Ein derartiger Wärmeübertrager ist beispielsweise in„The Standards of the brazed aluminium plate-fin heat exchanger manufacturer's association (ALPEMA)", dritte Ausgabe, 2010, Seite 67 in Figur 9-1 gezeigt. Er weist einen Mantel („shell") auf, der einen Mantelraum umschließt, sowie mindestens einen im Mantelraum angeordneten Wärmeübertragungsblock („core"), der als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist. Eine solche Ausführung eines Wärmeübertragers nennt man auch„core-in-shell"- oder „block-in-sheir ¹ -Wärmeübertrager.

Mit einem solchen Wärmeübertrager kann insbesondere ein erstes Medium, das beim Betrieb des Wärmeübertragers ein den Wärmeübertragungsblock umgebendes Bad ausbildet und in dem Wärmeübertragungsblock (entlang der Vertikalen) von unten nach oben aufsteigt (Thermosiphon-Effekt), in eine indirekte Wärmeübertragung mit einem zweiten Medium gebracht werden (z.B. eine zu verflüssigende gasförmige Phase oder eine zu kühlende flüssige Phase), das bevorzugt im Gegenstrom oder Kreuzstrom zum ersten Medium im Wärmeübertragungsblock geführt wird. Eine hierbei entstehende gasförmige Phase des ersten Mediums sammelt sich im Mantelraum oberhalb des Wärmeübertragungsblocks und wird über zumindest einen am Mantel vorgesehenen Austrittsstutzen abgezogen und über einen außerhalb des Mantels vorgesehenen (externen) Sammelkanal eventuell weiteren Prozessschritten zugeleitet.

Durch diese Art des Abzuges der gasförmigen Phase entwickelt sich im Mantelraum ein heterogenes Geschwindigkeitsfeld der zum Austrittsstutzen strebenden

gasförmigen Phase, das die Güte der Gas-Flüssigkeitstrennung im Mantelraum beeinträchtigt. Diesem Effekt kann durch eine Variation der Zahl oder der Größe der Austrittsstutzen nur begrenzt entgegengewirkt werden, zumal die

Strömungseigenschaften im externen Sammelkanal ebenfalls auf das

Geschwindigkeitsfeld der gasförmigen Phase im Mantelraum zurückwirken. Darüber hinaus sind die Austrittstutzen drucktragende Bestandteile eines ("core-in-shell") Wärmeübertragers der eingangs genannten Art und sind daher konstruktiv aufwändig, was erhöhte Fertigungskosten im Falle mehrerer Austrittsstutzen mit sich bringt. Des Weiteren wird durch die Festlegung der Austrittsstutzenposition an der Oberseite des Mantels ein Freiheitsgrad bei der Konstruktion der umgebenden Bauteile (z.B.

Coldbox, Feldverrohrung) genommen.

Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager bereitzustellen, der im Hinblick auf die vorgenannte

Problematik verbessert ist.

Dieses Problem wird durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Danach ist vorgesehen, dass sich der Sammelkanal im Mantelraum befindet und zum Abziehen der gasförmigen Phase aus dem Mantelraum ausgebildet ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung können im Mantelraum auch mehrere Wärmeübertragungsblöcke bzw. Plattenwärmetauscher vorgesehen sein, die z.B. parallel oder in Serie betrieben werden können.

Derartige Plattenwärmetauscher weisen in der Regel eine Mehrzahl an parallel zueinander angeordneten Platten bzw. Blechen auf, die eine Vielzahl von

Wärmeaustauschpassagen für am Wärmetausch beteiligte Medien bilden. Eine bevorzugte Ausführungsform eines Plattenwärmetauschers weist eine Mehrzahl an gewellten Blechen auf (sogenannte Fins), die jeweils zwischen zwei parallelen

Trennplatten bzw. -blechen des Plattenwärmetauschers angeordnet sind, wobei die beiden äußersten Lagen des Plattenwärmetauschers durch Deckplatten gebildet sind. Auf diese Weise werden zwischen je zwei Trennplatten bzw. zwischen einer

