DE102016005838A1

DE102016005838A1 - Gewickelter Wärmeübertrager mit Einbauten zwischen Hemd und letzter Rohrlage

Info

Publication number: DE102016005838A1
Application number: DE102016005838.2A
Authority: DE
Inventors: Manfred Steinbauer; Christiane Kerber; Jürgen Spreemann; Ingomar Blum; Florian Deichsel; Konrad Braun; Roland Hiller; Alexander Kern
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2017-11-16
Also published as: EP3455573B1; US20190137185A1; CN109312996B; RU2733911C2; WO2017194202A1; RU2018139605A; US10914526B2; RU2018139605A3; EP3455573A1; CN109312996A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1) zur indirekten Wärmeübertragung zwischen einem ersten Fluid (S) und zumindest einem zweiten Fluid (S'), mit einem entlang einer Längsachse (z) erstreckten Mantel (10), der einen Mantelraum (M) zur Aufnahme des ersten Fluids (S) umgibt, einem im Mantelraum (M) angeordneten Rohrbündel (2) mit einer Mehrzahl an Rohren (20) zur Aufnahme des mindestens einen zweiten Fluids (S'), wobei die Rohre (20) mehrere Rohrlagen bilden, und einem im Mantelraum (M) angeordneten Hemd (3), das eine in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (2) äußerste Rohrlage (200) des Rohrbündels (2) umschließt, wobei zwischen dem Hemd (3) und der äußersten Rohrlage (200) entlang der Längsachse (z) erstreckte Abstandshalter (60) angeordnet sind, wobei zwischen je zwei in der Umfangsrichtung des Hemdes (3) benachbarten Abstandshaltern (60) sowie dem Hemd (3) und der obersten Rohrlage (200) eine Zwischenraum (M') vorhanden ist, wobei erfindungsgemäß in dem jeweiligen Zwischenraum (M') ein Strömungshindernis (300) angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, eine Strömung des ersten Fluids (S) im jeweiligen Zwischenraum (M') zumindest über einen entlang der Längsachse (z) erstreckten Teilabschnitt des jeweiligen Zwischenraumes (M') zu behindern oder zu unterdrücken.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Anordnen von Strömungshindernissen in einem Wärmeübertrager gemäß Anspruch 14.
Ein derartiger Wärmeübertrager weist einen drucktragenden Mantel auf, der sich entlang einer vorzugsweise vertikal orientierten Längsachse erstreckt und einen Mantelraum zur Aufnahme eines ersten Fluids begrenzt. In dem Mantelraum ist ein Rohrbündel mit einer Mehrzahl an Rohren zur Aufnahme zumindest eines zweiten Fluids angeordnet, wobei die Rohre mehrere Rohrlagen des Rohrbündels bilden, die in radialer Richtung des Rohrbündels übereinander angeordnet sind. Das mindestens eine zweite Fluid kann somit in einen indirekten Wärmetausch mit dem im Mantelraum geführten ersten Fluid treten. Weiterhin weist ein derartiger Wärmeübertrager ein im Mantelraum angeordnetes und das Rohrbündel umgebendes Hemd auf, das bevorzugt die Form eines Zylindermantels aufweist, wobei zwischen dem Hemd und der äußersten Rohrlage parallel zur Längsachse erstreckte Abstandshalter angeordnet sind. Mittels der Abstandshalter, über die das Hemd an der äußersten Rohrlage festgelegt sein kann, können insbesondere thermisch induzierte Spannungen zwischen dem Hemd und dem Rohrbündel abgebaut werden. Hierzu können die Abstandshalter in radialer Richtung des Rohrbündels elastisch deformierbar ausgebildet sein. Aufgrund der Abstandshalter ist jedoch zwischen je zwei in der Umfangsrichtung des Hemdes benachbarten Abstandshaltern sowie dem Hemd und der obersten Rohrlage ein kleiner Zwischenraum vorhanden, der insbesondere jeweils die Gestalt einer Zylindermantelteilschale aufweist Diese Zwischenräume vermindern die Wirkung des Hemdes, die darin besteht, eine übermäßige Bypassströmung des ersten Fluids am Rohrbündel vorbei zu unterdrücken, da sich derartige Strömungen negativ auf die Effektivität des Wärmeübertragers auswirken würden. Zum einen kann im Falle eines Fallfilmverdampfers eine zu große Bypassströmung zu einem erhöhten Flüssigkeitsanfall im Sumpf des Wärmeübertragers führen. Steigt der Flüssigkeitsspiegel dabei zu hoch, muss die Leistung eines solchen Wärmeübertragers reduziert oder die Flüssigkeit (erstes Fluid) dem System entzogen werden, um insbesondere eine Anlagenabschaltung zu verhindern. Zum anderen kann auf Grund dieser Bypassströmung die übertragene Wärmeleistung des Tauschers reduziert werden.
Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, einen Wärmeübertrager sowie ein Verfahren bereitzustellen, der bzw. das den eingangs geschilderten Nachteil einer Bypassströmung mindert.
Dieses Problem wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem jeweiligen Zwischenraum ein Strömungshindernis angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, eine Strömung des ersten Fluids im jeweiligen Zwischenraum zumindest über einen entlang der Längsachse erstreckten Teilabschnitt des jeweiligen Zwischenraumes zu behindern oder zu unterdrücken.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass der jeweilige Zwischenraum senkrecht zur Längsachse eine Querschnittsfläche aufweist, wobei das jeweilige Strömungshindernis entlang seiner gesamten Länge in Richtung der Längsachse mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 60% vorzugsweise mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 80% vorzugsweise mehr als 90%, vorzugsweise mehr als 95%, vorzugsweise mehr als 99%, insbesondere 100% der Querschnittsfläche des zugeordneten Zwischenraums einnimmt.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass das Strömungshindernis eine flexible Materiallage aufweist, so dass diese um eine vergleichsweise steifere, z. B. aus einem Metall gefertigte Trägerstruktur herumlegbar ist. Eine derartige Materiallage kann z. B. gemäß bevorzugter Ausführungsformen ein Druck-E-Modul (z. B. nach DIN EN ISO 604) von weniger als 10000 MPa (MegaPascal), vorzugsweise von weniger als 2000 MPa, besonders bevorzugt von weniger als 1000 MPa, weiter besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 1000 MPa und insbesondere besonders bevorzugt im Bereich von 300 bis 1000 MPa aufweisen.
Die flexible Materiallage kann gemäß einer Ausführungsform PTFE (Polytetrafluorethylen) aufweisen oder aus PTFE gebildet sein.
Um insbesondere ein Einschieben des jeweiligen Strömungshindernisses in den zugeordneten Zwischenraum zu erleichtern, ist gemäß einer Ausführungsform bevorzugt vorgesehen, dass das jeweilige Strömungshindernis eine Tragstruktur aufweist. Hierbei kann die Tragstruktur auch an die Materiallage bzw. die Materiallage an die Tragstruktur angeformt sein.
Hierbei kann die Tragstruktur zum Beispiel plattenförmig ausgebildet sein. Ist der Abstand benachbarte Abstandshalter in Umfangsrichtung des Hemdes ausreichend klein kann die Tragstruktur zum Beispiel als flache bzw. ebene Platte, insbesondere Blech, ausgebildet sein. Bei größeren Abständen benachbarter Abstandshalter untereinander kann eine derartige Tragstruktur auch eine Krümmung aufweisen, die einer Krümmung der äußersten Rohrlage in Umfangsrichtung des Hemdes entspricht bzw. deren Verlauf folgt.
