WO2017050429A1 - Verwendung unterschiedlicher materialien bei mehrteiligen wärmeübertragern - Google Patents

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WO2017050429A1
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medium
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Jürgen Spreemann
Lel VIACHESLAV
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    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger device.
  • Such heat transfer devices can, for.
  • a hydrocarbon-rich phase e.g., natural gas
  • the z. B. can be hung in a steel frame.
  • DE 10 201 1015 433 it is also possible to use such a three-storey heat exchanger in e.g. to divide three separate apparatus, which then take over the pre-cooling, liquefaction or subcooling.
  • Heat exchangers are driven, make special demands on the construction.
  • the invention is based on the object, a
  • a heat transfer device comprising: a first heat exchanger having a first jacket surrounding a first jacket space, wherein the first heat exchanger further comprises a first heat exchanger Having tube bundle, which is arranged in the first jacket space, so that a flowing in the first tube bundle medium with a medium flowing in the first jacket space of the first heat exchanger medium can exchange heat, - a second heat exchanger having a second jacket having a second jacket space wherein the second heat exchanger further comprises at least a second tube bundle disposed in the second jacket space so that a medium flowing in the at least one second tube bundle can indirectly exchange heat with a medium flowing in the second jacket space, and wherein the at least one first and the at least one second tube bundle are in fluid communication with one another, wherein furthermore according to the invention the at least one first tube bundle of the first heat exchanger is made of a different material or has a different material than that
  • the complete second heat exchanger be made of a different material than the first heat exchanger.
  • the first or the second heat exchanger completely or with regard to individual components, such as e.g. Tube bundle and / or sheath, made of a steel, in particular carbon steel or stainless steel or nickel steel (for example X8Ni9), while the other heat exchanger is made completely or with respect to individual components, such as. Tube bundle and / or sheath, e.g. from one
  • first and the second heat exchanger are formed separately from each other and spaced from each other, except for
  • the second heat exchanger is formed as a two-story heat exchanger, and at least one further third tube bundle, which is arranged in an associated third jacket space of the second heat exchanger above the second tube bundle, so that in the third Tube bundle flowing medium with a medium flowing in the third jacket space medium can exchange heat indirectly.
  • the second heat exchanger has a second jacket which surrounds the second and third jacket spaces, such a second jacket being able to consist of two shell sections fixedly connected to one another, each of which surrounds the associated second or third jacket space.
  • the lower section or floor comprising the second tube bundle carries the upper section or floor comprising the third tube bundle. Furthermore, in particular the second tube bundle is in flow connection with the third tube bundle.
  • Heat exchanger and a separate, two-storey heat exchanger can, for. obtained by separating a known from the prior art, three-storey heat exchanger, wherein each floor at least one
  • the first or the second heat exchanger completely or with regard to individual components, such as e.g. Tube bundle and / or sheath, made of a steel, in particular carbon steel or stainless steel or nickel steel (for example X8Ni9), while the other heat exchanger is made completely or with respect to individual components, such as.
  • individual components such as e.g. Tube bundle and / or sheath, made of a steel, in particular carbon steel or stainless steel or nickel steel (for example X8Ni9), while the other heat exchanger is made completely or with respect to individual components, such as.
  • Tube bundle and / or sheath e.g. is made of an aluminum alloy.
  • Other materials that may be used herein are further disclosed below and in the claims.
  • the heat exchanger device according to the invention in particular with the two separated heat exchangers, can be used particularly preferably in the liquefaction of natural gas or methane, in particular on floats
  • Heat exchanger device comprises a third heat exchanger having a third jacket surrounding a third jacket space, wherein the third Heat exchanger further comprises at least a third tube bundle, which is arranged in the third jacket space, so that a medium flowing in the third tube bundle medium can exchange indirect heat with a medium flowing in the third jacket space of the third heat exchanger medium.
  • Heat exchanger is made of a different material or having a different material than the first and / or the second tube bundle of the first and second heat exchanger and / or that the third jacket of the third heat exchanger is made of a different material or has a different material than that first and / or the second jacket of the first and the second heat exchanger.
  • all three heat exchangers can be completely or with respect to individual components, such as e.g. Tube bundle and / or sheath made of different materials disclosed herein.
  • each apparatus or heat exchanger is made of a different material, e.g. the first
  • Heat exchanger made of an aluminum alloy, the second heat exchanger made of a stainless steel and the third heat exchanger made of carbon steel (short C-steel) or a nickel steel (short Ni-steel).
  • the third tube bundle of the third heat exchanger is made of the same material as the first tube bundle or the second tube bundle, and / or that the third jacket is made of the same material as the first coat or the second coat.
  • first, the second and the third heat exchanger are formed separately from each other and spaced from each other. This can of course
  • Flow connections may be provided in the form of pipelines between the tube bundles and / or between the jacket spaces.
  • the first, second, or possibly the third tube bundle may be formed from or comprise one of the following materials: an aluminum alloy, steel, stainless steel, carbon steel, nickel steel (eg, X8Ni9).
  • an aluminum alloy steel, stainless steel, carbon steel, nickel steel (eg, X8Ni9).
  • nickel steel eg, X8Ni9
  • carbon steel also carbon steel or carbon steel
  • Secondary constituent mainly contains carbon (C).
  • the carbon content can be up to 2.1%.
  • a stainless steel in the sense of the present invention is in particular an alloyed or an unalloyed steel (for example according to DIN EN 10020) with a defined degree of purity, in particular with a sulfur and phosphorus content which is not 0.025%
  • stainless steels are used in the present case. If an aluminum alloy is used as the material, preferably the following alloys are used: EN-AW 5083, AN-W 5049 or EN-AW 6060.
  • Nickel steel has nickel as alloying element.
  • X8Ni9 or W No. 1.5662 (short X8Ni9) can be used as the nickel steel.
  • the first, second, or possibly third sheath may be formed of or comprise one of the following materials: an aluminum alloy, steel, stainless steel, carbon steel, nickel steel (e.g., X8Ni9). Again, the diversity of the materials according to the embodiments described herein is to be considered again.
  • Tube bundle (eg spacers or webs between the individual pipe layers) are made of the relevant material. If furthermore a material is mentioned from which a jacket is made, it is hereby preferably meant that at least one flat wall formed by the jacket which delimits the respective jacket space is made of this material.
  • the first, the second and / or the third heat exchanger are each formed as a wound heat exchanger, wherein the respective tube bundle is wound on a core tube of the respective heat exchanger, which carries the load of the respective tube bundle.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a three-story
  • Heat exchanger device with three heat exchangers whose coats are connected to each other, so that a uniform shell of the overall apparatus is formed;
  • Fig. 2 is a schematic view of an invention separated
  • Fig. 3 is a schematic view of an alternative embodiment of a
  • Fig. 4 shows a further embodiment of an inventive
  • FIG. 5 is a fragmentary sectional view of tubes of a tube bundle of a heat transfer device according to the invention, which are wound around a core tube.
