zumindest zwei kreisringförmigen Rohrbündelkomponenten werden im Betrieb vom Mantelraumfluid als radial

sequentielle Rohrbündel durchströmt. Sie sind insbesondere konzentrisch zur Längsachse angeordnet. So schafft die Erfindung einen Rohrbündelwärmeübertrager mit im Mantelraum in einer Richtung senkrecht zur Längsachse sequentiell angeordneten Rohrbündelkomponenten .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers weisen die zumindest zwei

Rohrbündelkomponenten senkrecht zur Längsachse gesehen jeweils im Wesentlichen einen kreisringförmigen Querschnitt auf. Damit wird eine konstruktiv besonders einfache

Möglichkeit geschaffen, Rohrbündelkomponenten sozusagen radial zu einem Rohrbündel stapeln zu können. Insbesondere kann der Rohrbündelwärmeübertrager ein Rohrbündel mit zwischen zwei und zehn Rohrbündelkomponenten umfassen.

Um je nach Anwendungsfall ein darauf abgestimmtes

Rohrbündel bereit stellen zu können, sieht die Erfindung des Weiteren vor, dass zumindest zwei Rohrbündelkomponenten lösbar miteinander verbunden sind. Insbesondere ist das Rohrbündel modulartig aus zumindest zwei

Rohrbündelkomponenten aufgebaut. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt sich von der Längsachse radial nach außen gesehen an den inneren Kanal eine erste Rohrbündelkomponente an und an diese eine zweite Rohrbündelkomponente, wobei der Radius der zur Längsachse hin weisenden inneren Begrenzung der zweiten Rohrbündelkomponente korrespondierend zu dem Radius der äußeren Begrenzung der ersten Rohrbündelkomponente ausgebildet ist.

Praktischerweise kann der Radius der zur Längsachse hin weisenden inneren Begrenzung der zweiten

Rohrbündelkomponente größer ausgebildet sein als der Radius der äußeren Begrenzung der ersten Rohrbündelkomponente, zumindest so viel größer, dass sich die zweite

Rohrbündelkomponente über die erste Rohrbündelkomponente montieren lässt. Auf diese Weise können sich an die zweite

Rohrbündelkomponente weitere Rohrbündelkomponenten

anschließen. Dabei können auch innerhalb eines

Rohrbündelkomponente Zonen unterschiedlicher Anzahl der Rohre pro Fläche und/oder unterschiedlichen

Außendurchmessers der Rohre und/oder unterschiedlichen Abstands der Rohre ausgebildet sein, so dass eine

Rohrbündelkomponente mehrere Rohrbündelstufen umfassen kann . Die Anordnung der Rohre im Rohrbündel beziehungsweise in der Rohrbündelkomponente definiert den sogenannten

Rohrspiegel. Der Rohrspiegel kann grundsätzlich eine radial geordnete Form haben oder mit Hilfe mehrerer Segmente eine radiale Form nachbilden. Die Anzahl der Segmente kann beliebig sein. Die Segmente sind in der Praxis als

Rohrbündelmodule ausgeführt. Wenn zumindest eine

Rohrbündelkomponente aus zumindest zwei, vorzugsweise drei oder vier oder fünf, Rohrbündelmodulen zusammengesetzt ist, wird ein Aufbau eines gewünschten Rohrbündels unter

Realisierung der erfindungsgemäßen Verbindungszone mit vorgefertigen Modulen nach dem Baukastenprinzip ermöglicht.

Die Rohrbündelmodule können dabei gleichartig sein.

Insbesondere können n-1 (beispielsweise drei)

Rohrbündelmodule mit im Querschnitt senkrecht zur

Längsachse gesehen im Wesentlichen 1 /n-kreisförmigem

(beispielsweise viertelkreisförmigem) Rohrspiegel

miteinander verbunden werden, wobei die Verbindungs zone durch das zum Vollkreis fehlende n-te (beispielsweise vierte) Modul entsteht. Die Verbindung der Rohrbündelmodule erfolgt bevorzug in einfacher Weise durch Einsetzen in den zumindest einen Rohrboden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Rohrbündelmodul

ungleichartig zu dem zumindest einen anderen

Rohrbündelmodul ausgebildet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Rohrbündelwärmeübertrager eine einzige Kammer auf.

Insbesondere ist der Rohrbündelwärmeübertrager mit einer Kammer als ein Modul für einen mehrteiligen

Rohrbündelwärmeübertrager ausgebildet, indem der Austritt aus der einen Kammer zum Anschluss an den Eintritt der nächsten Kammer ausgebildet ist. Dadurch wird ein Verbinden mehrerer Rohrbündelwärmeübertrager zu einer Art Turm oder Stapel ermöglicht, in welchem im Betrieb das

Mantelraumfluid nach dem Verlassen eines

Wärmeübertragermoduls in das nächste Modul eintritt. Um längere Strömungswege bei möglichst hohem treibenden Gefälle für die Wärmeübertragung realisieren zu können, weist der Rohrbündelwärmeübertrager in einer Weiterbildung der Erfindung zwei oder mehr, vorzugsweise bis zu zwanzig, Kammern um ein einziges Rohrbündel auf, wobei zwischen einander benachbarten Kammern zumindest ein Umlenksegment für das Mantelraumfluid angeordnet ist.

