Verwendung unterschiedlicher Materialien bei mehrteiligen Wärmeübertragern

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragereinrichtung. Solche Wärmeübertragereinrichtungen können z. B. zum Verflüssigen einer gasförmig in die Wärmeübertragereinrichtung eingespeisten kohlenwasserstoffreichen Phase (z.B. Erdgas) eingerichtet sein. Dabei können z.B. drei Rohrbündel (Vorkühler, Verflüssiger und Unterkühler) übereinander in einem gemeinsamen drucktragenden Mantel angeordnet sein, der z. B. in ein Stahlgerüst gehängt werden kann. Es besteht gemäß DE 10 201 1 015 433 des Weiteren auch die Möglichkeit einen derartigen dreistöckigen Wärmetauscher in z.B. drei einzelne Apparate aufzuteilen, die dann die Vorkühlung, Verflüssigung bzw. Unterkühlung übernehmen.

Grundsätzlich besteht bei den eingangs erwähnten Wärmeübertragereinrichtungen mittlerweile die Problematik, dass diese aufgrund ihrer zunehmenden Größe, ihres zunehmenden Gewichts sowie der steigenden Betriebsdrücke, bei denen die

Wärmeübertrager gefahren werden, besondere Anforderungen an die Konstruktion stellen. Der Erfindung liegt daher hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine

Wärmeübertragereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die hinsichtlich der vorgenannten Problematik verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Wärmeübertragereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben. Gemäß Anspruch 1 ist eine Wärmeübertragereinrichtung vorgesehen, mit: einem ersten Wärmeübertrager, der einen ersten Mantel aufweist, der einen ersten Mantelraum umgibt, wobei der erste Wärmeübertrager weiterhin ein erstes Rohrbündel aufweist, das in dem ersten Mantelraum angeordnet ist, so dass ein in dem ersten Rohrbündel strömendes Medium mit einem im ersten Mantelraum des ersten Wärmeübertragers strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann, - einem zweiten Wärmeübertrager, der einen zweiten Mantel aufweist, der einen zweiten Mantelraum umgibt, wobei der zweite Wärmeübertrager weiterhin zumindest ein zweites Rohrbündel aufweist, das in dem zweiten Mantelraum angeordnet ist, so dass ein in dem mindestens einen zweiten Rohrbündel strömendes Medium mit einem im zweiten Mantelraum strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann, und wobei das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Rohrbündel miteinander in Strömungsverbindung stehen, wobei weiterhin erfindungsgemäß das mindestens eine erste Rohrbündel des ersten Wärmeübertragers aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als das

mindestens eine zweite Rohrbündel des zweiten Wärmeübertragers und/oder dass der erste Mantel des ersten Wärmeübertragers aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als der zweite Mantel des zweiten Wärmeübertragers.

Weiterhin kann z.B. der komplette zweite Wärmeübertrager aus einem anderen Material gefertigt sein als der erste Wärmeübertrager.

Erfindungsgemäß wird also durch eine entsprechende Materialwahl die Möglichkeit geschaffen, die immer höher werdenden Designdrücke bzw. Baugrößen der

Wärmeübertrager zu realisieren, die bei einem einheitlichen Material (üblicherweise aus einer Aluminiumlegierung) für alle Wärmeübertrager die Grenzen der Rentabilität bzw. Baubarkeit übersteigen würden. So kann z.B. der erste oder der zweite Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B. Rohrbündel und/oder Mantel, aus einem Stahl, insbesondere Kohlenstoffstahl oder Edelstahl oder Nickelstahl (z.B. X8Ni9), gefertigt sein, während der andere Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B. Rohrbündel und/oder Mantel, z.B. aus einer

Aluminiumlegierung gefertigt wird. Andere Materialien, die hier verwendet werden können, sind weiterhin unten sowie in den Ansprüchen offenbart. Besonders bevorzugt sind der erste und der zweite Wärmeübertrager separat zueinander ausgebildet und beabstandet zueinander angeordnet, bis auf

