WO2020207626A1 - Stegdesign - und anordnung zur verringerung einer radialen fehlverteilung in einem gewickelten wärmeübertrager - Google Patents

Stegdesign - und anordnung zur verringerung einer radialen fehlverteilung in einem gewickelten wärmeübertrager Download PDF

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WO2020207626A1
WO2020207626A1 PCT/EP2020/025151 EP2020025151W WO2020207626A1 WO 2020207626 A1 WO2020207626 A1 WO 2020207626A1 EP 2020025151 W EP2020025151 W EP 2020025151W WO 2020207626 A1 WO2020207626 A1 WO 2020207626A1
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WO
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tube bundle
spacers
tube
heat exchanger
gap
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PCT/EP2020/025151
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Manfred Steinbauer
Jürgen Spreemann
Florian Deichsel
Konrad Braun
Manuel KNAUP
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Linde Gmbh
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Publication date
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    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2240/00—Spacing means

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger for the indirect heat transfer between a fluid first medium and at least one fluid second medium.
  • Such a heat exchanger is e.g. used in natural gas liquefaction plants and has a shell space for receiving a first medium (refrigerant) and a plurality of tubes arranged in the shell space for receiving at least one second medium, which are wound around a core tube and a
  • the tube bundle has a plurality of spacers for supporting or mechanically stabilizing the tube layers, which are each arranged in a tube bundle gap between two adjacent tube layers or in particular also in an innermost tube bundle gap between an innermost tube layer and an outer side of the
  • the number of spacers per tube bundle gap is usually constant, so that the spacers for supporting the tube layers can be arranged one above the other in the radial direction of the tube bundle. In this way, the weight of all pipe layers can be supported by the spacers without damaging the pipes of individual pipe layers.
  • the spacers reduce in a cross-sectional plane of the
  • the calculated pressure drop in the shell space in the radial direction would not be constant, but greater inside than further outside. Since the flow through the column, however In reality, if the pressure loss is the same everywhere, the result is a higher flow velocity for the gaps further outside than for the gaps further inside and therefore a higher dynamic and lower static pressure component. This can then lead to a maldistribution of the phase of the first medium carried in the jacket space in the direction of the outer layers of the tube bundle in the jacket space.
  • the present invention is therefore based on the problem of creating a heat exchanger of the type mentioned at the beginning which counteracts the above-mentioned maldistribution.
  • the thicknesses of the spacers of a first tube bundle gap being greater than the thicknesses of the spacers of a second tube bundle gap which lies further out in the radial direction of the tube bundle, i.e. closer to the jacket than the first tube bundle gap.
  • the individual tubes of the tube bundle are preferably wound helically on or around the core tube.
  • the respective tube bundle gap is designed accordingly, in particular in the form of an annular gap.
  • the core tube extends along a longitudinal axis of the jacket, the longitudinal axis in the case of a designated or intended use.
  • heat exchanger arranged ready for operation is aligned vertically. Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the thicknesses of those spacers which are arranged in the same tube bundle gap are of the same size.
  • the spacers have more than two, in particular three to four, different thicknesses in the radial direction of the tube bundle, the thickness of the spacers in the radial direction from the core tube to the jacket from the tube bundle gap
  • Tube bundle gap decreases or remains the same. I.e. in particular that two or more tube bundle gaps that are adjacent in the radial direction can have spacers of the same thickness and only then does a decrease in thickness take place (at the transition to the next further outward tube bundle gap). I.e. the thickness does not necessarily have to decrease from tube bundle gap to tube bundle gap, but can also decrease in steps towards the outside.
  • Tube bundle gap to tube bundle gap decreases.
  • the thickness of the spacers decreases strictly monotonically towards the outside (in the radial direction).
  • the spacers are designed as longitudinally extending webs which each extend in a longitudinal direction.
  • the spacers or webs can have a rectangular cross section perpendicular to the longitudinal direction, which has the said thickness, and a width perpendicular thereto (in the circumferential direction of the tube bundle).
  • the longitudinal direction of the respective spacer is parallel to the core tube or to the
  • the longitudinal axis of the jacket / core tube runs.