Grundsätzlich kann die Tragstruktur gemäß einer Ausführungsform ein Metall aufweisen oder kann aus einem Metall gebildet sein.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass die Materiallage des jeweiligen Strömungshindernisses bezogen auf eine vertikal ausgerichtete Längsachse des Mantels um eine obere Kante der Tragstruktur des Strömungshindernisses herumgelegt ist oder herumgeführt ist (z. B. bei angeformter Tragstruktur/Materiallage, siehe oben), so dass die Materiallage diese obere Kante sowie eine Vorderseite der Tragstruktur sowie eine der Vorderseite abgewandte Rückseite der Tragstruktur zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, überdeckt. Die Vorderseite der jeweiligen Tragstruktur ist dabei dem Hemd zugewandt und der äußersten Rohrlage abgewandt.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass das jeweilige Strömungshindernis bezogen auf eine vertikal ausgerichtete Längsachse des Mantels jeweils von unten her in den jeweiligen Zwischenraum eingeschoben wird. Hierdurch kann insbesondere auch eine nachträgliche Ausrüstung eines bereits aufgebauten Wärmeübertragers mit einem erfindungsgemäßen Strömungshindernis vorgenommen werden (siehe auch unten). Hierbei kann zum Beispiel eine bestehende Öffnung des Mantels des Wärmeübertragers, zum Beispiel in Form eines Mannlochs, verwendet werden, um Zugang zum Wärmeübertrager zu erhalten.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass das jeweilige Strömungshindernis mit einem um die obere Kante herumgelegten Abschnitt der Materiallage voran in den zugeordneten Zwischenraum eingeschoben wird bzw. dort angeordnet ist. Die Tragstruktur dient hierbei mit Vorteil zur Aussteifung der Materiallage, die bevorzugt dazu konfiguriert ist, den jeweiligen Zwischenraum abzudichten. Auf diese Weise kann auch ein vergleichsweise äußerst flexibles abdichtendes Material bzw. eine entsprechende Materiallage in den vergleichsweise engen Zwischenraum zwischen dem Hemd und der äußersten Rohrlagen eingeschoben werden. Vorzugsweise verbleibt die Tragstruktur im Wärmeübertrager. Es ist grundsätzlich aber auch denkbar, die Tragstruktur lediglich als Positionierungshilfe zu verwenden und nach dem Anordnen der jeweiligen Materiallage wieder zu entfernen.
Im Hinblick auf die Abdichtung der vorhandenen Zwischenräume, ist es insbesondere von Bedeutung, einen unteren Abschnitt des Rohrbündels vor Bypassströmungen zu bewahren. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers ist daher vorgesehen, dass sich das jeweilige Strömungshindernis bezogen auf eine vertikale Ausrichtung der Längsachse des Mantels lediglich entlang eines unteren Abschnitts des Rohrbündels in dem jeweiligen Zwischenraum erstreckt. Dieser untere Abschnitt erstreckt sich insbesondere von einem untersten Ende des Rohrbündels (bezogen auf einen betriebsbereit angeordneten Wärmeübertrager, bei dem sich die Längsachse parallel zur Vertikalen erstreckt) nach oben. Dieser untere Abschnitt weist dabei vorzugsweise eine Erstreckung bzw. Länge in Richtung der Längsachse auf, die insbesondere kleiner ist als 50%, 30%, 20%, 10%, oder 5% der Gesamtlänge des Rohrbündels entlang der Längsachse.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass sich das jeweilige Strömungshindernis in der Umfangsrichtung des Hemdes über die gesamte Umfangserstreckung des jeweiligen Zwischenraums zwischen den Abstandshaltern erstreckt, und den jeweiligen Zwischenraum insbesondere auch in der radialen Richtung voll ausfüllt. Hierdurch kann eine Strömung in dem jeweiligen Zwischenraum zumindest über den Teilabschnitt des Zwischenraumes unterdrückt werden, über den sich das jeweilige Strömungshindernis entlang der Längsachse erstreckt.
Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers vorgesehen, dass die Rohre zur Ausbildung der Rohrlagen jeweils helikal auf bzw. um ein Kernrohr des Wärmeübertragers gewickelt sind, das dazu ausgebildet ist, die Last der Rohre aufzunehmen. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Wärmeübertrager weitere Abstandshalter zwischen der jeweiligen Rohrlage und der jeweils darunter liegenden, in der radialen Richtung weiter innen angeordneten Rohrlage aufweist, wobei sich die Abstandshalter jeweils entlang der Längsachse erstrecken. Die einzelnen Rohrlagen stützen sich dabei vorzugsweise über eine pro Rohrlage konstante Anzahl an Abstandshalter an der jeweils darunter angeordneten Rohrlage und somit letztlich am Kernrohr ab. Dieses erstreckt sich bevorzugt entlang der Längsachse des Mantels und ist des Weiteren bevorzugt koaxial zum Mantel im Mantelraum angeordnet.