Strömungsverbindungen, die in Form von Rohrleitungen zwischen den zu

verbindenden Rohrbündeln sowie ggf. Mantelräumen verlaufen. Diese Separierung hat insbesondere hinsichtlich des Transports der Einrichtung Vorteile, da die einzelnen Wärmeübertrager getrennt transportiert werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Wärmeübertrager als ein zweistöckiger Wärmeübertrager ausgebildet ist, und zumindest ein weiteres drittes Rohrbündel aufweist, das in einem zugeordneten dritten Mantelraum des zweiten Wärmeübertragers oberhalb des zweiten Rohrbündels angeordnet ist, so dass ein in dem dritten Rohrbündel strömendes Medium mit einem im dritten Mantelraum strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann. Der zweite Wärmeübertrager weist in diesem Fall einen zweiten Mantel auf, der den zweiten und den dritten Mantelräum umgibt, wobei ein solcher zweiter Mantel aus zwei fest miteinander verbundenen Mantelabschnitten bestehen kann, die jeweils für sich den zugeordneten zweiten bzw. dritten Mantelraum umgeben. Bei einem derartigen zweistöckigen zweiten Wärmeübertrager ist insbesondere vorgesehen, dass der untere Abschnitt bzw. Stock aufweisend das zweite Rohrbündel den oberen Abschnitt bzw. Stock aufweisend das dritte Rohrbündel trägt. Weiterhin steht insbesondere das zweite Rohrbündel mit dem dritten Rohrbündel in Strömungsverbindung. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung mit einem ersten

Wärmeübertrager und einem davon getrennten, zweistöckigen Wärmeübertrager kann z.B. durch Auftrennen eines aus dem Stand der Technik bekannten, dreistöckigen Wärmeübertragers erhalten werden, bei dem jedes Stockwerk zumindest ein

Rohrbündel aufweist, wobei dann die beiden einzelnen Wärmeübertrager der erfindungsgemäßen Wärmeübertragereinrichtung aus den ggf. unterschiedlichen

Materialen gefertigt werden. Es besteht hierbei die Möglichkeit, die Funktion der beiden oberen Stockwerke des ursprünglich dreistöckigen Wärmeübertragers auf den erfindungsgemäßen zweiten Wärmeübertrager zu übertragen. Entsprechend steht dann das erste Rohrbündel mit dem zweiten Rohrbündel in Strömungsverbindung (und über das zweite Rohrbündel mit dem dritten Rohrbündel). Alternativ besteht die Möglichkeit, die Funktion der beiden unteren Stockwerke des vormals dreistöckigen Wärmeübertragers auf den zweiten Wärmeübertrager zu übertragen. Hierbei würde dann ggf. das zweite Rohrbündel über das dritte Rohrbündel mit dem ersten Rohrbündel in Strömungsverbindung stehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann wiederum z.B. der erste oder der zweite Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B. Rohrbündel und/oder Mantel, aus einem Stahl, insbesondere Kohlenstoffstahl oder Edelstahl oder Nickelstahl (z.B. X8Ni9), gefertigt sein, während der andere Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B.

Rohrbündel und/oder Mantel, z.B. aus einer Aluminiumlegierung gefertigt wird. Andere Materialien, die hier verwendet werden können sind weiterhin unten sowie in den Ansprüchen offenbart.

Auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung mit einem ersten Wärmeübertrager und einem zweistöckigen zweiten Wärmeübertrager besteht wiederum der Vorteil, dass die materialbedingten Baubarkeitsgrenzen von gewickelten Wärmeübertragern, die üblicherweise aus Aluminium gefertigt sind, hinfällig sind.

Des Weiteren ist das Transportgewicht eines Komplettapparates sehr viel größer, was die Handhabbarkeit extrem reduziert. Wenn der Transport eines Komplettapparates nicht mehr möglich ist, wird dieser derzeit in Teilen geliefert und muss dann vor Ort montiert bzw. komplettiert werden. Auch dieser Aufwand fällt bei einer

erfindungsgemäß aufgetrennten Wärmeübertragereinrichtung weg.