  • Figure 1 shows a schematic view of a three-story
  • Heat exchanger device 1 ' according to the prior art with three in the vertical Z superimposed heat exchangers 1a, 1b, 1c, the coats 301, 303, 305 are interconnected.
  • such an apparatus V according to FIGS. 2 and 3 is divided at least into a first and a second heat exchanger 1a, 1b, the first heat exchanger 1a or its tube bundle 2a and / or jacket 301 then being made is made of a different material or are as the second heat exchanger 1 b or its corresponding components (tube bundle 2b, 2c or coats 303, 305).
  • the two upper heat exchangers 1 b, 1 c according to FIG. 1 form the second, now only two-storey, heat exchanger 1 b, the lowest heat exchanger a of FIG.
  • Heat exchanger 1a according to Figure 2 forms. Possible combinations of materials for the two heat exchangers 1a, 1b according to FIG. 2 or their components 2a, 2b, 2c or 301, 302, 305 are given above. Alternatively, according to FIG. 3, the function of the two lower heat exchangers 1a, 1b of FIG. 1 can be transferred to the second heat exchanger 1b according to FIG.
  • the individual heat exchangers 1a, 1b, 1c according to FIGS. 2 and 3 are preferably wound heat exchangers, in which the tubes 3 of the respective tube bundle 2a, 2b, 2c are preferably wound around a core tube 4 according to FIG.
  • Figure 4 shows a schematic sectional view of another
  • This heat exchanger has three superimposed heat exchanger, namely along the vertical Z from bottom to top a first, a second and a third heat exchanger 1a, 1 b, 1 c, each with a separate jacket 301, 303, 305, respectively an assigned one
  • Enclosing space 201, 203, 205 include.
  • the heat exchangers 1a, 1b, 1c can in principle also be arranged laterally offset from one another and do not necessarily have to be arranged vertically one above the other.
  • the three shells 301, 303, 305 are formed substantially hollow cylindrical and have corresponding to a longitudinal axis (cylinder axis), which is parallel to the vertical Z (based on a properly arranged
  • the shells 301, 303, 305 further comprise a circumferential wall and a ceiling and a floor, which along the
  • a wound tube bundle 2a, 2b, 2c is arranged, each having a plurality of tubes which are wound around a core tube (see FIG.
  • at least one of the tube bundles 2a, 2b, 2c or its tubes is made of a different material than the other tube bundles.
  • all tube bundles 2a, 2b, 2c can be made of different materials.
  • the materials of the tube bundles may be the materials described above.
  • At least one of the jackets 301, 303, 305 may be made of a different material than the other jackets.
  • This jacket can be made of the same material as the above-mentioned or associated tube bundle 2a or 2b or 2c.
  • all tube bundles 2a, 2b, 2c and / or shells 301, 303, 305 may each be made of a different material.
  • the coats 301, 303, 305 belonging to the respective tube bundle 2a, 2b, 2c can each be made of the same material as the tube bundle 2a, 2b, 2c arranged therein.
  • At least one of the heat exchangers 1a, 1b, 1c can be made entirely of a different material than the other heat exchangers. Furthermore, all heat exchangers 1a, 1b, 1c can each be made of a different material than the respective other two heat exchangers.
  • Said tube bundles 2a, 2b, 2c form a first, a second and a third in the lowermost first jacket 301 as well as in the middle second jacket 303
  • the individual tube space sections 101, 121, 111 or 103, 123, 124 and 105, 127 may be formed by groups of tubes of the respective tube bundle 2a, 2b, 2c.
  • the first tube space sections 101, 103 and 105 of the first, second and third shells 301, 303, 305 serve to receive a first medium M in the form of a hydrocarbon-rich phase to be liquefied, which passes through a first inlet E in FIG a lower part (especially bottom) of the first shell 301 is fed into the heat exchanger system 1 and flows upwards along the vertical Z.
  • a spacing between the sheaths 301, 303, 305 is bridged by tube space section connecting means 102, 104 in the form of pipes, so that a continuous tube space is formed, which extends along the vertical Z through the three separate shells 301, 303, 305.
  • the first medium M When passing through this tube space, the first medium M is cooled in several steps in the region of the first jacket 301, liquefied in the region of the second jacket 303 and undercooled in the region of the third jacket 305.
  • the liquefied phase M can then be discharged from the heat exchanger device 1 via a first outlet A at an upper part of the third jacket 305 (in particular a cover).
  • the second medium K (eg mixed refrigerant) is guided upwards along the vertical Z and introduced respectively at upper ends of the coats into the respective jacket spaces, so that the second medium K in the jacket spaces 301, 303, 305 along the vertical Z can flow down.
  • the separate shells 301, 303, 305 are connected to each other via a first and a second jacket space connecting means 202, 204.
  • the first medium M and the second medium K are conducted in cross-countercurrent to the second medium K flowing downwards in the jacket chambers 301, 303, 305.
  • the cold end of the first medium M and the second medium K are conducted in cross-countercurrent to the second medium K flowing downwards in the jacket chambers 301, 303, 305.
  • Heat exchanger system 1 is thus at the upper end (third jacket 305).
  • the second medium K can be withdrawn from the sump of the first jacket 301 via a second outlet A of the first jacket 301 and separated into a liquid and a gaseous fraction in order to separate them individually
  • Heat supply device 1 to be able to supply.
  • the second medium K withdrawn from the sump of the first jacket 301 can be fed to a compressor (not shown).
  • the compressor can have two compression levels.
  • the compressed in the first compression stage second medium K (for example, refrigerant mixture) can be partially condensed in an aftercooler or heat exchanger against ambient air or water and fed to a first separator in which a
  • the gaseous fraction is fed to the second compressor stage and in this on the compacted desired final pressure.
  • the second compression stage is followed by an aftercooler or heat exchanger, in which the compressed first medium K is preferably cooled against ambient air or water and then fed to a further second separator.
  • the liquid fraction of the first medium K is then withdrawn, fed via a second inlet E 'at the lower end of the first shell 301 in the second tube space portion 111 of the first shell 301 and guided along the vertical Z upwards and then introduced at an upper end of the first shell 301 under relaxation in the first shell space 201, so that the liquid fraction of the first medium K in the first
  • Jacket space 201 can flow down and thereby can enter into indirect heat exchange with the first medium M, which flows through the first tube space portion 101 upwards (and with the second medium K in the third tube space portion 121 of the first shell 301). Furthermore, through a third inlet E "at the lower end of the first jacket 301, the (from the head of the second separator
  • the second medium K flowing upward in the third tube space section 121 is led out of the first jacket 301 from a first outlet 122a at the upper end of the first jacket 301 and separated with respect to liquid and gaseous fractions.
