DE60103389T2

DE60103389T2 - Ein wärmetauscher

Info

Publication number: DE60103389T2
Application number: DE60103389T
Authority: DE
Inventors: Bruce Alexander Barrhead WILSON; Willoughby Michael Swindon CONEY; John David Sutton GOOCH; Birendra Nath; Andrew Bicester POWELL
Original assignee: Innogy PLC
Current assignee: RWE Generation UK PLC
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2021-03-31
Also published as: WO2001075383A1; KR20030011282A; JP2003529740A; JP4620320B2; US20030159815A1; ATE267375T1; GB0007925D0; PL357281A1; CA2403783A1; EP1269097B1; AU4264801A; US6840309B2; CZ20023225A3; EP1269097A1; DE60103389D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher. Die Erfindung ist bei jedem Wärmetauschertyp anwendbar, bei dem Wärme von einem ersten Fluidstrom mit Wärme von einem zweiten Fluidstrom in Wärmeaustausch gelangt.
Die Erfindung ist speziell bei einem Rekuperator anwendbar, der es den Heißgasen, die eine Hochtemperaturquelle, wie etwa einen Ofen oder eine Gasturbine, verlassen, ermöglicht, die Eintrittsluft zu erwärmen. Ein solcher Rekuperator wird in der Maschine verwendet, die in Fig. 4 in der WO 94/12 785 angegeben ist.
Bei dieser Maschine wird ein Gegenstromrekuperator verwendet, um kalte, isothermisch verdichtete Luft zur Nutzung in einer Brennkammer vorzuwärmen, und zwar unter Nutzung von entspannten Abgasen aus der Brennkammer. Diese Maschine kann unter Verwendung eines herkömmlichen Rekuperators aus der Technologie der Gasturbinen (etwa dem Solar Mercury 50) betrieben werden.
Der Druck und die Temperatur der Abgase der Maschine von WO 94/12 785 können jedoch höher als in einer Gasturbine sein. Beispielsweise ist der Abgasdruck der Maschine 5 × 10⁷ Pa (5 bar) im Gegensatz zu Atmosphärendruck bei einer Gasturbine. Die in den Rekuperator eintretende Luft hat beispielsweise 2 × 10⁶ Pa (20 bar) im Fall einer Gasturbine und 1 × 10⁷ Pa (100 bar) oder höher im Fall der Maschine.
Das "heiße" Ende des Rekuperators (d. h. das Ende, an dem die heißen Abgase eintreten und die erwärmte Luft austritt) kann 750 °C bis 800 °C im Fall der Maschine im Gegensatz zu 500 ° bis 600 °C im Fall der Gasturbine haben. Die Temperaturdifferenz zwischen dem "heißen" und dem "kalten" Ende des Rekuperators ist auch im Fall der Maschine größer, bei der das gekühlte Abgas das "kalte" Ende mit einer Temperatur von typischerweise 250 °C bis 300 °C verläßt.
Obwohl also ein herkömmlicher Rekuperator zur Verwendung mit der Maschine geeignet ist, ist er für den Betrieb mit optimalem Wirkungsgrad bei sehr hohen Durch flußraten und relativ niedrigem Druck ausgelegt. Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, einen Wärmetauscher bereitzustellen, der bei höheren Drücken und niedrigeren Durchflußraten am wirkungsvollsten arbeitet.
Die CH 195 866 zeigt einen Wärmetauscher, der einen Kanal im Inneren eines Druckbehälters und eine Anzahl von Rohren hat, die den Kanal durchsetzen. Kleine Löcher sind in der Wand des Kanals vorgesehen, um den Druck über den Kanal auszugleichen.
Diese Anordnung ist zwar wirkungsvoll zur Verringerung oder Eliminierung der Beanspruchungen, die sich im stabilen Zustand aus einer räumlich gleichmäßigen Differenz des Drucks über die Kanalwände einstellen, berücksichtigt jedoch nicht die Auswirkungen verschiedener anderer Beanspruchungen, die auf den Kanal einwirken. Erstens gibt es eine Beanspruchung der Kanalwände, die aus dem stetigen Druckabfall innerhalb des Rohrbündels resultiert und eine räumlich ungleichmäßige Druckdifferenz über die Kanalwände zur Folge hat.
Diese könnte überwunden werden durch Anordnen der kleinen Löcher entlang der Länge des Kanals, um die Druckdifferenzen an verschiedenen Stellen entlang dem Kanal auszugleichen. Das führt jedoch zu einem Durchfluß entlang dem Raum außerhalb des Kanals, so daß verhindert wird, daß dieser Raum auf adäquate Weise als Isolator wirksam ist, so daß der Wirkungsgrad des Wärmetauschers vermindert wird.
Eine zweite Quelle zusätzlicher Beanspruchung ergibt sich aus Druckpulsationen, die als Folge von Strömungsübergangszuständen vorhanden sein können, die entweder Teil des Normalbetriebs oder das Resultat von Störungszuständen sein können. Der Wärmetauscher gemäß der CH I 95 866 ist nicht imstande, mit diesen Zuständen umzugehen, und eignet sich somit nicht als moderner Hochdruck-Wärmetauscher.
Die CH-A-195 866 zeigt einen Wärmetauscher, der folgendes aufweist: einen Druckbehälter; einen ersten Kanal, der innerhalb einer Vielzahl von Rohren für einen ersten Strom in einer Richtung durch den Druckbehälter vorgesehen ist; einen zweiten Kanal für einen zweiten Strom in der Gegenrichtung durch den Behälter, wobei der zweite Kanal eine Leitung aufweist, die von dem Druckbehälter beabstandet ist und die Rohre so umschließt, daß eine Wärmeübertragung über die Wände der Rohre stattfindet; eine Einrichtung, um den Druck zwischen dem Inneren der Leitung und dem Raum zwischen der Leitung und dem Druckbehälter im allgemeinen auszugleichen; und eine Wärmeisolierung zwischen der Leitung und der inneren Oberfläche des Druckbehälters.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein solcher Wärmetauscher gekennzeichnet durch eine Abstützung zum Abstützen der Leitung gegen eine Ausdehnung, die dadurch verursacht wird, daß der Druck im Inneren der Leitung den Druck außerhalb der Leitung überschreitet; wobei die Isolierung von der Abstützung gegen die Wand der Leitung gehalten wird.