Die erfindungsgemäße Wärmeübertragereinrichtung, insbesondere mit den beiden separierten Wärmeübertragern, kann besonders bevorzugt bei der Verflüssigung von Erdgas oder Methan eingesetzt werden, insbesondere auf Schwimmkörpern

(sogenanntes Floating LNG) zur Verflüssigung von Erdgas bzw. Methan (z.B. Shell DMR Prozess, MFC-Prozess oder anderen Prozessen zur Verflüssigung von

Erdgas/Methan).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die

Wärmeübertragereinrichtung einen dritten Wärmeübertrager aufweist, der einen dritten Mantel aufweist, der einen dritten Mantelraum umgibt, wobei der dritte Wärmeübertrager weiterhin zumindest ein drittes Rohrbündel aufweist, das in dem dritten Mantelraum angeordnet ist, so dass ein in dem dritten Rohrbündel strömendes Medium mit einem im dritten Mantelraum des dritten Wärmeübertragers strömenden Medium indirekt Wärme austauschen kann.

Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das dritte Rohrbündel des dritten

Wärmeübertragers aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als das erste und/oder das zweite Rohrbündel des ersten bzw. zweiten Wärmeübertragers und/oder dass der dritte Mantel des dritten Wärmeübertragers aus einem anderen Material gefertigt ist oder ein anderes Material aufweist als der erste und/oder der zweite Mantel des ersten bzw. des zweiten Wärmeübertragers.

Insbesondere können also alle drei Wärmeübertrager komplett bzw. hinsichtlich einzelner Komponenten, wie z.B. Rohrbündel und/oder Mantel, aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein, die hierin offenbart sind. So kann z.B. jeder Apparat bzw. Wärmeübertrager aus einem anderen Werkstoff bestehen, z.B. der erste

Wärmeübertrager aus einer Aluminiumlegierung, der zweite Wärmeübertrager aus einem Edelstahl und der dritte Wärmeübertrager aus Kohlenstoffstahl (kurz C-Stahl) oder einem Nickelstahl (kurz Ni-Stahl).

Gemäß einer weiteren bzw. alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das dritte Rohrbündel des dritten Wärmeübertragers aus dem gleichen Material gefertigt ist, wie das erste Rohrbündel oder das zweite Rohrbündel, und/oder dass der dritte Mantel aus dem gleichen Material gefertigt ist, wie der erste Mantel oder der zweite Mantel.

Weiterhin ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der erste, der zweite und der dritte Wärmeübertrager separat zueinander ausgebildet und beabstandet zueinander angeordnet sind. Hierbei können natürlich

Strömungsverbindungen in Form von Rohrleitungen zwischen den Rohrbündeln und/ oder zwischen den Mantelräumen vorgesehen sein.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste, das zweite oder ggf. das dritte Rohrbündel aus einem der folgenden Materialen gebildet sein oder dieses aufweisen: eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Nickelstahl (z.B. X8Ni9). Hierbei sind alle erdenklichen Kombinationen dieser oder ggf. weiterer Materialien möglich, wobei jeweils zu beachten ist, dass die einzelnen Komponenten entsprechend der hierin beschriebenen Ausführungsformen ggf. aus unterschiedlichen Materialen gefertigt sind bzw. unterschiedliche Materialien aufweisen. Als Kohlenstoffstahl (auch Karbonstahl oder C-Stahl) wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Stahl bezeichnet, der neben seinem Hauptbestandteil Eisen als

Nebenbestandteil hauptsächlich Kohlenstoff (C) enthält. Der Kohlenstoffgehalt kann dabei bis zu 2,1 % betragen. Ein Edelstahl im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein legierter oder ein unlegierter Stahl (z.B. nach DIN EN 10020) mit einem definierten Reinheitsgrad, insbesondere mit einem Schwefel- und Phosphorgehalt, der 0,025% nicht

überschreitet. Vorzugsweise werden vorliegend rostfreie Edelstahle verwendet. Sofern eine Aluminiumlegierung als Material verwendet wird, werden vorzugsweise folgende Legierungen verwendet: EN-AW 5083, AN-W 5049 oder EN-AW 6060.