Im Betrieb des Rohrbündelwärmeübertragers tritt das

Mantelraumfluid in die erste Kammer ein, welche außer durch die Mantelfläche von einem Rohrboden und einem

Umlenksegment begrenzt ist. Das Umlenksegment besteht aus einer Scheibe mit einer Fläche senkrecht zur Längsachse, welche invers zum Rohrspiegel korrespondiert, wobei von dieser Fläche ein innerer Bereich ausgeschnitten oder ein äußerer Bereich abgeschnitten ist. Insbesondere

korrespondiert der innere Bereich in seinem Querschnitt praktisch mit demjenigen des inneren Kanals, und der äußere Bereich in seinem Querschnitt praktisch mit demjenigen des äußeren Kanals.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung definiert die Anordnung der Rohre im Rohrbündel einen

Rohrspiegel, welcher zumindest eine Verbindungszone

aufweist, durch welche im Betrieb des

Rohrbündelwärmeübertragers Fluid in den Mantelraum eintritt und/oder aus dem Mantelraum austritt. Dabei kann die Anzahl der Rohre pro Querschnittsfläche senkrecht zur Längsachse in der Verbindungszone geringer sein als außerhalb der Verbindungszone, oder dass die Verbindungszone ist gänzlich frei von Rohren. Durch einen erfindungsgemäßen

Wärmeübertrager mit Verbindungszone kann auf eine Haube im herkömmlichen Sinn im Anschluss an den Rohrboden in

Längsrichtung des Wärmetauschers im Prinzip verzichtet werden. Auf diese Weise kann mit Hilfe der Erfindung kompakter und damit auch kleiner gebaut werden.

Schlagwortartig ausgedrückt wird mit dem

Rohrbündelwärmeübertrager mit Verbindungszone eine

"semiradiale Strömung" realisiert. Ein erfindungsgemäßer Wärmeübertrager wird daher auch als "Semi RF Heat

Exchanger" bezeichnet. Dabei soll der Ausdruck "semi" dahingehend verstanden werden, dass nur ein Teil - nicht zwingend die Hälfte - des Rohrspiegels mit Rohren bestückt ist . Ist zumindest eine Rohrbündelkomponente aus

Rohrbündelmodulen zusammengesetzt und ist zumindest ein Rohrbündelmodul ungleichartig zu dem zumindest einen anderen Rohrbündelmodul ausgebildet, kann in konstruktiv einfacher Weise die Verbindungszone realisiert werden. Ein Rohrbündelmodul umfasst dann beispielsweise einen

Ausschnitt aus dem Rohrspiegel mit der Verbindungszone und benachbarten Rohren, während das eine weitere oder die weiteren Rohrbündelmodule die übrigen Rohre zum gesamten Rohrspiegel beisteuern.

Der durch die Verbindungszone geschaffene Ein-und/oder Austrittsspalt für das Mantelraumfluid kann beliebige

Geometrie annehmen. Dazu weist die Verbindungszone in einer vorteilhaft einfachen Ausgestaltung eine erste und eine zweite Durchtrittsfläche sowie zwei seitliche Begrenzungen auf, wobei die erste Durchtrittsfläche der Übergang

zwischen dem äußeren Kanal und der Verbindungszone ist, die zweite Durchtrittsfläche der Übergang zwischen der

Verbindungszone und dem inneren Kanal ist, die erste seitliche Begrenzung sich vom einen in Längsrichtung des Mantelraums verlaufenden Rand der ersten Durchtrittsfläche zum korrespondierenden in Längsrichtung des Mantelraums verlaufenden Rand der zweiten Durchtrittsfläche erstreckt, und die zweite seitliche Begrenzung sich vom anderen in Längsrichtung des Mantelraums verlaufenden Rand der ersten Durchtrittsfläche zum korrespondierenden in Längsrichtung des Mantelraums verlaufenden Rand der zweiten

Durchtrittsfläche erstreckt.

Die beiden seitlichen Begrenzungen der Verbindungszone verlaufen im wesentlichen parallel zueinander, wenn die Verbindungszone den kürzesten Weg zwischen innerem und äußeren Kanal realisieren soll. Im Rahmen der Erfindung können die seitlichen Begrenzungen der Verbindungszone in einer Richtung senkrecht zur Längsachse oder einer

Parallelen der Längsachse auch abschnittsweise

unterschiedliche Querschnittsformen der Verbindungs zone schaffen. Der Querschnitt der Verbindungszone ist die vom Mantelraumfluid durchströmte Fläche, wenn dieses zwischen dem inneren und dem äußeren Kanal strömt. Die Erfindung schafft eine Vielzahl von Möglichkeiten, durch die Gestaltung der Geometrie der Verbindungszone das im Betrieb gewünschte Strömungsprofil des Mantelraumfluids und damit auch die Kinetik des Wärmeübergangs einzustellen. Die seitlichen Begrenzungen der Verbindungszone können beispielsweise zumindest abschnittsweise im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die beiden seitlichen Begrenzungen können von der