Lokal bilden die Rohre einen Quer- bzw. Kreuzstromwärmetauscher, der eine sehr gute Wärmeübertragung ergibt. Insgesamt bilden sie einen Gegenstromwärmetauscher, der die kleinste Temperaturdifferenz zwischen den beiden Strömen zuläßt. Die Verwendung der Rohre mit einem Hochtemperatur- und Hochdruckabgas verlangt jedoch einen geeigneten Druckbehälter, der auch in der Lage ist, den hohen Temperaturen standzuhalten. Werkstoffe, wie etwa Nickellegierungen, die beide Funktionen ausüben können, sind viel zu teuer.
Daher weist die vorliegende Erfindung die Leitung auf, die den zweiten Kanal bildet, der von dem Druckbehälter beabstandet ist und von dem Druckbehälter auch durch Wärmeisolierung getrennt ist. Dadurch ist der Druckbehälter vor den hohen Abgastemperaturen geschützt.
Ferner ist eine Reihe von Maßnahmen vorgesehen, um die auf die Leitung wirkenden Beanspruchungen zu verringern, die durch den hohen Druck des durch die Leitung geführten Stroms verursacht werden. Insbesondere gewährleistet die Einrichtung zum allgemeinen Ausgleichen des Drucks zwischen der Innenseite und der Außenseite der Leitung, daß die Leitung nicht mit dem vollen Druck des Abgases beaufschlagt wird. Andere Beanspruchungen, wie sie etwa durch den Druckabfall entlang den Rohren und durch Druckpulsationen innerhalb der Leitung verursacht werden, werden von der Abstützung aufgefangen.
Der Druckbehälter kann also derart ausgebildet sein, daß er den vollen Druck des Abgases bei einer relativ niedrigen Temperatur aufnehmen kann, während die Leitung imstande sein muß, der maximalen Systemtemperatur standzuhalten, aber nicht den vollen Druck des Abgases aufnehmen muß und daher aus dünnerem Material bestehen kann. Somit benötigt der Behälter weit weniger teures Hochtemperaturmaterial, als es bei einem Behälter notwendig wäre, der dem vollen Systemdruck und der vollen Systemtemperatur standhalten soll.
Die Einrichtung zum Ausgleichen des Drucks zwischen der Innenseite der Leitung und dem Raum zwischen der Leitung und dem Druckbehälter kann beispielsweise ein Druckfluidvorrat sein, der mit dem Raum zwischen der Leitung und dem Druckbehälter verbunden ist und in Abhängigkeit von dem Druck innerhalb der Leitung gesteuert wird, um die Drücke auszugleichen.
Bevorzugt besteht jedoch die Einrichtung zum Ausgleichen des Drucks aus einem oder mehreren Durchgangslöchern in der Wand der Leitung. Diese ermöglichen einfach das Abführen des Fluids innerhalb der Leitung in den Druckbehälter, in dem es eingeschlossen wird, um den Druck auszugleichen.
Wenn das oder jedes Durchgangsloch an dem kalten Ende des Wärmetauschers vorgesehen ist, so gewährleistet dies, daß das in den Druckbehälter abgeführte Gas seine niedrigstmögliche Temperatur hat und somit den Druckbehälter nicht beschädigt. Im Fall einer Undichtheit des Druckbehälters wird außerdem Gas vom kalten Ende der Leitung entnommen, so daß ein entsprechender Schaden begrenzt wird.
Um jeglichen Gasdurchfluß entlang dem mit Isolierung ausgefüllten Raum zu vermeiden, sind die Durchgangslöcher bevorzugt sämtlich im allgemeinen in einer einzigen Ebene angeordnet, die zu der Durchflußrichtung der Ströme durch den Behälter senkrecht ist.
Der Zweck der Wärmeisolierung ist die Abschirmung der Innenwand des Druckbehälters gegenüber den Hochtemperaturen innerhalb der Leitung. Daher kann die Isolierung so vorgesehen sein, daß sie den Raum zwischen der Außenwand der Leitung und der inneren Oberfläche des Druckbehälters vollständig ausfüllt (unter der Voraussetzung, daß die Isolierung vollständig gasdurchlässig ist), sie kann an der innenseitigen Oberfläche des Druckbehälters vorgesehen sein, oder sie kann durch die Wand der Leitung selbst gebildet sein. Derzeit wird es jedoch bevorzugt, daß die Wärmeisolierung an der Außenwand der Leitung vorgesehen ist.
Der Druck zwischen der Innenseite und der Außenseite der Leitung wird zwar nominell ausgeglichen, es ist aber möglich, daß bei einigen Anwendungen ein instabiler Durchfluß in Pulsationen mit erhöhtem oder vermindertem Druck resultiert. Wenn ein Druckabfall über die Leitung auftritt, ergibt sich auch die Tendenz einer Beanspruchung der Leitung.
Die Abstützung ist bevorzugt durch ein oder mehrere Seile gebildet, die einen erheblichen Bereich der Leitung umgeben. Die Seile können an der Innenwand des Druckbehälters verankert sein oder in einem vollen Kreis vollständig um die Leitung herum verlaufen. Das oder jedes Seil ist bevorzugt federbelastet, um zu ermöglichen, daß sich die Leitung ausdehnt und die Isolierung nach außen drängt, und um bei Wärmekontraktion der Leitung die Isolierung zurück gegen die Wände der Leitung zu drücken.
Das ermöglicht es, die Abstützung der Leitung durch die Isolierung zu bilden, so daß die Leitung dünnwandig ausgeführt sein kann. Ferner wird sichergestellt, daß die Isolierung in enger Nähe zu der Leitung gehalten wird, so daß jederzeit eine ausreichende Abstützung aufrechterhalten wird.
Bevorzugt ist das oder jedes Seil an einem Rücken oder eine Serie von aufrechten Elementen abgestützt, die von einer Platte nach außen vorstehen, die sich über die Außenfläche der Isolierung erstreckt. Auf diese Weise wird die durch das Seil gebotene Abstützung über die Außenfläche jedes Blocks und nicht einfach an dessen Ecken wirksam.
