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Patent Searching and Data


Title:
HEAT EXCHANGER, METHOD FOR PRODUCING A HEAT EXCHANGER AND POWER PLANT COMPRISING SUCH A HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/249340
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat exchanger (8) which during operation in a flow direction is flown through by a medium to be cooled and by two different cooling media. The present invention also relates to a method for producing such a heat exchanger (8). Moreover, the invention relates to a power plant (1) having a generator (4) cooled by means of a generator cooling gas and a heat exchanger (8) cooling the generator cooling gas.

Inventors:
GIRBIG PAUL (DE)
MICHELSSON OLAF (DE)
SCHMIDT OLAF (DE)
VOSS JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/063124
Publication Date:
December 17, 2020
Filing Date:
May 12, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F28F1/32; F01K13/00; F28D7/00; F28D7/08; F28D21/00; F28F9/00; F28F21/08
Domestic Patent References:
WO2013084397A12013-06-13
WO2005106372A12005-11-10
Foreign References:
EP1202005A22002-05-02
US4411309A1983-10-25
CN106091742A2016-11-09
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Claims:
Patentansprüche

1. Wärmetauscher (8),

der während seines Betriebs in einer Strömungsrichtung von einem zu kühlenden Medium durchströmt wird, umfassend

ein erstes Lamellenpaket (12), das eine Vielzahl von in einer sich quer zur Strömungsrichtung erstreckenden Sta pelrichtung gestapelten ersten Lamellen (14) aufweist, wobei die ersten Lamellen (14) jeweils mit einer Viel zahl von ersten Durchgangslöchern (15) versehen sind, die in Stapelrichtung miteinander fluchten,

zumindest ein in Strömungsrichtung benachbart zum ersten Lamellenpaket (12) angeordnetes weiteres Lamellenpaket (16), das eine Vielzahl von in der Stapelrichtung gesta pelten zweiten Lamellen (17) aufweist, wobei die zweiten Lamellen (17) jeweils mit einer Vielzahl von zweiten Durchgangslöchern (18) versehen sind, die in Stapelrich tung miteinander fluchten,

erste Rohrleitungen (20), die sich durch die ersten Durchgangslöcher (15) der ersten Lamellen (14) des ers ten Lamellenpakets (12) erstrecken und mit den ersten Lamellen (14) verpresst sind,

zweite Rohrleitungen (21), die sich durch die zweiten Durchgangslöcher (18) der zweiten Lamellen (17) des zu mindest einen weiteren Lamellenpakets (16) erstrecken und mit den zweiten Lamellen (17) verpresst sind, wobei die ersten Rohrleitungen (20) und die zweiten Rohrlei tungen (21) strömungstechnisch nicht miteinander verbun den und zum Hindurchleiten eines ersten und eines zwei ten Kühlmediums vorgesehen sind, wobei die Kühlmedien voneinander verschieden sind, und

zumindest eine das erste Lamellenpaket (12) und das zu mindest eine weitere Lamellenpaket (16) miteinander ver bindende Abdeckung (28), die in Stapelrichtung auf eine äußeren erste Lamelle (14) des ersten Lamellenpakets (12) und auf die benachbarte äußere zweite Lamelle (17) des zumindest einen weiteren Lamellenpakets (16) aufge- setzt ist und diese Lamellen (14, 17) abdeckt, wobei die zumindest eine Abdeckung (28) mit korrespondierend zu den ersten Durchgangslöchern (15) der ersten Lamellen (14) des ersten Lamellenpakets (12) angeordneten und ausgebildeten ersten Durchgangsöffnungen (29) versehen ist, durch welche die ersten Rohrleitungen (20) geführt sind, und mit korrespondierend zu den zweiten Durch gangslöchern (18) der zweiten Lamellen (17) des zumin dest einen weiteren Lamellenpakets (16) angeordneten und ausgebildeten zweiten Durchgangsöffnungen (30) versehen ist, durch welche die zweiten Rohrleitungen (21) geführt sind .

2. Wärmetauscher (8) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die ersten Lamellen (14) eine größere Fläche als die zwei ten Lamellen (17) aufweisen.

3. Wärmetauscher (8) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ausbildung der Oberfläche der ersten Lamellen (14) von der Ausbildung der Oberfläche der zweiten Lamellen (17) verschieden ist.

4. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

die ersten Lamellen (14) und die zweiten Lamellen (17) aus Blechmaterial hergestellt sind.

5. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Abstand (ai) der ersten Lamellen (14) in Stapelrichtung von dem Abstand (a2) der zweiten Lamellen (17) in Stapel richtung verschieden ist,

bevorzugt größer.

6. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

die ersten Lamellen (14) und die zweiten Lamellen (17) aus einem Blechmaterial hergestellt sind, das eine einseitige oder beidseitige Beschichtung aufweist.

7. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

die ersten Rohrleitungen (20) jeweils über U-förmige Ver bindungsleitungen (22) miteinander verbunden sind und nach einander von dem ersten Kühlmedium durchströmt werden und/oder

dass die zweiten Rohrleitungen (21) jeweils über U-förmige Verbindungsleitungen (25) miteinander verbunden sind und nacheinander von dem zweiten Kühlmedium durchströmt werden.

8. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Strömungsquerschnitt der ersten Rohrleitungen (20) von dem Strömungsquerschnitt der zweiten Rohrleitungen (21) verschieden ist, bevorzugt größer.

9. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

die ersten Rohrleitungen (20) und die zweiten Rohrleitungen (21) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind, bevorzugt aus Kupfer.

10. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Innenflächen der ersten Rohrleitungen (20) und/oder die Innenflächen der zweiten Rohrleitungen (21) eine Struktu rierung aufweisen.

11. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

sich ein Anordnungsmuster der ersten Durchgangslöcher (15) von dem Anordnungsmuster der zweiten Durchgangslöcher (18) unterscheidet .

12. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zumindest eine Abdeckung (28) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist, bevorzugt aus einem Metallblech.

13. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zumindest eine Abdeckung (28) das erste Lamellenpaket (12) und das zumindest eine weitere Lamellenpaket (16) an gegenüberliegenden Seiten einfasst.

14. Wärmetauscher (8) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass

das erste Lamellenpaket (12) und das zumindest eine weitere Lamellenpaket (16) über zumindest eine Strebe (33) mit einander verbunden sind.

15. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die ersten Lamellen (14) und die zweiten Lamellen (17) zeitgleich auf einer einzelnen Lamellenpresseinrichtung (38) hergestellt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, dass

die ersten Rohrleitungen (20) und die zweiten Rohrleitungen (21) in einer Rohrleitungaufweitungsmaschine (43) zeit- gleich aufgeweitet werden.

17. Kraftwerk (1)

mit einem über ein Generatorkühlgas gekühltem Generator (4) und einem das Generatorkühlgas kühlenden Wärmetauscher (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.

18. Kraftwerk nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, dass

das erste den Wärmetauscher (8) durchströmende Kühlmedium Kühlwasser und das zweite den Wärmetauscher durchströmende Kühlmedium ein Kältemittel ist.

Description:
Wärmetauscher, Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers sowie Kraftwerk mit einem solchen Wärmetauscher

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der während seines Betriebs in einer Strömungsrichtung von einem zu kühlenden Medium durchströmt wird. Ferner betrifft die vorliegend Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines sol chen Wärmetauschers. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftwerk mit einem über einen Generatorkühlgas gekühlten Generator und einem das Generatorkühlgas kühlenden Wärmetau scher .

Kraftwerke, wie beispielsweise Gasturbinen-, Dampfturbinen-, kombinierte Gas- und Dampfturbinen-, Solarkraftwerke oder dergleichen, umfassen eine Vielzahl von Komponenten, die einer Kühlung bedürfen, um zum einen die anfallende Verlust wärme abzuführen und zum anderen die Leistung des Kraftwerks zu steigern. Dies gilt auch für den zur Stromerzeugung einge setzten Generator, der in der Regel mit über einen Wärmetau scher rückgekühltem Generatorkühlgas gekühlt wird. Der Wärme tauscher ist meist an ein geschlossenes Kühlwassersystem des Kraftwerks angeschlossen, über das auch weitere Wärmetauscher mit Kühlwasser versorgt werden, beispielsweise solche zur Schmier- und/oder Dichtölkühlung, zur Kühlung von Pumpen oder dergleichen. Die Rückkühlung des Kühlwassers des Kühlwasser kreislaufs kann auf verschiedene Arten erfolgen, beispiels weise mittels Frischwasserdurchlaufkühlung, Umlaufkühlung unter Einsatz eines Kühlturms oder von luftgekühlten Kühlern, etc .