  • the respective spacer extends over an entire length of the tube bundle along the core tube or the longitudinal axis. Furthermore, it is provided according to one embodiment of the invention that the spacers in the respective tube bundle gap in the circumferential direction of the
  • Tube bundle are arranged equidistant from one another.
  • the spacers are grouped in such a way that a plurality of spacers for supporting the pipe layers are arranged one above the other in a radial direction of the pipe bundle.
  • the number of spacers in the respective tube bundle gap is the same.
  • Fig. 1 is a partially sectioned view of an embodiment of a
  • Heat exchangers that have thicknesses decreasing in the radial direction
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a tube bundle of a heat exchanger according to the invention along a sectional plane which runs perpendicular to the longitudinal axis of the core tube according to FIG.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a heat exchanger 1 according to the invention.
  • This has a jacket 2 which encloses a jacket space I of the heat exchanger 1.
  • a tube bundle 15 is arranged, which is acted upon along the longitudinal axis Z of the heat exchanger 1 or shell 2 with a liquid phase of a first medium M, which is, for example, a refrigerant.
  • At least one second fluid medium M ′ is guided in the tubes 10 of the tube bundle 15, so that it can enter into an indirect heat exchange with the first medium M guided in the shell space I.
  • nozzles 3, 4 can be provided on the shell 2.
  • the tube bundle 15 has a plurality of tubes 10, the tubes 10 each being wound at least in sections, preferably in a helical manner, around or onto a core tube 20 arranged in the shell space I, which extends along the
  • Longitudinal axis Z extends so that a plurality of pipe layers 101, 102, 103, 104 are formed, which lie one above the other in the radial direction R of the tube bundle 15 or of the core tube 20.
  • the respective radial direction R is perpendicular to the
  • the tubes 10 are for admitting at least one second medium M ‘into the
  • At least one connector 6 is provided on the jacket 2 for drawing off the at least one medium M ‘from the tube bundle 15.
  • the tube bundle 15 can also be used to introduce various second media M ‘in
  • Figure 1 shows an example of three such tube groups.
  • the tube bundle 15 can be surrounded by a cylindrical shirt 7 in order to suppress a bypass flow past the tube bundle 15.
  • each spacer 30 is provided (cf. in particular FIG. 2), each of which is arranged in a tube bundle gap 200, 201, 202, 203, the respective Tube bundle gap 200, 201, 202, 203 is formed by two adjacent tube layers 100, 101; 101, 102, ... which extend in the radial direction R.
  • Spacers 30 are provided so that the spacers 30 can be arranged one above the other in the radial direction R.
  • the aforementioned constant number of spacers 30 per tube bundle gap 200, 201, 202, 203 has the consequence in the prior art that the relative reduction of a free cross-sectional area F of the respective
  • Tube bundle gap 200, 201, 202, 203 due to the spacers 30 arranged one above the other in the radial direction R is greater closer to the core tube 20 than in the case of tube bundle gaps further out. Close to the core tube 20, this leads to a greater pressure drop on the shell space side in the tube bundle 15 than in areas or tube bundle gaps located further out in the radial direction R.
  • the spacers 30 each have a thickness D in the radial direction R of the tube bundle 15, the thicknesses D of the spacers of a first tube bundle gap (e.g. 200 ) are each greater than the thickness of the spacers of a second tube bundle gap (eg 201) which lies further out in the radial direction R of the tube bundle 15, ie is closer to shell 2 than the first tube bundle gap (e.g. 200).
  • the thicknesses of the spacers 30 are preferably the same.
  • the spacers 30 have more than two, in particular three to four, different thicknesses D in the radial direction R of the tube bundle 15, the thickness D of the spacers 30 in the radial direction R from the core tube 20 to the jacket 2 decreases or remains the same from tube bundle gap to tube bundle gap. I.e. in particular that two or more tube bundle gaps adjacent in the radial direction R can have spacers 30 of the same thickness and only then is there a decrease in thickness D, so that there is a stepped decrease in thicknesses D towards the outside.
  • Tube bundle gap 200, 201; 201, 202; 202, 203 decreases.