Die besagten Abstandshalter sind vorzugsweise in radialer Richtung jeweils genau über einem zugeordneten darunter liegenden Abstandshalter angeordnet. Weiterhin sind die (in radialer Richtung des Rohrbündels) äußersten Abstandshalter vorzugsweise in der radialen Richtung elastisch deformierbar ausgebildet. So dass sie thermisch induzierte Spannungen zwischen Hemd und Rohrbündel ausgleichen können. Hierzu können die Abstandshalter aus einem entsprechenden Material gefertigt sein oder separate Federmittel (z. B. Schraubenfedern) aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anordnen, insbesondere Nachrüsten, von Strömungshindernissen in einem Wärmeübertrager, der einen entlang einer Längsachse erstreckten Mantel aufweist, der einen Mantelraum zur Aufnahme eines ersten Fluids umgibt, wobei der Wärmeübertrager weiterhin ein im Mantelraum angeordnetes Rohrbündel mit einer Mehrzahl an Rohren zur Aufnahme zumindest eines zweiten Fluids aufweist, die mehrere Rohrlagen bilden, sowie ein im Mantelraum angeordnetes Hemd, das eine in radialer Richtung des Rohrbündels äußerste Rohrlage des Rohrbündels umschließt, wobei zwischen dem Hemd und der äußersten Rohrlage entlang der Längsachse erstreckte Abstandshalter angeordnet sind, wobei zwischen je zwei in der Umfangsrichtung des Hemdes benachbarten Abstandshaltern sowie dem Hemd und der obersten Rohrlage ein Zwischenraum vorhanden ist, und wobei in den jeweiligen Zwischenraum ein Strömungshindernis eingeschoben wird, das dazu ausgebildet ist, eine Strömung des ersten Fluids entlang der Längsachse im jeweiligen Zwischenraum zumindest über einen entlang der Längsachse erstreckten Teilabschnitt des jeweiligen Zwischenraumes zu behindern oder zu unterdrücken.
In einzelnen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Strömungshindernisse in den oben beschriebenen Weisen ausgebildet sein.
Die Strömungshindernisse werden jeweils bevorzugt von unten her in den jeweiligen Zwischenraum eingeführt und dann entlang der (vorzugsweise vertikalen) Längsachse im Mantel des Wärmeübertragers nach oben geschoben.
Wie oben bereits erwähnt, wird dies gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens bei einem bereits betriebsbereiten Wärmeübertrager nachträglich zur besseren Unterdrückung der Bypassströmungen in den Zwischenräumen vorgenommen.
Insbesondere weist das jeweilige Strömungshindernis das bevorzugt entlang der Längsachse von unten her in einen unteren Abschnitt des jeweiligen Zwischenraumes eingeschoben wird, eine Tragstruktur mit einer oberen Kante auf, um die eine Materiallage herumgelegt wird (die Materiallage kann auch an die Tragstruktur angeformt sein, siehe oben), so dass ein Abschnitt der Materiallage diese obere Kante umgibt, wobei das Strömungshindernis mit diesem Abschnitt voran von unten her in den jeweiligen Zwischenraum eingeschoben wird. Die Materiallage bzw. die Tragstruktur können die oben jeweils beschriebenen Materialien aufweisen bzw. aus den oben jeweils beschriebenen Materialien gebildet sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgende Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine ausschnitthafte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers;
2 eine teilweise geschnittene, ausschnitthafte sowie perspektivische Ansicht einer oberen Rohrlage eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, wobei auf der obersten Rohrlage ein Hemd angeordnet ist, dass über Abstandshalter an der obersten Rohrlage festgelegt ist, wobei zwischen dem Hemd und der obersten Rohrlage Strömungshindernisse vorgesehen sind (in der 2 ist der Übersichtlichkeit halber nur ein Strömungshindernis gezeigt); und
3 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Strömungshindernisses nach Art der 2.
1 zeigt im Zusammenhang mit den 2 und 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1 mit einer Mehrzahl an Strömungshindernissen 300.
Der Wärmeübertrager 1 ist zur indirekten Wärmeübertragung zwischen einem ersten und zumindest einem zweiten Fluid S, S' ausgebildet und weist einen Mantel 10 auf, der einen Mantelraum M zur Aufnahme des ersten Fluids S umgibt, das über einen Einlassstutzen 101 am Mantel 10 in den Mantelraum M einleitbar und über einen entsprechenden Auslassstutzen 102 am Mantel 10 wieder aus dem Mantelraum M abziehbar ist, wobei das erste Fluid S ein im Mantelraum M angeordnetes Rohrbündel 2 des Wärmeübertragers von oben her beaufschlagt.