Trennplatte und einer Deckplatte aufgrund des jeweils dazwischen angeordneten Fins eine Vielzahl an parallelen Kanälen bzw. eine Wärmeaustauschpassage gebildet, durch die ein Medium strömen kann. In benachbarten Wärmeaustauschpassagen strömende Medien können daher indirekt Wärme austauschen. Zu den Seiten hin sind zwischen je zwei benachbarten Trennplatten bzw. zwischen einer Deckplatte und der benachbarten Trennplatte vorzugsweise Abschlussleisten (so genannte Side Bars) zum Verschließen der jeweiligen Wärmeaustauschpassage vorgesehen. Die Deckplatten, Trennplatten, Fins und Side Bars sind vorzugsweise aus Aluminium gefertigt und werden z.B. in einem Ofen miteinander verlötet. Über entsprechende Header mit Stutzen können Medien in die Wärmeaustauschpassagen eingeleitet bzw. aus diesen abgezogen werden.

Der Mantel des Wärmeübertragers kann insbesondere eine umlaufende,

(kreis)zylindrische Wandung aufweisen, die bei einem bestimmungsgemäß

angeordneten Zustand des Wärmeübertragers vorzugsweise so ausgerichtet ist, dass sich die Längsachse (Zylinderachse) der Wandung bzw. des Mantels entlang der Horizontalen erstreckt. Stirnseitig weist der Mantel bevorzugt einander

gegenüberliegende, mit jener Wandung verbundene Wände auf, die sich quer zur Horizontalen bzw. Längsachse erstrecken.

Bevorzugt ist der besagte Sammelkanal zum Abziehen der gasförmigen Phase des ersten Mediums mit einem Austrittsstutzen, der insbesondere an einer Oberseite des Mantels angeordnet ist, strömungsleitend verbunden (z.B. über eine Leitung), so dass die gasförmige Phase des ersten Mediums über jenen Austrittsstutzen aus dem Mantelraum abgezogen werden kann.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Sammelkanal entlang einer Erstreckungsrichtung erstreckt, die parallel zur Längsachse

(Zylinderachse) des Mantels bzw. entlang der Horizontalen ausgerichtet ist, und dabei bevorzugt quer zur besagten Erstreckungsrichtung (Längsachse) einen rohrförmigen (kreisförmigen) oder einen kastenförmigen (rechteckförmigen) Querschnitt aufweist. Vorzugsweise ist der Sammelkanal (bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordneten Zustand des Wärmeübertragers) entlang der Vertikalen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des ersten Mediums bzw. oberhalb des

Wärmeübertragungsblocks im Mantelraum angeordnet, so dass die (vom

Wärmeübertragungsblock) aufsteigende gasförmige Phase des ersten Mediums auf den Sammelkanal trifft.

Der Sammelkanal weist bevorzugt eine Wandung auf, die einen Innenraum des Sammelkanals umschließt, in dem die gasförmige Phase zu dem besagten

Austrittstutzen strömen kann. Dabei wird derjenige Bereich jener Wandung des Sammelkanals, der zu einer Oberseite des Wärmeübertragers weist bzw. entlang der Vertikalen nach oben weist, als Oberseite des Sammelkanals bezeichnet, und der gegenüberliegende Bereich der Wandung des Sammelkanals, der zur Unterseite des Wärmeübertragers weist, stellt entsprechend die Unterseite des Sammelkanals dar. Die Ober- und Unterseite des Sammelkanals werden bevorzugt durch entlang der Längsachse des Mantels erstreckte Seitenwände des Sammelkanals miteinander verbunden. Stirnseitig wird der Sammelkanal bevorzugt durch einander

gegenüberliegende Stirnseiten begrenzt, die jeweils die Ober-, die Unterseite und die Seitenwände miteinander verbinden. Eine Variante der Erfindung sieht weiterhin vor, dass eine oder mehrere der vorgenannten Bereiche der Wandung des Sammelkanals durch den Mantel des Wärmeübertragers ausgebildet werden können. Bevorzugt wird die Oberseite des Sammelkanals bzw. die Oberseite der Wandung des Sammelkanals durch den Mantel gebildet. Die Seitenwände und Stirnseiten sind also entsprechend vom Mantelraum her an den Mantel angesetzt.