Längsachse aus gesehen zumindest abschnittsweise

miteinander einen Winkel (CC) im Bereich von etwa 180° bis etwa 10° einschließen. Eine weitere Möglichkeit im Rahmen der Erfindung ist, dass die beiden seitlichen Begrenzungen in Richtung vom äußeren Kanal auf den inneren Kanal hin zumindest abschnittsweise miteinander einen Winkel (CC) im Bereich von etwa 180° bis etwa 10° einschließen. Des Weiteren bietet die Erfindung die Möglichkeit, dass die erste oder die zweite seitliche Begrenzung oder beide seitliche Begrenzungen der Verbindungszone zumindest abschnittsweise radial von der Längsachse aus gesehen verläuft oder verlaufen. Eine zusätzliche Möglichkeit ist, dass die erste oder die zweite seitliche Begrenzung oder beide seitliche Begrenzungen der Verbindungszone im

Querschnitt senkrecht zur Längsachse gesehen zumindest abschnittsweise im wesentlichen tangential zum Rand des inneren Kanals verläuft oder verlaufen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das die erste oder die zweite seitliche Begrenzung oder beide seitliche Begrenzungen der Verbindungszone im Querschnitt senkrecht zur Längsachse gesehen zumindest abschnittsweise gekrümmt verläuft oder verlaufen, wobei die erste oder die zweite seitliche Begrenzung oder beide seitliche

Begrenzungen zumindest abschnittsweise insbesondere ein Kreisbogensegment oder einen Abschnitt einer Spirale definiert oder definieren. Hinsichtlich einer noch

ausführlicheren Beschreibung der Verbindungszone in

verschiedenen Gestaltungsmöglichkeiten wird auf die am selben Tag von der Anmelderin eingereichte deutsche Patentanmeldung mit dem Titel "Rohrbündelwärmeübertrager", und dort insbesondere auf die Figuren 12 bis 30 und ihre Beschreibung verwiesen, welche durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

Die Erfindung stellt auch ein Rohrbündel für einen oben beschriebenen Rohrbündelwärmeübertrager sowie eine

Rohrbündelkomponente für ein derartiges Rohrbündel zur Verfügung. Ein derartiges Rohrbündel beziehungsweise jede Rohrbündelkomponente kann separat gefertigt und vertrieben werden. Die Endmontage des gesamten Wärmetauschers kann dann beispielsweise erst am Einsatzort durch Einbau in den Mantel und Anbringen der Zu- und Abführungen an die

Anschlüsse für die Verbindungszone erfolgen.

Die Erfindung schafft zudem über weitere Parameter die Möglichkeit, die Strömung insbesondere des Mantelraumfluids gezielt zu beeinflussen und an die jeweiligen praktischen Anforderungen anzupassen. So ist zum einen vorgesehen, dass die Anordnung der Rohre im Rohrbündel einen Rohrspiegel definiert, in welchem die Rohre zumindest bereichsweise fluchtend zueinander und/oder zumindest bereichsweise versetzt zueinander angeordnet sind. Des Weiteren kann das Rohrbündel auch exzentrisch zur Längsachse im Mantelraum angeordnet werden.

Der erfindungsgemäße Rohrbündelwärmeübertrager kann

grundsätzlich für flüssige und gasförmige Medien verwendet werden sowie für Fluide, die flüssige und gasförmige

Komponenten enthalten wie etwa Aerosole oder Nassdampf. Durch die mit der Erfindung erreichbare relativ hohe

Wärmeaustauschfläche ist der Rohrbündelwärmeübertrager besonders vorteilhaft zu verwenden als Gas-Gas- Wärmeübertrager, also zum Wärmeaustausch zwischen zwei im Wesentlichen gasförmigen Fluiden. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Rohrbündelwärmeübertrager zur

Wärmerückgewinnung aus heißen Abgasströmen eingesetzt werden. Ein besonderes Anwendungsgebiet ergibt sich mit dem Einsatz im Rahmen von Verfahren zur Synthese von

Schwefelsäure (H₂S0₄) .

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche und ähnliche Bauteile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. Es zeigen:

Figur 1 Schematische Darstellung eines Längsschnitts

durch einen im Kreuzstrom betriebenen

Rohrbündelwärmetauscher nach dem Stand der

Technik (oben) sowie eine schematische offene perspektivische Darstellung des entsprechenden

Mantelraums mit Rohrbündel und Umlenksegmenten

(unten) ,

Figur 2 schematische Darstellung eines Längsschnitts

durch einen im Kreuzstrom betriebenen radialen

Rohrbündelwärmetauscher nach dem Stand der

Mantelraums mit Rohrbündel und Umlenksegmenten

(unten) , wobei der jeweilige Kopfraum für die

Zufuhr und Abfuhr des rohrseitigen und mantelseitigen Fluids nicht dargestellt sind, Figur 3 schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Rohrbündel im Mantel mit kollidierenden

Rohren (Figur 3A) und mit vergrößerten Abmessungen (Figur 3B) zur Unterbringung von vier statt drei Rohrreihen,