  • the spacers 30 are preferably designed as elongated webs 30 (cf. FIG. 1), each of which extends in a longitudinal direction.
  • the spacers 30 or webs can have a rectangular cross section perpendicular to the longitudinal direction. It is preferably provided that the longitudinal direction of the respective spacer is parallel to the core tube 20 or parallel to the longitudinal axis Z runs. Furthermore, it is preferably provided that the respective spacer 30 extends over an entire length of the tube bundle 15 along the core tube 20.
  • the spacers 30 are preferably arranged equidistant from one another in the respective tube bundle gap 200, 201, 202, 203.
  • the free cross-sectional area F of the tube bundle gaps located further out (e.g. 202, 203) can be reduced or to the free
  • Cross-sectional areas F of the further inner tube bundle gaps are matched, which counteracts the jacket-side maldistribution of the first medium or the refrigerant.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) zur indirekten Wärmeübertragung zwischen einem ersten und zumindest einem zweiten Medium (M, M'), mit einem Mantelraum (I) zur Aufnahme des ersten Mediums (M), einem im Mantelraum (I) angeordneten Kernrohr (20), einem im Mantelraum (I) angeordneten Rohrbündel (15), das mehrere Rohre (10) aufweist, die jeweils um das Kernrohr (20) gewickelt sind, so dass das Rohrbündel (15) mehrere übereinander angeordnete Rohrlagen (100, 101, 102, 103) aufweist, die jeweils zumindest ein Rohr (10) aufweisen, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Rohrlagen (100, 101; 101, 102;...) ein Rohrbündelspalt (200, 201, 202, 203) vorhanden ist, wobei in jedem Rohrbündelspalt (200, 201, 202, 203) mehrere Abstandshalter (30) zum Abstützen der Rohrlagen (100, 101, 102, 103) angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abstandshalter (30) jeweils in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (15) eine Dicke (D) aufweisen, wobei die Dicken (D) der Abstandshalter (30) eines ersten Rohrbündelspaltes (200) jeweils größer sind als die Dicken (D) der Abstandshalter eines zweiten Rohrbündelspaltes (203), der in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (15) weiter außen liegt als der erste Rohrbündelspalt (200).

Description

Beschreibung
Steadesian - und Anordnung zur Verringerung einer radialen Fehlverteiluna in einem gewickelten Wärmeübertrager
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für die indirekte Wärmeübertragung zwischen einem fluiden ersten Medium und zumindest einem fluiden zweiten Medium.
Ein derartiger Wärmeübertrager wird z.B. in Erdgasverflüssigungsanlagen eingesetzt und weist einen Mantelraum zur Aufnahme eines ersten Mediums (Kältemittel) auf sowie eine Mehrzahl an in dem Mantelraum angeordneten Rohren zur Aufnahme zumindest eines zweiten Mediums, die um ein Kernrohr gewickelt sind und ein
Rohrbündel mit mehreren übereinander liegenden Rohrlagen bilden. Weiterhin weist das Rohrbündel eine Mehrzahl an Abstandshaltern zum Abstützen bzw. mechanischen Stabilisieren der Rohrlagen auf, die jeweils in einem Rohrbündelspalt zwischen zwei benachbarten Rohrlagen angeordnet sind bzw. insbesondere auch in einem innersten Rohrbündelspalt zwischen einer innersten Rohrlage und einer Außenseite des
Kernrohres.
Hierbei ist in der Regel die Anzahl der Abstandshalter pro Rohrbündelspalt konstant, damit die Abstandshalter zum Abstützen der Rohrlagen in radialer Richtung des Rohrbündels übereinander angeordnet werden können. Auf diese Weise kann das Gewicht aller Rohrlagen über die Abstandshalter abgestützt werden ohne die Rohre einzelner Rohrlagen zu beschädigen.