  • the second medium K can be supplied via the first outlet 122a to a third separator (not shown).
  • a gaseous fraction withdrawn via the head of the third separator is then introduced into the second tube space section 123 of the second jacket 303 via a first inlet 122b at the lower end of the second jacket 303, whereas a liquid fraction K withdrawn from the sump of the third separator is introduced via a second Inlet 122c at the lower end of the second shell 303 is introduced into the third tube space portion 124 of the second shell 303 and is introduced at the upper end of the second shell 303 under relaxation in the second shell space 203, so that the liquid fraction along the vertical Z down to first jacket 301 can flow, and it is in particular in indirect heat exchange with the first medium M in the first tube space portion 103 of the second jacket 303 (as well as the second medium K in the second tube space portion 123 of the second jacket 303).
  • the gaseous fraction of the second medium K is guided via the second tube space section 123 and via a third tube space section connecting means 126 into the second tube space section 127 of the uppermost third jacket 305.
  • a further cooling / liquefaction of the first medium M can be achieved in the second jacket 303.
  • a subcooling of the first medium M by the guided in the second tube space portion 127 of the third jacket 305 second medium K is introduced at an upper end of the third jacket 305 in the third jacket space 205 under relaxation (gaseous fraction) and along the vertical Z in the third shell space 305 is directed downwards.
  • the second medium K enters into indirect heat exchange with the first medium M guided in the first tube space section 105 of the third jacket 305, as a result of which subcooling of the liquefied first medium M is achieved.
  • the first, second and third heat exchangers 1 a, 1 b, 1 c which are described in FIGS. 1 to 4, according to FIG. 5, may be wound heat exchangers 1 a, 1 b, 1 c.
  • tubes 3 of the respective tube bundle 2 a, 2 b, 2 c are wound on a core tube 4 that carries these tubes 3.
  • the tubes 3 of individual layers of pipe abut each other via spacers or webs 5.
  • the tubes 3 of at least one or some of the tube bundles 2a, 2b, 2c and the said webs 5 between such tubes 3 may be made of a stainless steel.
  • the web width in this case the dimension perpendicular to the sheet plane of FIG.
  • the tubes 3 of the tube bundles 2a, 2b, 2c may have an outer diameter D in the range of 3 to 35 mm, preferably 8 to 25 mm, with wall thicknesses S in the range of 0.3 to 5 mm, preferably 0.5 to 2 mm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Wärmeübertragereinrichtung (1), mit einem ersten Wärmeübertrager (1a), der einen ersten Mantel (301) aufweist, der einen ersten Mantelraum (201) umgibt, wobei der erste Wärmeübertrager (1a) weiterhin ein erstes Rohrbündel (2a) aufweist, das in dem ersten Mantelraum (201) angeordnet ist, so dass ein in dem ersten Rohrbündel (2a) strömendes Medium mit einem im ersten Mantelraum (201) des ersten Wärmeübertragers (1a) strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann, einem zweiten Wärmeübertrager (1b), der einen zweiten Mantel (303) aufweist, der einen zweiten Mantelraum (203) umgibt, wobei der zweite Wärmeübertrager (1b) weiterhin zumindest ein zweites Rohrbündel (2b) aufweist, das in dem zweiten Mantelraum (203) angeordnet ist, so dass ein in dem mindestens einen zweiten Rohrbündel (2b) strömendes Medium mit einem im zweiten Mantelraum (203) strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann, und wobei das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Rohrbündel (2a, 2b) miteinander in Strömungsverbindung stehen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das mindestens eine erste Rohrbündel (2a) aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als das mindestens eine zweite Rohrbündel (2b) und/oder dass der erste Mantel (201) aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als der zweite Mantel (203).

Description

Beschreibung
Verwendung unterschiedlicher Materialien bei mehrteiligen Wärmeübertragern
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragereinrichtung. Solche Wärmeübertragereinrichtungen können z. B. zum Verflüssigen einer gasförmig in die Wärmeübertragereinrichtung eingespeisten kohlenwasserstoffreichen Phase (z.B. Erdgas) eingerichtet sein. Dabei können z.B. drei Rohrbündel (Vorkühler, Verflüssiger und Unterkühler) übereinander in einem gemeinsamen drucktragenden Mantel angeordnet sein, der z. B. in ein Stahlgerüst gehängt werden kann. Es besteht gemäß DE 10 201 1 015 433 des Weiteren auch die Möglichkeit einen derartigen dreistöckigen Wärmetauscher in z.B. drei einzelne Apparate aufzuteilen, die dann die Vorkühlung, Verflüssigung bzw. Unterkühlung übernehmen.
Grundsätzlich besteht bei den eingangs erwähnten Wärmeübertragereinrichtungen mittlerweile die Problematik, dass diese aufgrund ihrer zunehmenden Größe, ihres zunehmenden Gewichts sowie der steigenden Betriebsdrücke, bei denen die
Wärmeübertrager gefahren werden, besondere Anforderungen an die Konstruktion stellen. Der Erfindung liegt daher hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine
Wärmeübertragereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die hinsichtlich der vorgenannten Problematik verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Wärmeübertragereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben. Gemäß Anspruch 1 ist eine Wärmeübertragereinrichtung vorgesehen, mit: einem ersten Wärmeübertrager, der einen ersten Mantel aufweist, der einen ersten Mantelraum umgibt, wobei der erste Wärmeübertrager weiterhin ein erstes Rohrbündel aufweist, das in dem ersten Mantelraum angeordnet ist, so dass ein in dem ersten Rohrbündel strömendes Medium mit einem im ersten Mantelraum des ersten Wärmeübertragers strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann, - einem zweiten Wärmeübertrager, der einen zweiten Mantel aufweist, der einen zweiten Mantelraum umgibt, wobei der zweite Wärmeübertrager weiterhin zumindest ein zweites Rohrbündel aufweist, das in dem zweiten Mantelraum angeordnet ist, so dass ein in dem mindestens einen zweiten Rohrbündel strömendes Medium mit einem im zweiten Mantelraum strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann, und wobei das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Rohrbündel miteinander in Strömungsverbindung stehen, wobei weiterhin erfindungsgemäß das mindestens eine erste Rohrbündel des ersten Wärmeübertragers aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als das
mindestens eine zweite Rohrbündel des zweiten Wärmeübertragers und/oder dass der erste Mantel des ersten Wärmeübertragers aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als der zweite Mantel des zweiten Wärmeübertragers.