Eine mögliche erzielbare elektrische Leistung am Generator ist abhängig von der zur Kühlung der Generatorwicklungen vor gegebenen Kaltgastemperatur des Generatorkühlgases, also der Generatorkühlgastemperatur bei Eintritt in den Generator. Je niedriger die Kaltgastemperatur ist, desto mehr mechanische Energie kann im Generator in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Rückkühlung des Generatorkühlgases erfolgt wie zuvor beschrieben innerhalb eines Wärmetauschers, der von Kühlwasser des Kühlwassersystems des Kraftwerks durchströmt wird. Damit ist die Kaltgastemperatur des Generatorkühlgases an die Kühlwassertemperatur des den Wärmetauscher durchströ menden Kühlwassers gekoppelt. Die Kühlwassertemperatur ist wiederum abhängig von der Rückkühlung des Kühlwassers und kann folglich nicht beliebig gesenkt werden. Damit sind auch der am Generator erzielbaren elektrischen Leistung Grenzen gesetzt .

Kommt es durch leistungssteigernde Maßnahmen an der Turbine des Kraftwerks zu einem Anstieg der mechanischen Leistung an der Generatorwelle, wäre es wünschenswert, für den Generator eine verbesserte Kühlung bereitzustellen, um mit diesem mehr Leistung in elektrische Energie umwandeln zu können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kühlung bereit zustellen, insbesondere eine verbesserte Generatorkühlung .

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung einen Wärmetauscher umfassend ein erstes Lamellenpaket, das eine Vielzahl von in einer sich quer zur Strömungsrichtung erstreckenden Stapelrichtung gestapelten ersten Lamellen auf weist, wobei die ersten Lamellen jeweils mit einer Vielzahl von ersten Durchgangslöchern versehen sind, die in Stapel richtung miteinander fluchten, zumindest ein in Strömungs richtung benachbart zum ersten Lamellenpaket angeordnetes weiteres Lamellenpaket, das eine Vielzahl von in der Stapel richtung gestapelten zweiten Lamellen aufweist, wobei die zweiten Lamellen jeweils mit einer Vielzahl von zweiten

Durchgangslöchern versehen sind, die in Stapelrichtung mit einander fluchten, erste Rohrleitungen, die sich durch die ersten Durchgangslöcher der ersten Lamellen des ersten Lamel lenpakets erstrecken und mit den ersten Lamellen verpresst sind, zweite Rohrleitungen, die sich durch die zweiten Durch gangslöcher der zweiten Lamellen des zumindest einen weiteren Lamellenpakets erstrecken und mit den zweiten Lamellen ver- presst sind, wobei die ersten Rohrleitungen und die zweiten Rohrleitungen strömungstechnisch nicht miteinander verbunden und zum Hindurchleiten eines ersten und eines zweiten Kühl mediums vorgesehen sind, wobei die Kühlmedien voneinander verschieden sind, und zumindest eine das erste Lamellenpaket und das zumindest eine weitere Lamellenpaket miteinander ver bindende Abdeckung, die in Stapelrichtung auf eine äußeren erste Lamelle des ersten Lamellenpakets und auf die benach barte äußere zweite Lamelle des zumindest einen weiteren Lamellenpakets aufgesetzt ist und diese Lamellen abdeckt, wo bei die zumindest eine Abdeckung mit korrespondierend zu den ersten Durchgangslöchern der ersten Lamellen des ersten

Lamellenpakets angeordneten und ausgebildeten ersten Durch gangsöffnungen versehen ist, durch welche die ersten Rohrlei tungen geführt sind, und mit korrespondierend zu den zweiten Durchgangslöchern der zweiten Lamellen des zumindest einen weiteren Lamellenpakets angeordneten und ausgebildeten zwei ten Durchgangsöffnungen versehen ist, durch welche die zwei ten Rohrleitungen geführt sind.