Die Abstandshalter reduzieren dabei jedoch in einer Querschnittsebene des
Mantelraumes senkrecht zur Längsachse (Vertikale) des Kernrohres bzw. Rohrbündels jeweils die freie Querschnittsfläche des Mantelraumes zwischen den Rohrlagen, so dass auf Grund der konstanten Anzahl der Abstandshalter pro Rohrbündelspalt (siehe oben) die freien Querschnittsflächen zwischen den inneren Rohrlagen bzw. in den inneren Rohrbündelspalten eine größere relative Reduktion erfahren als die freien Querschnittsflächen der weiter außen gelegenen Rohrbündelspalten. Als Konsequenz wäre der rechnerische Druckabfall im Mantelraum in radialer Richtung nicht konstant, sondern innen größer als weiter außen. Da sich die Durchströmung der Spalte jedoch in der Realität so einstellt, dass überall der gleiche Druckverlust herrscht, ergibt sich für die weiter außen liegenden Spalte eine höhere Strömungsgeschwindigkeit als für die weiter innen liegenden Spalte und daher ein höherer dynamischer und geringerer statischer Druckanteil. Dies kann dann im Mantelraum zu einer Fehlverteilung der im Mantelraum geführten Phase des ersten Mediums in Richtung der äußeren Lagen des Rohrbündels führen.
Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art zu schaffen, der der oben genannten Fehlverteilung entgegenwirkt.
Dieses Problem wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen angegeben sind und nachfolgend beschrieben werden.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Abstandshalter jeweils in radialer
Richtung des Rohrbündels eine Dicke aufweisen, wobei die Dicken der Abstandshalter eines ersten Rohrbündelspaltes jeweils größer sind als die Dicken der Abstandshalter eines zweiten Rohrbündelspaltes, der in radialer Richtung des Rohrbündels weiter außen liegt, d.h. näher am Mantel, als der erste Rohrbündelspalt.
Hierdurch kann insbesondere ein gleichbleibender hydraulischer Durchmesser der freien Strömungsquerschnitte in den Rohrbündelspalten (zwischen den Rohrlagen und den Abstandshaltern) durch Verringerung der radialen Dicke der Abstandshalter in radialer Richtung vom Kernrohr zum Mantel hin ermöglicht bzw. eingestellt werden.
Die einzelnen Rohre des Rohrbündels sind vorzugsweise schraubenlinienförmig auf bzw. um das Kernrohr gewickelt. Der jeweilige Rohrbündelspalt ist entsprechend insbesondere in Form eines Ringspalts ausgebildet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich das Kernrohr entlang einer Längsachse des Mantels erstreckt, wobei die Längsachse bei einem bestimmungsgemäß bzw.
betriebsbereit angeordneten Wärmeübertrager vertikal ausgerichtet ist. Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Dicken derjenigen Abstandshalter, die in dem gleichen Rohrbündelspalt angeordnet sind, gleich groß sind.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Abstandshalter mehr als zwei, insbesondere drei bis vier, unterschiedlichen Dicken in der radialen Richtung des Rohrbündels aufweisen, wobei die Dicke der Abstandshalter in radialer Richtung vom Kernrohr zum Mantel hin von Rohrbündelspalt zu
Rohrbündelspalt abnimmt oder gleich bleibt. D.h. insbesondere, dass jeweils zwei oder mehrere in radialer Richtung benachbarte Rohrbündelspalte Abstandshalter gleicher Dicke aufweisen können und erst danach eine Abnahme der Dicke erfolgt (beim Übergang zum nächsten weiter außen gelegenen Rohrbündelspalt). D.h. die Dicke muss nicht notwendigerweise von Rohrbündelspalt zu Rohrbündelspalt abnehmen, sondern kann auch stufenartig nach außen hin abnehmen.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Dicke der Abstandshalter in radialer Richtung vom Kernrohr zum Mantel hin von
Rohrbündelspalt zu Rohrbündelspalt abnimmt. Hierbei nimmt also die Dicke der Abstandshalter nach außen hin (in radialer Richtung) streng monoton ab.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Abstandshalter als längserstreckte Stege ausgebildet sind, die sich jeweils in einer Längsrichtung erstrecken. Die Abstandshalter bzw. Stege können senkrecht zur Längsrichtung einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, der die besagte Dicke aufweist, sowie senkrecht dazu (in Umfangsrichtung des Rohrbündels) eine Breite aufweist.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Längsrichtung des jeweiligen Abstandshalters parallel zum Kernrohr bzw. zur
Längsachse des Mantels/Kernrohrs verläuft.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass sich der jeweilige Abstandshalter über eine gesamte Länge des Rohrbündels entlang des Kernrohrs bzw. der Längsachse erstreckt. Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Abstandshalter in dem jeweiligen Rohrbündelspalt in Umfangsrichtung des
Rohrbündels äquidistant zueinander angeordnet sind.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Abstandshalter so gruppiert sind, dass jeweils mehrere Abstandshalter zum Abstützen der Rohrlagen in einer radialen Richtung des Rohrbündels übereinander angeordnet sind.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Anzahl der Abstandshalter in dem jeweiligen Rohrbündelspalt gleich groß ist.
