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WO2011006613A2 - Wärmeübertragermodul und wärmeübertrager in kompakter bauweise - Google Patents

Wärmeübertragermodul und wärmeübertrager in kompakter bauweise Download PDF

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WO2011006613A2
WO2011006613A2 PCT/EP2010/004116 EP2010004116W WO2011006613A2 WO 2011006613 A2 WO2011006613 A2 WO 2011006613A2 EP 2010004116 W EP2010004116 W EP 2010004116W WO 2011006613 A2 WO2011006613 A2 WO 2011006613A2
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WO
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plates
heat exchanger
housing
transverse
boundary
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/004116
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English (en)
French (fr)
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WO2011006613A3 (de
Inventor
Peter Weuta
Thomas König
Peter Jähn
Original Assignee
Bayer Technology Services Gmbh
Ehrfeld Mikrotechnik Bts Gmbh
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Publication date
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Publication of WO2011006613A2 publication Critical patent/WO2011006613A2/de
Publication of WO2011006613A3 publication Critical patent/WO2011006613A3/de

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Definitions

  • the present invention relates to a novel heat exchanger module in a compact design, heat exchangers comprising at least two heat exchanger modules, and their use.
  • flow profiles are formed in the flow channels of such heat exchangers, the configuration of which depends in particular on the viscosity of the fluids to be delivered through the flow channels.
  • a parabolic flow profile 1 forms in the flow channels.
  • a well-known embodiment of the aforementioned heat exchangers are so-called tube bundle heat exchangers, which are characterized by a plurality of parallel arranged heat transfer tubes and the construction of massive tube plates considerable wall thickness for receiving the parallel tubes.
  • a second well-known embodiment of the aforementioned heat exchangers are so-called plate heat exchangers, which are characterized by a plurality of embossed and stacked plates and the construction of two stable end plates, which are braced with tie rods, to fix and seal the stack of plates formed.
  • the embossed plates are supported at least selectively against each other, so that occurring pressure forces in the plate heat exchanger forwarded to the end plates and of the Tie rods are added.
  • the mutually contacting plate edges of the plates of the plate stack are welded or soldered.
  • the plates of the plate stack are sealed with elastic materials alone and / or additionally.
  • DE 10 317 451 discloses a device which can be used to carry out chemical reactions, but which, according to the construction principle, is to be regarded as a plate heat exchanger according to the above explanation.
  • the device is constructed of layers of embossed plates, wherein the embossing in the plates in each case a flock of channels is formed.
  • further Leitstege are provided in the embossed plates.
  • Inlet and Ableitschn are also formed by embossing.
  • the disclosed device has two types of spaces.
  • the rooms are on the one hand reaction chambers and on the other hand heat transfer spaces, which are formed in particular alternately by the plates.
  • the flow regions are formed as previously described by stacked layers of the plates.
  • DE 10 317 451 is therefore limited in terms of the device in that only small, low-loaded devices with low capacities of several liters per hour can be displayed with the disclosed features. An increase in the volume flows to several cubic meters per hour is not feasible in the disclosed devices of DE 10 317 451.
  • Plate heat exchangers are due to the pressure loads caused by the flow resistance of viscous substances in the narrower channels, limited use. These heat exchangers are not flowed through uniformly, so that product damage occurs due to long residence and tempering times.
  • the object is therefore to provide a device which enables a uniform, gentle tempering of liquid to higher viscosity and temperature-sensitive fluids in a short time.
  • the fluids to be tempered in the device should in particular have viscosities of up to 1000 Pa s. Due to the high toughness of the materials and the resulting flow losses in the form of friction, the device should withstand pressures of up to 300 bar and temperatures up to 800 0 C.
  • Distance plates (3), at least two partition plates (2) and at least two transverse plates (5) together with the respective connecting surfaces form a fixed frame (10) in the form of an integrated frame
  • the prescribed width, height and depth dimensions (B, H, T) in the context of the present invention designate the geometrical dimensions of the device according to the invention in three spatial directions.
  • the depth extent (T) here in each case denotes the spatial direction, which is oriented perpendicular to the first and second fluids flowing in the device according to the invention for the purpose of heat transfer.
  • the width dimension (B) denotes the spatial direction along the largest geometric extension of the transverse plates (5), and the height extent (H) the spatial direction along the largest geometric extension of the spacer plates (3, 3 ').
  • the at least three spacer plates (3, 3 ') a distinction must be made between two outer spacer plates (3) which lie outward in the widthwise extent (B) and at least one inner spacer plate (3').
  • connection of the transverse plates (5) with the partition plates (2) and boundary plates (6, 6 ') with greater depth extension (T) on a connecting surface with a height extension (H) of 10 to 90% of the contact surface and the connection of the outer spacer plates ( 3) with the partition plates (2) on a connecting surface with width extension (B) of 10 to 90% of the contact surface, according to the present invention results in the formation of the fixed frame (10) in the form of an integrated housing.
  • the firmly connected connecting surfaces of the outer spacer plates (3) with the separating plates (2) and the at least two transverse plates (5) and the boundary plates (6, 6 ') with the separating plates (2) is preferably from 30 to 90%, particularly preferably from 50 to 90% of the contact surfaces.
  • This fixed frame (10) in the form of an integrated housing consisting of the sequence of at least two partition plates (2), the outer spacer plates (3) and transverse plates (5), and
  • Boundary plates (6, 6 ') with greater depth extent (T), causes the that
  • Heat exchanger module enclosing housing no longer necessary and thus the production of the heat exchanger module is easier executable. This is especially true when the firmly connected connecting surfaces of the outer spacer plates (3) with the partition plates (2) and the at least two transverse plates (5) and the boundary plates (6, 6 ') with the partition plates (2) of 30% to 90% or even better, from 50% to 90% of the contact surfaces.
  • boundary plates (6, 6 ') and the edges of the fixed frame (10) in the form of an integrated housing in turn supply / discharge lines (12) for a first fluid medium, and inlets / outlets (13) for a second fluid Medium firmly connected, without the need for a heat exchanger module enclosing all sides enclosing housing.
  • At least one channel row (1) consisting of at least two channels (4) is provided in the heat exchanger module according to the invention, wherein the channels (4) are designed rectangular and by which a first flow area for a first fluid is generated.
  • At least one transverse channel (7) is created by the at least two transverse plates (5) on the at least two separating plates (2) and the boundary plates (6, 6 '), which in turn is rectangular in shape and generates a second flow region for a second fluid is, wherein the channels (4) and the at least one transverse channel (7) lie in two alternating, parallel spatial planes.
  • Permanently connected in the context of the present invention means that the connection is made by means of a method selected from the list consisting of soldering, welding and gluing.
  • a welding method selected from the list consisting of diffusion, laser and electron beam welding, laser welding is very particularly preferred.
  • the device is firmly connected at their joints by laser welding.
  • the separation (2), transverse (5), distance (3, 3 ') and boundary plates (6, 6') are usually connected to each other at an angle ⁇ in the range of 25 ° to less than 90 °. Preferably, they are firmly connected at an angle of 30 ° to 85 °, more preferably at an angle of 40 ° to 75 ° with each other.
  • the separator, transverse and spacer plates according to the present invention are usually made of a material selected from the list consisting of steel, chromium-nickel alloys, nickel alloys, titanium, aluminum, graphite, copper ceramic and plastic.
  • the separating, transverse and spacer plates can each consist of different materials from the above list. Preferably, however, the separating, transverse and spacer plates all consist of the same material.
  • the heat exchanger module according to the invention is particularly advantageous in particular because it passes through the boundary plates (6) with a greater depth extension (T) than that of the
  • Separation plates (2) has an increased mechanical stability and thus can be used in processes under greater pressure. Together with the advantageous set out above Stabilization in the sense of a formed frame, results in a very stable design of the heat exchanger module according to the invention.
  • a first preferred further development of the heat exchanger module according to the invention is characterized in that the at least two separating plates (2) and the at least one inner spacer plate (3 ') consist of a metallic material and through
  • Laser welding or electron beam welding are connected to each other in such a way that the first partition plate (2) and inner spacer plate (3 ') in depth extension (T) completely continuous, the second partition plate (2) in depth dimension (T) not completely continuous weld with a width extension (B) of 10 to 90% of the contact surface between partition plates (2) and inner spacer plate (3 ') is formed.
  • An alternative embodiment of this first preferred development of the heat exchanger module according to the invention is characterized in that at least two inner spacer plates (3 ') and a partition plate (2) consist of a metallic material and are connected by laser welding or electron beam welding such that one along the edge in height extension (H), which is in contact with the partition plate (2), the first inner spacer plate (3 ') at an angle through the entire depth dimension of the partition plate (2) to the second inner spacer plate (3'), in the second inner spacer plate (3 ') tapered and this non-continuous weld is formed, the first inner spacer plate (3') at the edge in total height extension (H) with the partition plate (2) and the partition plate (2 ) with the second inner spacer plate (3 ') having a width dimension (B) of 10 to 90% of the contact surface between partition plates (2) and second inner spacer plate (3 ') connects.
  • This first preferred further development of the heat exchanger module according to the invention is particularly advantageous because the structure of the heat exchanger module stabilized by the abovementioned design of a fixed frame (10) in the form of an integrated housing thus once again undergoes additional stabilization in the interior, which is particularly easy to produce in terms of manufacturing technology. because the component only needs to be welded from one side.
  • the spacer plates (3, 3 ') and transverse plates (5) of the heat exchanger module according to the invention usually have a depth dimension (T) of 0.1 mm to 100 mm, preferably 0.5 mm to 8 mm, and particularly preferably 0.5 mm up to 5 mm.
  • outer spacer plates (3) of the device according to the invention a greater width extension (B) than the remaining, inner spacer plates (3 ').
  • the outer spacer plates (3) preferably have twice the width (B) of the remaining spacer plates (3 '), more preferably the width of the outer spacer plates (3) is up to twenty times the width of the remaining inner plates Spacer plates (3 ').
  • the solid frame (10) in the form of an integrated housing becomes particularly stable and furthermore has a material thickness which, in the course of later preferred further developments of the present invention, the working out of formations not only on sides of the boundary plates (6 , 6 ') of the heat exchanger module, but also on the other four sides and on all edges of the heat exchanger module allows.
  • the heat exchanger module is characterized in that between the at least two separating plates (2) there are three to 51 spacer plates (3, 3 ') and between separating plates (2) and / or limiting plates (6) two to 21 transverse plates (5) are; Preferably, there are up to five thousand one hundred spacer plates (3, 3 ') and at least two thousand one hundred twenty one transverse plates (5) throughout the heat exchanger module.
  • channels (4) of a channel row (1) in the depth dimension (T) are also absolute the same and thus there are constant flow conditions in each channel (4).
  • the distance between the spacer plates (3, 3 ') to each other in a channel row (1) describes the width of a channel (4) in its width dimension (B).
  • deflecting plates (26) are inserted into transverse channels (7).
  • the structure of the heat exchanger module according to the invention disclosed in accordance with the above inventive and preferred embodiments offers a high degree of flexibility with regard to the dimensioning of joints so that a channel row (1) of the first flow region has at least two smallest pressure-stable cells.
  • heat exchanger module in an alternative embodiment of the heat exchanger module according to the invention as many channels (4) in a channel row (1) by spacer plates (3, 3 ') formed as transverse channels (7) by transverse plates (5) and the spacer plates (3, 3') and Cross plates (5) are arranged with respect to their dimension with the largest spatial extent in the same direction in space, so that parallel channels (4) and transverse channels (7) arise.
  • the channels (4) and transverse channels (7) are designed by the spacer plates (3, 3 ') and transverse plates (5) such that they each have identical cross-sectional areas between the separating plates (2) and / or Have boundary plates (6).
  • the heat exchanger module according to the invention is characterized in that the spacer plates (3, 3 ') and transverse plates (5) between partition plates (2) and / or boundary plates (6 ) configured channels (4) and transverse channels (7) parallel to each other, but offset.