Ein derartiger Wärmetauscher ist dahingehend von Vorteil, dass er mit zwei unterschiedlichen Kühlmedien betrieben wer den kann. Bei dem ersten Kühlmedium kann es sich beispiels weise um Kühlwasser handeln. Als zweites Kühlmedium kann bei spielsweise ein Kältemittel eingesetzt werden, das in einer Kältemaschine rückgekühlt wird. Handelt es sich bei dem zu kühlenden Medium um Generatorkühlgas, so ist dessen Kaltgas temperatur bei Eintritt in den Generator nicht durch das Maß der Rückkühlung des Kühlwassers des Kühlwassersystems des Kraftwerks begrenzt. Vielmehr lässt sich die Kaltgastempera- tur des Generatorkühlgases durch den Wärmetausch mit dem den Wärmetauscher durchströmenden Kältemittel weiter senken, so dass sich diese flexibel an den Kühlungsbedarf des Generators anpassen lässt, wenn beispielsweise leistungssteigernde Maß nahmen an der Turbine vorgenommen werden. Ein weiterer Vor teil des erfindungsgemäßen Wärmetauschers besteht darin, dass durch die mechanische Kopplung der von den unterschiedlichen Kühlmedien durchströmten Lamellenpakete, die über die zumin- dest eine Abdeckung erfolgt, beiden Lamellenpaketen eine sehr gute mechanische Steifigkeit bei gleichzeitig sehr kosten günstigem und kleinvolumigem Aufbau verliehen wird, selbst wenn eines der Lamellenpakete für sich gesehen beispielsweise aufgrund einer geringen Bautiefe nur eine sehr geringe Eigen steifigkeit aufweisen sollte. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn ein bestehender Wärmetauscher, in dem das Ge neratorkühlgas bislang nur über Kühlwasser rückgekühlt wurde, durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher ersetzt werden soll, um die Kaltgastemperatur des Generatorkühlgases durch zusätzliche Kühlung über ein Kältemittel zu senken. In sol chen Fällen ist der zur Verfügung stehende Bauraum durch die Abmessungen des alten Wärmetauschers vorgegeben und sehr be grenzt. Entsprechend steht für ein von einem zweiten Kühl medium durchströmtes Lamellenpaket kaum Platz zur Verfügung, weshalb dieses zweite Lamellenpaket häufig nur mit einer sehr geringen Bautiefe ausgeführt werden kann, was zu einer gerin gen Eigensteifigkeit führt.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmetau schers weisen die ersten Lamellen eine größere Fläche als die zweiten Lamellen auf. Mit anderen Worten sind die Abmessungen der Lamellen der jeweiligen Lamellenpakete an das jeweilige Kühlmedium angepasst.

Bevorzugt ist die Ausbildung der Oberfläche der ersten Lamel len von der Ausbildung der Oberfläche der zweiten Lamellen verschieden. Auch auf diese Weise kann eine Anpassung der Lamellenpakete an das jeweilige Kühlmedium erfolgen.

Vorteilhaft sind die ersten Lamellen und die zweiten Lamellen aus Blechmaterial hergestellt, beispielsweise aus Aluminium, um eine gute Wärmeleitfähigkeit zu erzielen.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wärmetau schers ist ein Abstand der ersten Lamellen in Stapelrichtung von dem Abstand der zweiten Lamellen in Stapelrichtung ver schieden, bevorzugt größer. Die ersten Lamellen und die zweiten Lamellen können erfin dungsgemäß aus einem Blechmaterial hergestellt sein, das eine einseitige oder beidseitige Beschichtung aufweist.

Bevorzugt sind die ersten Rohrleitungen jeweils über U-för mige Verbindungsleitungen miteinander verbunden und werden nacheinander von dem ersten Kühlmedium durchströmt und/oder die zweiten Rohrleitungen sind jeweils über U-förmige Verbin dungsleitungen miteinander verbunden und werden nacheinander von dem zweiten Kühlmedium durchströmt.

Der Strömungsquerschnitt der ersten Rohrleitungen ist vor teilhaft von dem Strömungsquerschnitt der zweiten Rohrleitun gen verschieden, bevorzugt größer.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die ersten Rohrleitungen und die zweiten Rohrleitungen aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, bevorzugt aus Kupfer, wodurch eine gute Wärmeleitfähigkeit erzielt wird.

Vorteilhaft weisen die Innenflächen der ersten Rohrleitungen und/oder die Innenflächen der zweiten Rohrleitungen eine Strukturierung auf, um diese zu vergrößern, was einem besse ren Wärmeübergang zuträglich ist.