Der Mantel 10 des Wärmeübertragers 1 erstreck sich entlang einer Längsachse z, die bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten Zustand des Wärmeübertragers 1 entlang der Vertikalen verläuft. Das Rohrbündel 2 weist eine Mehrzahl an Rohren 20 zur Aufnahme des mindestens einen zweiten Fluids S' auf. Verschiedene zweite Fluide S' können z. B. in zugeordneten Rohren bzw. Rohrgruppen des Rohrbündels 2 geführt werden, d. h., das Rohrbündel 2 wird entsprechend der Anzahl der zu führenden zweiten Fluide S' aufgeteilt. Die Rohre 20 sind helikal auf ein Kernrohr 21 gewickelt, so dass mehrere Rohrlagen 200, 201 gebildet werden, die in einer radialen Richtung R, die senkrecht auf der Längsachse z steht, übereinander angeordnet sind, wobei sich das Kernrohr 21 ebenfalls entlang der Längsachse z erstreckt und konzentrisch im Mantelraum M angeordnet ist. Weiterhin sind die einzelnen Rohrlagen 200, 201 über entlang der Längsachse z erstreckte Abstandshalter 6 aneinander festgelegt, wobei jeweils mehrere Abstandshalter 6 in radialer Richtung R des Rohrbündels 2 übereinander angeordnet sind. Dabei ist zwischen den benachbarten Rohrlagen vorzugsweise eine konstante Anzahl an Abstandshaltern 6 vorgesehen.
Mehrere Rohre 20 können jeweils in einem Rohrboden 104 zusammengefasst sein, wobei das zweite Fluid S' bzw. mehrere zweite Fluide S über Einlassstutzen 103 am Mantel 10 in jene Rohre 20 eingeleitet und über Ablassstutzen 105 aus den Rohren 20 abgezogen werden kann bzw. können. Somit kann zwischen dem ersten Fluid S und dem mindestens einen zweiten Fluid S' indirekt Wärme übertragen werden, wobei diese Fluide S, S' z. B. im Gegenstrom durch den Wärmeübertrager 1 geführt werden.
Der Mantel 10 sowie das Kernrohr 21 sind zumindest abschnittsweise zylinderförmig ausgeführt, so dass die Längsachse z eine Zylinderachse des Mantels 10 und des konzentrisch darin verlaufenden Kernrohres 21 bildet. Im Mantelraum M ist des Weiteren ein vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildetes Hemd 3 angeordnet, das das Rohrbündel 2 umschließt, so dass zwischen dem Rohrbündel 2 und jenem Hemd 3 ein das Rohrbündel 2 umgebender Ringspalt ausgebildet ist. In diesem sind entlang der Längsachse z erstreckte Abstandshalter 60 angeordnet, über die das Hemd 3 am Rohrbündel 2, insbesondere an der äußersten Rohrlage 200, festgelegt ist. Die besagten Abstandshalter 60 erstrecken sich vorzugsweise entlang der Längsachse z über die gesamte Länge des Rohrbündels 2 und sind der radialen Richtung R jeweils bevorzugt elastisch deformierbar ausgebildet, um thermisch induzierte Spannungen zwischen dem Rohrbündel 2 und dem Hemd 3 ausgleichen zu können. Aufgrund der Abstandshalter 60 ist zwischen dem Hemd 3 und der äußersten Rohrlage 200 zwischen je zwei in der Umfangsrichtung U des Hemdes 3 benachbarten Abstandshaltern 60 ein entlang der Längsachse z erstreckter Zwischenraum M' vorhanden.
In diesen Zwischenräumen M' sind bevorzugt Strömungshindernisse 300 angeordnet, die im Idealfall eine Bypassströmung des ersten Fluids S in den Zwischenräumen M' im Bereich der Strömungshindernisse 300 vollständig unterbinden bzw. diese insbesondere zumindest derart behindern, dass eine signifikante Effektivitätssteigerung des Wärmeübertragers 1 erzielt wird bzw. dafür gesorgt wird, dass zumindest ein Teil des Fluids S (bevorzugt das gesamte Fluid S) aus dem jeweiligen Zwischenraum M' wieder in das Bündel 2 geleitet wird.