Die Leitung ist bevorzugt auf einer Basis in dem Druckbehälter angeordnet. Zwischen der Basis und der Leitung ist bevorzugt eine Isolierung vorgesehen. Die Basis ist bevorzugt von dem Druckbehälter abnehmbar, um den Aufbau, die Montage und Wartung des Behälterinneren zu vereinfachen. Um eine horizontale Wärmeausdehnung der Leitung innerhalb des Druckbehälters zu ermöglichen, ist sie bevorzugt so abgestützt, daß sie sich ungehindert horizontal ausdehnen kann. Bevorzugt ist die Leitung an der Basis nur an dem heißen Ende befestigt, um eine solche Ausdehnung zuzulassen.
Die Rohre unterliegen ebenfalls einer Wärmeausdehnung. Diese Wärmeausdehnung kann beispielsweise durch Auslenken von in dem Rohr vorgesehenen Bögen ausgeglichen werden. Dies ist unter bestimmten Wärmebelastungen akzeptabel. Wenn jedoch die Wärmebelastungen größer werden, kann die Beanspruchung der Rohre, die bereits durch den hohen Innendruck beansprucht werden, auf einen unannehmbar hohen Wert ansteigen.
Alle zusätzlichen durch Wärme induzierten Beanspruchungen verkürzen daher die Zeitstandfestigkeit der Rohre. Um die Beanspruchungen zu verringern und die Standzeit der Rohre zu verlängern, sind die Rohre bevorzugt in ihrem kalten Zustand vorgespannt. Wenn die Rohre im Gebrauch erwärmt werden, resultiert somit die Wärmeausdehnung nur in einer Entspannung der Vorspannung.
Bevorzugt sind die Rohre durch Spannstangen gespannt, die die Wand des Druckbehälters durchsetzen.
Die Rohre und die Leitung können aus einem einzigen Material bestehen, das der maximalen Temperatur und dem maximalen Druck standhalten kann, dem sie ausgesetzt werden. Unter Berücksichtigung der erheblichen Temperatur- und Druckänderungen über den Wärmetauscher bestehen jedoch die Leitung und/oder die Rohre bevorzugt aus einer Anzahl von verschiedenen Teilen jeweils aus einem anderen Material, die in Reihe miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann die Verwendung eines teuren Materials, das dem vollen Systemdruck oder der vollen System temperatur standhalten kann, zugunsten von weniger teuren Materialien reduziert werden.
Bevorzugt ist in jedem Ende des Druckbehälters eine Verteileranordnung vorgesehen, um Fluid zu und von den Leitungen zu transportieren. Bevorzugt ist eine Vielzahl von Kanälen vorgesehen, um das erwärmte Fluid von den Rohren und aus dem Druckbehälter zu transportieren. Die Verwendung von mehr als einem Rohr ermöglicht die Verwendung von dünnwandigeren Rohren, die gegenüber Wärmeschock beim Hochfahren und Herunterfahren weniger empfindlich sind.
Das macht es möglich, daß der Wärmetauscher viel rascher auf seine Betriebstemperatur hochgefahren werden kann, als dies anderweitig der Fall wäre. Außerdem haben die Rohre mit dünneren Wänden und kleineren Durchmessern eine hinreichende Flexibilität, um ihre eigene Wärmeausdehnung aufzunehmen, und brauchen daher keinen Faltenbalg oder andere Einrichtungen zum Ausgleich der Wärmeausdehnung.
Wenn die erwärmte Luft von dem Rekuperator aufgeteilt und einer Anzahl von Brennkammerzylindern der Kolbenmaschine zugeführt wird, dann ist die Anzahl der Rohre, die von dem Verteiler wegführen, bevorzugt ein Vielfaches der Anzahl von Zylindern in der Brennkammer, so daß die Heißluft jedem Zylinder einzeln zugeführt werden kann, was erheblich einfacher ist als der Versuch, einen einzigen Strom zwischen den verschiedenen Zylindern aufzuteilen.
Die Verteileranordnung an mindestens einem Ende ist bevorzugt so ausgebildet, daß jedes vollständige Rohr an der Verteileranordnung vorbei oder durch die Verteileranordnung hindurch verlaufen kann. Das ermöglicht eine einfache Wartung des Wärmetauschers, wobei ein Einzelrohr aus dem Wärmetauscher entnommen werden kann, indem es von den Verteileranordnungen an beiden Enden abgenommen und durch eine der Verteileranordnungen herausgezogen wird.
Jedes der Rohre kann einfach ein gerades Rohr sein. Um jedoch eine ausreichende Rohrlänge zu ermöglichen, damit die gewünschte Wärmeübertragung ohne einen zu langen Druckbehälter bewirkt werden kann, sind die Rohre bevorzugt gewunden. Derzeit werden sinusförmig gewundene Rohre bevorzugt. Diese bestehen aus einer Anzahl von geraden Rohrbereichen, die durch 180°-Bögen miteinander verbunden sind.
Das äußere Gas strömt über die geraden Rohrbereiche in einer Kreuzstromkonfiguration, aber die Aufeinanderfolge von 180°-Bögen ergibt insgesamt eine Gegenstromströmungsbahn der Innenluft in bezug auf das äußere Gas. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist der, daß sie eine erhebliche Rohrlänge auf kompakte Weise und derart aufnehmen kann, daß eine Wärmeausdehnung durch Biegen des Rohrs an den Bögen möglich ist.
Jedes sinusförmig gewundene Rohr ist bevorzugt in einer einzigen Ebene gewunden, so daß eine Flachstruktur gebildet ist. Die Rohre sind dann bevorzugt übereinander angeordnet.
Zur Verbesserung der äußeren Wärmeübertragung mit dem über die Rohre strömenden Gas kann an der Außenseite der Rohre eine Reihe von Rippen oder Turbulenzverstärkern vorgesehen sein. Die Rippen können mit der Rohroberfläche in Kontakt sein, um zusätzliche Wärme in das Rohr zu leiten, oder sie können davon getrennt sein, und in diesem Fall wirken sie nur als Turbulenzverstärker. Alternativ können innere Rippen oder Turbulenzverstärker vorgesehen sein, um die Wärmeübertragung mit im Inneren der Rohre strömender Luft zu verbessern.