Bevorzugt unterscheidet sich ein Anordnungsmuster der ersten Durchgangslöcher von dem Anordnungsmuster der zweiten Durch gangslöcher .

Die zumindest eine Abdeckung ist vorteilhaft aus einem metal lischen Werkstoff hergestellt, bevorzugt aus einem Metall blech. Dies führt zu einem einfachen und preiswerten Aufbau der zumindest einen Abdeckung.

Vorteilhaft fasst die zumindest eine Abdeckung das erste Lamellenpaket und das zumindest eine weitere Lamellenpaket an gegenüberliegenden Seiten ein, wodurch die mechanische Stei figkeit der Konstruktion weiter erhöht wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind das erste Lamellenpaket und das zumindest eine weitere Lamellen paket über zumindest ein Seitenteil miteinander verbunden. Auch ein solches Seitenteil ist der mechanischen Steifigkeit der Konstruktion sehr zuträglich.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmetau schers, bei dem die ersten Lamellen und die zweiten Lamellen zeitgleich auf einer einzelnen Lamellenpresseinrichtung her gestellt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Lamel lenpresswerkzeugs, das sowohl Merkmale der ersten Lamellen als auch Merkmale der zweiten Lamellen definiert. Auf diese Weise wird eine sehr effektive Fertigung des erfindungsgemä ßen Wärmetauschers erzielt.

Bevorzugt werden die ersten Rohrleitungen und die zweiten Rohrleitungen in einer Rohrleitungaufweitungsmaschine zeit gleich aufgeweitet. Auch eine solche zeitgleiche Aufweitung ist einer effektiven Fertigung des erfindungsgemäßen Wärme tauschers sehr zuträglich.

Zudem schafft die vorliegende Erfindung ein Kraftwerk mit einem über ein Generatorkühlgas gekühltem Generator und einem das Generatorkühlgas kühlenden erfindungsgemäßen Wärmetau scher .

Vorteilhaft ist das erste den Wärmetauscher durchströmende Kühlmedium Kühlwasser und das zweite den Wärmetauscher durch strömende Kühlmedium ein Kältemittel, beispielsweise Tetra fluorethan (R-134a) oder Kohlendioxid.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist

Figur 1 eine schematische Ansicht eines Kraftwerks gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 eine schematische Ansicht einer Aus führungs form

eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers des in Figur 1 dargestellten Kraftwerks;

Figur 3 eine schematische Seitenansicht in Richtung des

Pfeils III in Figur 2, die ein erstes Lamellenpaket und ein zweites Lamellenpaket des Wärmetauschers zeigt, wobei Verstrebungen und eine obere und eine untere Abdeckung zu Darstellungszwecken weggelassen sind;

Figur 4 eine Draufsicht einer ersten Lamelle eines ersten

Lamellenpakets des in Figur 2 dargestellten Wärme tauschers ;

Figur 5 eine Draufsicht einer zweiten Lamelle eines weite ren Lamellenpakets des in Figur 2 dargestellten Wärmetauschers ;

Figur 6 eine schematische Ansicht einer Lamellenherstel lungsmaschine zur Herstellung der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Lamellen;

Figur 7 eine schematische perspektivische Ansicht eines

Lamellenpresswerkzeugs der in Figur 6 dargestellten Lamellenherstellungsmaschine ; und

Figur 8 eine schematische Ansicht von Rohrleitungaufwei tungswerkzeugen einer Rohrleitungaufweitungsmaschi- ne . Figur 1 zeigt ein Kraftwerk 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dem Kraftwerk 1 handelt es sich vorliegend um ein Gasturbinenkraftwerk, wobei es sich grund sätzlich ebenso um jeden anderen Kraftwerktyp handeln kann. Das Kraftwerk 1 umfasst einen Luftverdichter 2, eine Gastur bine 3, einen Generator 4 und einen Transformator 5. Während des Betriebs des Kraftwerks 1 wird durch den Luftverdichter 2 verdichtete Luft in bekannter Weise mit Brennstoff gemischt und das Brennstoff-Luft-Gemisch entzündet. Das dabei entste hende Verbrennungsgas wird der Gasturbine 3 zugeführt und dort unter Antreiben eines Gasturbinenrotors 6 entspannt. Der Gasturbinenrotor 6 treibt den Läufer 46 des Generators 4 an, der die Bewegungsenergie in elektrische Energie wandelt. Der Transformator 5 transformiert die elektrische Energie derart, dass sie einem Stromversorgungsnetz zugeführt werden kann.