Die Strömungshindernisse 300 weisen gemäß einer Ausführungsform eine Tragstruktur 302 auf (z. B. in Form eines rechteckförmigen Blechs) sowie eine z. B. aus PFTE bestehende Materiallage 301 auf, die um eine obere Kante 302b der Tragstruktur 302 herum gelegt ist, so dass die Materiallage 301 diese obere Kante 302b sowie eine dem Hemd 3 zugewandte Vorderseite 302a der Tragstruktur 302 sowie eine der Vorderseite 302a abgewandte Rückseite 302c der Tragstruktur 302 mit entsprechenden Abschnitten 301a, 301b, 301c überdeckt. Hierbei dient die Tragstruktur 302 zur Aussteifung der Materiallage 301 des jeweiligen Strömungshindernisses 300, das bevorzugt jeweils von unten her in einer Einführrichtung E (vgl. 2 und 3) mit dem Abschnitt 301b, der um die jeweilige obere Kante 302b gelegt ist, in den zugeordneten Zwischenraum M' eingeführt und nach oben geschoben wird. Die Einführrichtung E weist hierbei z. B. bei einem aufgerichteten Wärmeübertrager 1 entlang der Längsachse z in vertikaler Richtung nach oben. Die Strömungshindernisse 300 können natürlich auch bei einem liegenden Wärmeübertrager 1 eingebracht werden, wobei die Einführrichtung E entsprechend jeweils horizontal orientiert ist. Bevorzugt füllt das jeweilige bestimmungsgemäß angeordnete Strömungshindernis 300 zumindest einen unteren Abschnitt des jeweiligen Zwischenraumes M eng aus und verhindert somit bevorzugt in diesem Bereich eine Bypassströmung des ersten Fluids S am Rohrbündel 2 vorbei.

Mit Vorteil kann eine derartige Abdichtung bei bereits bestehenden gewickelten Wärmeübertragern 1 nachträglich durchgeführt werden. Bezugszeichenliste

1	Wärmeübertrager
2	Rohrbündel
3	Hemd
6	Abstandshalter
10	Mantel
20	Rohre
21	Kernrohr
60	Äußerste Abstandshalter
101	Einlassstutzen
102	Auslassstutzen
103	Einlassstutzen
104	Rohrboden
105	Auslassstutzen
200	Äußerste Rohrlage
201	Rohrlage
300	Strömungshindernis
301	Materiallage
301a, 301b, 301c	Abschnitte Materiallage
302	Tragstruktur
302a	Vorderseite
302b	Obere Kante
302c	Rückseite
E	Einführrichtung
R	radiale Richtung
Z	Längsachse
M	Mantelraum
M	Zwischenraum
U	Umfangsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 604 [0007]

Claims

Wärmeübertrager zur indirekten Wärmeübertragung zwischen einem ersten Fluid (S) und zumindest einem zweiten Fluid (S'), mit – einem entlang einer Längsachse (z) erstreckten Mantel (10), der einen Mantelraum (M) zur Aufnahme des ersten Fluids (S) umgibt, – einem im Mantelraum (M) angeordneten Rohrbündel (2) mit einer Mehrzahl an Rohren (20) zur Aufnahme des mindestens einen zweiten Fluids (S'), wobei die Rohre (20) mehrere Rohrlagen bilden, und – einem im Mantelraum (M) angeordneten Hemd (3), das eine in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (2) äußerste Rohrlage (200) des Rohrbündels (2) umschließt, wobei zwischen dem Hemd (3) und der äußersten Rohrlage (200) entlang der Längsachse (z) erstreckte Abstandshalter (60) angeordnet sind, und wobei zwischen je zwei in der Umfangsrichtung (U) des Hemdes (3) benachbarten Abstandshaltern (60) sowie dem Hemd (3) und der obersten Rohrlage (200) eine Zwischenraum (M') vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem jeweiligen Zwischenraum (M') ein Strömungshindernis (300) angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, eine Strömung des ersten Fluids (S) im jeweiligen Zwischenraum (M') zumindest über einen entlang der Längsachse (z) erstreckten Teilabschnitt des jeweiligen Zwischenraumes (M') zu behindern oder zu unterdrücken.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Zwischenraum senkrecht zur Längsachse (z) eine Querschnittsfläche aufweist, wobei das jeweilige Strömungshindernis (300) entlang seiner gesamten Länge in Richtung der Längsachse (z) mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 60% vorzugsweise mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 80% vorzugsweise mehr als 90%, vorzugsweise mehr als 95%, vorzugsweise mehr als 99%, insbesondere 100% der Querschnittsfläche einnimmt.
Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das jeweilige Strömungshindernis (300) in der Umfangsrichtung (U) des Hemdes (3) über die gesamte Umfangserstreckung des jeweiligen Zwischenraums (M') zwischen den Abstandshaltern (60) erstreckt.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Strömungshindernis (300) eine flexible Materiallage (301) aufweist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Materiallage (301) PTFE aufweist oder aus PTFE gebildet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Strömungshindernis (300) eine Tragstruktur (302) aufweist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur plattenförmig ausgebildet ist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur ein Metall aufweist oder aus einem Metall gebildet ist.
Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Materiallage (301) um eine obere Kante der Tragstruktur (302) herumgelegt oder herumgeführt ist, so dass die Materiallage (301) diese obere Kante sowie eine Vorderseite (302a) der Tragstruktur (302) sowie eine der Vorderseite (302a) abgewandte Rückseite (302c) der Tragstruktur (302) zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, überdeckt.
Wärmeübertrager nach Anspruch 4 oder 5 und nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (302) an die Materiallage (301) angeformt ist.
Wärmeübertrager nach Anspruch 4 oder nach einem der Ansprüche 5 bis 10 soweit rückbezogen auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Strömungshindernis (300) mit einem um die obere Kante (302b) herum gelegten oder herum geführten Abschnitt (301b) der Materiallage (301) voran in dem zugeordneten Zwischenraum (M') angeordnet ist.
Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das jeweilige Strömungshindernis (300) lediglich entlang eines unteren Abschnitts des Rohrbündels (2) in dem jeweiligen Zwischenraum (M') erstreckt.
Wärmeübertrager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (20) zur Ausbildung der Rohrlagen (200) jeweils auf ein Kernrohr (21) des Wärmeübertragers (1) gewickelt sind, das dazu ausgebildet ist, die Last der Rohre (20) aufzunehmen, wobei bevorzugt der Wärmeübertrager (1) weitere Abstandshalter (6) zwischen der jeweiligen Rohrlage (200, 201) und der jeweils darunter liegenden, in der radialen Richtung (R) weiter innen angeordneten Rohrlage (201) aufweist, wobei sich diese Abstandshalter (6) jeweils entlang der Längsachse (z) erstrecken.
Verfahren zum Einbringen, insbesondere Nachrüsten von Strömungshindernissen (300) in einem Wärmeübertrager (1), der einen entlang einer Längsachse (z) erstreckten Mantel (10) aufweist, der einen Mantelraum (M) zur Aufnahme eines ersten Fluids (S) umgibt, wobei der Wärmeübertrager weiterhin ein im Mantelraum (M) angeordnetes Rohrbündel (2) mit einer Mehrzahl an Rohren (20) zur Aufnahme zumindest eines zweiten Fluids (S') aufweist, die mehrere Rohrlagen bilden, sowie ein im Mantelraum (M) angeordnetes Hemd (3), das eine in radialer Richtung (R) des Rohrbündels (2) äußerste Rohrlage (200) des Rohrbündels (2) umschließt, wobei zwischen dem Hemd (3) und der äußersten Rohrlage entlang der Längsachse (z) erstreckte Abstandshalter (60) angeordnet sind, wobei zwischen je zwei in der Umfangsrichtung (U) des Hemdes (3) benachbarten Abstandshaltern (60) sowie dem Hemd (3) und der obersten Rohrlage (200) ein Zwischenraum (M') vorhanden ist, und wobei in den jeweiligen Zwischenraum (M') ein Strömungshindernis (300) eingeschoben wird, das dazu ausgebildet ist, eine Strömung des ersten Fluids (S) im jeweiligen Zwischenraum (M') zumindest über einen entlang der Längsachse (z) erstreckten Teilabschnitt des jeweiligen Zwischenraumes (M') zu behindern oder zu unterdrücken.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Strömungshindernis (300) eine Tragstruktur (302) mit einer oberen Kante (302b) aufweist, um die eine Materiallage (301) herumgelegt wird, so dass ein Abschnitt (301b) der Materiallage (301) diese obere Kante (302b) umgibt, wobei das jeweilige Strömungshindernis (300) mit diesem Abschnitt (301b) voran von unten her in den jeweiligen Zwischenraum (M') eingeschoben wird.