Da die gesamte Wärmeübertragungsleistung im allgemeinen durch die äußere Wärmeübertragung begrenzt ist, wird der größte Nutzen durch irgendeine Form von äußeren Rippen und/oder Turbulenzverstärkern erzielt. Insbesondere können die Rippen radial nach außen vorspringen in einer Ebene, die zu der örtlichen Längsachse des Rohrs senkrecht ist, und können gleichmäßig um den Gesamtumfang des Rohrs herum vorspringen, oder die Rippen können so geformt oder zugeschnitten sein, daß ein dichtes Packen von benachbarten Rohren ermöglicht wird.
Eine einfachere Alternative, die im Fall eines sinusförmig gewundenen Rohrs billiger vorgesehen werden könnte, wäre das Anschweißen von Rippen, die in Längsrichtung entlang geraden Bereichen des Rohrs und nicht um diese Bereiche herum verlaufen. Diese Rippen könnten nur an Positionen angeordnet sein, die benachbarte Rohre nicht beeinträchtigen.
Diese Option würde nicht so viel Oberfläche hinzuaddieren wie die Option von Umfangsrippen, würde aber die Wärmeübertragung verbessern durch Erhöhen der Turbulenz und Leitendes Stroms auf wirksamere Weise auf benachbarte Rohre. Selbstverständlich wäre es dabei wichtig, einen befriedigenden Ausgleich zwischen erhöhten Druckverlusten und verbesserter Wärmeübertragung zu erzielen.
Eine zusätzliche Verstärkung der Wärmeübertragung kann durch die Verwendung von mit inneren Rippen versehenen Rohren oder Turbulenzverstärkern im Inneren der Rohre erreicht werden. Beispielsweise kann ein Turbulenzverstärker in Form einer Spirale in jeden geraden Rohrbereich vor dem Biegen eingeführt werden.
Jede Windung des sinusförmig gewundenen Rohrs erstreckt sich bevorzugt über die volle Breite der Leitung und liegt an einer Rohrabstützung an jeder Seite der Leitung mit einem Zwischenraum zwischen der Windung und der Leitungswand an. Dies ist besonders vorteilhaft, weil es den einzelnen Bögen erlaubt, sich relativ zueinander zu bewegen, um eine unterschiedliche Wärmeausdehnung aufzunehmen.
Die Rohrabstützung erleichtert außerdem die Montage der Rohre und ermöglicht den Ausbau (falls notwendig) von einzelnen Rohren zum Zweck der Reparatur oder Wartung.
Wenn eine einzige Leitung verwendet wird, dann müssen sich die Rohre über die volle Breite der Leitung erstrecken, um an gegenüberliegenden Seiten der Leitung abgestützt zu sein. Da das Verhältnis des Luftmassenstroms zu dem Gasmassenstrom festgelegt ist, ist es wichtig, daß der verfügbare Durchgangsquerschnitt für das Gas, das durch die Zwischenräume zwischen benachbarten Rohren strömen muß, relativ zu dem Durchgangsquerschnitt berücksichtigt wird, der für die Luft im Inneren der Rohre verfügbar ist.
Wenn dies nicht der Fall ist, können sich zu hohe Geschwindigkeiten in dem einen Fluid einstellen, was zu hohen Druckverlusten in diesem Fluid führt, verbunden mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten in dem anderen Fluid, was zu einer schlechten Wärmeübertragung führt.
Wenn der Innen- und der Außendurchmesser der Rohre und des Zwischenraums zwischen benachbarten Rohren bereits durch andere Faktoren bestimmt sind, dann ist es wichtig, daß die Länge des geraden Querstrombereichs der Rohre (normalerweise gleich der Breite der Leitung) auf solche Weise gewählt wird, daß ein geeigneter Ausgleich der beiden Durchgangsquerschnitte erzielt wird.
Das kann zu einem Problem führen, wenn die Gesamtzahl von Rohren zu einem rechteckigen Leitungsquerschnitt führt, der entweder viel größer oder viel kürzer relativ zu seiner Breite ist. In beiden Fällen wird dadurch der zylindrische Druckbehälter viel größer, als er relativ zu der Anzahl von Rohren, die er enthält, sein sollte.
Wenn die erforderliche Anzahl von Rohren zu groß ist, um in einer Leitung mit ungefähr quadratischem Querschnitt aufgenommen zu werden, und sonstige Einschränkungen keine hinreichende Einstellung anderer Parameter gestatten, dann besteht eine Option darin, eine oder mehrere Rohrabstützungen vorzusehen, die von den Seiten der Leitung beabstandet sind und entlang der Leitung in der Richtung verlaufen, in welcher der Strom den Behälter durchsetzt. Das ermöglicht die Abstützung von zwei oder mehr Rohren nebeneinander innerhalb der Leitung. Die oder jede Rohrabstützung verläuft dann über die Gesamtlänge der Leitung und erstreckt sich über die volle Höhe der Leitung.
Eine Anordnung mit einer Rohrabstützung würde beispielsweise eine Leitung mit ungefähr der doppelten Breite und der halben Höhe ergeben, ohne den erforderlichen Ausgleich von Durchgangsquerschnitten zu stören. Der Grund hierfür ist, daß nunmehr ein Luftströmungsquerschnitt von zwei Rohren innerhalb der Breite der Leitung vorhanden ist im Gegensatz zu nur einem bei der vorhergehenden Anordnung.
Anstatt eine oder mehrere Rohrabstützungen in der Mitte der Leitung vorzusehen, kann das gleiche Ergebnis erzielt werden, wenn zwei oder mehr Leitungsbereiche vorgesehen werden, die jeweils parallel in der Richtung verlaufen, in welcher die Ströme durch den Druckbehälter gehen. Derzeit wird bevorzugt, daß zwei Leitungen nebeneinander angeordnet sind, so daß die Länge jedes sinusförmig gewundenen Rohre halbiert wird. Die Leitungsbereiche können leichter als eine einzige Leitung aus dem Druckbehälter durch eine Verteileranordnung entfernt werden.
Bevorzugt liegen die Rohre auf Leisten, die an den Wänden der Leitung derart befestigt sind, daß die Rohre auf den Leisten frei gleiten können. Das ermöglicht eine lokale Wärmeausdehnung der Rohre und trägt dazu bei, ihre Entnahme aus der Leitung zu vereinfachen.