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Rohrbündel im Mantel gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 5 eine schematische Darstellung fluchtender und

versetzter Rohranordnung (Figur 5A) sowie eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Rohrbündel (Figur 5B) im Mantel (links) und ohne Mantel (rechts) mit versetzter

Rohranordnung, Figur 6 eine schematische offene perspektivische

Darstellung eines erfindungsgemäßen

Rohrbündelwärmetauschers mit zwei Kammern mit einem Rohrbündel gemäß einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung, Figur 7 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Rohrbündel im Mantel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Figur 8 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Rohrbündel im Mantel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Figur 9 eine schematische offene perspektivische

Darstellung eines erfindungsgemäßen

Rohrbündelwärmetauschers mit zwei Kammern mit einem Rohrbündel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Figur 10 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Rohrbündel im Mantel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Figur 11 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Rohrbündel im Mantel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Figur 12 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Rohrbündel im Mantel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren ist zur Veranschaulichung teilweise die Strömungsrichtung des Mantelraumfluids und des

Rohrraumfluids durch Pfeile angedeutet, wie sie im Betrieb des erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmeübertragers

prinzipiell erfolgt. Des Weiteren sind teilweise gepunktete Linien eingezeichnet, welche zur Veranschaulichung der Unterteilung des Rohrbündels in Rohrbündelkomponenten

(Figuren 4 und 8) beziehungsweise des Rohrbündels und der Verbindungszone (Figur 10) dienen sollen.

Die Fluidein- und -austrittstutzen 13, 14 für das

Mantelraumfluid können im Rahmen der Erfindung

grundsätzlich eine beliebige Gestalt annehmen,

beispielsweise mit einem rechteckigen, ovalen oder

kreisförmigen Querschnitt. Der Arbeitstemperaturbereich des erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmetauschers kann

grundsätzlich zwischen -270 °C bis 2000 °C liegen,

insbesondere zwischen -80°C und 2000°C, vor allem zwischen -50 °C und 1300 °C. Bevorzugt wird ein Arbeitskreis zwischen 0 bis 600 °C.

Um die Wärmeaustauscherfläche eines

Rohrbündelwärmetauschers variieren zu können, ohne die äußeren Abmessungen des Rohrbündels beziehungsweise des Wärmetauschers zu verändern, schafft die Erfindung ein Rohrbündel 2 mit mehreren Rohrbündelkomponenten, welche miteinander kombiniert sind und deren Rohre gemeinsam die gesamte Wärmeübertragungsfläche bestimmen.

In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Rohrbündel 2 im

Querschnitt dargestellt. Es erstreckt sich entlang der Längsachse 33 und weist einen inneren Kanal 21 auf.

Zwischen der äußersten Rohrreihe des Rohrbündels 2 und der Innenseite der Mantelfläche verläuft der äußere Kanal 23. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Rohrbündel 2 drei Rohrbündelkomponenten 50, 51, 52. Diese sind

konzentrisch zueinander um die Längsachse 33 positioniert.

Die Rohrbündelkomponenten 50, 51, 52 haben jeweils eine kreisringförmige Querschnittsfläche. Senkrecht zu dieser Querschnittsfläche verlaufen in der äußeren

Rohrbündelkomponente 50 Rohre 27 in sechs konzentrischen Rohrreihen um die Längsachse 33.

Die mittlere Rohrbündelkomponente 51 hat eine Erstreckung in radialer Abmessung zur Längsachse 33, welche etwa die Hälfte der entsprechenden Erstreckung der äußeren

Rohrbündelkomponente 51 beträgt. Die Rohre 22 der mittleren Rohrbündelkomponente 51 haben einen größeren Durchmesser als die Rohre 27 der der äußeren Rohrbündelkomponente 50. Die Rohre 27 verlaufen in drei konzentrischen Rohrreihen zur Längsachse 33.

Die innere Rohrbündelkomponente 52 weist Rohre 20 auf, die ebenfalls in drei konzentrischen Rohrreihen zur

Längsachse 33 verlaufen. Die Rohre 20 haben einen größeren Durchmesser als die Rohre 22 der mittleren

Rohrbündelkomponente 51. Deren Rohre 22 haben einen

Durchmesser, der ebenfalls größer als der Durchmesser der Rohre 27 der äußeren Rohrbündelkomponente 52 ist. Je nach Prozessbedarf kann diese Durchmesserrelation genau in der umgekehrten Reihenfolge realisiert oder in radialer

Richtung gesehen eine Mischung aus aufeinander folgenden zunehmenden und abnehmenden Durchmessern der

Rohrbündelkomponenten sein.

Die Rohre 20, 22, 27 sind in der Rohrbündelkomponente 50,

51, 52 nach Art eines Mauerverbundes, das heißt sozusagen auf Lücke zueinander, angeordnet. Der Abstand zweier benachbarter Rohre 20, 22, 27 in einer Rohrbündelkomponente

52, 51, 50 hat einen Minimumabstand des 1,05-fachen

Rohrdurchmessers vom Zentrum eines Rohres zum Zentrum des benachbarten Rohres. Prozessbedingt sowie konstruktiv bedingt kann dieser vergrößert werden.