Andere Aluminiumlegierungen sind auch denkbar.

Nickelstahl weist Nickel als Legierungselement auf. Als Nickelstahl kann vorliegend insbesondere X8Ni9 bzw. W-Nr 1.5662 (kurz X8Ni9) verwendet werden.

Weiterhin kann bei allen Ausführungsformen der erste, der zweite oder ggf. der dritte Mantel aus einem der folgenden Materialien gebildet sein oder dieses aufweisen: eine Aluminiumlegierung, Stahl, Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Nickelstahl (z.B. X8Ni9). Auch hier ist wieder die Unterschiedlichkeit der Materialien gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen zu beachten.

Sofern hierin von einem Material die Rede ist, aus dem ein Rohrbündel gefertigt ist, so ist damit bevorzugt gemeint, dass zumindest die Rohre des Rohrbündels,

insbesondere auch das Kernrohr, sowie insbesondere weitere Komponenten des

Rohrbündels (z.B. Abstandshalter bzw. Stege zwischen den einzelnen Rohrlagen) aus dem betreffenden Material gefertigt sind. Sofern weiterhin von einem Material die Rede ist, aus dem ein Mantel gefertigt ist, so ist hiermit bevorzugt gemeint, dass zumindest eine flächige, durch den Mantel gebildete Wandung, die den jeweiligen Mantelraum begrenzt, aus diesem Material gefertigt ist. Besonders bevorzugt sind der erste, der zweite und/oder der dritte Wärmeübertrager jeweils als gewickelter Wärmeübertrager ausgebildet, wobei das jeweilige Rohrbündel auf ein Kernrohr des jeweiligen Wärmeübertragers gewickelt ist, das die Last des jeweiligen Rohrbündels trägt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen bei den nachfolgenden

Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer dreistöckigen

Wärmeübertragereinrichtung nach dem Stand der Technik mit drei Wärmeübertragern deren Mäntel miteinander verbunden sind, so dass ein einheitlicher Mantel des Gesamtapparates gebildet wird;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäß aufgetrennten

Wärmeübertragereinrichtung mit zwei separaten Wärmeübertragern;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausgestaltung einer

erfindungsgemäßen Wärmeübertragereinrichtung;

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen

Wärmeübertragereinrichtung mit drei separaten Wärmeübertragern; und Fig. 5 eine ausschnitthafte Schnittansicht von Rohren eines Rohrbündels einer erfindungsgemäßen Wärmeübertragereinrichtung, die um ein Kernrohr gewickelt sind.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer dreistöckigen

Wärmeübertragereinrichtung 1 ' nach dem Stand der Technik mit drei in der Vertikalen Z übereinander angeordneten Wärmeübertragern 1a, 1b, 1c, deren Mäntel 301 , 303, 305 miteinander verbunden sind.

Erfindungsgemäß wird ein solcher Apparat V gemäß den Figuren 2 und 3 zumindest in einen ersten und einen zweiten Wärmeübertrager 1a, 1 b aufgeteilt, wobei der erste Wärmeübertrager 1 a oder dessen Rohrbündel 2a und/oder Mantel 301 dann aus einem anderen Material gefertigt wird bzw. werden als der zweite Wärmeübertrager 1 b bzw. dessen entsprechende Komponenten (Rohrbündel 2b, 2c bzw. Mäntel 303, 305). Hierbei können gemäß Figur 2 z.B. die beiden oberen Wärmeübertrager 1 b, 1c gemäß Figur 1 den zweiten, nunmehr lediglich zweistöckigen Wärmeübertrager 1b bilden, wobei der unterste Wärmeübertrager a der Figur 1 den separaten ersten

Wärmeübertrager 1a gemäß Figur 2 bildet. Mögliche Materialkombinationen für die beiden Wärmeübertrager 1a, 1 b nach Figur 2 bzw. deren Komponenten 2a, 2b, 2c bzw. 301 , 302, 305 sind oben angegeben. Alternativ kann gemäß Figur 3 die Funktion der beiden unteren Wärmeübertrager 1a, 1b der Figur 1 auf den zweiten Wärmeübertrager 1b gemäß Figur 3 übertragen werden.