Ein Beispiel eines Wärmetauschers, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; dabei sind:
1 eine Perspektivansicht des Wärmetauschers, wobei Teile des Druckbehälters und der Leitung weggebrochen sind, um innere Einzelheiten zu zeigen;
2A eine Seitenansicht des heißen Endes, wobei die Seitenwand des Druckbehälters entfernt ist und einige Teile im Schnitt gezeigt sind;
2B eine Endansicht des heißen Endes, wobei die Seitenwand des Druckbehälters entfernt ist und einige Teile im Schnitt gezeigt sind;
2C eine Draufsicht auf das heiße Ende, wobei die Endwand des Druckbehälters entfernt ist;
2D eine Perspektivansicht, die die Verteileranordnung und die Zugstangen nur an dem heißen Ende zeigt;
3A eine der 2A ähnliche Ansicht, jedoch des kalten Endes;
3B eine der 2B ähnliche Ansicht, jedoch des kalten Endes;
3C eine der 2C ähnliche Ansicht, jedoch des kalten Endes;
3D eine Perspektivansicht, die nur die Verteileranordnung des kalten Endes zeigt;
4 eine Perspektivansicht, die eine einzige Schlange zeigt;
5 ein schematischer Querschnitt durch einen Bereich einer Leitung und von Teilen von vier Schlangen, wobei die Anbringung der Schlangen innerhalb der Leitung gezeigt ist;
6A einen Querschnitt in einer Vertikalebene durch einen zentralen Bereich des Wärmetauschers;
6B eine Perspektivansicht, die einen Bereich der Leitung, der Isolierung und der Basis gemäß 6A zeigt;
6C eine der 6B ähnliche Ansicht, die eine alternative Abstützung für das Seil zeigt; und
7A bis 7H Querschnitte in einer Vertikalebene parallel zu der Hauptachse des Druckbehälters, wobei drei Windungen einer Anzahl von Schlangen gezeigt sind, die verschiedene Konfigurationen haben.
Der beschriebene Wärmetauscher ist ein Rekuperator, der zum Gebrauch mit einer Maschine konstruiert ist, wie sie in 4 in der WO 94/12 785 angegeben ist. Der Rekuperator ist dazu ausgebildet, einen Wärmeaustausch zwischen einem kalten Strom von isothermisch verdichteter Luft und einem heißen Strom von entspanntem Abgas von einer Brennkammer zu bewirken. Die erwärmte verdichtete Luft, die aus dem Rekuperator austritt, wird dann der Brennkammer zugeführt.
Wie beispielsweise in 1 zu sehen ist, weist der Rekuperator einen Druckbehälter 1 (z. B. aus Flußstahl) auf, in dem alle anderen Elemente untergebracht sind. Der Rekuperator hat ein kaltes Ende 2 und ein heißes Ende 3. Ein Einlaß 4 für kalte verdichtete Luft und ein Auslaß 5 für kaltes Abgas sind an dem kalten Ende vorgesehen, während ein Auslaß 6 für heiße verdichtete Luft und ein Einlaß 7 für heißes Abgas an dem heißen Ende vorgesehen sind.
Eine Vielzahl von Schlangen 8, die nachstehend im einzelnen beschrieben werden, transportieren die verdichtete Luft von dem kalten Ende 2 zu dem heißen Ende 3. Eine Leitung 9 mit im wesentlichen Rechteckquerschnitt umgibt die Schlangen 8 und transportiert das Abgas von dem heißen Ende 3 zu dem kalten Ende 2. Der Rekuperator wirkt somit als Gegenstromwärmetauscher, wobei die Wärme über die Wände der Schlangen von dem Abgas auf die verdichtete Luft übertragen wird.
Der Druckbehälter 1 ist im wesentlichen zylindrisch und hat zwei kreisförmige Endplatten 10, die an jedem Ende mit Bolzen gesichert sind.
Eine heiße Verteileranordnung 11, die in den 2A bis 2D gezeigt ist, ist in der Leitung 9 vorgesehen und dient dazu, die Vielzahl von Schlangen 8 mit dem Auslaß 6 zu verbinden. Tatsächlich weist der Auslaß 6 zwölf separate Rohre 6A bis 6L auf, die sich vertikal abwärts in die Leitung 9 erstrecken.
Wie die 2A und 2B zeigen, führt der Einlaß 7 für heißes Abgas zu einem Leitungsverteiler 12, der dann den Abgasstrom zwischen zwei in Längsrichtung verlaufenden Leitungsbereichen 9A, 9B aufteilt. Sechs von den Auslaßrohren 6A bis 6L für heiße verdichtete Luft führen von jedem Leitungsbereich 9A, 9B weg.
Die Konstruktion jedes Leitungsbereichs ist identisch, und nachstehend wird nur die Konstruktion eines davon beschrieben. Jede Leitung 6A bis 6L ist mit mehreren der Schlangen 8 verbunden. Wie beispielsweise die 2A und 2B zeigen, ist das Rohr 6A mit acht Schlangen 8A bis 8H verbunden. Gleichartige Anschlüsse sind an sämtlichen übrigen Rohren 6D bis 6L vorgesehen.
Die Verteileranordnung 11 wird in ihrer Lage durch sechs Bolzen 13 gehalten, die die Basis der Leitung 9 durchsetzen und an der Leitungsgrundplatte 14 verankert sind, an der die Leitung anliegt. Der Einlaß 7 für heißes Abgas ist mit einem Faltenbalgbereich 15 versehen, um eine vertikale Wärmeausdehnung aufzunehmen. Ein gleichartiger Faltenbalgbereich 16 ist an einer Öffnung 17 in dem Druckbehälter vorgesehen, durch welchen der Auslaß für heiße verdichtete Luft und der Einlaß für heißes Abgas zu bzw. von dem Druckbehälter verlaufen.
Das kalte Ende des Behälters wird nun unter Bezugnahme auf die 3A bis 3D beschrieben. An dem kalten Ende 2 ist eine kalte Verteileranordnung 18 vorgesehen, um die Kaltluft von dem Einlaß 4 für kalte verdichtete Luft zu den Schlangen 8 zu übertragen. Der Einlaß 4 für kalte verdichtete Luft verzweigt sich in vier Rohre 4A bis 4D, die unmittelbar jenseits der vertikalen Ränder der beiden Leitungsbereiche 9A, 9B angeordnet sind, wie 3B am besten zeigt.