Die Gleichstromversorgung des Generators 4 erfolgt im Betrieb über Schleifringe oder einen bürstenlosen Erreger 47.

Zur Kühlung des Generators 4 wird Generatorkühlgas genutzt, das mit nicht näher dargestellten Mitteln durch einen Genera torkühlgaskreislauf 7 zirkuliert wird. Zur Rückkühlung des Generatorkühlgases ist ein Wärmetauscher 8 gemäß einer Aus führungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. In dem Wärmetauscher 8 wird das Generatorkühlgas einerseits unter Einsatz von Kühlwasser gekühlt, das in einem Kühlwasserkreis lauf 9 zirkuliert, und andererseits durch ein Kältemittel, das in einem Kältemittelkreislauf 10 zirkuliert. Bei dem Kühlwasserkreislauf 9 handelt es sich vorliegend um den so genannten Zwischenkühlwasserkreislauf des Kraftwerks 1, an den auch weitere Wärmetauscher angeschlossen sind, über die beispielsweise Schmieröl, Dichtöl, Pumpen und/oder andere Komponenten des Kraftwerks 1 gekühlt werden. Der von dem Käl temittel durchströmte Kältemittelkreislauf 10 umfasst eine Kältemaschine zur Rückkühlung des Kältemittels. Als Kältemit tel wird vorliegend Tetrafluorethan (R-134a) eingesetzt.

Alternativ kann aber auch ein anderes Kältemittel wie Kohlen dioxid eingesetzt werden, um nur ein Beispiel zu nennen. Während des Betriebs des Kraftwerks 1 entzieht das Generator kühlgas dem Generator 4 Wärme, wird in dem Wärmetauscher 8 rückgekühlt und dann erneut in den Generator 4 geleitet. Im Wärmetauscher 8 wird die dem Generatorkühlgas entzogene Wärme einerseits auf das den Kühlwasserkreislauf 9 durchströmende Kühlwasser und andererseits auf das den Kältemittelkreislauf 10 durchströmende Kältemittel übertragen.

Ein wesentlicher Vorteil des in Figur 1 dargestellten Kraft werks 1 besteht darin, dass die Rückkühlung des den Genera torkühlgaskreislauf 7 durchströmenden Generatorkühlgases nicht allein über Kühlwasser, sondern zusätzlich über ein Kältemittel erfolgt. Auf diese Weise ist die Kaltgastempera- tur des Generatorkühlgases beim Eintritt in den Generator 4 sehr flexibel und bedarfsgerecht einstell- bzw. steuerbar.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Rückkühlung des Generatorkühlgases durch das Kühlwasser sowie durch das Käl temittel in einem einzelnen Wärmetauscher 8 erfolgt, da durch den Einsatz eines einzelnen Wärmetauschers 8 Bauraum einge spart wird. Dies ist insbesondere dann von besonderer Bedeu tung, wenn ein bestehender Wärmetauscher eines Kraftwerks, bei dem die Rückkühlung allein unter Einsatz von Kühlwasser erfolgt, durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher ersetzt werden soll, da dann der zur Verfügung stehende Bauraum durch die Abmessungen des alten Wärmetauschers definiert wird und entsprechend begrenzt ist.

Figur 2 zeigt eine mögliche Bauform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers 8. Der in einer durch die Pfeile 11 gekenn zeichneten Strömungsrichtung von dem Generatorkühlgas durch strömte Wärmetauscher 8 umfasst ein erstes Lamellenpaket 12, das eine Vielzahl von in einer sich quer zur Strömungsrich tung erstreckenden, durch den Pfeil 13 gekennzeichneten Sta pelrichtung gestapelten ersten Lamellen 14 aufweist. Die ers ten Lamellen 14 sind, wie es in Figur 4 gezeigt ist, jeweils mit einer Vielzahl von ersten Durchgangslöchern 15 versehen, die in Stapelrichtung miteinander fluchten. Ferner umfasst der Wärmetauscher 8 zumindest einen in Strömungsrichtung be- nachbart zum ersten Lamellenpaket 12 angeordnetes weiteres Lamellenpaket 16, das eine Vielzahl von in Stapelrichtung ge stapelten zweiten Lamellen 17 aufweist, wobei die zweiten Lamellen 17 jeweils mit einer Vielzahl von zweiten Durch gangslöchern 18 versehen sind, die in Stapelrichtung mit einander fluchten.