Bei den einzelnen Wärmeübertragern 1a, 1 b, 1c gemäß Figuren 2 und 3 handelt es sich bevorzugt um gewickelte Wärmeübertrager, bei denen die Rohre 3 des jeweiligen Rohrbündels 2a, 2b, 2c vorzugsweise gemäß Figur 5 um ein Kernrohr 4 gewickelt sind.

Weiterhin zeigt Figur 4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren

erfindungsgemäßen Wärmetauschereinrichtung 1. Diese weist drei übereinander angeordnete Wärmeübertrager auf, nämlich entlang der Vertikalen Z von unten nach oben einen ersten, einen zweiten und einen dritten Wärmeübertrager 1a, 1 b, 1 c mit jeweils einem separaten Mantel 301 , 303, 305, die jeweils einen zugeordneten

Mantelraum 201 , 203, 205 einschließen. Die Wärmeübertrager 1a, 1 b, 1c können grundsätzlich auch seitlich versetzt zueinander angeordnet sein und müssen nicht zwangsläufig vertikal übereinander angeordnet sein.

Die drei Mäntel 301 , 303, 305 sind im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und weisen entsprechend eine Längsachse (Zylinderachse) auf, die parallel zur Vertikalen Z verläuft (bezogen auf einen bestimmungsgemäß angeordnete

Wärmetauschereinrichtung 1). Die Mäntel 301 , 303, 305 weisen des Weiteren eine umlaufende Wandung auf sowie eine Decke und einen Boden, die entlang der

Vertikalen Z einander gegenüber liegen und den jeweiligen Mantel nach oben bzw. unten hin abschließen. In den einzelnen Mänteln 301 , 303, 305 bzw. Mantelräumen 201 , 203, 205 ist jeweils ein gewickeltes Rohrbündel 2a, 2b, 2c angeordnet, das jeweils eine Mehrzahl an Rohren aufweist, die um ein Kernrohr gewickelt sind (vgl. Figur 5). Erfindungsgemäß ist zumindest eines der Rohrbündel 2a, 2b, 2c bzw. dessen Rohre aus einem anderen Material gefertigt als die anderen Rohrbündel. Hierbei können auch alle Rohrbündel 2a, 2b, 2c aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Bei den Materialien der Rohrbündel kann es sich um die oben beschriebenen Materialien handeln.

Weiterhin kann ergänzend oder alternativ zumindest einer der Mäntel 301 , 303, 305 aus einem anderen Material gefertigt sein als die anderen Mäntel. Dieser Mantel kann aus dem gleichen Material gefertigt sein, wie das oben erwähnte bzw. zugeordnete Rohrbündel 2a bzw. 2b bzw. 2c.

Weiterhin können alle Rohrbündel 2a, 2b, 2c und/oder Mäntel 301 , 303, 305 aus jeweils einem anderen Material gefertigt sein. Die zu dem jeweiligen Rohrbündel 2a, 2b, 2c gehörigen Mäntel 301 , 303, 305 können jeweils aus dem gleichen Material gefertigt sein wie das darin angeordnete Rohrbündel 2a, 2b, 2c.

Grundsätzlich kann zumindest einer der Wärmeübertrager 1a, 1 b, 1c komplett aus einem anderen Material gefertigt sein als die anderen Wärmeübertrager. Weiterhin können alle Wärmeübertrager 1a, 1 b, 1c jeweils aus einem anderen Material gefertigt sein als die jeweiligen beiden anderen Wärmeübertrager.