Weiterhin kann z.B. der komplette zweite Wärmeübertrager aus einem anderen Material gefertigt sein als der erste Wärmeübertrager.
Erfindungsgemäß wird also durch eine entsprechende Materialwahl die Möglichkeit geschaffen, die immer höher werdenden Designdrücke bzw. Baugrößen der
Wärmeübertrager zu realisieren, die bei einem einheitlichen Material (üblicherweise aus einer Aluminiumlegierung) für alle Wärmeübertrager die Grenzen der Rentabilität bzw. Baubarkeit übersteigen würden. So kann z.B. der erste oder der zweite Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B. Rohrbündel und/oder Mantel, aus einem Stahl, insbesondere Kohlenstoffstahl oder Edelstahl oder Nickelstahl (z.B. X8Ni9), gefertigt sein, während der andere Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B. Rohrbündel und/oder Mantel, z.B. aus einer
Aluminiumlegierung gefertigt wird. Andere Materialien, die hier verwendet werden können, sind weiterhin unten sowie in den Ansprüchen offenbart. Besonders bevorzugt sind der erste und der zweite Wärmeübertrager separat zueinander ausgebildet und beabstandet zueinander angeordnet, bis auf
Strömungsverbindungen, die in Form von Rohrleitungen zwischen den zu
verbindenden Rohrbündeln sowie ggf. Mantelräumen verlaufen. Diese Separierung hat insbesondere hinsichtlich des Transports der Einrichtung Vorteile, da die einzelnen Wärmeübertrager getrennt transportiert werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Wärmeübertrager als ein zweistöckiger Wärmeübertrager ausgebildet ist, und zumindest ein weiteres drittes Rohrbündel aufweist, das in einem zugeordneten dritten Mantelraum des zweiten Wärmeübertragers oberhalb des zweiten Rohrbündels angeordnet ist, so dass ein in dem dritten Rohrbündel strömendes Medium mit einem im dritten Mantelraum strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann. Der zweite Wärmeübertrager weist in diesem Fall einen zweiten Mantel auf, der den zweiten und den dritten Mantelräum umgibt, wobei ein solcher zweiter Mantel aus zwei fest miteinander verbundenen Mantelabschnitten bestehen kann, die jeweils für sich den zugeordneten zweiten bzw. dritten Mantelraum umgeben. Bei einem derartigen zweistöckigen zweiten Wärmeübertrager ist insbesondere vorgesehen, dass der untere Abschnitt bzw. Stock aufweisend das zweite Rohrbündel den oberen Abschnitt bzw. Stock aufweisend das dritte Rohrbündel trägt. Weiterhin steht insbesondere das zweite Rohrbündel mit dem dritten Rohrbündel in Strömungsverbindung. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung mit einem ersten
Wärmeübertrager und einem davon getrennten, zweistöckigen Wärmeübertrager kann z.B. durch Auftrennen eines aus dem Stand der Technik bekannten, dreistöckigen Wärmeübertragers erhalten werden, bei dem jedes Stockwerk zumindest ein
Rohrbündel aufweist, wobei dann die beiden einzelnen Wärmeübertrager der erfindungsgemäßen Wärmeübertragereinrichtung aus den ggf. unterschiedlichen
Materialen gefertigt werden. Es besteht hierbei die Möglichkeit, die Funktion der beiden oberen Stockwerke des ursprünglich dreistöckigen Wärmeübertragers auf den erfindungsgemäßen zweiten Wärmeübertrager zu übertragen. Entsprechend steht dann das erste Rohrbündel mit dem zweiten Rohrbündel in Strömungsverbindung (und über das zweite Rohrbündel mit dem dritten Rohrbündel). Alternativ besteht die Möglichkeit, die Funktion der beiden unteren Stockwerke des vormals dreistöckigen Wärmeübertragers auf den zweiten Wärmeübertrager zu übertragen. Hierbei würde dann ggf. das zweite Rohrbündel über das dritte Rohrbündel mit dem ersten Rohrbündel in Strömungsverbindung stehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann wiederum z.B. der erste oder der zweite Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B. Rohrbündel und/oder Mantel, aus einem Stahl, insbesondere Kohlenstoffstahl oder Edelstahl oder Nickelstahl (z.B. X8Ni9), gefertigt sein, während der andere Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B.
Rohrbündel und/oder Mantel, z.B. aus einer Aluminiumlegierung gefertigt wird. Andere Materialien, die hier verwendet werden können sind weiterhin unten sowie in den Ansprüchen offenbart.
Auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung mit einem ersten Wärmeübertrager und einem zweistöckigen zweiten Wärmeübertrager besteht wiederum der Vorteil, dass die materialbedingten Baubarkeitsgrenzen von gewickelten Wärmeübertragern, die üblicherweise aus Aluminium gefertigt sind, hinfällig sind.
Des Weiteren ist das Transportgewicht eines Komplettapparates sehr viel größer, was die Handhabbarkeit extrem reduziert. Wenn der Transport eines Komplettapparates nicht mehr möglich ist, wird dieser derzeit in Teilen geliefert und muss dann vor Ort montiert bzw. komplettiert werden. Auch dieser Aufwand fällt bei einer
erfindungsgemäß aufgetrennten Wärmeübertragereinrichtung weg.
Die erfindungsgemäße Wärmeübertragereinrichtung, insbesondere mit den beiden separierten Wärmeübertragern, kann besonders bevorzugt bei der Verflüssigung von Erdgas oder Methan eingesetzt werden, insbesondere auf Schwimmkörpern
(sogenanntes Floating LNG) zur Verflüssigung von Erdgas bzw. Methan (z.B. Shell DMR Prozess, MFC-Prozess oder anderen Prozessen zur Verflüssigung von
Erdgas/Methan).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Wärmeübertragereinrichtung einen dritten Wärmeübertrager aufweist, der einen dritten Mantel aufweist, der einen dritten Mantelraum umgibt, wobei der dritte Wärmeübertrager weiterhin zumindest ein drittes Rohrbündel aufweist, das in dem dritten Mantelraum angeordnet ist, so dass ein in dem dritten Rohrbündel strömendes Medium mit einem im dritten Mantelraum des dritten Wärmeübertragers strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann.
Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das dritte Rohrbündel des dritten
Wärmeübertragers aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als das erste und/oder das zweite Rohrbündel des ersten bzw. zweiten Wärmeübertragers und/oder dass der dritte Mantel des dritten Wärmeübertragers aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als der erste und/oder der zweite Mantel des ersten bzw. des zweiten Wärmeübertragers.