Zum Abziehen der gasförmigen Phase weist der Sammelkanal vorzugsweise eine Mehrzahl an Eintrittsöffnungen auf, die insbesondere an der Unterseite (Boden) des Sammelkanals sowie ggf. an den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Sammelkanals ausgebildet sind. Dabei sind die am Boden des Sammelkanals ausgebildeten Eintrittsöffnungen vorzugsweise schlitzförmig ausgebildet, wohingegen an den Seitenwänden vorgesehene Eintrittsöffnungen vorzugsweise eine kreisförmige Kontur aufweisen (z.B. Bohrungen). Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Abstände benachbarter Eintrittsöffnungen, und zwar insbesondere die Abstände der an der Unterseite vorgesehenen

Eintrittsöffnungen, zur jeweiligen Stirnseite des Sammelkanals hin abnehmen. D.h., das zwei benachbarte Eintrittsöffnungen, die näher an einer der Stirnseiten des Sammelkanals gelegen sind, vorzugsweise einen geringeren Abstand zueinander entlang der Erstreckungsrichtung des Sammelkanals aufweisen als zwei benachbarte Eintrittsöffnungen, die eher zur Mitte des Sammelkanals hin (bezogen auf die

Erstreckungsrichtung) angeordnet sind. Bevorzugt sind die Anzahl, Verteilung, Größe und/oder Form der Eintrittsöffnungen so gewählt, dass sich das Geschwindigkeitsfeld der gasförmigen Phase des ersten Mediums im Sammelkanal betragsmäßig möglichst gleichförmig einstellt.

Weiterhin ist gemäß einem Aspekt der Erfindung die Querschnittsfläche (und ggf. Kontur) des Sammelkanals (in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Sammelkanals) derart gewählt, dass sich im Sammelkanal und im Mantelraum ein möglichst gleichförmiges Strömungsfeld der gasförmigen Phase des ersten Mediums einstellt. Bevorzugt wird dies durch eine Erweiterung / Vergrößerung des Querschnitts des Sammelkanals hin zum Austrittsstutzen und/oder durch eine definierte Anordnung, Form und Größe der Eintrittsöffnungen am Sammelkanal unterstützt.

Weiterhin kann der Mantel natürlich auch eine Mehrzahl an Austrittsstutzen aufweisen, die mit einem wie vorstehend beschriebenen Sammelkanal oder gegebenenfalls mit mehreren Sammelkanälen der vorstehend beschriebenen Art verbunden sein können.

Die Positionen, Dimensionen und Ausrichtungen dieser Sammelkanäle werden dabei vorzugsweise so gewählt, dass sich das Geschwindigkeitsfeld der gasförmigen Phase des ersten Mediums im Mantelraum und in dem jeweiligen Sammelkanal betragsmäßig möglichst gleichförmig einstellt.

Weiterhin kann der mindestens eine Austrittstutzen (oder auch mehrere

Austrittsstutzen) erfindungsgemäß an einem oberen, einem unteren, einem seitlichen Bereich der umlaufenden Wandung des Mantels oder an einer der stirnseitigen Wände des Mantels angeordnet sein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind außerdem in den

Unteransprüchen angegeben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers Fig. 2 eine weitere Schnittansicht des Wärmeübertragers gemäß Figur 1 ; und Fig. 3 eine Schnittansicht eines Sammelkanals des Wärmeübertrager gemäß

Figuren 1 und 2. Figur 1 zeigt im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 einen Wärmeübertrager 1 , der einen querliegenden, (kreis)zylindrischen Mantel 2 aufweist, der einen Mantelraum 3 des Wärmeübertragers 1 begrenzt. Der Mantel 2 weist dabei eine umlaufende, zylindrische Wandung 14 auf, die stirnseitig durch zwei einander gegenüberliegende Wände 15 begrenzt wird.