  • inner spacer plates (3) can be produced economically by means of a drawing process, so that it may be advantageous that these spacer plates (3 " ) can have different cross sections however, the narrow sides of the spacer plates (3 ') may also be formed with a radius (28) .Special embodiments have wedge-shaped corners, for example to form a resilient tip (29).
  • the heat exchanger module volume of a heat exchanger module according to the invention is formed from the product of the height expansion (H) multiplied by the width extension (B) and depth extension (T) of all located in the module separation (2) -, transverse (5) -, distance (3, 3 ') and boundary plates (6, 6 ').
  • the channel volume is the volume made up of the sum of all volumes of the channels (4) and transverse channels (7) located in the heat exchanger module.
  • the void fraction of a heat exchanger module according to the invention is therefore from the quotient of channel volume by heat exchanger module volume.
  • Heat exchanger modules according to the present invention usually have a void fraction in the range of 0.1 to 0.8, preferably in the range of 0.25 to 0.75, particularly preferably in the range of 0.3 to 0.6.
  • the boundary plates (6, 6 ') have at least one side facing away from the transverse plates (5) Forming on and there are at least two heat exchanger modules according to the invention by these formations of the boundary plates (6, 6 ') positively connected to each other.
  • the sides of the formed fixed frame (10) in the form of a housing that are at a height in height (H) also have formations.
  • the widthwise (B) outer sides of the formed solid frame (10) in the form of a housing also have formations, these formations usually at the edges of the widthwise (B) outer sides are formed.
  • the boundary plates (6, 6 '), as well as the in height expansion (H) outer sides of the formed fixed frame (10) and the widthwise extension (B) outer sides of the formed fixed frame (10) in the form of a housing positive and / or negative formations (14, 15), which allow a positive connection.
  • heat exchanger modules according to the invention can thus be connected to each other in a form-fitting manner by mating corresponding formations in all three spatial directions in a simple manner, so that a heat exchanger is obtained therefrom.
  • a heat exchanger composed of at least two, preferably at least four, particularly preferably at least eight heat transfer modules that are positively connected to one another in three spatial directions in three spatial directions is thus likewise an object of the present invention.
  • the depth extent (T) of the protruding positive formation (14) is smaller than the depth extent (T) of the submerged negative formation (15).
  • the heat exchanger modules according to the invention which are positively connected to one another via the formations, can additionally be firmly connected to one another on the contact surfaces.
  • Heat exchanger having a frame housing (16) constructed of two housing plates (17) having a greater width (B) and height extension (H) than the adjacent ones
  • Depth expansion (T) at least two upper and two lower with the at least one erfindunmultien heat transfer module and the inner surfaces of the housing plates (17) connected to the form of bars (18) are provided.
  • the cross-sectional shape of the shaped rods (18) is rectangular or square and the outer surfaces of the shaped rods (18) are adapted to the maximum dimensions of the housing plates (17) and to the housing plates (17) and the at least one heat transfer module according to the invention firmly connected.
  • supplying and discharging fluid regions of the first and second flow region can be separated and a closed frame housing (16) with flat outer surfaces with maximum accessibility of the channels (4) and transverse channels (7), wherein the frame housing (16) with more detachable and or fixed inlets / outlets (12, 13) can be closed.
  • a further particularly preferred further development of the present invention also comprising the aforementioned frame housing (16), is characterized in that in a heat exchanger module according to one of the embodiments described above the separation (2), transverse (5), distance (3, 3 ') - And boundary plates (6, 6 ') with each other by soldering are firmly connected to each other and that the thus formed at least one heat exchanger module is installed in a frame housing (16).
  • the frame housing (16) is preferably constructed from by means of welding firmly connected to each other housing plates (17) which are particularly preferably additionally positively connected with each other. This further preferred development thus forms another heat exchanger according to the invention.
  • Heat exchangers are loaded by flow losses of, for example, highly viscous substances mainly with one-sided pressure in the main flow direction, so that a compressive stress on positive connections causes a shear stress.
  • the above-mentioned positive connections predominantly absorb compressive forces via shear loads.
  • the preferred further developments just described are therefore particularly advantageous for the construction of a ceramic heat exchanger, since the essential forces are absorbed by the positive connection, so that the contacting ceramic surfaces need only be glued. Ceramic plates can be bonded with suitable adhesives and sealed at the same time to produce a heat exchanger according to the invention.
  • corresponding positive and negative formations (14, 15) are preferably provided on boundary plates (6, 6) and housing plates (17), and at least one positive and / or negative formation takes in total an area ratio of up to 90 %, preferably a proportion of up to 50% and particularly preferably an area fraction of up to 33%, based on the respective base area of the boundary plate (6, 6), a housing plate (17) or a frame housing (16).
  • housing plates (17) have a larger surface area than the boundary plates (6, 6 ' ), so that the respective surface portions of the formations for these housing plates (17) according to the area ratios between housing plates (17) and boundary plates (6, 6).
  • boundary plates (6, 6 ') and the corresponding adjacent housing plates (17) characterized in that boundary plates (6, 6') and housing plates (17) on a common axis at least one recess in the configuration of a negative molding (15), and two adjacent corresponding formations (15) together form a cavity which can receive a disc (19) which cavity is filled by the disc (19).
  • this disc can serve in a simple manner as a loose or solid positive connection element.
  • Such another outer circumferential fixed connection additionally has advantageous sealing properties.
  • discs (19) for interlocking connection offers particular advantages, since limiting plates (6, 6 ') are tightly and firmly connected to each other or to the housing plates (17), and inserted discs (19) are completely enclosed and isolated from the fluid.
  • the enclosing corresponds to a sealing, therefore the discs (19) can also be made of dissimilar materials with higher mechanical strengths than those of the base materials, be used.
  • a corrosion attack is excluded.
  • the forming rods (18) serve to separate the flow regions and are also capable of supporting the heat exchanger modules according to the invention and absorbing forces that occur. It is advantageous when form bars (18) and housing plates (17) are positively connected to each other and take over the fixed connections only a sealing function.
  • the shaped rods (18) can also be designed as angle forming rods (20).
  • angled form bars (20) Preference is given to such angled form bars (20), characterized in that they have the cross-sectional area of an angle. Particularly preferably, the leg lengths and leg thickness of the angle forming rods (20) are formed differently.
  • the forming bars (18) and / or angle forming bars (20) may also have on both sides formations in the form of pins and / or cylinders (21) which project partially or preferably completely into openings or bores (22) of the housing plates (17).
  • the cross-sectional shape of the pins and / or cylinders (21) may be round or with edges. Preferably, however, it is four or rectangular.
  • the four- or rectangular design is particularly advantageous because so that the form of bars (18) and / or angle forming rods (20) are installed against rotation.
  • the heat exchanger comprises a plurality of individual heat exchanger modules with boundary plates (6, 6 ') which have formations (14, 15) and with which filler pieces (23) are positively connected, whereby the device is inserted into an enclosing tube housing (24 ) is installed.
  • a first flow and pressure region is preferably separated with an upper and lower edge plate (25) in the interior of the tube housing (24).
  • At least one fixed or detachable inserts (28) are introduced in the channels (4) and / or transverse channels (7).
  • Such inserts (28) may also be flat one-piece or multi-part static mixer.
  • the inserts (28) can occupy only part of a channel (4) or transverse channel (7), or extend over its respective entire length.
  • Non-conclusive examples of possible inserts (28) in the form of static mixers are described in EP 0 980 703 A1, EP 1 123 730 A2, or EP 1 216 747 A1.
  • simple, eg metallic felts, wires or tile can be used as inserts (28) in the form of static mixers.
  • the inserts (28) advantageously produce a forced flow and at the same time increased turbulence and thus lead to a better heat transfer.
  • Such inserts may also comprise a catalyst for the performance of chemical reactions.
  • they may be coated with a catalyst or consist entirely of a catalyst material.
  • the heat exchanger module according to the invention and the heat exchangers obtained therefrom can be used to carry out all heat transfer processes.
  • the heat exchanger according to the invention is used as a reactor for processes in which due to strongly exothermic or endothermic reactions heat is to be dissipated or fed quickly.
  • Preferred uses of the inventive heat exchanger according to the present invention are those relating to processes for oxidation, reduction, hydrogenation, polymerization, chlorination, nitration, sulfitation, amination and / or phosgenation.
  • the aforementioned methods are, in particular, methods with a usually high endothermic or exothermic heat of reaction, so that the advantageous heat transfer properties of the invention have a particularly advantageous effect here.
  • FIG. 1 Partial representation of a channel row with transverse channel and housing plate
  • FIG. 2 heat exchanger in section with integrated housing
  • Fig. 3 a sectional view of two heat exchanger modules and housing plates with positive and negative shapes
  • FIG. 4a, 4b partial view of the positive connection between the form of rod with pin and housing plate
  • Fig. 1 a partial perspective view is selected to show the position of the individual plates, in particular of the channel row (1).
  • Fig. 2 is a
  • Heat exchanger module (1 1) shown in a sectional view, so that different
  • FIG. 2 a is a sectional view from FIG. 2 and shows essentially half the height extent (H) of the heat exchanger module (1 1) and the transverse channels (7) in the form of slit-like vertical channels.
  • the channel row (1) is clearly visible, which extends in width (B).
  • the channel row (1) is composed of two parallel separating plates (2), which are brought by spacer plates (3, 3 ' ) at a distance and are connected to a, for example, laser weld with the connection width (9) in the interior.
  • the connection width (9 ⁇ ) is shown in FIG. 2 and laid as a weld so that it passes through the material thickness of the two separator plates (2) and the spacer plates (3, 3 ') between them, but without at the bottom of the weld Sheet thickness of the separating plate (2) emerge.
  • the connection width (9 ') extends over the complete height extension (H) and length of the spacer plates (3,3).
  • Fig. 2 it is shown that the width dimension (B) of the partition plates (2) is so pronounced that the resulting gap between a left and right spaced distance plate (3, 3 ⁇ ) forms a channel (4) by the wall thickness of the partition plates (2) and each half associated left and right spacer plate (3, 3 ") describes a circumferential constant material thickness.
  • Fig. 2b the formed pressure-stable channel (4) is shown, so that in succession all channels (4) of a channel row (1) withstand the occurring flow and pressure loads.
  • connection width of the spacer plate (3 ⁇ ) is drawn, it can be seen that half the width of the spacer plate (3 1 ) to the left channel and the other half of the Di punching plate width belongs to the right channel.
  • transverse plates (5) are positioned in the upper and lower sections, so that in FIG. 1, a thick boundary plate (6) is positioned on the right in the depth dimension (T) and a transverse channel (FIG. 7) is formed. Also on the left side of the channel row (1) transverse plates (5) are fixed, so that left for depth extension another channel row (1), not shown in FIG. 1, can be applied to also the left transverse channel (7) shut down.
  • the contact points of the separating plates (2) and transverse plates (5) are shown in Fig. 2 and Fig. 2a, they have a flat contact width (8) and are welded to the smaller connection width (9) directly in the contact area of the plates, wherein the Compounds have a length that corresponds to the full width extension (B).
  • the same connection procedure takes place at the contact points between the outer spacer plate (3) and the left and right partition plates (2) over the full height extent (H) of the plates.
  • connection width (9) corresponds to the thickness of the boundary plate (6)
  • connection width between the transverse channel (5) and outer partition plates (2) of the channel row (1) also the Thickness of the boundary plate (6) corresponds, so that in the spatial consideration of the heat exchanger module (1 1) on all six sides with a homogeneous uniform thick wall thickness can be expected and an integrated housing (10) has arisen.
  • connection methods are selected which do not require additional welding additives, so that similar material with constant strength values is also present at the connection points.
  • Fig. 2 is due to the fixed frame in the form of an integrated housing (10) of the heat exchanger module (1 1) by way of example and representatively a single feed (12) is shown, which closes in Fig. 2, the feeding portion of the second flow and pressure range , It is conceivable that all four sides of the heat exchanger module (1 1) are equipped with releasable or fixed inlets / outlets to allow heat transfer between two fluids. If basically releasable inlets / outlets (12, 13) are used, all fluid-carrying channels are accessible.