Der Abstand der Rohre 20 der inneren Rohrbündelkomponente 52 beträgt etwa das 1,8- bis 2,0-fache des

Rohrdurchmessers. Der Abstand der Rohre 22 der mittleren Rohrbündelkomponente 51 beträgt etwa das 1,1- bis 1,3-fache des Rohrdurchmessers. Der Abstand der Rohre 27 der äußeren Rohrbündelkomponente 50 beträgt etwa das 1,8- bis 2-fache des Rohrdurchmessers. Oben wurde ein Rohrbündel aus Rohrbündelkomponenten

beschrieben, wobei jede Rohrbündelkomponente eine versetzte Anordnung der Rohre bei rohrfreier Mitte und rohrfreiem Außenring hat (Mauerverbund) . Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung der Rohre relativ zueinander im Rahmen der

Erfindung ist eine spezielle Variante der versetzten

Anordnung, nämlich das Anordnen von - von der Längsachse aus gesehen - hintereinander positionierten Rohrreihen derart, dass die Rohre auf einer gekrümmten Bahn angeordnet sind. Diese Anordnung wird erreicht, wenn ein Mauerverbund mit Rohren aufgebaut wird, deren Mittelpunkte auf

konzentrischen Kreisen um die Längsachse positioniert sind. In Figur 4 sind als gepunktete Linien solche gekrümmte Bahnen 28 für die innere und äußere Rohrbündelkomponente markiert .

Die erfindungsgemäße Rohrbündelkomponente weist in einer bevorzugten entsprechenden Ausführungsform zumindest eine Rohrbündelkomponente auf, in welcher Rohre mit ihren

Mittelpunkten auf zumindest drei zur Längsachse

konzentrischen Kreisen derart angeordnet sind, dass die Verbindungslinie der Mittelpunkte eines Rohres eines

Kreises zu einem Rohr des Kreises mit dem nächstgrößeren Durchmesser bei Weiterführung zu einem benachbarten Rohr eines nächsten Kreises mit größerem Durchmesser eine gekrümmte Bahn 28 ergibt. Damit schafft die Erfindung die Möglichkeit, die Rohre auf einander benachbarten Kreisen besonders eng zu packen, denn der Abstand der Kreise, auf denen die Mittelpunkte der Rohre angeordnet sind, kann bei passend dimensioniertem Rohrabstand auch geringer gewählt werden als der Rohrradius. Derartige Rohranordnungen sind in den Rohrbündeln verwirklicht, die in den Figuren 7 bis 12 dargestellt sind.

Im Rahmen der Erfindung können die Rohre in einer

Rohrbündelkomponente jedoch auch fluchtend zueinander angeordnet sein. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, fluchtende und versetzte Rohranordnungen miteinander zu kombinieren. Eine derartige Kombination kann innerhalb einer einzigen Rohrbündelkomponente vorliegen. Des Weiteren können Rohrbündelkomponenten mit versetzter Rohranordnung mit solchen mit fluchtender Rohranordnung in einem

Rohrbündel kombiniert sein. Dabei können sich die

Rohrabstände in jeder Rohrbündelkomponente voneinander unterscheiden .

Beispiele für fluchtende und versetzte Rohranordnungen sind in Figur 5 dargestellt. In Figur 5A ist auf der linken Seite eine Anordnung von Rohren 20 gezeigt, in welcher die Mittelpunkte benachbarter Rohre in einer Rohrreihe auf einer Geraden liegen. Ebenso liegen die Mittelpunkte benachbarter Rohre von unmittelbar aufeinander folgenden Rohrreihen jeweils auf einer Geraden. Jedes Rohr ist somit der Mittelpunkt eines Kreuzes mit orthogonalen Armen, auf dessen Armen die benachbarten Rohre liegen.

Bei der in Figur 5A auf der rechten Seite dargestellten versetzten Rohranordnung definieren zwei einander

benachbarte Rohre einer Rohrreihe einen Abstand, wobei in der folgenden Rohrreihe die Rohre an der Stelle angeordnet sind, welche einen halben Abstand entfernt von einem Rohr der vorausgegangenen und nachfolgenden Rohrreihe in der Reihe positioniert ist. Die Rohre sind also nach Art eines Mauerverbundes auf Lücke angeordnet. In Figur 6 ist eine offene perspektivische Darstellung einer Kammer eines Rohrbündelwärmeübertragers mit einem Rohrbündel dargestellt, welches drei Rohrbündelkomponenten 50, 51, 52 aufweist. Deren Rohre haben denselben

Rohrdurchmesser, jedoch ist die Anzahl der Rohre pro

Querschnittsfläche der inneren Rohrbündelkomponente 52 geringer . Im Betrieb tritt das Mantelraumfluid durch den zentralen Kanal 21 ein und umströmt nacheinander die Rohre der inneren Rohrbündelkomponente 52, der mittleren

Rohrbündelkomponente 51 und der äußeren

Rohrbündelkomponente 50. Dann passiert das Mantelraumfluid im äußeren Kanal 23 das Umlenkblech 32 und umströmt auf seinem Weg zurück in den zentralen Kanal 21 die Rohre der genannten Rohrbündelkomponenten in umgekehrter Reihenfolge, bevor es aus dem inneren Kanal 21 austritt. In Figur 7 ist eine weitere Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Rohrbündels 2 im Querschnitt dargestellt. Es erstreckt sich entlang der Längsachse 33 und weist einen inneren Kanal 21 auf. Zwischen der äußersten Rohrreihe des Rohrbündels 2 und der Innenseite der Mantelfläche verläuft der äußere Kanal 23. Das Rohrbündel 2 umfasst zwei

Rohrbündelkomponenten 50, 51. Diese sind konzentrisch zueinander um die Längsachse 33 positioniert.