Insbesondere können also alle drei Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B. Rohrbündel und/oder Mantel, aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein, die hierin offenbart sind. So kann z.B. jeder Apparat bzw. Wärmeübertrager aus einem anderen Werkstoff bestehen, z.B. der erste
Wärmeübertrager aus einer Aluminiumlegierung, der zweite Wärmeübertrager aus einem Edelstahl und der dritte Wärmeübertrager aus Kohlenstoffstahl (kurz C-Stahl) oder einem Nickelstahl (kurz Ni-Stahl).
Gemäß einer weiteren bzw. alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das dritte Rohrbündel des dritten Wärmeübertragers aus dem gleichen Material gefertigt ist, wie das erste Rohrbündel oder das zweite Rohrbündel, und/oder dass der dritte Mantel aus dem gleichen Material gefertigt ist, wie der erste Mantel oder der zweite Mantel.
Weiterhin ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der erste, der zweite und der dritte Wärmeübertrager separat zueinander ausgebildet und beabstandet zueinander angeordnet sind. Hierbei können natürlich
Strömungsverbindungen in Form von Rohrleitungen zwischen den Rohrbündeln und/ oder zwischen den Mantelräumen vorgesehen sein.
Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste, das zweite oder ggf. das dritte Rohrbündel aus einem der folgenden Materialen gebildet sein oder dieses aufweisen: eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Nickelstahl (z.B. X8Ni9). Hierbei sind alle erdenklichen Kombinationen dieser oder ggf. weiterer Materialien möglich, wobei jeweils zu beachten ist, dass die einzelnen Komponenten entsprechend der hierin beschriebenen Ausführungsformen ggf. aus unterschiedlichen Materialen gefertigt sind bzw. unterschiedliche Materialien aufweisen. Als Kohlenstoffstahl (auch Karbonstahl oder C-Stahl) wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Stahl bezeichnet, der neben seinem Hauptbestandteil Eisen als
Nebenbestandteil hauptsächlich Kohlenstoff (C) enthält. Der Kohlenstoffgehalt kann dabei bis zu 2,1 % betragen. Ein Edelstahl im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein legierter oder ein unlegierter Stahl (z.B. nach DIN EN 10020) mit einem definierten Reinheitsgrad, insbesondere mit einem Schwefel- und Phosphorgehalt, der 0,025% nicht
überschreitet. Vorzugsweise werden vorliegend rostfreie Edelstahle verwendet. Sofern eine Aluminiumlegierung als Material verwendet wird, werden vorzugsweise folgende Legierungen verwendet: EN-AW 5083, AN-W 5049 oder EN-AW 6060.
Andere Aluminiumlegierungen sind auch denkbar.
Nickelstahl weist Nickel als Legierungselement auf. Als Nickelstahl kann vorliegend insbesondere X8Ni9 bzw. W-Nr 1.5662 (kurz X8Ni9) verwendet werden.
Weiterhin kann bei allen Ausführungsformen der erste, der zweite oder ggf. der dritte Mantel aus einem der folgenden Materialien gebildet sein oder dieses aufweisen: eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Nickelstahl (z.B. X8Ni9). Auch hier ist wieder die Unterschiedlichkeit der Materialien gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen zu beachten.
Sofern hierin von einem Material die Rede ist, aus dem ein Rohrbündel gefertigt ist, so ist damit bevorzugt gemeint, dass zumindest die Rohre des Rohrbündels,
insbesondere auch das Kernrohr, sowie insbesondere weitere Komponenten des
Rohrbündels (z.B. Abstandshalter bzw. Stege zwischen den einzelnen Rohrlagen) aus dem betreffenden Material gefertigt sind. Sofern weiterhin von einem Material die Rede ist, aus dem ein Mantel gefertigt ist, so ist hiermit bevorzugt gemeint, dass zumindest eine flächige, durch den Mantel gebildete Wandung, die den jeweiligen Mantelraum begrenzt, aus diesem Material gefertigt ist. Besonders bevorzugt sind der erste, der zweite und/oder der dritte Wärmeübertrager jeweils als gewickelter Wärmeübertrager ausgebildet, wobei das jeweilige Rohrbündel auf ein Kernrohr des jeweiligen Wärmeübertragers gewickelt ist, das die Last des jeweiligen Rohrbündels trägt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen bei den nachfolgenden
Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer dreistöckigen
Wärmeübertragereinrichtung nach dem Stand der Technik mit drei Wärmeübertragern deren Mäntel miteinander verbunden sind, so dass ein einheitlicher Mantel des Gesamtapparates gebildet wird;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäß aufgetrennten
Wärmeübertragereinrichtung mit zwei separaten Wärmeübertragern;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausgestaltung einer
erfindungsgemäßen Wärmeübertragereinrichtung;
Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Wärmeübertragereinrichtung mit drei separaten Wärmeübertragern; und Fig. 5 eine ausschnitthafte Schnittansicht von Rohren eines Rohrbündels einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragereinrichtung, die um ein Kernrohr gewickelt sind.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer dreistöckigen
Wärmeübertragereinrichtung 1 ' nach dem Stand der Technik mit drei in der Vertikalen Z übereinander angeordneten Wärmeübertragern 1a, 1b, 1c, deren Mäntel 301 , 303, 305 miteinander verbunden sind.
Erfindungsgemäß wird ein solcher Apparat V gemäß den Figuren 2 und 3 zumindest in einen ersten und einen zweiten Wärmeübertrager 1a, 1 b aufgeteilt, wobei der erste Wärmeübertrager 1 a oder dessen Rohrbündel 2a und/oder Mantel 301 dann aus einem anderen Material gefertigt wird bzw. werden als der zweite Wärmeübertrager 1 b bzw. dessen entsprechende Komponenten (Rohrbündel 2b, 2c bzw. Mäntel 303, 305). Hierbei können gemäß Figur 2 z.B. die beiden oberen Wärmeübertrager 1 b, 1c gemäß Figur 1 den zweiten, nunmehr lediglich zweistöckigen Wärmeübertrager 1b bilden, wobei der unterste Wärmeübertrager a der Figur 1 den separaten ersten
Wärmeübertrager 1a gemäß Figur 2 bildet. Mögliche Materialkombinationen für die beiden Wärmeübertrager 1a, 1 b nach Figur 2 bzw. deren Komponenten 2a, 2b, 2c bzw. 301 , 302, 305 sind oben angegeben. Alternativ kann gemäß Figur 3 die Funktion der beiden unteren Wärmeübertrager 1a, 1b der Figur 1 auf den zweiten Wärmeübertrager 1b gemäß Figur 3 übertragen werden.
Bei den einzelnen Wärmeübertragern 1a, 1 b, 1c gemäß Figuren 2 und 3 handelt es sich bevorzugt um gewickelte Wärmeübertrager, bei denen die Rohre 3 des jeweiligen Rohrbündels 2a, 2b, 2c vorzugsweise gemäß Figur 5 um ein Kernrohr 4 gewickelt sind.