Weitere Merkmale, Vorteile sowie Ausführungsformen der Erfindung sollen
nachfolgend anhand der Figuren erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform eines
Wärmeübertragers mit Abstandshaltern eines Rohrbündels des
Wärmeübertragers, die in radialer Richtung abnehmende Dicken aufweisen; und
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Rohrbündels eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers entlang einer Schnittebene, die senkrecht zur Längsachse des Kernrohrs gemäß Figur 1 verläuft.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1 . Dieser weist einen Mantel 2 auf, der einen Mantelraum I des Wärmeübertragers 1 umschließt. In dem Mantelraum I ist ein Rohrbündel 15 angeordnet, das entlang der Längsachse Z des Wärmeübertragers 1 bzw. Mantels 2 mit einer flüssigen Phase eines ersten Mediums M beaufschlagt wird, bei dem es sich z.B. um ein Kältemittel handelt. In den Rohren 10 des Rohrbündels 15 wird zumindest ein zweites fluides Medium M‘ geführt, so dass dieses in einen indirekten Wärmeaustausch mit dem im Mantelraum I geführten ersten Medium M treten kann. Zum Einlassen des ersten Mediums M in den Mantelraum I bzw. zum Abziehen des ersten Mediums M aus dem Mantelraum I können am Mantel 2 Stutzen 3, 4 vorgesehen sein.
Das Rohrbündel 15 weist eine Mehrzahl an Rohren 10 auf, wobei die Rohre 10 jeweils zumindest abschnittsweise bevorzugt schraubenlinienförmig um bzw. auf ein im Mantelraum I angeordnetes Kernrohr 20 gewickelt sind, das sich entlang der
Längsachse Z erstreckt, so dass mehrere Rohrlagen 101 , 102, 103, 104 gebildet werden, die in radialer Richtung R des Rohrbündels 15 bzw. des Kernrohres 20 Übereinanderliegen. Die jeweilige radiale Richtung R steht senkrecht auf der
Längsachse Z und weist von der Längsachse Z nach außen zum Mantel 2 hin. Die Rohre 10 stehen zum Einlassen zumindest eines zweiten Mediums M‘ in das
Rohrbündel 15 mit zumindest einem am Mantel 2 vorgesehen Stutzen 5 in
Strömungsverbindung. Weiterhin ist zum Abziehen des mindestens einen Mediums M‘ aus dem Rohrbündel 15 zumindest ein Stutzen 6 am Mantel 2 vorgesehen. Das Rohrbündel 15 kann ferner zum Einleiten verschiedener zweiter Medien M‘ in
Rohrgruppen eingeteilt sein, den jeweils ein Einlass bzw. Stutzen 5 und ein Auslass bzw. Stutzen 6 zugeordnet ist. Die Figur 1 zeigt beispielhaft drei solche Rohrgruppen. Weiterhin kann das Rohrbündel 15 von einem zylindrischen Hemd 7 umgeben sein, um eine Bypassströmung am Rohrbündel 15 vorbei zu unterdrücken.
Zur mechanischen Stabilisierung des Rohrbündels 15 bzw. der einzelnen Rohrlagen 100, 101 , 102, 103 sind mehrere Abstandshalter 30 vorgesehen (vgl. insbesondere Figur 2), die jeweils in einem Rohrbündelspalt 200, 201 , 202, 203, angeordnet sind, wobei der jeweilige Rohrbündelspalt 200, 201 , 202, 203 durch zwei benachbarte Rohrlagen 100,101 ;101 ,102, ... gebildet wird, die in der radialen Richtung R
Übereinanderliegen, wobei der innerste Rohrbündelspalt 200 zwischen einer
Außenseite 20a des Kernrohres 20 und der innersten Rohrlage 100 liegt.