Die besagten Rohrbündel 2a, 2b, 2c bilden im untersten ersten Mantel 301 ebenso wie im mittleren zweiten Mantel 303 einen ersten, einen zweiten und einen dritten

Rohrraumabschnitt 101 , 121 , 111 bzw. 103, 123, 124 sowie im obersten dritten Mantel 305 einen ersten und einen zweiten Rohrraumabschnitt 105, 127 aus. Hierbei können die einzelnen Rohrraumabschnitte 101 , 121 , 111 bzw. 103, 123, 124 bzw. 105, 127 durch Gruppen von Rohren des jeweiligen Rohrbündels 2a, 2b, 2c gebildet sein.

Die ersten Rohrraumabschnitte 101 , 103 und 105 des ersten, zweiten und dritten Mantels 301 , 303, 305 dienen zur Aufnahme eines ersten Mediums M in Form einer zu verflüssigenden kohlenwasserstoffreichen Phase, die durch einen ersten Einlass E in einem unteren Teil (insbesondere Boden) des ersten Mantels 301 in das Wärmetauschersystem 1 eingespeist wird und entlang der Vertikalen Z nach oben strömt. Dabei wird eine Beabstandung zwischen den Mänteln 301 , 303, 305 durch Rohrraumabschnittsverbindungsmittel 102, 104 in Form von Rohrleitungen überbrückt, so dass ein durchgängiger Rohrraum gebildet wird, der sich entlang der Vertikalen Z durch die drei separaten Mäntel 301 , 303, 305 erstreckt.

Beim Durchlaufen jenes Rohrraumes wird das erste Medium M in mehreren Schritten im Bereich des ersten Mantels 301 abgekühlt, im Bereich des zweiten Mantels 303 verflüssigt und im Bereich des dritten Mantels 305 unterkühlt. Die verflüssigte Phase M kann dann über einen ersten Auslass A an einem oberen Teil des dritten Mantels 305 (insbesondere Decke) aus der Wärmeübertragereinrichtung 1 abgelassen werden.

In den weiteren Rohrraumabschnitten 121 , 111 bzw. 123, 124 bzw. 127 wird das zweite Medium K (z.B. Kältemittelgemisch) entlang der Vertikalen Z nach oben geführt und jeweils an oberen Enden der Mäntel in die jeweiligen Mantelräume eingeführt, so dass das zweite Medium K in den Mantelräumen 301 , 303 , 305 entlang der Vertikalen Z nach unten strömen kann. Hierzu sind die separaten Mäntel 301 , 303, 305 über ein erstes und ein zweites Mantelraumverbindungsmittel 202, 204 miteinander verbunden.

Zum Verflüssigen des ersten Mediums M wird dabei das erste Medium M und das zweite Medium K im Kreuzgegenstrom zu dem in den Mantelräumen 301 , 303, 305 abwärts strömenden zweiten Medium K geführt. Das kalte Ende des

Wärmetauschersystems 1 befindet sich somit am oberen Ende (dritter Mantel 305). Das zweite Medium K kann aus dem Sumpf des ersten Mantels 301 über einen zweiten Auslass A des ersten Mantels 301 abgezogen werden und in eine flüssige und eine gasförmige Fraktion aufgetrennt werden, um diese einzeln der

Wärmeübertragereinrichtung 1 zuführen zu können. Hierzu kann das aus dem Sumpf des ersten Mantels 301 abgezogene zweite Medium K einem Verdichter (nicht gezeigt) zugeführt werden. Der Verdichter kann zwei Verdichtungsstufen aufweisen. Das in der ersten Verdichtungsstufe verdichtete zweite Medium K (z.B. Kältemittelgemisch) kann dabei in einem Nachkühler bzw. Wärmeübertrager gegen Umgebungsluft oder Wasser teilkondensiert und einem ersten Abscheider zugeführt werden, in dem eine

Auftrennung in eine gasförmige sowie eine flüssige Fraktion erfolgt. Die gasförmige Fraktion wird dabei der zweiten Verdichterstufe zugeführt und in dieser auf den gewünschten Enddruck verdichtet. Auch der zweiten Verdichtungsstufe ist dabei ein Nachkühler bzw. Wärmetauscher nachgeordnet, in dem das verdichtete erste Medium K vorzugsweise gegen Umgebungsluft oder Wasser abgekühlt und anschließend einem weiteren zweiten Abscheider zugeführt wird.