Weiterhin zeigt Figur 4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren
erfindungsgemäßen Wärmetauschereinrichtung 1. Diese weist drei übereinander angeordnete Wärmeübertrager auf, nämlich entlang der Vertikalen Z von unten nach oben einen ersten, einen zweiten und einen dritten Wärmeübertrager 1a, 1 b, 1 c mit jeweils einem separaten Mantel 301 , 303, 305, die jeweils einen zugeordneten
Mantelraum 201 , 203, 205 einschließen. Die Wärmeübertrager 1a, 1 b, 1c können grundsätzlich auch seitlich versetzt zueinander angeordnet sein und müssen nicht zwangsläufig vertikal übereinander angeordnet sein.
Die drei Mäntel 301 , 303, 305 sind im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und weisen entsprechend eine Längsachse (Zylinderachse) auf, die parallel zur Vertikalen Z verläuft (bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordnete
Wärmetauschereinrichtung 1). Die Mäntel 301 , 303, 305 weisen des Weiteren eine umlaufende Wandung auf sowie eine Decke und einen Boden, die entlang der
Vertikalen Z einander gegenüber liegen und den jeweiligen Mantel nach oben bzw. unten hin abschließen. In den einzelnen Mänteln 301 , 303, 305 bzw. Mantelräumen 201 , 203, 205 ist jeweils ein gewickeltes Rohrbündel 2a, 2b, 2c angeordnet, das jeweils eine Mehrzahl an Rohren aufweist, die um ein Kernrohr gewickelt sind (vgl. Figur 5). Erfindungsgemäß ist zumindest eines der Rohrbündel 2a, 2b, 2c bzw. dessen Rohre aus einem anderen Material gefertigt als die anderen Rohrbündel. Hierbei können auch alle Rohrbündel 2a, 2b, 2c aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Bei den Materialien der Rohrbündel kann es sich um die oben beschriebenen Materialien handeln.
Weiterhin kann ergänzend oder alternativ zumindest einer der Mäntel 301 , 303, 305 aus einem anderen Material gefertigt sein als die anderen Mäntel. Dieser Mantel kann aus dem gleichen Material gefertigt sein, wie das oben erwähnte bzw. zugeordnete Rohrbündel 2a bzw. 2b bzw. 2c.
Weiterhin können alle Rohrbündel 2a, 2b, 2c und/oder Mäntel 301 , 303, 305 aus jeweils einem anderen Material gefertigt sein. Die zu dem jeweiligen Rohrbündel 2a, 2b, 2c gehörigen Mäntel 301 , 303, 305 können jeweils aus dem gleichen Material gefertigt sein wie das darin angeordnete Rohrbündel 2a, 2b, 2c.
Grundsätzlich kann zumindest einer der Wärmeübertrager 1a, 1 b, 1c komplett aus einem anderen Material gefertigt sein als die anderen Wärmeübertrager. Weiterhin können alle Wärmeübertrager 1a, 1 b, 1c jeweils aus einem anderen Material gefertigt sein als die jeweiligen beiden anderen Wärmeübertrager.
Die besagten Rohrbündel 2a, 2b, 2c bilden im untersten ersten Mantel 301 ebenso wie im mittleren zweiten Mantel 303 einen ersten, einen zweiten und einen dritten
Rohrraumabschnitt 101 , 121 , 111 bzw. 103, 123, 124 sowie im obersten dritten Mantel 305 einen ersten und einen zweiten Rohrraumabschnitt 105, 127 aus. Hierbei können die einzelnen Rohrraumabschnitte 101 , 121 , 111 bzw. 103, 123, 124 bzw. 105, 127 durch Gruppen von Rohren des jeweiligen Rohrbündels 2a, 2b, 2c gebildet sein.
Die ersten Rohrraumabschnitte 101 , 103 und 105 des ersten, zweiten und dritten Mantels 301 , 303, 305 dienen zur Aufnahme eines ersten Mediums M in Form einer zu verflüssigenden kohlenwasserstoffreichen Phase, die durch einen ersten Einlass E in einem unteren Teil (insbesondere Boden) des ersten Mantels 301 in das Wärmetauschersystem 1 eingespeist wird und entlang der Vertikalen Z nach oben strömt. Dabei wird eine Beabstandung zwischen den Mänteln 301 , 303, 305 durch Rohrraumabschnittsverbindungsmittel 102, 104 in Form von Rohrleitungen überbrückt, so dass ein durchgängiger Rohrraum gebildet wird, der sich entlang der Vertikalen Z durch die drei separaten Mäntel 301 , 303, 305 erstreckt.
Beim Durchlaufen jenes Rohrraumes wird das erste Medium M in mehreren Schritten im Bereich des ersten Mantels 301 abgekühlt, im Bereich des zweiten Mantels 303 verflüssigt und im Bereich des dritten Mantels 305 unterkühlt. Die verflüssigte Phase M kann dann über einen ersten Auslass A an einem oberen Teil des dritten Mantels 305 (insbesondere Decke) aus der Wärmeübertragereinrichtung 1 abgelassen werden.
In den weiteren Rohrraumabschnitten 121 , 111 bzw. 123, 124 bzw. 127 wird das zweite Medium K (z.B. Kältemittelgemisch) entlang der Vertikalen Z nach oben geführt und jeweils an oberen Enden der Mäntel in die jeweiligen Mantelräume eingeführt, so dass das zweite Medium K in den Mantelräumen 301 , 303 , 305 entlang der Vertikalen Z nach unten strömen kann. Hierzu sind die separaten Mäntel 301 , 303, 305 über ein erstes und ein zweites Mantelraumverbindungsmittel 202, 204 miteinander verbunden.