In dem vom Mantel 2 umschlossenen Mantelraum 3 ist ein Wärmeübertragungsblock 4 angeordnet. Hierbei kann es sich um einen Plattenwärmetauscher handeln, der mehrere parallele Wärmeaustauschpassagen bereitstellt. Der Plattenwärmetauscher 4 weist dabei eine Mehrzahl an gewellten Blechen auf

(sogenannte Fins), die jeweils zwischen zwei ebenen Trennplatten bzw. -blechen des Plattenwärmetauschers 4 angeordnet sind. Auf diese Weise werden zwischen je zwei Trennplatten (bzw. eine Trennplatte und einer Deckplatte, siehe unten) eine Vielzahl an parallelen Kanälen bzw. eine Wärmeaustauschpassage gebildet, durch die das jeweilige Medium strömen kann. Die beiden äußersten Lagen werden durch

Deckplatten des Plattenwärmetauschers gebildet; zu den Seiten hin sind zwischen je zwei benachbarten Trennplatten bzw. Trenn- und Deckplatten Abschlussleisten (so genannte„side bars") vorgesehen. Der Mantelraum 3 ist während eines Betriebes des Wärmeübertragers 1 mit einem ersten Medium F1 befüllt, so dass eine flüssigen Phase L1 des ersten Mediums F1 ein den Wärmeübertragungsblock bzw. Plattenwärmetauscher 4 umgebendes Bad ausbildet, wobei sich eine beim Betrieb bildende gasförmige Phase G1 des ersten Mediums F1 oberhalb der flüssigen Phase L1 im Mantelraum 3 sammeln kann.

Das erste Medium (flüssige Phase L1) F1 kann in dem Wärmeübertragungsblock 4 (in zugeordneten Wärmeaustauschpassagen) aufsteigen und wird dabei durch ein zu kühlendes zweites Medium F2, das z.B. im Kreuzstrom zum ersten Medium F1 in zugeordneten Wärmeaustauschpassagen des Wärmeübertragungsblocks 4 geführt wird, durch indirekte Wärmeübertragung teilweise verdampft. Die hierbei entstehende gasförmige Phase G1 des ersten Mediums F1 kann an einem oberen Ende des Blocks 4 austreten und steigt im Mantelraum 3 des Wärmeübertragers 1 mit einem

bestimmten Geschwindigkeitsfeld v auf. Das zweite Medium F2 wird über einen geeigneten Zulauf O (z.B. über einen Stutzen an einem Header) in den Wärmeübertragungsblock bzw. Plattenwärmetauscher 4 geleitet und nach einem Durchlaufen der zugeordneten Wärmeaustauschpassagen über einen Ablauf O' (z.B. über einen entsprechenden Header und einem damit verbundenen Stutzen) aus dem Block 4 abgezogen.

An der Oberseite 8 des Wärmeübertragers 1 ist an einer dem Mantelraum 3 zugewandten Innenseite 2a des Mantels 2 ein kastenförmiger Sammelkanal 5 angeordnet, der sich entlang einer Erstreckungsrichtung 7 erstreckt. Der Sammelkanal 5 ist dabei insbesondere längserstreckt ausgebildet und weist entsprechend entlang der Erstreckungsrichtung 7 eine größere Ausdehnung auf, als quer zu jener

Erstreckungsrichtung 7.

Der Sammelkanal 5 weist des Weiteren eine Wandung W auf, die einen Innenraum I des Sammelkanals 5 begrenzt, durch den hindurch die gasförmige Phase G1 des ersten Mediums F1 aus dem Mantelraum 3 abgezogen wird. Die Wandung W weist im Einzelnen eine Oberseite 9 auf, die vorliegend durch den Mantel 2 gebildet wird, sowie zwei davon abgehende Seitenwände 11 , die sich entlang der Erstreckungsrichtung 7 erstrecken und über einen der Oberseite 9 gegenüberliegenden Boden (Unterseite) 10 des Sammelkanals 5 miteinander verbunden sind. Des Weiteren weist der

Sammelkanal 5 bzw. dessen Wandung W zwei Stirnseiten 1 1 a, 1 1 b auf, die einander entlang der Erstreckungsrichtung 7 gegenüberliegen.