  • Fig. 3 and Fig. 3a the further embodiment of the heat exchanger modules (1 1) is shown.
  • Fig. 3 and Fig. 3a the further embodiment of the heat exchanger modules (1 1) is shown.
  • Fig. 3 and Fig. 3a the further embodiment of the heat exchanger modules (1 1) is shown.
  • Fig. 3 the further embodiment of the heat exchanger modules (1 1) is shown.
  • Fig. 3 the further embodiment of the heat exchanger modules (1 1) is shown.
  • the boundary plates (6) with raised positive contours (14) and the limiting plate (6 ' ) with recessed negative contours (15) are provided.
  • the contours (14, 15) are located on an imaginary, not shown common axis, so that two heat exchanger modules can be placed directly against each other, the contours (14, 15) of the boundary plates (6, 6) interlock and create a positive connection.
  • the frame housing (16) is composed of enlarged in area housing plates (17) and of connecting lower and upper mold bars (18).
  • connection points of the forming rods (18) to the heat exchanger module (1 1) are shown in Fig. 3 and the connection points of the forming rods (18) to the housing plates (17) are shown in a partial section of Fig. 3a.
  • transverse channels are not visible, however, transverse plates (5) in the upper and lower channel portion are shown in dashed lines, so that the transverse channel (7) is indicated.
  • the cross section of an angle forming rod (20) is shown, whose cross-sectional area at right angles and the leg length is of different lengths to a heat exchanger module (1 1) Partially enclose over the depth extent (T), in particular on the outer spacer plates (3) and thereby take over a support function of the heat exchanger modules (1 1).
  • the local connections between angle forming rod (20) and edges of the heat exchanger module (1 1), shown here with the spacer plate (3) can be increased.
  • the angle forming rod (20) is extended on both sides with a pin (21), so that the pin projects positively into an opening (22) of the housing plate.
  • the pin (21) projects completely into the housing plate (17) of the housing (16) and is, for example, outside firmly connected to the housing plate.
  • FIG. 5 and Fig. 5a form-fitting connections on the formations (14, 15) of the boundary plates (6, 6) are shown with each other.
  • the positive connection technology can be transferred to components of the housing.
  • a variant is drawn in Fig. 5a, there is the positive connection by the insertion of, for example, a disc (19), so that all boundary plates of a heat exchanger module (1 1) are the same.
  • FIGS. 6a and 6b show, by way of example, different cross-sectional shapes of the spacer plates (3, 3 "), the thickness of the spacer plates being kept constant in comparison, the special cross-sections of the spacer plates, in particular those in FIGS. 6a and 6b shown with double-sided or single-sided radius (28), can be manufactured very precisely by economic drawing process.
  • a further special embodiment of the spacer plates is shown, in particular resilient tips (29) are integrally formed on the channel-side edges of the spacer plates, so that when compressing the plates of the channel row, the resilient tips fit particularly well to the surface of the partition plate (2). sets and performs a high sealing function.
  • FIGs. 8 and 8a Another exemplary embodiment is shown in Figs. 8 and 8a, here the embodiment of a heat exchanger with tubular housing (24) is shown.
  • a heat exchanger module (1 1) drawn with an open transverse channel (7).
  • the heat exchanger module (1 1) is held above and below by means of edge plates (25), to the edge plates are opened in the center to make the first flow and pressure area accessible.
  • Heat exchanger modules (1 1) in tubular housings (24) need filler pieces (23), which are exemplified as shown with positive and negative contours (14, 15) to a continuous positive connection technology to the inner wall of the tubular housing (24) and thus a To allow power transmission.
  • Heat exchanger module (1 1), edge plates (25) and tubular housing (24) are permanently connected to each other by, for example, manual welding.
  • the tube housing is equipped, for example, in the height extension for the supply and discharge of the fluids of the second flow and pressure range with two lateral feeds (12).
  • detachable discharges (13) are arranged for the first flow area.
  • the channel row (1) with channels (4) are shown in dashed lines in full height extent.
  • the channels (4) of the heat exchanger module in the flow direction are very long, so in the transverse channel (7) or in all transverse channels of a heat exchanger, for example, a common baffle (26) are used, so that the fluid flows through the transverse channel in alternating directions and from View of the channel flow a countercurrent mode is possible.
  • Fig. 8a shows a sectional view of the heat exchanger with tubular housing, it is the heat exchanger module (1 1) with channels (4) and the two filler pieces (23) with positive and negative contour to recognize the heat exchanger module and rounded outer shape to the circular housing. Furthermore, the deflecting plate (26) can be seen with the comb teeth which extend through the transverse channel (7) and protrude slightly over the heat exchanger.
  • FIGS. 9 and 9a show different shapes of deflection plates (26).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Wärmeübertragermodul in kompakter Bauweise, Wärmeübertrager, die mindestens zwei Wärmeübertragermodule umfassen, sowie deren Verwendung.

Description

Wärmeübertragermodul und Wärmeübertrager in kompakter Bauweise
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Wärmeübertragermodul in kompakter Bauweise, Wärmeübertrager, die mindestens zwei Wärmeübertragermodule umfassen, sowie deren Verwendung.
In der Verfahrenstechnik sind Wärmeübertrager verschiedenster Bauart allgemein bekannt. Die Bauart der Wärmeübertrager richtet sich häufig nach den in den verschiedenen Strömungskanälen der Wärmeübertrager zu fördernden Medien.
Weiter allgemein bekannt ist, dass sich in den Strömungskanälen solcher Wärmeübertrager Strömungsprofile ausbilden, deren Ausgestaltung insbesondere von der Viskosität der durch die Strömungskanäle zu fördernden Fluide abhängig ist. In vielen Fällen bildet sich hierbei insbesondere ein parabolisches Strömungsprofi 1 in den Strömungskanälen aus.
Eine allgemein bekannte Ausführungsform der vorgenannten Wärmeübertrager sind sogenannte Rohrbündelwärmeaustauscher, die durch eine Vielzahl parallel angeordneter Wärmeübertragungsrohre gekennzeichnet sind und die konstruktionsbedingt massive Rohrplatten beträchtlicher Wandstärke zur Aufnahme der parallelen Rohre umfassen.
Bei der Anströmung der vorgenannten Rohrplatte zur Versorgung der Rohre mit dem zu temperierenden Fluid stellt sich immer eine ungleichmäßige Verteilung des Fluids auf die einzelnen Rohre des Rohrbündels ein, da der Strömungsweg von der Eintrittsöffnung der Vorrichtung zu jedem der einzelnen Rohre im Rohrbündel unterschiedlich ist. Dies hat zur Folge, dass etwa bei zentraler Anordnung der Eintrittsöffnung die außen liegenden Rohre des Rohrbündels weniger mit dem zu temperierenden Fluid beaufschlagt werden als die innen liegenden; dadurch ist die Verweilzeit des zu temperierenden Fluids in einer solchen Vorrichtung unterschiedlich für jedes Rohr des Rohrbündels und es kommt zu einer uneinheitlichen Temperierzeit des Fluids, abhängig von dem jeweiligen Rohr des Rohrbündels, durch das das zu temperierende Fluid gefördert wird.
Ebenfalls kennzeichnend für vorstehende Rohrbündelwärmeaustauscher sind große Volumeninhalte Räume zwischen Einlassöffnung der Vorrichtung und der Rohrplatte zur Aufnahme der Rohre des Rohrbündels.
Eine zweite allgemein bekannte Ausführungsform der vorgenannten Wärmeübertrager sind sogenannte Plattenwärmeaustauscher, die durch eine Vielzahl geprägter und aufeinander gestapelter Platten gekennzeichnet sind und die konstruktionsbedingt zwei stabile Endplatten, die mit Zugankern verspannt sind, umfassen, um den gebildeten Plattenstapel zu fixieren und abzudichten.
Die geprägten Platten stützen sich mindestens punktuell gegeneinander ab, so dass auftretende Druckkräfte im Plattenwärmeaustauscher zu den Endplatten weitergeleitet und von den Zugankern aufgenommen werden. Üblicherweise sind die miteinander in Kontakt stehenden Plattenränder der Platten des Plattenstapels verschweißt oder verlötet. Es sind weiter auch Alternativen bekannt, bei denen, insbesondere im Fall von geprägten Platten, die Platten des Plattenstapels mit elastischen Materialien alleinig und/oder zusätzlich abgedichtet sind.
In der DE 10 317 451 wird eine Vorrichtung offenbart, die zur Ausführung von chemischen Reaktionen verwendet werden kann, die dem Bauprinzip nach jedoch als Plattenwärmeaustauscher gemäß vorstehender Erklärung anzusehen ist.
Die Vorrichtung ist aufgebaut aus Schichten geprägter Platten, wobei durch die Prägung in den Platten jeweils eine Schar von Kanälen gebildet wird. Um eine gleichmäßige Durchströmung der vorgenannten Schar von Kanälen zu erhalten, sind weiter Leitstege in den geprägten Platten vorgesehen. Zu- und Ableitkammern sind durch Prägung ebenfalls angeformt.
Die offenbarte Vorrichtung weist zwei Arten Räume auf. Die Räume sind zum einen Reaktionsräume und zum anderen Wärmetransporträume, die insbesondere alternierend durch die Platten gebildet werden. Die Strömungsbereiche werden, wie zuvor beschrieben, mittels gestapelter Schichten der Platten gebildet.
Über irreversible Verbindungen und/oder Dichtungen sind Reaktionsräume und Wärmetransporträume, sowie deren Zu- und Abläufe abgedichtet. Die dargestellten irreversiblen Verbindungen sind Linienverbindungen und ihre genaue Ausführungsform wird nicht offenbart. Sie dienen offenbarungsgemäß vorwiegend der Dichtheit. Es ist somit davon auszugehen, dass die gemäß der DE 10 317 451 offenbarte Möglichkeit der Ausführung von Verfahren unter hohem Druck durch andere Mittel erreicht wird als durch die„irreversible Verbindung", da diese hohen Drücken, gemäß der Offenbarung der DE 10 317 451 nicht standhalten könnte. Die obere Grenze des Druckes von 15 bar ist aber eher gering, so dass bis hierin gegebenenfalls ein Verzicht auf andere Mittel zum Erhalt der notwendigen Druckkraft möglich wäre. In anderen Fällen wäre davon auszugehen, dass Halteplatten und Zuganker, gemäß vorstehender Erläuterung in der Vorrichtung gemäß der DE 10 317 451 , Verwendung finden müssen.
Die Offenbarung der DE 10 317 451 ist also hinsichtlich der Vorrichtung dahingehend limitiert, als dass nur kleine wenig belastete Vorrichtungen mit geringen Kapazitäten von mehreren Litern pro Stunde mit den offenbarten Merkmalen darstellbar sind. Eine Vergrößerung der Volumenströme auf mehreren Kubikmetern pro Stunde ist bei den offenbarten Vorrichtungen der DE 10 317 451 nicht durchführbar.
Eine Umsetzung der Offenbarung der DE 10 317 451 auf betriebstechnische Großapparate ist auch alleine deshalb ausgeschlossen, da aufgrund des auftretenden Verzugs der Platten durch irreversible Verbindungen, wie zum Beispiel das Schweißen oder Löten, sich große Plattenpakete mit zum Beispiel 1000 Platten aus der gemeinsamen Plattenachse verschieben würden. AIIe zuvor diskutierten Ausfϋhrungsformen von Wärmeübertragern, wie sie allgemein bekannt sind, oder etwa in der DE 10 317 451 offenbart werden, haben aber den allgemeinen Nachteil, dass sie für die Durchführung von Verfahren unter Beteiligung von hochviskosen und/oder temperaturempfindlichen Fluiden nicht oder nur nachteilig verwendet werden können, da etwa im Fall von Rohrbündelwärmeaustauschern die im Rohr ausgebildete Fließgeschwindigkeit der viskosen Fluide sehr niedrig ist und sich somit ein stark parabolisches Geschwindigkeitsprofil ausbildet, was dazu führt, dass die mittlere Verweilzeit im Rohr sehr lang und die Temperaturbelastung des viskosen Stoffes sehr hoch ist. Somit kommt es zu einer thermischen Produktschädigung oder zur Bildung von Nebenprodukten. Nebenprodukte fuhren zu nicht gewollten Verunreinigungen, die durch nach geschaltete und aufwendige Behandlungsverfahren isoliert werden müssen.