Die Rohrbündelkomponenten 50, 51 haben jeweils eine

kreisringförmige Querschnittsfläche. Senkrecht zu dieser Querschnittsfläche verlaufen Rohre 20. Die Rohre 20 der inneren Rohrbündelkomponente 51 verlaufen in drei konzentrischen Rohrreihen zur Längsachse 33. Der Abstand der Rohre 20 der inneren Rohrbündelkomponente 51 beträgt etwa das 0,95- bis 1,05-fache des Rohrdurchmessers.

Im Anschluss an die dritte Rohrreihe der inneren

Rohrbündelkomponente radial in Richtung nach außen gesehen befindet sich ein Bereich ohne Rohre. Dieser entspricht in seiner radialen Abmessung in etwa einer Rohrreihe. Ein derartiger Freiraum kann bei modularem Aufbau des

Rohrbündels aus miteinander lösbar verbindbaren

Rohrbündelkomponenten etwa als Montagefläche genutzt werden, in welcher Befestigungsmittel wie zum Beispiel Flanschverbindungen angebracht werden können (in den

Figuren nicht dargestellt) . Anschließend an den Freiraum ist die äußere Rohrbündelkomponente 50 angeordnet. In dieser sind die Rohre 20 deutlich dichter gepackt als in der inneren Rohrbündelkomponente 51. Der Abstand der

Rohre 20 in der äußeren Rohrbündelkomponente 50 beträgt etwa das 0,05- bis 0,1-fache des Rohrdurchmessers.

In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Rohrbündels 2 im Querschnitt dargestellt, welches fünf radial sequentiell angeordnete

Rohrbündelkomponenten 50, 51, 52, 53, 54 mit jeweils kreisringförmiger Querschnittsfläche umfasst. Der Abstand der Rohrreihen voneinander ist in der äußeren, mittleren und inneren Rohrbündelkomponente 50, 52, 54 gleich.

Allerdings ist die Anzahl der Rohre 20 pro Reihe in der mittleren Rohrbündelkomponente 54 deutlich geringer als in der äußeren Rohrbündelkomponente 50. In der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform des

Rohrbündels 2 wechseln sich berohrte und nicht berohrte Zonen radial von der Längsachse 33 aus gesehen ab. Dadurch werden zwischen der äußeren und der mittleren

Rohrbündelkomponente 50, 52 sowie zwischen der mittleren und der inneren Rohrbündelkomponente 52, 54 rohrfreie Zone geschaffen, welche ebenfalls als Rohrbündelkomponente 51, 53 bezeichnet werden können. Diese haben eine Rohrdichte von Null. Diese Zonen helfen bei einem modularen Aufbau und Montage der Wärmetauscher sowie der besseren Wartung und einer spätere Ertüchtigung der Anlage.

In Figur 9 ist eine offene perspektivische Darstellung einer Kammer eines Rohrbündelwärmeübertragers mit Rohrböden 25, 26 für ein Rohrbündel 2 gemäß der in Figur 6

dargestellten Ausführungsform mit zwei

Rohrbündelkomponenten 50, 51 dargestellt. Jedoch sind nicht in alle Öffnungen Rohre eingesetzt, vielmehr wird ein Bereich von Rohren freigehalten. Dieser Bereich stellt eine Verbindungszone 4 dar, durch welche im Betrieb das

Mantelraumfluid durch entsprechende Zu- und Abführstutzen (nicht dargestellt) in den inneren Kanal um die

Längsachse 33 eingeleitet beziehungsweise aus diesem abgezogen werden kann.

Im Betrieb tritt das Mantelraumfluid durch die

Verbindungszone 4 in den zentralen Kanal 21 ein und

umströmt nacheinander die Rohre der inneren

Rohrbündelkomponente 51 und der äußeren

Rohrbündelkomponente 50. Dann passiert das Mantelraumfluid im äußeren Kanal 23 das Umlenkblech 32 und umströmt auf seinem Weg zurück in den zentralen Kanal 21 die Rohre der genannten Rohrbündelkomponenten in umgekehrter Reihenfolge, bevor es aus dem inneren Kanal durch die Verbindungzone 4 wieder austritt. In Figur 10 ist eine weitere Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Rohrbündels 2 im Querschnitt dargestellt, welches vier Rohrbündelkomponenten 51, 52, 53, 54 mit jeweils ringförmiger Querschnittsfläche eines

Dreiviertelkreises umfasst. Der zum Vollkreis ausgesparte Bereich bildet die Verbindungszone 4, den inneren Kanal 21 und den äußeren Kanal 23 direkt miteinander verbindet. Der Abstand der Rohre 20 voneinander nimmt von innen nach außen von einer Rohrbündelkomponente zur nächstfolgenden ab. Die größte Rohrdichte hat die äußere Rohrbündelkomponente 51.