Zum Abziehen der gasförmigen Phase G1 des ersten Mediums F1 aus dem

Mantelraum 3 sind nun an den Seitenwänden 1 1 und/oder der Unterseite 10 des Sammelkanals 5 schlitzförmige Eintrittsöffnungen 12 vorgesehen (vorliegend schlitzförmige Eintrittsöffnungen an der Unterseite 10), durch die hindurch die gasförmige Phase G1 in den Sammelkanal 5 eintreten kann. Die Eintrittsöffnungen 12 sind dabei entlang der Erstreckungsrichtung 7 nebeneinander angeordnet, wobei der Abstand zwischen benachbarten Eintrittsöffnungen 13 entlang der

Erstreckungsrichtung 7 ausgehend vom Austrittsstutzen 6 zu den beiden Stirnseiten 1 1 a, 1 1 b des Sammelkanals 5 hin jeweils bevorzugt abnimmt. Die Längsachsen dieser Eintrittsöffnungen 12 verlaufen dabei jeweils quer zur Erstreckungsrichtung 7 des Sammelkanals 5. Des Weiteren sind an den Seitenwänden 1 1 und/oder der Unterseite 10 des

Sammelkanals 5 jeweils kreisförmige Eintrittsöffnungen 13 vorgesehen (vorliegend kreisförmige Eintrittsöffnungen 13 an den Seitenwänden 11 ), die ebenfalls entlang der Erstreckungsrichtung 7 nebeneinander angeordnet sind. Auch hier nimmt der Abstand zwischen benachbarten Eintrittsöffnungen 12 entlang der Erstreckungsrichtung 7 ausgehend vom Austrittsstutzen 6 zu den beiden Stirnseiten 1 1a, 1 1 b des

Sammelkanals 5 hin jeweils bevorzugt ab.

Der Sammelkanal 5 ist ferner mit einem Austrittstutzen 6 des Mantels 2 verbunden, der in die Oberseite 9 des Sammelkanals 5 einmündet, so dass die über die

Eintrittsöffnungen 12, 13 in den Innenraum I des Sammelkanals 5 gelangte gasförmige Phase G1 des ersten Mediums F1 aus dem Sammelkanal 5 über den Austrittstutzen 6 abgezogen werden kann.

Der Austrittstutzen 6 ist entlang der Erstreckungsrichtung 7 vorzugsweise mittig am Sammelkanal 5 angeordnet, wobei die Unterseite 10 des Sammelkanals 5 bevorzugt zwei zum Austrittsstutzen 6 hin abfallende Abschnitte 10a, 10b aufweist, die sich vorzugsweise unterhalb des Austrittsstutzens 6 treffen.

Der Querschnitt des Sammelkanals 5 vergrößert (verbreitert) sich jeweils von den Stirnseiten 1 1 a, 1 1 b des Sammelkanales 5 ausgehend in Richtung auf den

Austrittsstutzen 6, um im Sammelkanal 5 (und im Mantelraum 3) ein möglichst homogenes Geschwindigkeitsfeld v der gasförmigen Phase G1 des ersten Mediums F1 zu erhalten. Bezugszeichenliste

1 Wärmeübertrager

2 Mantel

2a Innenseite

3 Mantelraum

4 Wärmeübertragungsblock

5 Sammelkanal

6 Austrittsstutzen

7 Erstreckungsrichtung

8 Oberseite des Mantels

9 Oberseite des Sammelkanals

10 Unterseite des Sammelkanals

10a, 10b Abschnitte Unterseite

11 Seitenwände des Sammelkanals

11a, 11 b Stirnseiten

12 Schlitzförmige Eintrittsöffnungen

13 kreisförmige Eintrittsöffnungen

14 Umlaufende Wandung des Mantels

15 Stirnseitige Wände des Mantels

16 Unterseite des Mantels

F1 Erstes Medium

G1 Gasförmige Phase des ersten Mediums

L1 Flüssige Phase des ersten Mediums

F2 Zweites Medium

I Innenraum

O Zulauf für zweites Medium

0' Ablauf für zweites Medium

V Geschwindigkeitsfeld der gasförmigen Phase G1