Plattenwärmeaustauscher sind aufgrund der auftretenden Druckbelastungen, hervorgerufen durch den Strömungswiderstand viskoser Stoffe in den engeren Kanälen, nur begrenzt einsetzbar. Diese Wärmeaustauscher werden nicht gleichmäßig durchströmt, so dass es zu einer Produktschädigung aufgrund langer Verweil- und Temperierzeiten kommt.
Ein weiterer allgemeiner Nachteil der Plattenwärmeaustauscher ist die schlechte Reinigungsmöglichkeit; verschweißte und verlötete Apparaten können nur mit einem chemischen Reinigungsverfahren gesäubert werden. Die Strömungskanäle und Temperierbereiche der geprägten Platten sind nicht zugänglich.
Die Verwendung der in der DE 10 317 451 offenbarten Ausführungsformen als Wärmeaustauscher im Zusammenhang mit hochviskosen Fluiden ist ebenfalls nicht möglich, da die sehr kleinen Kanäle in den Strömungsebenen durch schweiß- oder löttechnischen Verzug nicht mehr zueinander fluchten; die erforderliche Verbindungsbreite und somit die Stabilität verloren geht. Auch eine einfache manuelle Reinigungsmöglichkeit ist nicht möglich, da der Reaktor vollständig verschweißt und die Kanäle nicht zugänglich sind.
Ausgehend vom Stand der Technik besteht also die Aufgabe eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen die eine gleichmäßige, schonende Temperierung von flüssigen bis zu höher viskosen und temperaturempfindlichen Fluiden in kurzer Zeit ermöglicht.
Die in der Vorrichtung zu temperierenden Fluide sollen insbesondere Viskositäten bis zu 1000 Pa s aufweisen dürfen. Aufgrund der hohen Zähigkeit der Stoffe und der dadurch entstehenden Strömungsverluste in Form von Reibung soll die Vorrichtung auch Drücken von bis zu 300 bar und Temperaturen bis zu 8000C standhalten.
Weiter soll eine kompakte und modulare Bauweise der Vorrichtung ermöglicht werden, um insbesondere gegenüber den Nachteilen der vorstehend diskutierten Rohrbündelwärme- austauscher Verbesserungen zu ermöglichen. - A -
Überraschenderweise wurde nun als erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung gefunden, dass ein neuartiges Wärmeübertragermodul in kompakter Bauweise, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) wenigstens zwei ebene Trennplatten (2) einer Höhenausdehnung (H) und einer Breitenausdehnung (B) und wenigstens drei zwischen den Trennplatten (2) befindliche, sich gegenseitig nicht berührenden äußere (3) und innere (3') Distanzplatten einer jeweils gleichen Tiefenausdehnung (T) aber unterschiedlicher Breitenausdehnung (B) fest miteinander verbunden sind, wobei die äußeren Distanzplatten (3) in ihrer gesamten
Höhenausdehnung (H) und gesamten Breitenausdehnung (B) mit den Trennplatten (2) in Kontakt stehen, aber nur auf einer Verbindungsfläche, mit einer Breitenausdehnung von
10 bis 90 % der Kontaktfläche fest verbunden sind,
(ii) wenigstens zwei Querplatten (5) mit den Trennplatten (2) auf der jeweils den
Distanzplatten (3, 3') abgewandten Seite fest verbunden sind, wobei die Querplatten (5) mit den Trennplatten (2) in ihrer gesamten Breitenausdehnung (B) und gesamten Höhenausdehnung (H) in Kontakt stehen, aber nur auf einer Verbindungsfläche, mit einer
Höhenausdehnung (H) von 10 bis 90 % der Kontaktfläche fest verbunden sind,
(iii)zwei äußere Begrenzungsplatten (6) mit größerer Tiefenausdehnung (T) als jene der Trennplatten (2), mit den jeweils äußeren Querplatten (5) in gleicher Weise fest verbunden sind, wie mit den Trennplatten (2), und
(iv) wobei die miteinander fest verbundenen zwei Begrenzungsplatten (6, 6'), zwei äußeren
Distanzplatten (3), wenigstens zwei Trennplatten (2) und mindestens zwei Querplatten (5) zusammen mit den jeweiligen Verbindungsflächen einen festen Rahmen (10) in Form eines integrierten Rahmens ausbilden,
diese Aufgabe zu lösen vermag.
Die vorgeschriebenen Breiten-, Höhen- und Tiefenausdehnungen (B, H, T) bezeichnen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die geometrischen Abmaße der erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei Raumrichtungen.
Die Tiefenausdehnung (T) bezeichnet hierbei jeweils die Raumrichtung, die senkrecht zu den in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zwecke des Wärmeübertrags strömenden ersten und zweiten Fluide orientiert ist.
Die Breitenausdehnung (B) bezeichnet die Raumrichtung entlang der größten geometrischen Ausdehnung der Querplatten (5), und die Höhenausdehnung (H) die Raumrichtung entlang der größten geometrischen Ausdehnung der Distanzplatten (3, 3'). Bei den mindestens drei Distanzplatten (3, 3') ist zwischen zwei äußeren Distanzplatten (3), die in Breitenausdehnung (B) außen liegen und mindestens einer innen liegenden Distanzplatte (3') zu unterscheiden.
Die Verbindung der Querplatten (5) mit den Trennplatten (2) und Begrenzungsplatten (6, 6') mit größerer Tiefenausdehnung (T) auf einer Verbindungsfläche mit einer Höhenausdehnung (H) von 10 bis 90 % der Kontaktfläche und die Verbindung der äußeren Distanzplatten (3) mit den Trennplatten (2) auf einer Verbindungsfläche mit Breitenausdehnung (B) von 10 bis 90 % der Kontaktfläche, führt gemäß der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung des festen Rahmens (10) in Form eines integrierten Gehäuses.
Die fest verbunden Verbindungsflächen der äußeren Distanzplatten (3) mit den Trennplatten (2) und der mindestens zwei Querplatten (5) sowie der Begrenzungsplatten (6, 6') mit den Trennplatten (2) beträgt bevorzugt von 30 bis 90 %, besonders bevorzugt von 50 bis 90 % der Kontaktflächen.
Dieser feste Rahmen (10) in Form eines integrierten Gehäuses bestehend aus der Abfolge der mindestens zwei Trennplatten (2), den äußeren Distanzplatten (3) und Querplatten (5), sowie
Begrenzungsplatten (6, 6') mit größerer Tiefenausdehnung (T), führt dazu, dass ein das
Wärmeübertragermodul umschließendes Gehäuse nicht mehr notwendig und damit die Fertigung des Wärmeübertragermoduls einfacher ausführbar ist. Dies gilt insbesondere, wenn die fest verbunden Verbindungsflächen der äußeren Distanzplatten (3) mit den Trennplatten (2) und der mindestens zwei Querplatten (5) sowie der Begrenzungsplatten (6, 6') mit den Trennplatten (2) von 30 % bis 90 % oder besser noch von 50 % bis 90 % der Kontaktflächen betragen.
Mit den Begrenzungsplatten (6, 6') und den Kanten des festen Rahmens (10) in Form eines integrierten Gehäuses können wiederum Zu-/Abführungen (12) für ein erstes fluides Medium, sowie Zu-/Abführungen (13) für ein zweites fluides Medium fest verbunden werden, ohne dass die Notwendigkeit eines das Wärmeübertragermodul allseitig umschließenden Gehäuses entsteht.
Durch die zwischen den mindestens zwei Trennplatten (2) befindlichen Distanzplatten (3, 3'), wird in dem erfindungsgemäßen Wärmeübertragermodul mindestens eine Kanalreihe ( 1 ), bestehend aus mindestens zwei Kanälen (4) geschaffen, wobei die Kanäle (4) rechteckig ausgestaltet sind und durch diese ein erster Strömungsbereich für ein erstes Fluid erzeugt wird. Durch die wenigstens zwei Querplatten (5) auf den mindestens zwei Trennplatten (2) und die Begrenzungsplatten (6, 6') wird mindestens ein Querkanal (7) geschaffen, der wiederum rechteckig ausgestaltet ist und durch den ein zweiter Strömungsbereich für ein zweites Fluid erzeugt wird, wobei die Kanäle (4) und der mindestens eine Querkanal (7) in zwei alternierenden, parallelen Raumebenen liegen. Fest verbunden bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass die Verbindung hergestellt ist mittels eines Verfahrens ausgewählt aus der Liste bestehend aus Löten, Schweißen und Kleben.
Bevorzugt ist Schweißen.
Besonders bevorzugt ist ein Schweißverfahren ausgewählt aus der Liste bestehend aus Diffusions-, Laser- und Elektronenstrahlschweißen, ganz besonders bevorzugt ist Laserschweißen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung jeweils an ihren Verbindungsstellen durch Laserschweißen fest verbunden.
Die Trenn (2)-, Quer (5)-, Distanz (3, 3')- und Begrenzungsplatten (6, 6') sind üblicherweise mit einander in einem Winkel α im Bereich von 25° bis kleiner 90° verbunden. Bevorzugt sind sie in einem Winkel von 30° bis 85°, besonders bevorzugt in einem Winkel von 40° bis 75° mit einander fest verbunden.
Die unter den vorgenannten Winkeln fest verbundenen Platten sind deshalb besonders vorteilhaft unter den vorgenannten Winkeln fest mit einander verbunden, weil unter einem Winkel kleiner 90° stehende, insbesondere durch Schweißen ausgeführte Verbindungsstellen keine Unebenheiten auf der Plattenkontaktstelle erzeugen, so dass auf eine Nachbearbeitung verzichtet werden kann. Daher sind solche Wärmeübertragermodule besonders preisgünstig zu fertigen, was vorteilhaft ist.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Kontaktstellen der Trenn (2)-, Quer (5)-, Distanz (3, 3')- und Begrenzungsplatten (6, 6'), welche im späteren, zusammengesetzten Wärmeübertragermodul im Inneren desselben liegen durch Löten und/oder Schweißen fest mit einander verbunden, während die Kontaktstellen der Trenn (2)-, Quer (5)-, Distanz (3, 3')- und Begrenzungsplatten (6, 6'), welche im späteren, zusammengesetzten Wärmeübertragermodul außen liegen durch Schweißen fest mit einander verbunden sind.
Die Trenn-, Quer- und Distanzplatten gemäß der vorliegenden Erfindung sind üblicherweise aus einem Material ausgewählt aus der Liste bestehend aus Stahl, Chrom-Nickel-Legierungen, Nickellegierungen, Titan, Aluminium, Graphit, Kupfer Keramik und Kunststoff. Die Trenn-, Quer- und Distanzplatten können hierbei jeweils aus unterschiedlichen Materialien aus der vorstehenden Liste bestehen. Bevorzugt bestehen die Trenn-, Quer- und Distanzplatten aber alle aus dem gleichen Material.
Das erfindungsgemäße Wärmeübertragermodul ist insbesondere deshalb besonders vorteilhaft, weil sie durch die Begrenzungsplatten (6) mit einer größeren Tiefenausdehnung (T) als jener der
Trennplatten (2), eine erhöhte mechanische Stabilität aufweist und somit auch in Verfahren unter größerem Druck eingesetzt werden kann. Zusammen mit der zuvor dargelegten vorteilhaften Stabilisierung im Sinne eines gebildeten Rahmens, ergibt sich eine sehr stabile Bauform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls.
Eine erste bevorzugte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Trennplatten (2) und die mindestens eine innen liegende Distanzplatte (3') aus einem metallischen Material bestehen und durch
Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen dergestalt miteinander verbunden sind, dass eine die erste Trennplatte (2) und innen liegende Distanzplatte (3') in Tiefenausdehnung (T) vollständig durchlaufende, die zweite Trennplatte (2) in Tiefenausdehnung (T) nicht vollständig durchlaufende Schweißstelle mit einer Breitenausdehnung (B) von 10 bis 90 % der Kontaktfläche zwischen Trennplatten (2) und innen liegender Distanzplatte (3') ausgebildet ist.
Eine alternative Ausführungsform dieser ersten bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei innen liegende Distanzplatten (3') und eine Trennplatte (2) aus einem metallischen Material bestehen und durch Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen dergestalt miteinander verbunden sind, dass eine entlang der Kante in Höhenausdehnung (H), die in Kontakt mit der Trennplatte (2) ist, der ersten innen liegenden Distanzplatte (3') in einem Winkel durch die gesamte Tiefenausdehnung der Trennplatte (2) bis in die zweite innen liegende Distanzplatte (3'), in der zweiten innen liegenden Distanzplatte (3') spitz zulaufende und diese nicht durchlaufende Schweißstelle ausgebildet ist, die die erste innen liegende Distanzplatte (3') an deren Kante in gesamter Höhenausdehnung (H) mit der Trennplatte (2) und die Trennplatte (2) mit der zweiten innen liegenden Distanzplatte (3') mit einer Breitenausdehnung (B) von 10 bis 90 % der Kontaktfläche zwischen Trennplatten (2) und zweiter innen liegenden Distanzplatte (3') verbindet.
Diese erste bevorzugte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls ist besonders vorteilhaft, weil die durch die oben genannte Ausbildung eines festen Rahmens (10) in Form eines integrierten Gehäuses stabilisierte Struktur des Wärmeübertragermoduls damit im Inneren noch einmal eine zusätzliche Stabilisierung erfährt, die insbesondere fertigungstechnisch einfach darstellbar ist, da das Bauteil nur von einer Seite geschweißt werden muss.
Die Distanzplatten (3, 3') und Querplatten (5) des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls weisen üblicherweise eine Tiefenausdehnung (T) von 0,1 mm bis 100 mm, bevorzugt von 0,5 mm bis 8 mm, und besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 5 mm auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die in der Breitenausdehnung (B) äußeren Distanzplatten (3) der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine größere Breitenausdehnung (B) auf als die übrigen, inneren Distanzplatten (3'). In dieser bevorzugten Ausführungsform weisen die äußeren Distanzplatten (3) bevorzugt eine doppelt so große Breitenausdehnung (B) wie die übrigen Distanzplatten (3') auf, besonders bevorzugt beträgt die Breitenausdehnung der äußeren Distanzplatten (3) bis zum zwanzigfachen der Breitenausdehnung der übrigen, inneren Distanzplatten (3').
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da hierdurch der feste Rahmen (10) in Form eines integrierten Gehäuses besonders stabil wird und des Weiteren damit eine Materialstärke aufweist, die im Zuge späterer bevorzugter Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung das Ausarbeiten von Ausformungen nicht nur an Seiten der Begrenzungsplatten (6, 6') des Wärmeübertragermoduls, sondern auch an den übrigen vier Seiten und an allen Kanten des Wärmeübertragermoduls ermöglicht.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das Wärmeübertragermodul dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den mindestens zwei Trennplatten (2) drei bis 51 Distanzplatten (3, 3') und zwischen Trennplatten (2) und/oder Begrenzungsplatten (6) zwei bis 21 Querplatten (5) vorhanden sind; bevorzugt sind bis zu fünftausendeinhundert Distanzplatten (3, 3') und wenigstens zweitausendeinhunderteinundzwanzig Querplatten (5) im gesamten Wärmeübertragermodul vorhanden.
Da die Tiefenausdehnung (T) der Distanzplatten (3, 3') zwischen den mindestens zwei Trennplatten (2) zur Bildung einer Kanalreihe (1 ) konstant ist, sind Kanäle (4) einer Kanalreihe ( 1 ) in der Tiefenausdehnung (T) ebenfalls absolut gleich und es liegen damit konstante Strömungsbedingungen in jedem Kanal (4) vor.
Der Abstand der Distanzplatten (3, 3') zueinander in einer Kanalreihe (1 ) beschreibt die Breite eines Kanals (4) in seiner Breitenausdehnung (B).
In einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls sind in Querkanäle (7) Umlenkbleche (26) eingeschoben.
Der gemäß der vorstehenden erfindungsgemäßen und bevorzugten Ausführungsformen offenbarte Aufbau des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls bietet eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Dimensionierung von Verbindungsstellen, so dass eine Kanalreihe (1 ) des ersten Strömungsbereichs wenigstens zwei kleinste druckstabile Zellen hat.
Insbesondere bei Wärmeübertragern und Reaktoren sind die verschiedenen fluiden Strömungsbereiche häufig mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt, so dass Kanäle mit geometrisch geringen Querschnitten schon bei kleinen Wanddicken hoch belastbar sind.
In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls sind ebenso viele Kanäle (4) in einer Kanalreihe (1) durch Distanzplatten (3, 3') ausgebildet, wie Querkanäle (7) durch Querplatten (5) und die Distanzplatten (3, 3') und Querplatten (5) sind hinsichtlich Ihrer Dimension mit größter Raumausdehnung in die gleiche Raumrichtung orientiert angeordnet, so dass parallele Kanäle (4) und Querkanäle (7) entstehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls sind die Kanäle (4) und Querkanäle (7) durch die Distanzplatten (3, 3') und Querplatten (5) so ausgestaltet, dass diese jeweils identische Querschnittsflächen zwischen den Trennplatten (2) und/oder Begrenzungsplatten (6) aufweisen.
In einer Kombination der gerade ausgeführten bevorzugten Ausführungsform mit der alternativen Ausführungsform einer Orientierung in gleicher Raumrichtung ist das erfindungsgemäße Wärmeübertragermodul dadurch gekennzeichnet, dass die durch Distanzplatten (3, 3') und Querplatten (5) zwischen Trennplatten (2) und/oder Begrenzungsplatten (6) ausgestalteten Kanäle (4) und Querkanäle (7) zueinander parallel, aber versetzt verlaufen.
Die weiteren, innen liegenden Distanzplatten (3 ) können wirtschaftlich mittels Ziehverfahren hergestellt werden, so dass es vorteilhaft sein kann, dass diese Distanzplatten (3") verschiedene Querschnitte haben können. Die Querschnittsformen der Distanzplatten (3') sind vier- oder rechteckig, es können aber auch die Schmalseiten der Distanzplatten (3') mit einem Radius (28) geformt sein. Spezielle Ausführungen haben keilförmige Ecken, um zum Beispiel eine federnde Spitze (29) auszubilden.
Die vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls sind, wenn sie in ihren Einzelteilen fest mit einander verbunden sind als massive Bauteile anzusehen, welche jeweils zwei von einander räumlich getrennte Strömungsbereiche aufweisen. Diese Strömungsbereiche werden gebildet durch die Kanäle (4) einerseits und die Querkanäle (7) andererseits.
Das Wärmeübertragermodulvolumen eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls wird gebildet aus dem Produkt der Höhenausdehnung (H) multipliziert mit der Breitenausdehnung (B) und Tiefenausdehnung (T) aller im Modul befindlichen Trenn (2)-, Quer (5)-, Distanz (3, 3')- und Begrenzungsplatten (6, 6'). Das Kanalvolumen ist das Volumen gebildet aus der Summe aller Volumina der in dem Wärmeübertragermodul befindlichen Kanäle (4) und Querkanäle (7). Der Hohlraumanteil eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragermoduls wird demnach aus dem Quotienten von Kanal volumen durch Wärmeübertragermodulvolumen.
Wärmeübertragermodule gemäß der vorliegenden Erfindung weisen üblicherweise einen Hohlraumanteil im Bereich von 0, 1 bis 0,8, bevorzugt im Bereich von 0,25 bis 0,75, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 0,6 auf.
In einer bevorzugten Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung weisen die Begrenzungsplatten (6, 6') auf der den Querplatten (5) abgewandten Seite mindestens eine Ausformung auf und es sind mindestens zwei erfindungsgemäße Wärmeübertragermodule durch diese Ausformungen der Begrenzungsplatten (6, 6') formschlüssig miteinander verbunden.
In einer gleichermaßen bevorzugten Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung weisen auch die in Höhenausdehnung (H) außen liegenden Seiten des ausgebildeten festen Rahmens ( 10) in Form eines Gehäuses Ausformungen auf.
In noch einer gleichermaßen bevorzugten Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung weisen auch die in Breitenausdehnung (B) außen liegenden Seiten des ausgebildeten festen Rahmens ( 10) in Form eines Gehäuses Ausformungen auf, wobei diese Ausformungen üblicherweise an den Kanten der in Breitenausdehnung (B) außen liegenden Seiten ausgebildet sind.
Gemäß der bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung weisen die Begrenzungsplatten (6, 6'), sowie die in Höhenausdehnung (H) außen liegenden Seiten des ausgebildeten festen Rahmens (10) und die in Breitenausdehnung (B) außen liegenden Seiten des ausgebildeten festen Rahmens (10) in Form eines Gehäuses positive und/oder negative Ausformungen (14, 15) auf, die eine formschlüssige Verbindung ermöglichen.
Die gerade beschriebenen bevorzugten Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Wärmeübertragermodule sind besonders vorteilhaft, weil somit die erfindungsgemäßen Wärmeübertragermodule in einfacher Weise mehrfach durch Zusammenstecken von korrespondierenden Ausformungen in allen drei Raumrichtungen miteinander formschlüssig verbunden werden können, so dass ein Wärmeübertrager aus diesen erhalten wird.
Ein aus mindestens zwei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens acht über die jeweiligen Ausformungen in drei Raumrichtungen formschlüssig miteinander verbundenen Wärmübertragemodulen zusammengesetzter Wärmeübtrager ist somit ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugt ist die Tiefenausdehnung (T) der hervorstehenden positiven Ausformung (14) kleiner als die Tiefenausdehnung (T) der versenkten negativen Ausformung ( 15).
Ein ebenfalls positiver Effekt, resultierend aus den positiven/negativen Ausformungen der Begrenzungsplatten (6, 6'), der in Höhenausdehnung (H) außen liegenden Seiten des ausgebildeten festen Rahmens (10) und der in Breitenausdehnung (B) außen liegenden Seiten des ausgebildeten festen Rahmens (10) in Form eines Gehäuses ist, dass sich die über diese Ausformungen (14, 15) formschlüssig miteinander verbundenen Begrenzungsplatten (6, 6') der mindestens zwei erfindungsgemäßen Wärmeübertragermodule gegeneinander mechanisch stabilisieren.
Innerhalb der bevorzugten Weiterentwicklung können die über die Ausformungen formschlüssig miteinander verbundenen erfindungsgemäßen Wärmeübertragermodule zusätzlich auch noch auf den Kontaktflächen miteinander fest verbunden werden. Bevorzugt werden mindestens die über Ausformungen (14, 15) miteinander formschlüssig verbundenen Begrenzungsplatten (6, 6') auch noch auf ihren Kontaktflächen fest miteinander verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung kann ein
Wärmeübertrager mit einem Rahmengehäuse (16), aufgebaut aus zwei Gehäuseplatten (17), die eine größere Breiten- (B) und Höhenausdehnung (H) aufweisen als die benachbarten
Begrenzungsplatten (6, 6"), hergestellt sein, wobei die Gehäuseplatten (17) korrespondierende passende Konturen ( 14, 15) zu den Begrenzungsplatten (6, 6 ) mindestens eines eingebrachten
Wärmeübertragermoduls besitzen und wobei zwischen den Gehäuseplatten (17) in
Tiefenausdehnung (T) wenigstens zwei obere und zwei untere mit dem mindestens einem erfindungemäßen Wärmeübertragermodul und den inneren Flächen der Gehäuseplatten (17) verbundene Formstäbe ( 18) vorgesehen sind.