Die Beabstandung der Rohre 4A bis 4D ist so, daß die Entnahme einzelner Schlangen 8 aus dem Druckbehälter möglich ist, indem die Endplatte 10 an dem kalten Ende 2 abgenommen wird, die Schlange von den Rohren 4A bis 4D, 6A bis 6L, an denen sie befestigt ist, abgenommen wird und die Schlange axial aus dem Druckbehälter 1 durch das kalte Ende hindurch entfernt wird. Jedes der Einlaßrohre 4A bis 4D für kalte verdichtete Luft ist mit einer größeren Anzahl Schlangen 8 verbunden, als mit jedem der Auslaßrohre 6A bis 6L für heiße verdichtete Luft verbunden ist.
Die Anzahl der Rohre, die in 3D angeschlossen gezeigt sind, ist zur besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung verringert worden. In der Praxis ist natürlich die gleiche Anzahl von Anschlüssen zwischen den Schlangen 8 und dem heißen Verteiler 11 und zwischen den Schlangen und der kalten Verteileranordnung 18 vorhanden.
Die Leitungen 9A, 9B führen durch einen Leitungsverteiler 19 zu dem Auslaß 5 für kaltes Abgas. Die kalte Verteileranordnung 18 ist nicht an der Grundplatte 14 festgelegt, um die Wärmeausdehnung der Leitung 9 an der Grundplatte 14 zuzulassen.
Unter Bezugnahme auf 4 wird nun eine einzelne Schlange beschrieben. Die Schlange ist ein Rohr mit kleinem Durchmesser, das zu einer großen Anzahl von sinusförmig gewundenen Windungen durch abwechselndes Biegen des Rohrs in entgegengesetzte Richtungen gewunden ist.
Dies erfolgt bevorzugt durch Kaltbiegen des Rohrs in einer automatischen Biegevorrichtung auf einen sehr engen Radius, wobei sämtliche Bögen in einer gemeinsamen Ebene geformt sind. Jede Schlange besteht aus einer Reihe von Bereichen 8', 8", 8''' aus verschiedenen Materialien. Der erste Bereich 8' ist für den heißesten Teil des Rekuperators ausgelegt, um Temperaturen bis zu 770 °C standhalten zu können.
Der zweite Bereich 8" ist für einen mittleren Bereich des Wärmetauschers ausgebildet und kann Temperaturen bis zu 650 °C standhalten, und der dritte Bereich 8''' ist für den kälteren Teil des Wärmetauschers bestimmt und kann Temperaturen bis zu 561 °C standhalten. Beispielsweise kann am heißen Ende NF709 (ein exotischer rostfreier Hochtemperaturstahl) verwendet werden, rostfreier 321-Stahl kann im mittleren Bereich verwendet werden, und niedriglegierter 2¼Cr-Stahl kann am kalten Ende verwendet werden.
Die Bereiche sind jeweils durch Schweißverbindungen 20 miteinander verbunden. Tatsächlich kann jeder Bereich aus einem jeweils anderen Material in sich selber aus mehreren Bereichen zusammengesetzt sein, die ebenfalls durch Schweißverbindungen 20 miteinander verschweißt sind.
Wie 5 zeigt, ist jede Schlange entlang jeder Seite durch die Leitungswand 9 abgestützt. Die Leitung selber kann aus verschiedenen Materialien bestehen, beispielsweise Haynes 230 (teure Nickellegierung) am heißen Ende und rostfreiem 321-Stahl am kalten Ende. Jede Leitungswand weist eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden kanalförmigen Halterungen 21 auf, die sich zwischen dem heißen Ende 2 und dem kalten Ende 3 erstrecken.
Ein geeigneter Zwischenraum ist zwischen jeder Schlange 8 und Halterung 21 vorgesehen, und die Schlangen sind an der Halterung nicht festgelegt, um eine Wärmeausdehnung der Schlangen zu ermöglichen. Das ermöglicht auch ein einfaches Herausziehen einer einzelnen Schlange 8, wie oben beschrieben. Als Alternative zu der Halterung 21 könnten Winkelprofile verwendet werden.
Die Schlangen 8 können in einer Inline-Konfiguration (wie 7A zeigt) gestapelt sein, d. h. mit den Windungen einer Schlange direkt über denjenigen der darunter befindlichen Schlange. Alternativ können die Schlangen 8 versetzt sein (wie 7B zeigt), wobei die Windungen der einen Schlange um den halben Abstand von benachbarten Windungen in bezug auf diejenigen der darunter befindlichen Schlange versetzt sind.
Versetzte Rohranordnungen der in 7B gezeigten Art vergrößern den Minimalabstand zwischen den Rohren und reduzieren somit die maximale Gasgeschwindigkeit, was ein wichtiger Parameter ist, der sowohl die Wärmeübertragung als auch die Druckverluste bestimmt. Es ist nicht leicht, die Rohre näher zueinander zu bewegen, um den vergrößerten Zwischenraum zu kompensieren, weil die Bögen und die Rohrabstützungen sich gegenseitig stören.
In dieser Situation wird also im Gegensatz zu den herkömmlichen Erfahrungen durch eine Änderung zu versetzten Rohren die Wärmeübertragungsleistung verringert. In Abhängigkeit von der Gesamtauslegung wäre die Verringerung der Druckverluste einer einfachen versetzten Rohranordnung wie derjenigen in 7B wahrscheinlich keine hinreichende Kompensation für die Verschlechterung der Wärmeübertragung relativ zu derjenigen einer Inline-Anordnung wie in 7A.
Herkömmliche kreisförmige Rippen 30 können von den Schlangen vorspringen, um die Wärmeübertragung zu verbessern (wie 7D zeigt). Alternativ können die Rippen 31 eine nichtkreisförmige Gestalt haben, wie 7C zeigt, um keine gegenseitige Störung mit den benachbarten Schlangen zu bewirken. Das gilt speziell für Schlangen, die in einer Inline-Konfiguration angeordnet sind, wobei Windungen benachbarter Schlangen nahe beieinander liegen.
Eine weitere Alternative besteht im Vorsehen eines einzelnen Ablenkelements 32 an jedem geraden Rohrbereich, das nach außen vorspringt und axial entlang dem geraden Bereich, d. h. aus der Papierebene entsprechend 7E, verläuft. Diese Ablenkelemente 32 können so positioniert sein, daß sie Abgas so ablenken, daß es auf ein stromahwärtiges Rohr auftrifft. Wenn die Ablenkelemente 32 an den Rohren so befestigt sind, daß ein guter Wärmekontakt erhalten wird, bringen sie den weiteren Vorteil einer zusätzlichen Oberfläche und einer Bahn für Wärme mit sich, auf der diese von dem Ablenkelement zu dem Rohr strömen kann.