Zum Verflüssigen des ersten Mediums M wird dabei das erste Medium M und das zweite Medium K im Kreuzgegenstrom zu dem in den Mantelräumen 301 , 303, 305 abwärts strömenden zweiten Medium K geführt. Das kalte Ende des
Wärmetauschersystems 1 befindet sich somit am oberen Ende (dritter Mantel 305). Das zweite Medium K kann aus dem Sumpf des ersten Mantels 301 über einen zweiten Auslass A des ersten Mantels 301 abgezogen werden und in eine flüssige und eine gasförmige Fraktion aufgetrennt werden, um diese einzeln der
Wärmeübertragereinrichtung 1 zuführen zu können. Hierzu kann das aus dem Sumpf des ersten Mantels 301 abgezogene zweite Medium K einem Verdichter (nicht gezeigt) zugeführt werden. Der Verdichter kann zwei Verdichtungsstufen aufweisen. Das in der ersten Verdichtungsstufe verdichtete zweite Medium K (z.B. Kältemittelgemisch) kann dabei in einem Nachkühler bzw. Wärmeübertrager gegen Umgebungsluft oder Wasser teilkondensiert und einem ersten Abscheider zugeführt werden, in dem eine
Auftrennung in eine gasförmige sowie eine flüssige Fraktion erfolgt. Die gasförmige Fraktion wird dabei der zweiten Verdichterstufe zugeführt und in dieser auf den gewünschten Enddruck verdichtet. Auch der zweiten Verdichtungsstufe ist dabei ein Nachkühler bzw. Wärmetauscher nachgeordnet, in dem das verdichtete erste Medium K vorzugsweise gegen Umgebungsluft oder Wasser abgekühlt und anschließend einem weiteren zweiten Abscheider zugeführt wird.
Aus dem Sumpf des besagten ersten Abscheiders wird dann die flüssige Fraktion des ersten Mediums K abgezogen, über einen zweiten Einlass E' am unteren Ende des ersten Mantels 301 in den zweiten Rohrraumabschnitt 111 des ersten Mantels 301 eingespeist und entlang der Vertikalen Z nach oben geführt und sodann an einem oberen Ende des ersten Mantels 301 unter Entspannung in den ersten Mantelraum 201 eingeleitet, so dass die flüssige Fraktion des ersten Mediums K im ersten
Mantelraum 201 nach unten strömen kann und dabei in indirekten Wärmeaustausch mit dem ersten Medium M treten kann, das durch den ersten Rohrraumabschnitt 101 nach oben strömt, (sowie mit dem zweiten Medium K im dritten Rohrraumabschnitt 121 des ersten Mantels 301 ). Des Weiteren wird durch einen dritten Einlass E" am unteren Ende des ersten Mantels 301 die (aus dem Kopf des zweiten Abscheiders
abgezogene) gasförmige Fraktion des zweiten Mediums K in den dritten
Rohrraumabschnitt 121 des ersten Mantels 301 eingeleitet und entlang der Vertikalen Z nach oben geführt. Im ersten Mantel 301 kann somit im Ergebnis eine Vorkühlung des ersten Mediums M vorgenommen werden.
Das in dem dritten Rohrraumabschnitt 121 nach oben strömende zweite Medium K wird aus einem ersten Auslass 122a am oberen Ende des ersten Mantels 301 aus dem ersten Mantel 301 herausgeführt und bezüglich flüssiger und gasförmiger Fraktionen separiert. Hierzu kann das zweite Medium K über den ersten Auslass 122a einem dritten Abscheider (nicht gezeigt) zugeführt werden. Eine über den Kopf des dritten Abscheiders abgezogene gasförmige Fraktion wird dann über einen ersten Einlass 122b am unteren Ende des zweiten Mantels 303 in den zweiten Rohrraumabschnitt 123 des zweiten Mantels 303 eingeleitet, wohingegen eine aus dem Sumpf des dritten Abscheiders abgezogene flüssige Fraktion K über einen zweiten Einlass 122c am unteren Ende des zweiten Mantels 303 in den dritten Rohrraumabschnitt 124 des zweiten Mantels 303 eingeleitet wird und am oberen Ende des zweiten Mantels 303 unter Entspannung in den zweiten Mantelraum 203 eingeleitet wird, so dass jene flüssige Fraktion entlang der Vertikalen Z nach unten zum ersten Mantel 301 strömen kann, wobei es insbesondere in indirekten Wärmeaustausch mit dem ersten Medium M im ersten Rohrraumabschnitt 103 des zweiten Mantels 303 tritt (sowie dem zweiten Medium K im zweiten Rohrraumabschnitt 123 des zweiten Mantels 303 ). Des
Weiteren wird die gasförmige Fraktion des zweiten Mediums K über den zweiten Rohrraumabschnitt 123 sowie über ein drittes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel 126 in den zweiten Rohrraumabschnitt 127 des obersten dritten Mantels 305 geführt. Im zweiten Mantel 303 kann damit im Ergebnis eine weitere Abkühlung/Verflüssigung des ersten Mediums M erzielt werden.
Schließlich erfolgt im dritten Mantel 305 eine Unterkühlung des ersten Mediums M, indem das in dem zweiten Rohrraumabschnitt 127 des dritten Mantels 305 geführte zweite Medium K an einem oberen Ende des dritten Mantels 305 in den dritten Mantelraum 205 unter Entspannung eingeleitet wird (gasförmige Fraktion) und entlang der Vertikalen Z im dritten Mantelraum 305 nach unten geleitet wird. Hierbei tritt das zweite Medium K in indirekten Wärmeaustausch mit dem im ersten Rohrraumabschnitt 105 des dritten Mantels 305 geführten ersten Medium M, wodurch eine Unterkühlung des verflüssigten ersten Mediums M erzielt wird.
Es ist grundsätzlich natürlich auch möglich, benachbarte Mäntel 301 , 303 oder 303 , 305 zusammenzulegen. So kann bspw. vorliegend der erste mit dem zweiten oder der zweite mit dem dritten Mantel 301 , 303 bzw. 303, 305 einen einheitlichen Mantel bilden, so dass lediglich zwei separate Mäntel vorliegen. Diese Konfigurationen sind auch in den Figuren 2 und 3 allgemein beschrieben (siehe oben).
Grundsätzlich kann es sich bei den ersten, zweiten und dritten Wärmeübertragern 1 a, 1 b, 1 c, die in den Figurenl bis 4 beschrieben sind, gemäß Figur 5 um gewickelte Wärmeübertrager 1 a, 1 b, 1c handeln. Hierbei sind jeweils Rohre 3 des jeweiligen Rohrbündels 2a, 2b, 2c auf ein Kernrohr 4 gewickelt, dass diese Rohre 3 trägt. Die Rohre 3 einzelner Rohrlagen liegen über Abstandshalter bzw. Stege 5 aneinander an. Bevorzugt können die Rohre 3 zumindest eines oder einiger der Rohrbündel 2a, 2b, 2c sowie die besagten Stege 5 zwischen solchen Rohren 3 aus einem Edelstahl gefertigt sein. Die Stegbreite (hier die Dimension senkrecht zur Blattebene der Figur 5) kann dabei z.B. im Bereich von 10 mm bis 30 mm liegen. Die Steghöhe H liegt insbesondere in einem Bereich von 2 bis 32 mm, bevorzugt im Bereich von 4 bis 20 mm. Die Rohre 3 der Rohrbündel 2a, 2b, 2c können einen Außendurchmesser D im Bereich von 3 bis 35 mm, bevorzugt 8 bis 25 mm, mit Wanddicken S im Bereich von 0,3 bis 5 mm, bevorzugt 0,5 bis 2 mm, aufweisen.
Bezugszeichenliste
1 , r Wärmeübertragereinrichtung
1a Erster Wärmeübertrager
1 b Zweiter Wärmeübertrager
1c Dritter Wärmeübertrager
2a Erstes Rohrbündel
2b Zweites Rohrbündel
2c Drittes Rohrbündel
3 Rohre
Kern roh r
5 Steg
101 Erster Rohrraumabschnitt
102 Erstes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel
103 Erster Rohrraumabschnitt
104 Zweites Rohrraumabschnittsverbindungsmittel
105 Erster Rohrraumabschnitt
1 11 Zweiter Rohrraumabschnitt
121 Dritter Rohrraumabschnitt
122a Erster Auslass
122b Erster Einlass
122c Zweiter Einlass
123 Zweiter Rohrraumabschnitt
124 Dritter Rohrraumabschnitt
126 Drittes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel
127 Zweiter Rohrraumabschnitt
01 Erster Mantelraum
02 Erster Mantelraumverbindungsmittel
03 Zweiter Mantelraum
04 Zweites Mantelraumverbindungsmittel 05 Dritter Mantelraum
301 Erster Mantel
303 Zweiter Mantel
305 Dritter Mantel
201a Unterer erster Mantelraum 201 b Oberer erster Mantelraum
301a Unterer erster Mantel
301 b Oberer erster Mantel
101a Unterer Abschnitt
101 b Oberer Abschnitt
1 11a Unterer Abschnitt
111 b Oberer Abschnitt
121a Unterer Abschnitt
121 b Oberer Abschnitt
1 11c Viertes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel
121c Fünftes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel
211 Drittes Mantelraumverbindungsmittel
101c Dritter Auslass
101d Vierter Einlass
A Erster Auslass
A' Zweiter Auslass
E Erster Einlass
E' Zweiter Einlass
E" Dritter Einlass
M Erstes Medium
K Zweites Medium
Z Vertikale
H Höhe
D Durchmesser
S Wanddicke

Claims

Patentansprüche
Wärmeübertragereinrichtung (1), mit:
- einem ersten Wärmeübertrager (1a), der einen ersten Mantel (301)
aufweist, der einen ersten Mantelraum (201) umgibt, wobei der erste Wärmeübertrager (1a) weiterhin ein erstes Rohrbündel (2a) aufweist, das in dem ersten Mantelraum (201) angeordnet ist, so dass ein in dem ersten Rohrbündel (2a) strömendes Medium mit einem im ersten Mantelraum (201) des ersten Wärmeübertragers (1a) strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann,
einem zweiten Wärmeübertrager (1 b), der einen zweiten Mantel (303) aufweist, der einen zweiten Mantelraum (203) umgibt, wobei der zweite Wärmeübertrager (1 b) weiterhin zumindest ein zweites Rohrbündel (2b) aufweist, das in dem zweiten Mantelraum (203) angeordnet ist, so dass ein in dem mindestens einen zweiten Rohrbündel (2b) strömendes Medium mit einem im zweiten Mantelraum (203) strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann, und wobei
das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Rohrbündel (2a, 2b) miteinander in Strömungsverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Rohrbündel (2a) aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als das mindestens eine zweite Rohrbündel (2b) und/oder dass der erste Mantel (301) aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als der zweite Mantel (303).
Wärmeübertragereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Wärmeübertrager (1a, 1b) separat zueinander ausgebildet und beabstandet zueinander angeordnet sind.
Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmeübertrager (1 b) als ein zweistöckiger Wärmeübertrager ausgebildet ist, und ein weiteres drittes Rohrbündel (2c) aufweist, das in einem zugeordneten dritten Mantelraum (205) des zweiten Wärmeübertragers (1 b) oberhalb des zweiten Rohrbündels (2b) angeordnet ist, so dass ein in dem dritten Rohrbündel (2c) strömendes Medium mit einem im dritten Mantelraum (205) strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann.
Wärmeübertragereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragereinrichtung (1 ) einen dritten Wärmeübertrager (1c) aufweist, der einen dritten Mantel (305) aufweist, der einen dritten Mantelraum (205) umgibt, wobei der dritte Wärmeübertrager (1c) weiterhin zumindest ein drittes Rohrbündel (2c) aufweist, das in dem dritten Mantelraum (205) angeordnet ist, so dass ein in dem dritten Rohrbündel (2c) strömendes Medium mit einem im dritten Mantelraum (205) des dritten
Wärmeübertragers (1c) strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann.
Wärmeübertragereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das dritte Rohrbündel (2c) aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als das erste und/oder das zweite Rohrbündel (2a, 2b) und/oder dass der dritte Mantel (305) aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als der erste und/oder der zweite Mantel (301 , 303).
Wärmeübertragereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das dritte Rohrbündel (2c) aus dem gleichen Material gefertigt ist wie das erste Rohrbündel (2a) oder das zweite Rohrbündel (2b) und/oder dass der dritte Mantel (305) aus dem gleichen Material gefertigt ist wie der erste Mantel (301) oder der zweite Mantel (303).
Wärmeübertragereinrichtung nach Anspruch 4 oder nach Anspruch 5 oder 6 soweit rückbezogen auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und der dritte Wärmeübertrager (1a, 1b, 1c) separat zueinander ausgebildet und beabstandet zueinander angeordnet sind.
Wärmeübertragereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, das zweite oder das dritte
Rohrbündel (2a, 2b, 2c) aus einem der folgenden Materialen gebildet ist oder dieses aufweist: eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Nickelstahl.
9. Wärmeübertragereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite oder der dritte Mantel (301 , 303, 305) aus einem der folgenden Materialen gebildet ist oder dieses aufweist: eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, Kohlenstoffstahl,
Nickelstahl.
10. Wärmeübertragereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und/oder der dritte Wärmeübertrager (1a, 1b, 1c) jeweils als gewickelter Wärmeübertrager ausgebildet ist bzw. sind, wobei das jeweilige Rohrbündel (2a, 2b, 2c) auf ein Kernrohr (4) des jeweiligen Wärmeübertragers (1a, 1 b, 1c) gewickelt ist, das die Last des jeweiligen Rohrbündels (2a, 2b, 2c) trägt.
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PCT/EP2016/001580 Ceased WO2017050429A1 (de) 2015-09-23 2016-09-21 Verwendung unterschiedlicher materialien bei mehrteiligen wärmeübertragern

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DE102005029322A1 (de) * 2005-06-24 2006-12-28 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Rückführung und Kühlung von Abgas für eine Brennkraftmaschine
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