Aus dem Sumpf des besagten ersten Abscheiders wird dann die flüssige Fraktion des ersten Mediums K abgezogen, über einen zweiten Einlass E' am unteren Ende des ersten Mantels 301 in den zweiten Rohrraumabschnitt 111 des ersten Mantels 301 eingespeist und entlang der Vertikalen Z nach oben geführt und sodann an einem oberen Ende des ersten Mantels 301 unter Entspannung in den ersten Mantelraum 201 eingeleitet, so dass die flüssige Fraktion des ersten Mediums K im ersten

Mantelraum 201 nach unten strömen kann und dabei in indirekten Wärmeaustausch mit dem ersten Medium M treten kann, das durch den ersten Rohrraumabschnitt 101 nach oben strömt, (sowie mit dem zweiten Medium K im dritten Rohrraumabschnitt 121 des ersten Mantels 301 ). Des Weiteren wird durch einen dritten Einlass E" am unteren Ende des ersten Mantels 301 die (aus dem Kopf des zweiten Abscheiders

abgezogene) gasförmige Fraktion des zweiten Mediums K in den dritten

Rohrraumabschnitt 121 des ersten Mantels 301 eingeleitet und entlang der Vertikalen Z nach oben geführt. Im ersten Mantel 301 kann somit im Ergebnis eine Vorkühlung des ersten Mediums M vorgenommen werden.

Das in dem dritten Rohrraumabschnitt 121 nach oben strömende zweite Medium K wird aus einem ersten Auslass 122a am oberen Ende des ersten Mantels 301 aus dem ersten Mantel 301 herausgeführt und bezüglich flüssiger und gasförmiger Fraktionen separiert. Hierzu kann das zweite Medium K über den ersten Auslass 122a einem dritten Abscheider (nicht gezeigt) zugeführt werden. Eine über den Kopf des dritten Abscheiders abgezogene gasförmige Fraktion wird dann über einen ersten Einlass 122b am unteren Ende des zweiten Mantels 303 in den zweiten Rohrraumabschnitt 123 des zweiten Mantels 303 eingeleitet, wohingegen eine aus dem Sumpf des dritten Abscheiders abgezogene flüssige Fraktion K über einen zweiten Einlass 122c am unteren Ende des zweiten Mantels 303 in den dritten Rohrraumabschnitt 124 des zweiten Mantels 303 eingeleitet wird und am oberen Ende des zweiten Mantels 303 unter Entspannung in den zweiten Mantelraum 203 eingeleitet wird, so dass jene flüssige Fraktion entlang der Vertikalen Z nach unten zum ersten Mantel 301 strömen kann, wobei es insbesondere in indirekten Wärmeaustausch mit dem ersten Medium M im ersten Rohrraumabschnitt 103 des zweiten Mantels 303 tritt (sowie dem zweiten Medium K im zweiten Rohrraumabschnitt 123 des zweiten Mantels 303 ). Des

Weiteren wird die gasförmige Fraktion des zweiten Mediums K über den zweiten Rohrraumabschnitt 123 sowie über ein drittes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel 126 in den zweiten Rohrraumabschnitt 127 des obersten dritten Mantels 305 geführt. Im zweiten Mantel 303 kann damit im Ergebnis eine weitere Abkühlung/Verflüssigung des ersten Mediums M erzielt werden.

Schließlich erfolgt im dritten Mantel 305 eine Unterkühlung des ersten Mediums M, indem das in dem zweiten Rohrraumabschnitt 127 des dritten Mantels 305 geführte zweite Medium K an einem oberen Ende des dritten Mantels 305 in den dritten Mantelraum 205 unter Entspannung eingeleitet wird (gasförmige Fraktion) und entlang der Vertikalen Z im dritten Mantelraum 305 nach unten geleitet wird. Hierbei tritt das zweite Medium K in indirekten Wärmeaustausch mit dem im ersten Rohrraumabschnitt 105 des dritten Mantels 305 geführten ersten Medium M, wodurch eine Unterkühlung des verflüssigten ersten Mediums M erzielt wird.