Innerhalb dieser weiteren bevorzugten Weiterentwicklung ist die Querschnittsform der Formstäbe (18) rechteckig oder quadratisch und die außen liegenden Flächen der Formstäbe (18) sind an die maximalen Ausdehnungen der Gehäuseplatten (17) angepasst und mit den Gehäuseplatten (17) und dem mindestens einen erfindungemäßen Wärmeübertragermodul fest verbunden.
Durch die vorstehend beschriebene Ausführungsform können zuleitende und ableitende Fluidbereiche des ersten und zweiten Strömungsbereichs getrennt werden und ein geschlossenes Rahmengehäuse (16) mit ebenen Außenflächen bei größtmöglicher Zugänglichkeit der Kanäle (4) und Querkanäle (7) entsteht, wobei das Rahmengehäuse ( 16) mit weiteren lösbaren und oder festen Zu-/Abführungen (12, 13) geschlossen werden kann.
Eine weitere besonders bevorzugte Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung, ebenfalls umfassend vorgenanntes Rahmengehäuse (16) ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Wärmeübertragermodul gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsformen die Trenn (2)-, Quer (5)-, Distanz (3, 3')- und Begrenzungsplatten (6, 6') mit einander durch Löten fest mit einander verbunden sind und dass das dadurch gebildete mindestens eines Wärmeübertragermodul in ein Rahmengehäuse (16) eingebaut ist.
Hierbei ist das Rahmengehäuse ( 16) bevorzugt aufgebaut aus durch mittels Schweißen fest mit einander verbundenen Gehäuseplatten ( 17) die besonders bevorzugt zusätzlich auch formschlüssig mit einander verbunden sind. Diese weitere bevorzugte Weiterentwicklung bildet damit einen weiteren erfindungsgemäßen Wärmeübertrager.
Wärmeübertrager werden durch Strömungsverluste von zum Beispiel hochviskosen Stoffen vorwiegend mit einseitigem Druck in Hauptströmungsrichtung belastet, so dass eine Druckbeanspruchung auf formschlüssige Verbindungen eine Scherbelastung hervorruft. Die vorgenannten formschlüssigen Verbindungen nehmen überwiegend Druckkräfte über Scherbelastungen auf. Die gerade beschriebenen bevorzugten Weiterentwicklungen eignen sich somit in besonders vorteilhafter Weise für den Bau eines keramischen Wärmeübertragers, da die wesentlichen Kräfte durch die formschlüssige Verbindung aufgenommen werden, so dass die kontaktierenden keramischen Flächen nur verklebt werden müssen. Keramische Platten können mit geeigneten Kleberstoffen verbunden und gleichzeitig gedichtet werden, um einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager herzustellen.
Innerhalb der vorstehend beschriebenen weiteren bevorzugten Weiterentwicklung sind bevorzugt korrespondierende positive und negative Ausformungen (14, 15) an Begrenzungsplatten (6, 6 ) und Gehäuseplatten ( 17) vorgesehen und wenigstens eine positive und/oder negative Ausformung nimmt in Summe einen Flächenanteil von bis zu 90%, bevorzugt einen Anteil bis zu 50% und besonders bevorzugt einen Flächenanteil bis zu 33%, bezogen auf die jeweilige Grundfläche der Begrenzungsplatte (6, 6 ), einer Gehäuseplatte (17) oder eines Rahmengehäuses (16), ein.
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Gehäuseplatten (17) eine größere Flächenausdehnung aufweisen, als die Begrenzungsplatten (6, 6'), so dass sich die jeweiligen Flächenanteile der Ausformungen für diese Gehäuseplatten ( 17) gemäß der Flächenverhältnisse zwischen Gehäuseplatten (17) und Begrenzungsplatten (6, 6 ) verringern.
Weiter bevorzugt ist die formschlüssige Verbindung der Begrenzungsplatten (6, 6') und der korrespondierenden benachbarten Gehäuseplatten (17), dadurch gekennzeichnet, dass Begrenzungsplatten (6, 6') und Gehäuseplatten ( 17) auf gemeinsamer Achse wenigstens eine Vertiefung in Ausgestaltung einer negativen Ausformung (15) aufweisen, und zwei benachbarte korrespondierende Ausformungen (15) zusammen einen Hohlraum bilden, der eine Scheibe ( 19) aufnehmen kann, der Hohlraum durch die Scheibe ( 19) gefüllt ist.
Somit kann diese Scheibe in einfacher Weise als loses oder festes formschlüssiges Verbindungselement dienen.
Somit formschlüssig verbundene erfindungsgemäße Wärmeübertragermodule und Gehäuseplatten (17) werden bevorzugt am äußeren Umfang der Kontaktflächen zusätzlich fest miteinander verbunden.
Eine solche weitere äußere umlaufende feste Verbindung hat zusätzlich vorteilhafte dichtende Eigenschaften.
Die Verwendung der Scheiben (19) zur formschlüssigen Verbindung bietet insbesondere Vorteile, da Begrenzungsplatten (6, 6') miteinander oder mit den Gehäuseplatten (17) dicht und fest verbunden sind, und eingesetzte Scheiben (19) vollständig eingeschlossen und vom Fluid isoliert sind. Das Einschließen entspricht einem Versiegeln, daher können die Scheiben (19) auch aus artfremden Werkstoffen mit höheren mechanischen Festigkeiten als die der Grundwerkstoffe, eingesetzt werden. Durch das vollständige Einschließen der Scheibe (19) ist zum Beispiel ein Korrosionsangriff ausgeschlossen.
Die Formstäbe (18) dienen der Trennung der Strömungsbereiche und vermögen des Weiteren die erfindungsgemäßen Wärmeübertragermodule zu stützen und auftretende Kräfte aufzunehmen. Vorteilhaft ist es, wenn Formstäbe (18) und Gehäuseplatten (17) formschlüssig miteinander verbunden sind und die festen Verbindungen nur eine Dichtfunktion übernehmen.
Die Formstäbe ( 18) können auch als Winkelformstäbe (20) ausgeführt sein.
Bevorzugt sind solche Winkelformstäbe (20), dadurch gekennzeichnet, dass diese die Querschnittsfläche eines Winkels aufweisen. Besonders bevorzugt sind die Schenkellängen und Schenkeldicken der Winkelformstäbe (20) unterschiedlich ausgebildet.
Hierdurch lässt sich einfacher Weise eine Anpassung an die funktionellen Aufgaben vorsehen und eine besonders vorteilhafte Stützfunktion der Winkelformstäbe entsteht.
Die Formstäbe (18) und/oder Winkelformstäbe (20) können auch beidseitig Ausformungen in Form von Zapfen und/oder Zylindern (21 ) aufweisen, die in vorgesehene Öffnungen oder Bohrungen (22) der Gehäuseplatten (17) teilweise oder vorzugsweise vollständig hineinragen.
Hierdurch entsteht wiederum eine vorteilhafte formschlüssige Verbindung mit den Gehäuseplatten (17).
Die Querschnittsform der Zapfen und/oder Zylinder (21 ) kann rund oder mit Kanten versehen sein. Vorzugsweise ist sie aber vier- oder rechteckig.
Die vier- oder rechteckige Ausführung ist besonders vorteilhaft, weil damit die Formstäbe ( 18) und/oder Winkelformstäbe (20) verdrehsicher eingebaut sind.
In einer weitere bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Wärmeübertrager mehrere einzelne Wärmeübertragermodule mit Begrenzungsplatten (6, 6'), die Ausformungen ( 14, 15) aufweisen und mit denen Füllstücke (23) formschlüssig verbunden sind, womit die Vorrichtung in ein umschließendes Rohrgehäuse (24) eingebaut ist.
Hierbei wird bevorzugt ein erster Strömungs- und Druckbereich mit einer oberen und unteren Randplatte (25) im Innenraum des Rohrgehäuses (24) abgetrennt.
In einer letzten bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung sind in den Kanälen (4) und/oder Querkanälen (7) mindestens ein fester oder lösbarer Einsatze (28) eingebracht.
Solche Einsätze (28) können auch flache einteilige oder mehrteilige Statikmischer sein. Die Einsätze (28) können nur einen Teil eines Kanals (4) oder Querkanals (7) einnehmen, oder sich über dessen jeweilige gesamte Länge erstrecken. Nicht abschließende Beispiele für mögliche Einsätze (28) in Form von Statikmischern sind in der EP 0 980 703 Al , der EP 1 123 730 A2, oder der EP 1 216 747 A l beschrieben. Alternativ können auch einfache, z.B. metallische Filze, Drähte oder Fliese als Einsätze (28) in Form von Statikmischern verwendet werden.
Die Einsätze (28) erzeugen in vorteilhafter Weise eine zwangsgefϋhrte Strömung und gleichzeitig erhöhte Turbulenz und führen somit zu einem besseren Wärmeübergang.
Solche Einsätze können für die Ausführung von chemischen Reaktionen auch einen Katalysator umfassen. Beispielsweise können diese mit einem Katalysator beschichtet sein oder gänzlich aus einem Katalysatormaterial bestehen.
In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, dass einzelne Bestandteile, wie etwa die Distanzplatten (3, 3'), Querplatten (5) und/oder Trennplatten (2) aus einem, für eine in dem Wärmeübertragermodul ausgeführte chemische Reaktion, aus katalytischem Material bestehen oder mit einem solchen beschichtet sind.
Allgemein kann aufgrund der erfinderischen formschlüssigen Konturen sowie den speziellen festen Verbindungen, auf einfache und wirtschaftliche Weise eine wesentliche Versteifung und hohe Druckbeständigkeit des aus mindestens einem Wärmeübertragermodul erhaltenen Wärmeübertragers erzielt werden, so dass der Einsatzbereich bei Drücken bis größer 300 bar und hohen Temperaturen bis zu 8000C möglich ist.
Das erfindungsgemäße Wärmeübertragermodul und die aus diesen erhaltenen Wärmeübertrager können zur Ausführung aller Wärmeübertragungsverfahren verwendet werden.
Bevorzugt findet der erfindungsgemäße Wärmeübertrager Verwendung als Reaktor für Verfahren, in denen aufgrund stark exothermer oder endothermer Reaktionen schnell Wärme abgeführt oder zugeführt werden soll.
Bevorzugte Verwendungen des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers gemäß der vorliegenden Erfindung sind solche betreffend Verfahren zur Oxidation, Reduktion, Hydrierung, Polymerisation, Chlorierung, Nitrierung, Sulfitierung, Aminierung und/oder Phosgenierung. Die vorgenannten Verfahren sind insbesondere Verfahren mit einer üblicherweise hohen endothermen oder exothermen Wärmetönung, so dass sich hier die vorteilhaften Wärmeübergangseigenschaften der Erfindung besonders vorteilhaft auswirken.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen und Beispielen näher erläutert, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken. Kennzeichnungen:
H Höhenausdehnung
B Breitenausdehnung
T Tiefenausdehnung
1 Kanalreihe
2 Trennplatte
3, 3' Distanzplatte
4 Kanäle
5 Querplatte
6, 6" Begrenzungsplatte
7 Querkanal
8 Kontaktbreite
9 Verbindungsbreite parallel zur Kontaktfläche
9' Verbindungsbreite durch die Plattendicke
10 fester Rahmen in Form eines integrierten Gehäuses
1 1 Wärmeübertrager
12 Zuführung/Abführung für den zweiten Strömungsbereich
13 Zuführung/Abführung für den ersten Strömungsbereich
14 Erhabene positive Ausformung
15 Versenkte negative Ausformung
16 Rahmengehäuse
17 Gehäuseplatten
18 Unterer und oberer Formstab
19 Scheibe
20 Winkelformstab
21 Zapfen
22 Öffnungen der Gehäuseplatten
23 Füllstücke 24 Rohrgehäuse
25 Randplatte
26 Umlenkblech
27 Einsätze für Kanal und Querkanal
28 Radius
29 Federnde Spitze der Distanzplatten
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 Teilweise Darstellung einer Kanalreihe mit Querkanal und Gehäuseplatte Fig. 2 Wärmeübertrager in Schnittdarstellung mit integriertem Gehäuse
Fig. 2a Wärmeübertragermodul in Teilansicht mit Querkanälen in Schnittdarstellung
Fig. 2b Einzelner Kanal
Fig. 3 Wärmeübertrager mit Wärmeübertragermodul in Rahmengehäuse mit
Zuführung/Abführung
Fig. 3a Schnittdarstellung zweier Wärmeübertragermodule und Gehäuseplatten mit positiven und negativen Ausformungen
Fig. 4 Formstab mit rechtwinkeliger Querschnittsfläche
Fig. 4a , 4b Teilansicht der formschlüssigen Verbindung zwischen Formstab mit Zapfen und Gehäuseplatte
Fig. 5, 5a Verschiedene formschlüssige Verbindungen der einzelnen Wärmeübertragermodule
Fig. 6, 6a, 6b Unterschiedliche Formen der Distanzplatten
Fig. 7 Spezielle Formen der Distanzplatte mit federnder Kantenspitze
Figur 8, 8a Wärmeübertrager mit Wärmeübertragermodul in Rohrgehäuse Beispiele:
Beispiel 1
In den Fig. 1 , Fig. 2, 2a und 2b wird der Aufbau eines Wärmeübertragermoduls (1 1 ) dargestellt.