Alternativ könnten solche Ablenkelemente als separate Elemente vorgesehen sein, die nicht an den Schlangen angebracht sind. In diesem Fall ist daran gedacht, daß eine Anzahl von vertikal ausgefluchteten Ablenkelementen an einer jalousieartigen Konstruktion miteinander verbunden ist.
7F zeigt eine Abwandlung mit Rippen 33 an beiden Seiten von Rohren, die in einer Inline-Konfiguration angebracht sind. Dadurch ergibt sich mehr Oberfläche als in 7E. 7G zeigt eine versetzte Rohranordnung mit Rippen 34, die nicht unter Winkeln zu der Strömung angeordnet sind, an beiden Seiten von Rohren. Dies führt zu geringen Druckverlusten, und die zusätzliche Oberfläche trägt dazu bei, die Wärmeübertragung der versetzten Grundanordnung zu verbessern.
7H zeigt eine Verbesserung, bei der abgewinkelte Rippen 35 an beiden Seiten von versetzten Rohren auf solche Weise angeordnet sind, daß die Oberfläche vergrößert, der kleinste Zwischenraum verringert und eine Ablenkung des Stroms auf benachbarte Wärmeübertragungsoberflächen erreicht wird. Eine ausreichende Beabstandung zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung zwischen benachbarten Bögen und Rohrabstützungen bleibt erhalten, und es ist immer noch möglich, einzelne Rohre nach Bedarf für Wartungszwecke zu entnehmen.
Die Schlangen sind in einem vorgespannten Zustand abgestützt. Das erfolgt mit einem System von Zugstangen 22. Vier solche Zugstangen 22 sind an dem heißen Ende vorgesehen, wie die 2A, 2C und am besten 2D zeigen. Die Zugstangen haben eine Reihe von nach außen verlaufenden Flanschen 22A an dem einen Ende, die mit den Auslaßrohren 6A bis 6L für heiße verdichtete Luft in Eingriff sind.
Die entgegengesetzten Enden der Zugstangen verlaufen durch die Endplatte 10, wo sie mit Muttern 22B befestigt sind. Das Spannen der Schlangen 6 erfolgt durch Anziehen der Muttern 22B derart, daß der Zug auf die Schlangen durch Eingriff der Flansche 22A der Zugstangen 22 mit den Auslaßrohren 6A bis 6L für heiße verdichtete Luft übertragen wird. Eine gleichartige Anordnung, diesmal mit sechs Zugstangen 22, wird am kalten Ende 2 verwendet.
Unter Bezugnahme auf die 6A, 6B wird nun die Art und Weise beschrieben, wie die Leitung 9 abgestützt und isoliert wird. Die Leitung 4 ist an allen Seiten von Blöcken von Isolierungsmaterial 23 (typischerweise Kalziumsilikatblöcken) umgeben. Zusätzliche Blöcke von Isolierungsmaterial 24 sind vorgesehen, um das heiße Ende der Leitung 9 abzudecken, wie die 2A und 2C zeigen. Die Blöcke sind wie Ziegelsteine um die Leitung herum angeordnet.
Zwei Lagen von Blöcken werden verwendet, so daß die Fugen zwischen den Blöcken versetzt sein können. Das gewährleistet, daß es keinen direkten Wärmeweg durch die Isolierung gibt. An den Stellen, wo Blöcke getrennt werden könnten, kann eine Packung aus flexibler Keramikwollisolierung, wie etwa Kaowool oder Steinwolle, verwendet werden, die sich ausdehnt, um den Zwischenraum auszufüllen.
Abgesehen von den unteren Blöcken, auf denen die Leitung 9 angeordnet ist, weist jeder der Blöcke von Isolierung 23 eine Platte 25 auf, von der ein Rücken 26 über die volle Breite jedes Blocks verläuft. Die Platten 25 sind in Anlage an den Blöcken 23 gehalten, aber an diesen nicht festgelegt. An der Unterseite jeder Seitenplatte 25 springt eine Anzahl Nasen 25' zu der Wand des Druckbehälters hin vor.
Diese Nasen liegen auf einer Lippe 14', die von der Grundplatte 14 nach oben verläuft, wie 6B zeigt. Das hat die Wirkung, daß der Schwerpunkt jeder Seitenplatte 25 radial innerhalb der Abstützungsstelle positioniert ist, so daß auch dann, wenn das die Platte abstützende Seil ausfällt, es immer noch die Tendenz hat, durch Schwerkraft zu dem Isolierblock 23 hin gedrängt zu werden.
Wie 6A zeigt, verlaufen die Rücken 26 radial nahezu bis zu der Innenwand des Druckbehälters 1 und erzeugen eine im wesentlichen kreisförmige Hülle außer unterhalb der Grundplatte 14. Jeder Rücken weist eine Vielzahl von Rollen 27 auf, die ein Seil 27A abstützen, das sämtliche Rücken umgibt und an jedem Ende der Grundplatte 14 benachbart durch eine federbelastete Abstützung 28 festgehalten wird. Die Rollen 27 könnten auch durch Rundstäbe ersetzt werden.
Eine alternative Leitungsabstützung ist in 6C gezeigt. Diese ist im allgemeinen die gleiche wie die Abstützung in 6B, und gleiche Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Anordnung sind die Rücken 26 durch ein Paar von aufrechten Elementen 26A ersetzt, die die gleiche Funktion ausüben. Die federbelastete Abstützung 28A ist nunmehr in der Mitte entlang der Seite der Platte 25 vorgesehen.
Die Abstützung 28A weist ein Gehäuse 28B auf, das eine Feder 28C und einen Begrenzer 28D enthält, um die Bewegung der Feder zu begrenzen und eine Beschädigung derselben zu verhindern. Wenn der Begrenzer 28D das Ende seiner Bewegung erreicht, wird jede weitere Wärmeausdehnung durch Ausdehnung des Seils 27A und Belasten der Leitungswand aufgenommen.
Eine Anzahl Platten 25 ist entlang der Länge der Leitung 9 vorgesehen. Jede Platte 25 kann mit bis zu vier Seilen 27A versehen sein, die mit zugehörigen Abstützungen parallel verbunden sind, um ein Maß an Redundanz zu bieten, falls eines oder mehrere der Seile versagen sollten.
Die Anordnungen der 6B und 6C gewährleisten, daß dann, wenn der Wärmetauscher in Betrieb ist und die Leitung 9 eine Wärmeausdehnung erfährt, die Federn in den federbelasteten Abstützungen 28 sich ausdehnen und das Seil und die Rücken 26 oder aufrechten Elemente 26A eine Kraft über die Gesamtbreite der Oberfläche jedes Blocks von Isolierung 23 aufbringen, um dadurch die Leitung 9 sicher abzustützen.
Die Leitung 9 liegt auf dem unteren Isolierblock 23 und kann sich in bezug auf diesen Block bei Wärmeausdehnung frei bewegen. Wenn der Wärmetauscher außer Gebrauch genommen und abgekühlt wird, ziehen die Federn an dem Seil, während die Leitung kontrahiert, so daß gewährleistet ist, daß die Isolierung verbleibt und die Leitung sicher abstützt.

Claims

Wärmetauscher, der folgendes aufweist: einen Druckbehälter (1); einen ersten Kanal, der innerhalb einer Vielzahl von Rohren (8) für einen ersten Strom in einer Richtung durch den Druckbehälter (1) vorgesehen ist; einen zweiten Kanal für einen zweiten Strom in der Gegenrichtung durch den Behälter (1), wobei der zweite Kanal eine Leitung (9) aufweist, die von dem Druckbehälter (1) beabstandet ist und die Rohre (8) so umschließt, daß eine Wärmeübertragung über die Wände der Rohre (8) stattfindet; eine Einrichtung, um den Druck zwischen dem Inneren der Leitung (9) und dem Raum zwischen der Leitung (9) und dem Druckbehälter (1) im allgemeinen auszugleichen; und eine Wärmeisolierung (23) zwischen der Leitung (9) und der inneren Oberfläche des Druckbehälters (1); gekennzeichnet durch eine Abstützung zum Abstützen der Leitung gegen eine Ausdehnung, die dadurch verursacht wird, daß der Druck im Inneren der Leitung (9) den Druck außerhalb der Leitung (9) überschreitet; wobei die Isolierung (23) von der Abstützung gegen die Wand der Leitung (9) gehalten wird.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Ausgleichen des Drucks aus einem oder mehreren Durchgangslöchern in der Wand der Leitung (9) besteht.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, wobei das oder jedes Durchgangsloch an dem kalten Ende (2) des Wärmetauschers vorgesehen ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Vielzahl von Durchgangslöchern vorgesehen ist, wobei sämtliche Durchgangslöcher im allgemeinen in einer einzigen Ebene liegen, die zu der Durchflußrichtung der Ströme durch den Behälter (1) senkrecht ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abstützung von einem oder mehreren Seilen (27A) gebildet ist, die einen erheblichen Bereich der Leitung (9} umgeben.
Wärmetauscher nach Anspruch 5, wobei das oder jedes Seil (27A} federbelastet ist, um es zu ermöglichen, daß sich die Leitung (9) ausdehnt und die Isolierung (23) nach außen drängt, und um bei Wärmekontraktion der Leitung die Isolierung (23) zurück gegen die Wände der Leitung (9) zu drücken.
Wärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6, wobei das oder jedes Seil (27A) an einem Rücken (26) oder einer Reihe von aufrechten Elementen abgestützt ist, die von einer Platte (25) nach außen vorstehen, die sich über die Außenfläche der Isolierung (23) erstreckt.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung (9) auf einer Basis (14) angeordnet ist und an der Basis (14) nur an dem heißen Ende (3) des Wärmetausches befestigt ist, um eine Wärmeausdehnung zu ermöglichen.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rohre (8) in ihrem kalten Zustand vorgespannt sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 9, wobei die Rohre (8) durch Stangen (22) gespannt sind, die durch die Wand des Druckbehälters (1) hindurch verlaufen.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung (9) und/oder die Rohre (8) aus einer Anzahl von in Reihe miteinander verbundenen, verschiedenen Teilen jeweils aus einem anderen Material bestehen.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Kanälen (6A bis 6L) vorgesehen ist, um das erwärmte Fluid von den Rohren (8) und aus dem Druckbehälter (1) hinaus zu transportieren.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Verteileranordnung (11), die eine Reihe von Verteilern aufweist, zumindest innerhalb von dem einen Ende des Wärmetauschers vorgesehen ist, der mit den Rohren (8) verbunden ist, und der so ausgebildet ist, daß jedes vollständige Rohr (8) an der Verteileranordnung (11) vorbei oder durch diese hindurch verlaufen kann.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine oder mehrere Rohrabstützungen aufweist, die von den Seiten der Leitung (9) beabstandet sind und sich entlang der Leitung in der Richtung erstrecken, in der die Ströme durch den Druckbehälter (1) strömen.
Wärmetauscher nach Anspruch 14, wobei die oder jede Rohrabstützung von zwei oder mehr Leitungsbereichen (9A, 9B) gebildet ist, die sich jeweils parallel in der Richtung erstrecken, in der die Ströme durch den Druckbehälter (1) strömen.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Rohr (8) gewunden ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 16, wobei jedes Rohr (8) sinusförmig gewunden ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 16 oder 17, wobei jedes Rohr (8) in einer einzigen Ebene gewunden ist, um eine Flachstruktur zu bilden.
Wärmetauscher nach Anspruch 17, wobei eine Reihe von Rippen (30 bis 35) oder Turbulenzverstärkern vorgesehen ist, um den Wärmeaustausch über die Wände der Rohre (8) zu verstärken.
Wärmetauscher nach Anspruch 17 und Anspruch 19, wobei das Rohr (8) gerade Bereiche hat, die durch Bögen getrennt sind, und wobei sich die Rippen (32 bis 35) in Längsrichtung entlang den geraden Bereichen des Rohrs erstrecken.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rohre (8) auf Leisten (21) angeordnet sind, die an den Wänden der Leitung (9) derart befestigt sind, daß die Rohre auf den Leisten frei gleiten können.