Die ersten Lamellen 14 und die zweiten Lamellen 17 sind je weils aus Blechmaterial hergestellt, vorliegend aus Alumini um, wobei die ersten Lamellen 14 und/oder die zweiten Lamel len 17 ein- oder beidseitig mit einer Beschichtung versehen sein können. Die ersten Lamellen 14 unterscheiden sich zum einen dahingehend von den zweiten Lamellen 17, dass sie eine größere Fläche aufweisen. Zum anderen sind die Oberflächen der ersten Lamellen 14 abgesehen von den ersten Durchgangs löchern 15 vorliegend glatt ausgebildet, während die Oberflä chen der zweiten Lamellen 17 strukturiert sind. Die Struktu rierung wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch auf wärts vorgesehene, seitlich geschlitzte erhabene Bereiche 19 definiert, wodurch die Oberflächen der zweiten Lamellen 17 vergrößert und die Strömung des Generatorkühlgases durch das weitere Lamellenpaket 16 beeinflusst wird. Es sei aber darauf hingewiesen, dass die Ausbildung der Oberflächen sowohl der ersten Lamellen 14 als auch der zweiten Lamellen 17 grund sätzlich bedarfsgerecht variieren kann. Ein weiterer Unter schied besteht darin, dass ein Abstand a ± zwischen den ersten Lamellen 14 in Stapelrichtung größer als ein Abstand a2 der zweiten Lamellen 17 in Stapelrichtung ist. Darüber hinaus unterscheiden sich die Anordnungsmuster der ersten Durch gangslöcher 15 von dem Anordnungsmuster der zweiten Durch gangslöcher 18 voneinander, wie es anhand der Figuren 3 und 4 hervorgeht .

Der Wärmetauscher 8 umfasst ferner erste Rohrleitungen 20, die sich durch die ersten Durchgangslöcher 15 der ersten Lamellen 14 des ersten Lamellenpakets 12 erstrecken und mit den ersten Lamellen 14 verpresst sind, sowie zweite Rohrlei tungen 21, die sich durch die zweiten Durchgangslöcher 18 der zweiten Lamellen 17 des zumindest einen weiteren Lamellen pakets 16 erstrecken und mit den zweiten Lamellen 17 ver- presst sind. Die ersten Rohrleitungen sind jeweils über U- förmige Verbindungsleitungen 22 miteinander verbunden und werden nacheinander von dem Kühlwasser durchströmt, das in Richtung des Pfeils 23 in das erste Lamellenpaket 12 eintritt und in Richtung des Pfeils 24 aus diesem austritt. Die zwei ten Rohrleitungen 21 sind jeweils über U-förmige Verbindungs leitungen 25 miteinander verbunden sind und werden nacheinan der von dem Kältemittel durchströmt, das in Richtung des Pfeils 26 in das weitere Lamellenpaket 16 eintritt und in Richtung des Pfeils 27 aus diesem austritt. Die ersten Rohr leitungen 20 und die zweiten Rohrleitungen 21 sind jeweils aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, vorliegend aus Kupfer, wobei der Strömungsquerschnitt der ersten Rohrleitun gen 20 größer als der Strömungsquerschnitt der zweiten Rohr leitungen 21 ist. Die Innenflächen der ersten Rohrleitungen 20 und/oder die Innenflächen der zweiten Rohrleitungen 21 können eine Strukturierung aufweisen, um deren Oberfläche zu vergrößern .