Die Rohrbündelkomponenten der oben beschriebenen

Ausführungsformen erlauben in radialer Richtung in Bezug auf die Längsachse einen Aufbau des Rohrbündels nach dem Baukastenprinzip. Dies wird im Rahmen der Erfindung auch in Richtung parallel der Längsachse ermöglicht, was gerade in Bezug auf Ausführungsformen mit Verbindungszone eine besonders einfache Konstruktion erlaubt. Zudem wird über die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Rohrbündels mit mehreren Rohrbündelmodulen ein weiterer Freiheitsgrad im Aufbau und der Berohrung des Rohrbündels geschaffen.

In Figur 11 ist ein Rohrbündel 2 im Mantelraum 3 einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Wärmeübertragers im Querschnitt dargestellt. Hinsichtlich der radialen Unterteilung in Rohrbündelkomponenten

entspricht dieses Rohrbündel dem in Figur 6 dargestellten Rohrbündel. Das Rohrbündel 2 ist aus vier Rohrbündelmodulen 200 zusammengesetzt, welche sich parallel zur Längsachse 33 erstrecken. Die vier Rohrbündelmodule sind derart im Rohrboden montiert, dass sie sich zu einem in Umfangsrichtung geschlossenen Rohrbündel ergänzen. Im gezeigten Beispiel hat jedes der vier Rohrbündelmodule einen im Wesentlichen viertelkreisringförmigen Querschnitt. Im Rahmen der Erfindung können auch Rohrbündelmodule mit Querschnittsflächen, welche jeweils in Umfangsrichtung in Bezug auf die Längsachse gesehen unterschiedliche Anteile eines Vollkreisringes abdecken, miteinander zu einem

Rohrbündel kombiniert werden.

Im Rahmen der Erfindung können beispielsweise auch drei Rohrbündelmodule 200 der in Figur 11 dargestellten

Ausführungsform zu einem Rohrbündel 2 verbunden werden, welches dann anstelle des vierten Rohrbündelmoduls eine Verbindungszone aufweist. Diese Bauform entspricht im

Prinzip der in Figur 10 dargestellten Ausführungsform. Die Unterteilung in vier Rohrbündelmodule 200 beziehungsweise die Ausführungsform mit einer Verbindungszone mit

viertelkreisringförmigem Querschnitt ist beispielhaft zu verstehen; im Rahmen der Erfindung können größere und kleinere Unterteilungen der Vollkreisringquerschnittsfläche des Rohrbündels 2 gewählt werden und/oder auch mehrere Verbindungszonen im Rohrbündel angeordnet werden.

Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung möglich,

Einfluss auf die Strömung des Mantelraumfluids dadurch zu nehmen, dass das Rohrbündel 2 mit seiner Längsachse

versetzt zu der Längsachse des Mantelraums 3 angeordnet wird. Eine derartige exzentrische Anordnung des

Rohrbündels 2 im Mantelraum ist in Figur 12 dargestellt. Der Abstand des äußeren Randes 24 des Rohrbündels zur

Innenseite der Mantelfläche 31 nimmt im Uhrzeigersinn gesehen bei der in Figur 12 dargestellten Ausführungsform von oben mittig aus betrachtet zunächst zu, bis er sein

Maximum unten in der Mitte erreicht und entsprechend wieder abnimmt bis zum Minimum oben in der Mitte. Mit einer exzentrischen Anordnung des Rohrbündels zur Zentralachse 33 kann die Fluidverteilung optimiert werden, besonders, wenn Gas als Matelraumfluid nicht durch den Zentralkanal, sondern direkt durch Mantel in das Rohrbündel strömt. Damit schafft die Erfindung die Möglichkeit, auch auf

konstruktive Besonderheiten eingehen zu können. Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzeln

dargestellten Beispiele auch miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden. Dies gilt insbesondere für die Rohrdichte, den Außendurchmesser der Rohre und den Abstand der Rohre voneinander in miteinander kombiniert dargestellten Rohrbündelkomponenten. Gerade hinsichtlich dieser Parameter besteht im Rahmen der Erfindung Freiheit in der Gestaltung eines aus mehreren Rohrbündelkomponenten aufgebauten Rohrbündels, so dass für jeden in der Praxis interessierenden Anwendungsfall die optimale Berohrung gewählt werden kann. Dies gilt sowohl für Ausführungsformen mit als auch ohne Verbindungszone. Bezugszeichenliste

1 Rohrbündelwärmeübertrager

11 Kammer, erste Kammer

12 letzte Kammer

13 Zuführung für Mantelraumfluid, Zuführungseinrichtung

14 Abführung für Mantelraumfluid, Abführungseinrichtung

2 Rohrbündel

20, 22, 27 Rohr

21 innerer Kanal

23 äußerer Kanal

24 äußerer Rand des Rohrbündels

200 Rohrbündelmodul

25 erster Rohrboden

26 zweiter Rohrboden

28 gekrümmte Bahn

250 Zuführkammer

260 Abführkammer

R Rohrraummedium

M Mantelraummedium

3 Mantelraum

31 Mantelfläche

32 Leitblech, Umlenksegment für das Mantelraumfluid 33 Längsachse

4 Verbindungszone

50 bis 54 Rohrbündelkomponente

Claims

Rohrbündelwärmeübertrager (1), in welchem in einem Mantelraum (3) ein Rohrbündel (2) aus mehreren

Rohren (20, 22, 27) mit zumindest einem Rohrboden (25; 26) angeordnet ist,

wobei der Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach außen von einer Mantelfläche (31) begrenzt wird und eine zentral im Mantelraum verlaufende Längsachse (33) hat, um welche ein von Rohren freier innerer Kanal (21) ausgebildet ist, und

wobei innenseitig, der Mantelfläche (31) benachbart ein von Rohren freier äußerer Kanal (23) ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Rohrbündel (2) zwischen innerem Kanal (21) und äußerem Kanal (23) zumindest zwei

Rohrbündelkomponenten (50, 51, 52, 53, 54) umfasst, welche sich in der Anzahl der Rohre pro Fläche

und/oder im Außendurchmesser der Rohre und/oder im Abstand der Rohre unterscheiden.

Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zumindest zwei Rohrbündelkomponenten (50, 51, 52, 53, 54) senkrecht zur Längsachse (33) gesehen jeweils im Wesentlichen einen kreisringförmigen

Querschnitt aufweisen. 3. Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrbündel (2) zwischen zwei und zehn

Rohrbündelkomponenten (50, 51, 52, 53, 54) umfasst.

Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

in zumindest einer Rohrbündelkomponente (50, 51,

52, 53, 54) die Rohre (20, 22, 27) mit ihren

Mittelpunkten auf zumindest drei zur Längsachse (33) konzentrischen Kreisen derart angeordnet sind, dass die Verbindungslinie der Mittelpunkte eines Rohres eines Kreises zu einem Rohr des Kreises mit dem nächstgrößeren Durchmesser bei Weiterführung zu einem benachbarten Rohr des nächsten Kreises mit größerem Durchmesser eine gekrümmte Bahn (28) ergibt.

Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

zumindest zwei Rohrbündelkomponenten (50, 51, 52,

53, 54) lösbar miteinander verbunden sind.

Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Rohrbündel modulartig aus zumindest zwei Rohrbündelkomponenten (50, 51, 52, 53, 54) aufgebaut ist .

Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Rohrbündelkomponenten (50, 51, 52 53, 54) aus zumindest zwei, vorzugsweise drei oder vier oder fünf, Rohrbündelmodulen (200)

zusammengesetzt ist.

Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Rohrbündelmodule (200) gleichartig sind oder dass zumindest ein Rohrbündelmodul ungleichartig zu dem zumindest einen anderen Rohrbündelmodul

ausgebildet ist.

Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Rohrbündelwärmeübertrager eine einzige

Kammer (11) aufweist.

Rohrbündelwärmeübertrager nach einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Rohrbündelwärmeübertrager zwei oder mehr, vorzugsweise bis zu zwanzig, Kammern (11, 12) und zumindest ein einziges Rohrbündel (2) aufweist, wobei zwischen einander benachbarten Kammern ein

Umlenksegment (32) für das Mantelraumfluid (M) angeordnet ist.

Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Rohre (20) im Rohrbündel (2) einen Rohrspiegel definiert, welcher zumindest eine Verbindungszone (4) aufweist, durch welche im Betrieb des Rohrbündelwärmeübertragers (1) Fluid (M) in den Mantelraum (3) eintritt und/oder aus dem

Mantelraum (3) austritt.

12. Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Anzahl der Rohre (20) pro Querschnittsfläche senkrecht zur Längsachse (33) in der

Verbindungszone (4) geringer ist als außerhalb der Verbindungszone oder dass die Verbindungszone frei von Rohren ist.

13. Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Anordnung der Rohre (20) im Rohrbündel (2) einen Rohrspiegel definiert, in welchem die Rohre (20) zumindest bereichsweise fluchtend zueinander und/oder zumindest bereichsweise versetzt zueinander angeordnet sind .

14 Rohrbündelwärmeübertrager (1) nach einem der

vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Rohrbündel (2) exzentrisch zur

Längsachse (33) im Mantelraum (3) angeordnet ist.

15 Rohrbündel (2) für einen Rohrbündelwärmeübertrager (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14. Rohrbündelkomponente (50, 51, 52, 53, 54) für ein Rohrbündel (2) gemäß Anspruch 15.

Verwendung eines Rohrbündelwärmeübertragers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Gas-Gas- Wärmeübertrager, insbesondere zur Wärmerückgewinnung.

Verwendung eines Rohrbündelwärmeübertragers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Gas-Gas- Wärmeübertrager, insbesondere zur Wärmerückgewinnung, wobei der Gas-Gas-Wärmeübertrager in einem Verfahren zur Synthese von Schwefelsäure verwendet wird.