Es ist grundsätzlich natürlich auch möglich, benachbarte Mäntel 301 , 303 oder 303 , 305 zusammenzulegen. So kann bspw. vorliegend der erste mit dem zweiten oder der zweite mit dem dritten Mantel 301 , 303 bzw. 303, 305 einen einheitlichen Mantel bilden, so dass lediglich zwei separate Mäntel vorliegen. Diese Konfigurationen sind auch in den Figuren 2 und 3 allgemein beschrieben (siehe oben).

Grundsätzlich kann es sich bei den ersten, zweiten und dritten Wärmeübertragern 1 a, 1 b, 1 c, die in den Figurenl bis 4 beschrieben sind, gemäß Figur 5 um gewickelte Wärmeübertrager 1 a, 1 b, 1c handeln. Hierbei sind jeweils Rohre 3 des jeweiligen Rohrbündels 2a, 2b, 2c auf ein Kernrohr 4 gewickelt, dass diese Rohre 3 trägt. Die Rohre 3 einzelner Rohrlagen liegen über Abstandshalter bzw. Stege 5 aneinander an. Bevorzugt können die Rohre 3 zumindest eines oder einiger der Rohrbündel 2a, 2b, 2c sowie die besagten Stege 5 zwischen solchen Rohren 3 aus einem Edelstahl gefertigt sein. Die Stegbreite (hier die Dimension senkrecht zur Blattebene der Figur 5) kann dabei z.B. im Bereich von 10 mm bis 30 mm liegen. Die Steghöhe H liegt insbesondere in einem Bereich von 2 bis 32 mm, bevorzugt im Bereich von 4 bis 20 mm. Die Rohre 3 der Rohrbündel 2a, 2b, 2c können einen Außendurchmesser D im Bereich von 3 bis 35 mm, bevorzugt 8 bis 25 mm, mit Wanddicken S im Bereich von 0,3 bis 5 mm, bevorzugt 0,5 bis 2 mm, aufweisen.

Bezugszeichenliste

1 , r Wärmeübertragereinrichtung

1a Erster Wärmeübertrager

1 b Zweiter Wärmeübertrager

1c Dritter Wärmeübertrager

2a Erstes Rohrbündel

2b Zweites Rohrbündel

2c Drittes Rohrbündel

3 Rohre

Kern roh r

5 Steg

101 Erster Rohrraumabschnitt

102 Erstes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel

103 Erster Rohrraumabschnitt

104 Zweites Rohrraumabschnittsverbindungsmittel

105 Erster Rohrraumabschnitt

1 11 Zweiter Rohrraumabschnitt

121 Dritter Rohrraumabschnitt

122a Erster Auslass

122b Erster Einlass

122c Zweiter Einlass

123 Zweiter Rohrraumabschnitt

124 Dritter Rohrraumabschnitt

126 Drittes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel

127 Zweiter Rohrraumabschnitt

01 Erster Mantelraum

02 Erster Mantelraumverbindungsmittel

03 Zweiter Mantelraum

04 Zweites Mantelraumverbindungsmittel 05 Dritter Mantelraum

301 Erster Mantel

303 Zweiter Mantel

305 Dritter Mantel

201a Unterer erster Mantelraum 201 b Oberer erster Mantelraum

301a Unterer erster Mantel

301 b Oberer erster Mantel

101a Unterer Abschnitt

101 b Oberer Abschnitt

1 11a Unterer Abschnitt

111 b Oberer Abschnitt

121a Unterer Abschnitt

121 b Oberer Abschnitt

1 11c Viertes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel

121c Fünftes Rohrraumabschnittsverbindungsmittel

211 Drittes Mantelraumverbindungsmittel

101c Dritter Auslass

101d Vierter Einlass

A Erster Auslass

A' Zweiter Auslass

E Erster Einlass

E' Zweiter Einlass

E" Dritter Einlass

M Erstes Medium

K Zweites Medium

Z Vertikale

H Höhe

D Durchmesser

S Wanddicke