In der Fig. 1 ist eine perspektivische Teildarstellung gewählt, um die Position der einzelnen Platten, insbesondere von der Kanalreihe (1) zu zeigen. In der Fig. 2 ist ein
Wärmeübertragermodul (1 1 ) in einer Schnittdarstellung gezeigt, so dass verschiedene
Strömungsbereiche gut zu erkennen sind. Des Weiteren sind die Verbindungsstellen durch unterschiedliche Verbindungstiefen gezeigt, um unabhängige Strömungs- und Druckbereiche zu bilden. Die Fig. 2a ist eine Schnittdarstellung aus der Fig. 2 und zeigt im Wesentlichen eine halbe Höhenausdehnung (H) des Wärmeübertragermoduls (1 1 ) und die Querkanäle (7) in Form von schlitzartigen vertikalen Kanälen.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist die Kanalreihe ( 1) deutlich zu erkennen, die in Breitenausdehnung (B) verläuft. Die Kanalreihe ( 1 ) setzt sich zusammen aus zwei parallel angeordneten Trennplatten (2), die durch Distanzplatten (3, 3') auf Abstand gebracht sind und mit einer beispielsweise Laserschweißnaht mit der Verbindungsbreite (9 ) im Innern verbunden sind. Die Verbindungsbreite (9Λ) ist in Fig. 2 dargestellt und als Schweißnaht so gelegt, dass sie durch die Materialdicke der zwei Trennplatten (2) und der dazwischen liegenden Distanzplatten (3, 3') verläuft, ohne jedoch im Tiefpunkt der Schweißnaht aus der Blechdicke der Trennplatte (2) herauszutreten. Die Verbindungsbreite (9') verläuft über die vollständige Höhenausdehnung (H) und Länge der Distanzplatten (3,3 ).
In der Fig. 2 ist gezeigt, dass die Breitenausdehnung (B) der Trennplatten (2) so ausgeprägt ist, dass die entstehende Lücke zwischen einer linken und rechten auf Abstand gebrachten Distanzplatte (3, 3Λ) einen Kanal (4) bildet, der durch die Wandstärke der Trennplatten (2) und jeweils halber zugehöriger linker und rechter Distanzplatte (3, 3") eine umlaufende konstante Materialstärke beschreibt.
In Fig. 2b ist der gebildete druckstabile Kanal (4) dargestellt, so dass in Folge alle Kanäle (4) einer Kanalreihe (1 ) den auftretenden Strömungs- und Druckbelastungen standhalten. Insbesondere ist die Verbindungsbreite der Distanzplatte (3~) gezeichnet, dabei ist erkennbar, dass die halbe Breite der Distanzplatte (31) zum linken Kanal und die andere Hälfte der Di stanzplatten breite zum rechten Kanal gehört.
Bei sehr hohen Druckbelastungen im Kanal, können aufgrund der insbesondere geringen Kanalbreiten die Dicke der Trennplatten (2) und die Breiten der Distanzplatten (3, 3') verändert werden, so dass Kanäle (4) und Kanalreihe (1) den prozessspezifischen Belastungen standhalten. Der Strömungsbereich der Kanäle ist der erste Strömungs- und Druckbereich. In der Höhenausdehnung (H) beider Trennplatten (2) sind im oberen und unteren Abschnitt Querplatten (5) positioniert, so dass in der gezeigten Fig. 1 in der Tiefenausdehnung (T) rechts eine dicke Begrenzungsplatte (6) positioniert ist und ein Querkanal (7) gebildet wird. Auch auf der linken Seite der Kanalreihe ( 1 ) sind Querplatten (5) befestigt, so dass links zur Tiefenausdehnung eine weitere Kanalreihe (1 ), in der Fig. 1 nicht dargestellt, angesetzt werden kann, um auch den linken Querkanal (7) zu schließen.
Die Kontaktstellen der Trennplatten (2) und Querplatten (5) sind in Fig. 2 und Fig. 2a dargestellt, sie haben eine flächige Kontaktbreite (8) und werden mit der kleineren Verbindungsbreite (9) direkt im Kontaktbereich der Platten schweißtechnisch verbunden, wobei die Verbindungen eine Länge haben, die der vollständigen Breitenausdehnung (B) entspricht. Gleiches Verbindungsvorgehen erfolgt an den Kontaktstellen zwischen außen liegender Distanzplatte (3) und den linken und rechten Trennplatten (2) über die vollständige Höhenausdehnung (H) der Platten.
Im Zusammenhang, Fig. 1 und Fig. 2, der Positionierung einer Vielzahl von Trenn- (2), Distanz- (3), Quer- (5) und Begrenzungsplatten (6, 6'), sowie den Verbindungsflächen und insbesondere den dickeren äußeren Begrenzungsplatten (6, 6') ist es möglich einen Rahmen in Form eines integrierten Gehäuse ( 10) für das Wärmeübertragermodul ( 1 1 ) bereitzustellen, das aus den Einzelbestandteilen gebildet wird.
In der Fig. 2 ist zu erkennen, dass die Verbindungsbreite (9) der Dicke der Begrenzungsplatte (6) entspricht, und in der Fig. 2a die Verbindungsbreite zwischen Querkanal (5) und äußeren Trennplatten (2) der Kanalreihe (1) ebenfalls der Dicke der Begrenzungsplatte (6) entspricht, so dass bei der räumlichen Betrachtung des Wärmeübertragermoduls (1 1 ) auf allen sechs Seiten mit einer homogenen gleichmäßigen dicken Wandstärke gerechnet werden kann und ein integriertes Gehäuse (10) entstanden ist.
Daher ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn Verbindungsverfahren gewählt werden, die keine zusätzlichen Schweißzusatzstoffe benötigen, so dass auch an den Verbindungsstellen gleichartiges Material mit konstanten Festigkeitswerten vorhanden ist.
In Fig. 2 ist aufgrund des festen Rahmens in Form eines integrierten Gehäuses (10) des Wärmeübertragermoduls (1 1 ) beispielhaft und stellvertretend eine einzelne Zuführung ( 12) dargestellt, die in der Fig. 2 den zuführenden Abschnitt des zweiten Strömungs- und Druckbereichs verschließt. Es ist vorstellbar, dass alle vier Seiten des Wärmeübertragermoduls (1 1 ) mit lösbaren oder festen Zu-/Abführungen ausgestattet sind, um eine Wärmeübertragung zwischen zwei Fluiden zu ermöglichen. Werden grundsätzlich lösbare Zu-/Abführungen (12, 13) verwendet, so sind alle fluidführenden Kanäle zugänglich. In Fig. 3 und Fig. 3a ist die weitere Ausgestaltung der Wärmeübertragermodule (1 1 ) dargestellt. In Fig. 3a ist zu erkennen, dass die Begrenzungsplatten (6) mit erhabenen positiven Konturen (14) und die Begrenzungsplatte (6') mit versenkten negativen Konturen ( 15) versehen sind. Die Konturen ( 14, 15) befinden sich auf einer gedachten, nicht eingezeichneten gemeinsamen Achse, so dass zwei Wärmeübertragermodule direkt aneinander gesetzt werden können, die Konturen ( 14, 15) der Begrenzungsplatten (6, 6 ) ineinander greifen und eine formschlüssige Verbindung schaffen.
Durch die formschlüssige Verbindung können hohe Querkräfte aufgenommen werden, so dass mehrere nebeneinander positionierte Wärmeübertragermodule (1 1) große Anströmflächen mit einer großen Anzahl von kleinen Kanälen (4) und kleinen Querkanälen (7) für die Durchströmung mit Fluiden bieten können. Insbesondere wird die Aufnahme von Querkräften erhöht, wenn sich auf jeder Fläche der Begrenzungsplatten (6, 6 ) mehrere positive und oder negative Konturen (14, 15) befinden.
Der systematische Aufbau eines größeren Wärmeübertragers wird möglich, wenn an vielen Außenflächen der Wärmeübertragermodule (1 1) Konturen (14, 15) für eine zweidimensionale und oder dreidimensionale Vergrößerung vorgesehen sind.
Werden mehrere Wärmeübertragermodule ( 1 1 ) mit formschlüssigen Konturen ( 14, 15) zum Bau eines großen Wärmeübertragers verwendet ist ein Rahmengehäuse (16) notwendig. Das Rahmengehäuse ( 16) setzt sich aus flächenmäßig vergrößerten Gehäuseplatten ( 17) und aus verbindenden unteren und oberen Formstäben (18) zusammen.
Zwei untere und zwei obere Formstäbe sind mit den beiden Gehäuseplatten (17) fest verbunden, die Verbindungen erstrecken sich auch auf die Begrenzungsplatten (6,6 ) und auf die in Tiefenausdehnung (T) unteren und oberen Kanten der Wärmeübertragermodule (1 1 ), so dass ein Rahmengehäuse (16) entsteht und gleichzeitig unterschiedliche Strömungs- und Druckbereiche getrennt werden. Die Verbindungsstellen der Formstäbe (18) zum Wärmeübertragermodul (1 1) sind in Fig. 3 und die Verbindungsstellen der Formstäbe (18) zu den Gehäuseplatten (17) sind in einem Teilschnitt der Fig. 3a gezeigt.
In beiden Figuren ist zu erkennen, dass die Kanäle (4) und Querkanäle (7) der zuführenden und ableitenden Strömungs- und Druckbereiche vollständig frei und somit zugänglich sind, wenn lösbare Adapter (12, 13) mit dem Rahmengehäuse ( 16) verbunden werden.
In der Fig. 3 sind Querkanäle nicht zu erkennen, jedoch sind Querplatten (5) im oberen und unteren Kanalabschnitt gestrichelt eingezeichnet, so dass der Querkanal (7) angedeutet ist.
Beispiel 2
In Fig. 4 ist der Querschnitt eines Winkelformstabes (20) dargestellt, dessen Querschnittsfläche rechtwinklig und die Schenkellänge unterschiedlich lang ist, um ein Wärmeübertragermodul ( 1 1 ) über die Tiefenausdehnung (T), insbesondere an den äußeren Distanzplatten (3) teilweise zu umschließen und dadurch eine Stützfunktion der Wärmeübertragermodule (1 1) zu übernehmen. Die örtlichen Verbindungen zwischen Winkelformstab (20) und Kanten des Wärmeübertragermoduls (1 1 ), hier dargestellt mit der Distanzplatte (3), können vergrößert werden.
In der Fig. 4a und Fig. 4b, ist der Winkelformstab (20) beidseitig mit einem Zapfen (21 ) verlängert, so dass der Zapfen formschlüssig in eine Öffnung (22) der Gehäuseplatte ragt. In Fig. 4b ragt der Zapfen (21 ) vollständig in die Gehäuseplatte (17) des Gehäuses (16) und ist beispielsweise außerhalb mit der Gehäuseplatte fest verbunden.
Beispiel 3
In der Fig. 5 und Fig. 5a sind formschlüssige Verbindungen über die Ausformungen ( 14, 15) der Begrenzungsplatten (6, 6 ) untereinander dargestellt. Die formschlüssige Verbindungstechnik lässt sich auf Bauteile des Gehäuses mit übertragen. Eine Variante ist in Fig. 5a gezeichnet, dort erfolgt die formschlüssige Verbindung durch das Einsetzen von beispielsweise einer Scheibe ( 19), so dass alle Begrenzungsplatten eines Wärmeübertragermoduls (1 1) gleich sind.
Beispiel 4
In den Fig. 6 und Fig. 6b sind beispielhaft unterschiedliche Querschnittsformen der Distanzplatten (3, 3") dargestellt, wobei im Vergleich die Dicke der Distanzplatten konstant gehalten ist. Die speziellen Querschnitte der Distanzplatten, insbesondere die in Fig. 6a und Fig. 6b dargstellten, mit beidseitigem oder einseitigem Radius (28), können durch wirtschaftliche Ziehverfahren sehr genau gefertigt werden.
In Fig. 7 ist eine weitere spezielle Ausgestaltung der Distanzplatten dargestellt, insbesondere sind an den kanalseitigen Kanten der Distanzplatten federnde Spitzen (29) angeformt, so dass beim Zusammenpressen der Platten der Kanalreihe die federnden Spitzen sich besonders gut an die Oberfläche der Trennplatte (2) legt und eine hohe Dichtfunktion ausübt.
Beispiel 5
Eine andere beispielhafte Ausführung ist in den Fig. 8 und 8a dargestellt, hier ist die Ausführung eines Wärmeübertragers mit Rohrgehäuse (24) gezeigt. In Fig. 8 ist beispielsweise ein Wärmeübertragermodul (1 1 ) mit geöffnetem Querkanal (7) gezeichnet. Das Wärmeübertragermodul (1 1 ) ist oberhalb und unterhalb mittels Randplatten (25) gehalten, dazu sind die Randplatten im Zentrum geöffnet, um den ersten Strömungs- und Druckbereich zugänglich zu machen. Wärmeübertragermodule (1 1 ) in Rohrgehäusen (24) benötigen Füllstücke (23), die beispielhaft wie dargestellt mit positiven und negativen Konturen ( 14, 15) versehen sind, um eine fortlaufende formschlüssige Verbindungstechnik bis zur inneren Wand des Rohrgehäuses (24) und damit eine Kraftübertragung zu ermöglichen. Wärmeübertragermodul ( 1 1 ), Randplatten (25) und Rohrgehäuse (24) sind miteinander unlösbar durch beispielsweise manuelle Schweißung verbunden. Das Rohrgehäuse ist beispielsweise in der Höhenausdehnung für die Zuführung und Ableitung der Fluide des zweiten Strömungs- und Druckbereichs mit zwei seitlichen Zuführungen (12) ausgestattet. Oberhalb und unterhalb des Rohrgehäuses sind lösbare Abführungen (13) für den ersten Strömungsbereich angeordnet. Die Kanalreihe (1 ) mit Kanälen (4) sind gestrichelt in vollständiger Höhenausdehnung dargestellt. Wenn die Kanäle (4) des Wärmeübertragermoduls in Durchströmrichtung sehr lang sind, so kann im Querkanal (7) bzw. in allen Querkanälen eines Wärmeübertragers beispielsweise ein gemeinsames Umlenkblech (26) eingesetzt werden, so dass das Fluid den Querkanal in wechselnder Richtung durchströmt und aus Sicht der Kanalströmung eine Gegenstromfahrweise möglich wird.
Fig. 8a zeigt eine Schnittdarstellung des Wärmeübertragers mit Rohrgehäuse, es ist das Wärmeübertragermodul ( 1 1) mit Kanälen (4) und die beiden Füllstücke (23) mit positiver und negativer Kontur zum Wärmeübertragermodul und gerundeter Außenform zum Rundgehäuse zu erkennen. Des Weiteren ist das Umlenkblech (26) mit den Kammzähnen zu erkennen, die durch den Querkanal (7) verlaufen und leicht über den Wärmeübertrager ragen.
In Fig. 9 und Fig. 9a sind unterschiedliche Formen von Umlenkblechen (26) mit dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Wärmeübertragermodul in kompakter Bauweise, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) wenigstens zwei ebene Trennplatten (2) einer Höhenausdehnung (H) und einer
Breitenausdehnung (B) und wenigstens drei zwischen den Trennplatten (2) befindliche, sich gegenseitig nicht berührenden äußere (3) und innere (3')
Distanzplatten einer jeweils gleichen Tiefenausdehnung (T) aber unterschiedlicher
Breitenausdehnung (B) fest miteinander verbunden sind, wobei die äußeren
Distanzplatten (3) in ihrer gesamten Höhenausdehnung (H) und gesamten
Breitenausdehnung (B) mit den Trennplatten (2) in Kontakt stehen, aber nur auf einer Verbindungsfläche, mit einer Breitenausdehnung von 10 bis 90 % der Kontaktfläche fest verbunden sind,
(ii) wenigstens zwei Querplatten (5) mit den Trennplatten (2) auf der jeweils den
Distanzplatten (3, 3') abgewandten Seite fest verbunden sind, wobei die Querplatten
(5) mit den Trennplatten (2) in ihrer gesamten Breitenausdehnung (B) und gesamten Höhenausdehnung (H) in Kontakt stehen, aber nur auf einer Verbindungsfläche, mit einer Höhenausdehnung (H) von 10 bis 90 % der Kontaktfläche fest verbunden sind,
(iii)zwei äußere Begrenzungsplatten (6) mit größerer Tiefenausdehnung (T) als jene der Trennplatten (2), mit den jeweils äußeren Querplatten (5) in gleicher Weise fest verbunden sind, wie mit den Trennplatten (2), und
(iv) wobei die miteinander fest verbundenen zwei Begrenzungsplatten (6, 6'), zwei äußeren Distanzplatten (3), wenigstens zwei Trennplatten (2) und mindestens zwei Querplatten (5) zusammen mit den jeweiligen Verbindungsflächen einen festen Rahmen ( 10) in Form eines integrierten Rahmens ausbilden.
2. Wärmeübertragermodul gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ebenso viele Kanäle (4) in einer Kanalreihe ( 1 ) durch Distanzplatten (3, 3') ausgebildet sind wie
Querkanäle (7) durch Querplatten (5), und wobei die Distanzplatten (3, 3') und Querplatten (5) hinsichtlich Ihrer Dimension mit größter Raumausdehnung in die gleiche Raumrichtung orientiert angeordnet sind, so dass die Kanäle (4) und Querkanäle (7) parallel sind.
3. Wärmeübertragermodul gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch
Distanzplatten (3, 3') und Querplatten (5) zwischen Trennplatten (2) und/oder Begrenzungsplatten (6) ausgestalteten Kanäle (4) und Querkanäle (7) zueinander versetzt verlaufen.
4. Wärmeübertragermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Verbindungen hergestellt sind mittels eines Verfahrens ausgewählt aus der Liste bestehend aus Löten, Schweißen und Kleben.
5. Wärmeübertragermodul gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Trennplatten (2) und die mindestens eine innen liegende Distanzplatte
(3') aus einem metallischen Material bestehen und durch Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen dergestalt fest miteinander verbunden sind, dass eine die erste Trennplatte (2) und innen liegende Distanzplatte (3') in Tiefenausdehnung (T) vollständig durchlaufende, die zweite Trennplatte (2) in Tiefenausdehnung (T) nicht vollständig durchlaufende Schweißstelle mit einer Breitenausdehnung (B) von 10 bis 90
% der Kontaktfläche zwischen Trennplatten (2) und innen liegender Distanzplatte (3') ausgebildet ist.
6. Wärmeübertragermodul gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Verbindungen Laserschweißverbindungen sind.
7. Wärmeübertragermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Breitenausdehnung (B) äußeren Distanzplatten (3) eine größere Breitenausdehnung (B) aufweisen als die innen liegenden Distanzplatten (3').
8. Wärmeübertragermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fest verbundenen Verbindungsflächen der äußeren Distanzplatten (3) mit den Trennplatten (2) und der mindestens zwei Querplatten (5) sowie der Begrenzungsplatten (6, 6') mit den Trennplatten (2) von 30 bis 90 %, bevorzugt von 50 bis 90 % der Kontaktflächen beträgt.
9. Wärmeübertragermodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsplatten (6, 6') auf der den Querplatten (5) abgewandten Seite Ausformungen aufweisen.
10. Wärmeübertragermodul gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auch die in Höhenausdehnung (H) außen liegenden Seiten des ausgebildeten festen Rahmens (10) in Form eines Gehäuses Ausformungen aufweisen.
1 1. Wärmeübertragermodul gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch die in Breitenausdehnung (B) außen liegenden Seiten des ausgebildeten festen
Rahmens (10) in Form eines Gehäuses Ausformungen aufweisen.
12. Wärmeübertragermodul gemäß einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsplatten (6, 6') positive und/oder negative Ausformungen (14, 15) aufweisen, wobei die Tiefenausdehnung (T) der hervorstehenden positiven Ausformung (14) kleiner ist als die Tiefenausdehnung (T) der versenkten negativen Ausformung (15).
13. Wärmeübertrager, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wärmeübertragermodule gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12 vermittels der Ausformungen der Begrenzungsplatten (6, 6') formschlüssig miteinander verbunden sind.
14. Wärmeübertrager gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass er aus mindestens zwei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens acht formschlüssig in allen drei Raumrichtungen miteinander verbundenen Wärmübertragemodule gemäß einem der Ansprüche 1 1 oder 12 zusammengesetzt ist.
15. Wärmeübertrager gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich ein Rahmengehäuse (16) aufgebaut aus zwei Gehäuseplatten (17), die eine größere Breiten- (B) und Höhenausdehnung (H) aufweisen als die benachbarten
Begrenzungsplatten (6, 6'), aufweist, wobei die Gehäuseplatten (17) korrespondierende passende Konturen (14, 15) zu den Begrenzungsplatten (6, 6') besitzen und wobei zwischen den Gehäuseplatten (17) in Tiefenausdehnung (T) wenigstens zwei obere und zwei untere mit den Wärmeübertragermodulen gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12 und den inneren Flächen der Gehäuseplatten ( 17) verbundene Formstäbe ( 18) vorgesehen sind.
16. Wärmeübertrager gemäß Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass korrespondierende positive und negative Ausformungen ( 14, 15) an Begrenzungsplatten (6, 6 ) und Gehäuseplatten (17) vorgesehen sind und wenigstens eine positive und/oder negative Ausformung in Summe einen Flächenanteil von bis zu 90%, bevorzugt einen Anteil bis zu 50% und besonders bevorzugt einen Flächenanteil bis zu 33% bezogen auf die jeweilige Grundfläche der Begrenzungsplatte (6, 6 ), einer Gehäuseplatte (17) oder eines Gehäuses (16) einnimmt.
17. Wärmeübertrager gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsplatten (6, 6') und Gehäuseplatten (17) auf gemeinsamer Achse wenigstens eine Vertiefung in Ausgestaltung einer negativen Ausformung (15) aufweisen, und zwei benachbarte korrespondierende Ausformungen (15) zusammen einen Hohlraum bilden, der eine Scheibe (19) aufnehmen kann und wobei der Hohlraum durch die Scheibe (19) gefüllt ist.
18. Wärmeübertrager gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsplatten (6, 6') umfassend Ausformungen (14, 15) mindestens eines
Wärmeübertragermoduls gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12 mit Füllstücken (23) formschlüssig verbunden sind und der Wärmeübertrager in ein umschließendes Rohrgehäuse (24) eingebaut ist.
19. Verwendung der Wärmeübertragermodule gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 oder Wärmeübertrager gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18 als chemischer Reaktor.
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