Durch die Anstandshalter 30 kann das Gewicht der einzelnen Rohrlagen 100, 101 ,
102, 103 über die Abstandshalter 30 abgestützt werden. Daher werden vorzugsweise in jedem Rohrbündelspalt 200, 201 , 202, 203 eine konstante Anzahl an
Abstandshaltern 30 vorgesehen, so dass die Abstandshalter 30 in radialer Richtung R übereinander angeordnet werden können. Die besagte konstante Anzahl der Abstandshalter 30 pro Rohrbündelspalt 200, 201 , 202, 203 hat jedoch im Stand der Technik zur Folge, dass die relative Reduktion einer quer zur Längsachse Z orientierten freien Querschnittsfläche F des jeweiligen
Rohrbündelspalts 200, 201 , 202, 203 durch die in radialer Richtung R übereinander angeordneten Abstandshalter 30 näher am Kernrohr 20 größer ist als bei weiter außen gelegenen Rohrbündelspalten. Dies führt nahe am Kernrohr 20 zu einem größeren mantelraumseitigen Druckabfall im Rohrbündel 15 als bei in radialer Richtung R weiter außen gelegenen Bereichen bzw. Rohrbündelspalten.
Um diesen Druckabfall kontrolliert beeinflussen bzw. ausgleichen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen (vgl. Fig 2), dass die Abstandshalter 30 jeweils in radialer Richtung R des Rohrbündels 15 eine Dicke D aufweisen, wobei die Dicken D der Abstandshalter eines ersten Rohrbündelspaltes (z.B. 200) jeweils größer sind als die Dicken der Abstandshalter eines zweiten Rohrbündelspaltes (z.B. 201 ), der in radialer Richtung R des Rohrbündels 15 weiter außen liegt, d.h. näher am Mantel 2 liegt, als der erste Rohrbündelspalt (z.B. 200). Innerhalb eines Rohrbündelspalts 200, 201 , 202, 203 sind die Dicken der Abstandshalter 30 vorzugsweise gleich groß.
Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Abstandshalter 30 mehr als zwei, insbesondere drei bis vier, unterschiedlichen Dicken D in der radialen Richtung R des Rohrbündels 15, aufweisen, wobei die Dicke D der Abstandshalter 30 in radialer Richtung R vom Kernrohr 20 zum Mantel 2 hin von Rohrbündelspalt zu Rohrbündelspalt abnimmt oder gleich bleibt. D.h. insbesondere, dass jeweils zwei oder mehrere in radialer Richtung R benachbarte Rohrbündelspalte Abstandshalter 30 gleicher Dicke aufweisen können und erst danach eine Abnahme der Dicke D erfolgt, so dass eine gestufte Abnahme der Dicken D nach außen hin vorliegt. Alternativ hierzu kann gemäß Figur 2 vorgesehen sein, dass die Dicke D der Abstandshalter 30 in radialer Richtung vom Kernrohr 20 zum Mantel 2 hin von Rohrbündelspalt zu
Rohrbündelspalt 200, 201 ; 201 , 202; 202, 203 abnimmt.
Vorzugsweise sind die Abstandshalter 30 als längserstreckte Stege 30 ausgebildet (vgl. Fig. 1 ), die sich jeweils in einer Längsrichtung erstrecken. Die Abstandshalter 30 bzw. Stege können dabei senkrecht zur Längsrichtung einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Längsrichtung des jeweiligen Abstandshalters parallel zum Kernrohr 20 bzw. parallel zur Längsachse Z verläuft. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass sich der jeweilige Abstandshalter 30 über eine gesamte Länge des Rohrbündels 15 entlang des Kernrohrs 20 erstreckt.
In der Umfangsrichtung U des Rohrbündels 15 sind die Abstandshalter 30 in dem jeweiligen Rohrbündelspalt 200, 201 , 202, 203 vorzugsweise äquidistant zueinander angeordnet.
Aufgrund der Reduktion der Dicken D der Abstandshalter 30 in der radialen Richtung R des Rohrbündels kann die freie Querschnittsfläche F der weiter außen gelegenen Rohrbündelspalte (z.B. 202, 203) reduziert werden bzw. an die freien
Querschnittsflächen F der weitere innen gelegenen Rohrbündelspalte (z.B. 200, 201 ) angeglichen werden, was der mantelseitige Fehlverteilung des ersten Mediums bzw. des Kältemittels entgegenwirkt.
Bezugszeichenliste
Figure imgf000010_0001

Claims

Patentansprüche
1. Wärmeübertrager (1 ) zur indirekten Wärmeübertragung zwischen einem ersten und zumindest einem zweiten Medium (M, M‘), mit
- einem Mantelraum (I) zur Aufnahme des ersten Mediums (M),
- einem im Mantelraum (I) angeordneten Kernrohr (20),
- einem im Mantelraum (I) angeordneten Rohrbündel (15), das mehrere Rohre (10) aufweist, die jeweils um das Kernrohr (20) gewickelt sind, so dass das Rohrbündel (15) mehrere übereinander angeordnete Rohrlagen (100, 101 , 102, 103) aufweist, die jeweils zumindest ein Rohr (10) aufweisen, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Rohrlagen (100, 101 ; 101 , 102; ...) ein
Rohrbündelspalt (200, 201 , 202, 203) vorhanden ist, wobei in jedem
Rohrbündelspalt (200, 201 , 202, 203) mehrere Abstandshalter (30) zum
Abstützen der Rohrlagen (100, 101 , 102, 103) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (30) jeweils in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (15) eine Dicke (D) aufweisen, wobei die Dicken (D) der Abstandshalter (30) eines ersten Rohrbündelspaltes (200) jeweils größer sind als die Dicken (D) der
Abstandshalter eines zweiten Rohrbündelspaltes (203), der in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (15) weiter außen liegt als der erste Rohrbündelspalt (200).
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dicken (D) der Abstandshalter (30), die in dem gleichen Rohrbündelspalt (200, 201 , 202, 203) angeordnet sind, gleich groß sind.
3. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (30) mehr als zwei, insbesondere drei bis vier, unterschiedlichen Dicken (D) aufweisen, wobei die Dicke (D) der
Abstandshalter in radialer Richtung (R) vom Kernrohr (20) zum Mantel (2) hin von Rohrbündelspalt zu Rohrbündelspalt abnimmt oder gleich bleibt.
4. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) der Abstandshalter (30) in radialer Richtung (R) vom Kernrohr (20) zum Mantel (2) hin von Rohrbündelspalt zu Rohrbündelspalt abnimmt.
5. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (30) als längserstreckte Stege (30) ausgebildet sind, die sich jeweils in einer Längsrichtung erstrecken.
6. Wärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Längsrichtung des jeweiligen Abstandshalters (30) parallel zum Kernrohr (20) verläuft.
7. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sich der jeweilige Abstandshalter (30) zumindest über eine gesamte Länge des Rohrbündels (15) entlang des Kernrohrs (20) erstreckt.
8. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (30) in dem jeweiligen Rohrbündelspalt (200, 201 , 202, 203) in Umfangsrichtung (U) des Rohrbündels (15) äquidistant zueinander angeordnet sind.
9. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen einer in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (15) innersten Rohrlage (100) und einer Außenseite (20a) des Kernrohres (20) ein innerster Rohrbündelspalt (200) vorhanden ist, in dem mehrere Abstandshalter (30) angeordnet sind.
10. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (30) so gruppiert sind, dass jeweils mehrere Abstandshalter (30) zum Abstützen der Rohrlagen (100, 101 , 102, 103) in einer radialen Richtung (R) des Rohrbündels (15) übereinander angeordnet sind.
1 1 . Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Abstandshalter (30) in dem jeweiligen Rohrbündelspalt (200, 201 , 202, 203) gleich ist.
12. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Abstandshalter (30) in zumindest zwei Rohrbündelspalten unterschiedlich ist.
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