Der Wärmetauscher 8 umfasst zudem eine obere und eine untere Abdeckung 28, die jeweils das erste Lamellenpaket 12 und das weitere Lamellenpaket 16 miteinander verbinden. Die Abdeckun gen 28 sind in Stapelrichtung von unten bzw. von oben auf die äußeren ersten Lamellen 14 des ersten Lamellenpakets 12 und auf die benachbarten äußeren zweiten Lamellen 17 des Weiteren Lamellenpakets 16 aufgesetzt und decken diese Lamellen 14 und 17 ab. Die Abdeckungen 28 sind mit korrespondierend zu den ersten Durchgangslöchern 15 der ersten Lamellen 14 des ersten Lamellenpakets 12 angeordneten und ausgebildeten ersten

Durchgangsöffnungen 29, durch welche die ersten Rohrleitungen 20 geführt sind, und mit korrespondierend zu den zweiten Durchgangslöchern 18 der zweiten Lamellen 17 des weiteren Lamellenpakets 16 angeordneten und ausgebildeten zweiten Durchgangsöffnungen 30 versehen, durch welche die zweiten Rohrleitungen 21 geführt sind. Die Abdeckungen 28 sind aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, vorliegend jeweils aus einem Metallblech aus Aluminium. Sie weisen einerseits in Richtung der Lamellenpakete 12 und 16 weisende Abkantungen 31, welche diese an gegenüberliegenden Seiten einfassen, und andererseits auswärts weisende Abkantungen 32 auf, die zum Schutz der Rohrleitungen 20, 21 bzw. der diese miteinander verbindenden Verbindungsleitungen 22, 25 dienen. Die Ab deckungen 28 sind vorliegend über Streben 33 miteinander ver bunden, die dem Wärmetauscher eine gute mechanische Steifig keit verleihen.

Figur 6 zeigt schematisch eine Lamellenherstellungsmaschine 34 mit einer eine Blechrolle 35 aufnehmenden Blechrollenauf nahmeeinrichtung 36, einer Blechfördereinrichtung 37, einer Lamellenpresseinrichtung 38, die ein oberes Lamellenpress werkzeug 39 und ein unteres Lamellenpresswerkzeug 40 auf weist, einer Lamellentransporteinrichtung 41 und einer Lamel lenstapeleinrichtung 42.

Während des Betriebs der Lamellenherstellungsmaschine 34 wird Metallblech, aus dem die ersten Lamellen 14 und die zweiten Lamellen 17 gefertigt werden sollen, über die Blechförderein richtung 37 von der an der Blechrollenaufnahmeeinrichtung 36 gehaltenen Blechrolle 35 abgewickelt und der Lamellenpress einrichtung 38 zugeführt. In dieser werden sowohl die ersten Lamellen 14 als auch die zweiten Lamellen 17 ausgebildet, in dem die Lamellenpresswerkzeuge 39 und 40 aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden. Wie es in Figur 7 gezeigt ist, weisen die Lamellenpresswerkzeuge 39 und 40 verschiedene Be reiche Al, A2, A3, A4, Bl, B2, B3 und B4 auf, die Merkmale der Lamellen 14 und 17 ausbilden. Die mit A gekennzeichneten Bereiche bilden dabei Merkmale der ersten Lamelle 14 und die mit B gekennzeichneten Bereiche Merkmale der zweiten Lamelle 17 aus. Die mit der Ziffer 1 gekennzeichnet Bereiche schlit zen das Blech, die mit der Ziffer 2 gekennzeichneten Bereiche weiten geschlitzte Bereiche auf, die mit der Ziffer 3 gekenn zeichneten Bereiche ziehen das Blech tief. Die auf diese Wei se in der Lamellenpresseinrichtung 38 gefertigten ersten Lamellen 14 und zweiten Lamellen 17 werden dann unter Einsatz der Lamellentransporteinrichtung 41 zur Lamellenstapelein richtung 42 bewegt, wo die ersten Lamellen 14 und die zweiten Lamellen 17 jeweils übereinandergestapelt werden. Die gestapelten Lamellen 14 und 17 werden anschließend zu einer Rohrleitungaufweitungsmaschine 43 bewegt. Dort werden die Rohrleitungen 20 und 21, die zwischenzeitlich in die zu gehörigen Durchgangslöcher 15, 18 der gestapelten Lamellen

14, 17 eingeführt wurden, unter Einsatz geeignet geformter Rohrleitungaufweitungswerkzeuge 44 zeitgleich aufgeweitet, indem die Rohrleitungaufweitungswerkzeuge 44 in Richtung der Pfeile 45 von oben durch die Rohrleitungen 20, 21 gedrückt werden . In weiteren Schritten werden die Abdeckungen 28, die Streben 33 und die Verbindungsleitungen 22, 25 montiert.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .