DE2903079A1 - Waermeaustauscherrohr und waermeaustauscherrohrbaugruppe fuer einen plattenverdampfer sowie verfahren zur herstellung des waermeaustauscherrohres und der waermeaustauscherrohrbaugruppe - Google Patents

Waermeaustauscherrohr und waermeaustauscherrohrbaugruppe fuer einen plattenverdampfer sowie verfahren zur herstellung des waermeaustauscherrohres und der waermeaustauscherrohrbaugruppe

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscherrohre und Wärmeaustauscherrohrbaugruppen für Sprühwasser-Plattenverdampfer zum Vergasen von verflüssigtem Erdgas sowie auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Wärmeaustauscherrohre und Wärmeaus— täuscherrohrbaugruppen. Ihsebesondere bezieht sich die Erfindung auf Wärmeaustauscherrohre, bei denen die Wärmeaustauschleistung erhöht ist.
Bei einem Sprühwasser-Verdampfer für Flüssiggas bzw. verflüssigtes Erdgas wird das Flüssiggas durch das Innere von Wärmeaustauscherrohren nach oben geführt, während ein Heizmittel, beispielsweise Seewasser oder Industrieabwasser, gegen die Außenseite der Wärmeaustauscherrohre gesprüht wird bzw. über diese herabrieselt, so daß das Flüssiggas durch die Wärmeaus-
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tauscherrohre hindurch erwärmt und dadurch vergast bzw. verdampft wird. Ein Verdampfer dieser Bauart hat einige günstige Eigenschaften, die von anderen Vergasungssystemen nicht erreicht werden.
Der Wärmeaustausch zwischen Stoffen, zwischen denen eine große Temperaturdifferenz herrscht, beispielsweise zwischen einem verflüssigten Erdgas, das eine Temperatur von beispielsweise -150 bis -200° C hat und Wasser, das eine Temperatur von beispielsweise 5 bis 20° C hat, unterscheidet sich erheblich vom normalen Wärmeaustausch, und auch wenn der Wärmeaustausch unter Siedebedingungen erfolgt, die in der Regel für sehr hohe Wärmeaustauschleistung sorgen, kann es unter diesen Umständen aufgrund von Filmsieden zu einer Verringerung der Wärmeaustauschleistung kommen, so daß das Ziel hoher Wärmeaustauschleistung nicht erreicht wird.
Zur Erläuterung der Wärmeaustauschvorgänge wird schon hier auf die Figuren 1 und 2 eingegangen. Figur 1 zeigt schematisch den üblichen Wärmeaustausch bei Zweiphasenströmung, wobei die zwei Phasen Gas und Flüssigkeit sind, und zwar für den Fall günstiger Wärmeaustauschleistung. Ein zu vergasendes Flüssiggas AL wird in das Innere eines Wärmeaustauscherrohres' 1 eingeleitet und Wasser B als Heizmittel wird auf der Außenseite des Wärmeaustauscherrohres 1 entlanggeführt, damit es zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Flüssiggas und dem Wasser kommt. In der dargestellten Anordnung bildet das Flüssiggas AL im Wärmeaustauscherrohr 1 normalerweise eine Zweiphasenströmung aus Dampf und Flüssigkeit, wobei das durch den Wärmeaustausch erzeugte Gas AG sich allmählich von der Rohrwand entfernt und im Zentralbereich des Rohres aufsteigt, während das Flüssiggas AL an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche nach oben und gegen die Rohrwand gezogen wird, so daß sich für das Flüssiggas AL eine ungefähr dem Buchstaben "V" entsprechende Querschnittsform ergibt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist.
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Da dabei ausreichender Kontakt zwischen dem Wärmeaustauscherrohr und dem Flüssiggas AL herrscht, wird hoher Wärmeaustausch und daher ausreichende Verdampfung erreicht.
Wenn jedoch das Verdampfungsgut ein Material mit einem sehr niedrigen Siedepunkt ist, wie beispielsweise verflüssigtes Erdgas, stellt sich nicht der in Figur 1 dargestellte Zweiphasen-Zustand ein, da zwischen dem Verdampfungsgut und dem Heizmittel eine extrem große Temperaturdifferenz besteht. Vielmehr kommt es zu sogenanntem Filmsieden, das eine starke Verringerung der Wärmeaustauschleistung zur Folge hat.
Der Wärmeaustausch bei Filmsieden ist schematisch in Figur dargestellt. Das Flüssiggas AL wird schnell vergast und siedet unter Bildung eines Gasfilms an der Rohrwand, während das noch flüssige Flüssiggas AL in der Rohrmitte in Form eines Kegels innerhalb des Wärmeaustauscherrohres 1 verbleibt. Da die Kontaktfläche zwischen dem Flüssiggas AL und dem Wärmeaustauscherrohr 1 zu klein ist, um ausreichenden Wärmeaustausch zu ermöglichen, ist der Wärmeaustausch erheblich beeinträchtigt. Um diesen Nachteil zu überwinden, ist es bereits vorgeschlagen worden, ein verdrehtes bzw. verdrilltes Band in das Wärmeaustauscherrohr einzusetzen, um eine spiralige Aufwärtsströmung des Flüssiggases AL zu erzeugen und dadurch den Flüssigkeitskegel zu unterbrechen und dafür zu sorgen, daß die Flüssigkeitströpfchen auf die Rohrinnenwand treffen. Ferner ist vorgeschlagen worden, die Wärmeübergangsfläche dadurch zu vergrößern, daß die Innenfläche des Wärmeaustauscherrohres mit Vertiefungen oder Rippen versehen wird. Dennoch sind der Wirkungsgrad und andere Betriebsparameter bei weitem noch nicht befriedigend, zumindest soweit Sprühwasser-Plattenverdampfer für verflüssigtes Erdgas betroffen sind. Es sind zwar bereits gewisse Verbesserungen erreicht worden, wie sie beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nummer 14133/1976 beschrieben sind; ausreichend sind die Er-
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gebnisse jedoch noch nicht.
Die Erfindung geht von den vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmeaustauscherrohr zu schaffen, in dem es nicht zur Entstehung eines Flüssigkeitskegels kommt, der eine der wesentlichen Ursachen für die verringerte Wärmeaustauschleistung ist.
Das zu schaffende Wärmeaustauscherrohr soll eine vergrößerte wirksame Wärmeübergangsfläche haben, damit ein damit ausgerüsteter Flüssigkeitsverdampfer möglichst hohe Wärmeaustauschleistung hat.
Ferner sollen eine Wärmeaustauscherrohrbaugruppe aus solchen Wärmeaustauscherrohren sowie ein einfach durchführbares Verfahren zur Herstellung der Wärmeaustauscherrohre und der Wärmeaustauscherrohrbaugruppen geschaffen werden.
Die genannte Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Wärmeaustauscherrohre, Wärmeaustauscherrohrbaugruppen und Verfahren erfindungsgemäß gelöst.
Das erfindungsgemäße Wärmeaustauscherrohr umfaßt einen Rohrkörper mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten, plattenförmigen Flanschelementen, die jeweils von der Außenfläche des Rohrkörpers nach außen und bezüglich seiner Längsachse radial vorstehen, sowie ein innerhalb des Rohrkörpers angeordnetes, schraubenförmiges inneres Rippenelement mit zumindest drei Rippen, von denen jede radial bezüglich der Längsachse vorsteht, so daß das Rippenelement ein Schraubenflächengebilde bildet, das entlang der Längsachse und um diese Achse herum verläuft, wobei die Schraubenlinie des Schraubenflächengebildes in Preßsitzberührung mit der Innenwand des
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Rohrkörpers gehalten wird. Ein solches inneres Rippenelement mit zumindest drei Rippen, die den Strömungsweg für das verflüssigte Erdgas in drei oder mehr schraubenlinienförmige Kanäle unterteilt, sorgt für so starke Turbulenz der Strömung, daß es nicht zur Entstehung des vorstehend erwähnten Flüssigkeitskegels kommen kann. Ferner ermöglicht der Preßsitz zwischen der Schraubenlinie des von den Rippen gebildeten Schraubenflächengebildes und der Innenfläche des Rohrkörpers Wärmeleitung vom Rohrkörper zum inneren Rippenelement, so daß sowohl die Innenwand des Rohrkörpers als auch die Außenflächen des inneren Rippenelementes als Wärmeübergangsflächen dienen und ausgenutzt werden können.
Um die äußere Wärmeübergangsfläche zu vergrößern, kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß Außenrippen, vorzugsweise zahlreiche Außenrippen, mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt am Rohrkörper oder seinen plattenförmigen Flanschelementen oder sowohl am Rohrkörper als auch den plattenförmigen Flanschelementen ausgebildet sind. Ferner kann auch dadurch, daß die Rippen des inneren Rippenelementes mit Oberflächenrillen bzw. -furchen versehen sind, die Wärmeübergangsfläche des inneren Rippenelementes erhöht sein, was zu einer weiteren Erhöhung der Wärmeaustauschleistung führt.
Die erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohrbaugruppen bestehen aus mehreren Wärmeaustauscherrohren der vorstehend beschriebenen Art.
Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung auch Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Wärmeaustauscherrohres und der Wärmeaustauscherrohrbaugruppe. Das Verfahren umfaßt, daß ein längliches Rohr mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten, plattenförmigen Flanschelementen hergestellt wird, die jeweils von der Außenfläche des Rohrkörpers nach außen und bezüglich seiner Längsachse radial vorstehai und in Längs-
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richtung entlang der Längsachse verlaufen, daß ein längliches inneres schraubenförmiges Rippenelement mit zumindest drei Rippen hergestellt wird, die jeweils radial bezüglich der Längsachse vorstehen, so daß sich ein Schraubenflächengebilde ergibt, das entlang der Längsachse und um diese herum verläuft, daß das innere Rippenelement in das Röhr eingeführt wird und daß das Rohr allein in Richtung seiner Längsachse so gezogen bzw. gereckt wird, daß sich sein Innendurchmesser verringert, so daß die Schraubenlinie des Schraubenflächengebildes, die auf dem Außendurchmesser des inneren Rippenelementes liegt, gegen die Innenwand des Rohres gedrückt wird und dadurch ein Preßsitz entsteht. Das Verfahren zur Herstellung einer Wärmeaustauscherrohrbaugruppe umfaßt zusätzlich, daß mehrere solcher Wärmeaustauscherrohre durch Schweißen, Preßpassungen, Preßverbindungen oder andere Mittel miteinander an den einander gegenüber angeordneten plattenförmigen Flanschelementen der einzelnen Wärmeaustauscherrohre verbunden werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen sowie der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des übli
chen Wärmeaustausches bei Zweiphasenströmung;
Figur 2 eine schematische Darstellung des Wärme
austausches mit Filmsieden;
Figur 3 eine ausschnittsweise perspektivische
Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres ;
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Figur 4 eine ausschnittsweise Ansicht eines inne
ren, schraubenförmigen Rippenelementes für das Wärmeaustauscherrohr gemäß Figur 3;
Figur 5 eine Figur 3 ähnliche perspektivische An
sicht einer abgewandelten Ausführungsform;
Figur 6 eine ausschnittsweise perspektivische An
sicht einer erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohrbaugruppe ;
Figur 7 einen Horizontalschnitt durch eine bevor
zugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Wärmeaustauscherrohres;
Figur 8 · eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Herstellung eines schraubenförmigen inneren Rippenelementes;
Figuren 9 und 10
schematische Schnittdarstellungen zur Erläuterung der Herstellung eines Preßsitzes zwischen dem inneren Rippenelement und dem Rohrkörper; und
Figur 11 eine ausschnittsweise perspektivische An
sicht einer Ausführungsform einer Wärmeaustauscherrohrbaugruppe .
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Zunächst wird auf Figur 3 eingegangen, die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres 1 zeigt. Das Wärmeaustauscherrohr 1 umfaßt einen Rohrkörper 3 mit zwei auf entgegengesetzten Seiten angeordneten, plattenförmigen Flanschelementen 2, nämlich den Flanschelementen 2a und 2b. Die plattenförmigen Flanschelemente 2a und 2b stehen jeweils von der Außenwand des Rohrkörpers vor und verlaufen radial bezüglich der Längsachse des Rohrkörpers und erstrekken sich in Längsrichtung entlang dieser Längsachse. Ferner umfaßt das Wärmeaustauscherrohr ein inneres Rippenelement 4. Das innere Rippenelement 4, das in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, weist zumindest drei Rippen auf. Beim in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Rippenelement 4 acht Rippen 5a bis 5h. Die äußeren Ränder der Rippen 5a bis 5h stehen in Preßsitzberührung mit der Innenfläche des Rohrkörpers 3. Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des Wärmeaustauscherrohres T hat lediglich einen Rohrkörper; die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausbildung beschränkt, sondern kann, wie dies in Figur 5 gezeigt ist, als Einheit aus mehreren Wärmeaustauscherrohren, beispielsweise drei Rohren gemäß Figur 5, realisiert sein, wobei die plattenförmigen Flanschelemente 2 der einzelnen Rohrkörper in einer gemeinsamen Ebene liegen und alle Wärmeaustauscherrohre über die Flanschelemente 2 zu einer zusammenhängenden Einheit verbunden sind, die so beispielsweise durch Strangpressen hergestellt wird.
Die Wahl zwischen der in Figur 3 dargestellten Ausbildung und der in Figur 5 dargestellten Ausbildung ist allein dadurch bestimmt, welche Ausbildung bei der Herstellung im Vergleich zur anderen mehr bzw. weniger Schwierigkeiten macht. Zwischen den zwei Ausbildungen besteht kein wesentlicher Unterschied im Hinblick auf die Funktion beim Wärmeaustauscher. Wie im folgenden noch ausführlicher erläutert werden wird, ist es zweckmäßig, den Rohrkörper 3 durch Strangpressen einer Alumi-
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niumlegierung herzustellen. Da das Strangpressen von Erzeugnissen mit mehreren Öffnungen zwangsläufig verhältnismäßig schwierig ist, bestimmt dieses Kriterium allein die Wahl zwischen einem Erzeugnis mit mehreren Öffnungen und einem Erzeugnis mit einer einzigen Öffnung. Da eine solche Wahl im Rahmen dessen liegt, was der Fachmann gewohnt ist, wird dadurch nicht der Rahmen der Erfindung verlassen, die insbesondere in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist. Auch jedes Erzeugnis mit mehreren Öffnungen, das aus mehreren stranggepreßten Wärmeaustauscherrohren besteht, soll hier als erfindungsgemäße Wärmeaustauscherrohrbaugruppe angesehen werden. Für Verdampfer werden diese Wärmeaustauscherrohre oder Wärmeaustauscherrohrbaugruppen in der Weise verwendet, daß mehrere derselben miteinander so verbunden werden, daß ihre plattenförmigen Flanschelemente 2a und 2b in einer gemeinsamen Ebene liegen und daß die seitlichen Ränder der benachbarten Flanschelemente 2a und 2b parallel zueinander verlaufend aneinanderstoßen (siehe Figur 6). Vorzugsweise werden der Rohrkörper 3, die Flanschelemente 2a und 2b sowie das innere Rippenelement 4, die das Wärmeaustauscherrohr 1 bilden, aus einer Aluminiumlegierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Eine Baugruppe aus mehreren Wärmeaustauscherrohren 1 bildet eine Plattenverdampfereinheit. Als Heizmittel dienendes Wasser oder Seewasser wird gegen die äußere Oberfläche einer solchen Einheit gesprüht, während verflüssigtes Erdgas, das verdampft bzw. vergast werden soll, den Wärmeaustauscherrohren von unten zugeführt wird, so daß das Flüssiggas während seiner Aufwärtsströmung durch Wärmeaustausch mit dem Heizmittel vergast wird.
Wie Figur 4 zeigt, bildet das in jeden Rohrkörper 3 eingepaßte innere Rippenelement 4 schraubenlinienförmige Kanäle für das verflüssigte Erdgas. Dabei ist die Aufwärtsströmung des verflüssigten Erdgases turbulent, wobei die Turbulenzen durch die Schraubenflächenform des inneren Rippenelementes
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erzeugt werden.
Diese Ausbildung verhindert die Entstehung eines Flüssigkeitskegels, wie er in Figur 3 dargestellt ist,und die daraus resultierende Verschlechterung des Wärmeaustausches. Ferner werden die von den inneren Rippenelementen geführten Flüssigkeitsströme ständig gegen die Innenseite des Rohrkörpers 3 gezwungen, während sie im Wärmeaustauscherrohr nach oben steigen. Das erfindungsgemäße Wärmeaustauscherrohr ergibt somit einen unübertroffen hohen Wärmeaustausch als Resultat der beschriebenen, zusammenwirkenden Effekte.
Da beim erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohr die Schraubenlinien bzw. äußeren Ränder der Rippen 5a bis 5h, die das innere Rippenelement 4 bilden, gegen die Innenseite des Rohrkörpers 3 gepreßt sind, wird die Wärme von der Außenseite des Rohrkörpers 3 nicht nur zu dessen Innenseite geleitet, sondern auch durch die Ränder der Rippen zum Rippenelement 4. Da die wirksame Wärmeübergangsfläche des Wärmeaustauscherrohres demzufolge die Gesamtsumme aus der Oberfläche der Innenseite des Rohrkörpers 3 und allen Oberflächen auf den Rückseiten und Vorderseiten der Rippen 5a bis 5h ist, wird eine beträchtliche Erhöhung der Wärmeaustauschleistung erreicht.
In der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nummer 14133/1976 ist bereits beschrieben, einen Strom aus verflüssigtem Naturgas dadurch zu verwirbeln, daß in ein rohrförmiges Element eine einzige Schraubenflächenrippe eingesetzt wird. Auch diese Maßnahme kann bereits brauchbare Verbesserungen im Vergleich zur früheren Technologie ergeben. Da jedoch ein solches Wärmeaustauscherrohr lediglich eine einzige Schraubenflächenrippe aufweist, reicht es nicht dazu aus, turbulente Strömung des Flüssiggases zu erzeugen. Da ferner die Schraubenf lächenrippe in das Rohr lediglich so eingesetzt ist, daß zwischen der Innenseite des Rohrkörpers und der Schraubenflä-
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chenrippe ein kleiner Zwischenraum frei bleibt, wird die Wärme von der Außenseite des Wärmeaustauscherrohres lediglich zu seiner Innenseite und nicht zur Schraubenflächenrippe geleitet. Da die wirksame Wärmeübergangsfläche somit auf die Oberfläche der Innenseite des Rohrkörpers beschränkt ist, führt die Verwirbelung der Flüssiggasströmung lediglich zu einer begrenzten Erhöhung der Wärmeaustauschleistung. In diesem Zusammenhang ist erwähnenswert, daß bereits vorgeschlagen und versucht worden ist, die wirksame Wärmeaustauschfläche dadurch zu erhöhen, daß die Innenseite des Rohrkörpers mit Dellen bzw. Vertiefungen versehen wird. Diese Maßnahme führt jedoch zu keinerlei deutlichen Verbesserung der Wärme-
austauschleistung. Ferner ist dabei zu berücksichtigen, daß dann, wenn die Innenseite mit Vertiefungen versehen ist, die Gasblasen die Tendenz haben, sich in diesen Bereichen anzusammeln, was eher eine Verschlechterung des Wärmeaustausches hervorruft.
Die durch die Erfindung erreichten Wirkungen stehen in deutlichem Kontrast zu den Wirkungen herkömmlicher Wärmeaustauscherrohre. Beim erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohr wird die Flüssiggasströmung durch das innere Rippenelement 4 ausreichend stark verwirbelt und wirken sowohl die Vorderseiten als auch die Rückseiten der Rippen 5a bis 5h als Wärmeübergangsflächen, da die Außenränder des inneren Rippenelementes 4 in Preßsitzberührung mit der Innenseite des Rohrkörpers 3 stehen, so daß die Wärmeaustauschleistung des Rohres beträchtlich erhöht ist. Dies ist das wesentlichste Merkmal der Erfindung .
Das innere Rippenelement 4 des erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres besteht aus zumindest drei Rippen; dabei ist die Anzahl der Rippen nicht besonders entscheidend, sofern sie nicht kleiner als 3 ist.
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Im Hinblick auf die Verwirbelung des verflüssigten Erdgases, die Druckverluste und Herstellungsgesichtspunkte hat das innere Rippenelement vorzugsweise 6 bis 10 Rippen und am zweckmäßigsten 8 Rippen. Wenn die Anzahl der Rippen weniger als 3 beträgt, wird keine ausreichende Verwirbelung erreicht, so daß kein wirksamer Zweiphasenströmung-Wärmeaustausch erfolgt. Wenn die Anzahl der Rippen größer als 10 ist, wird die Herstellung des Rippenelementes schwierig, und außerdem führt der erhöhte Strömungswiderstand zu einem nicht vernachlässigbaren Druckverlust.
Die Dicke der Rippai liegt vorzugsweise im Bereich zwischen M,0 und 1,5 mm. Wenn die Rippen zu dünn sind, ist die Berührungsfläche mit der Innenseite des Rohrkörpers zu klein, um einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen dem inneren Rippenelement und der Außenseite des Rohrkörpers zu gewährleisten. Ferner ist bei zu dünnen Rippen auch die mechanische Festigkeit des Rippenelementes zu gering. Wenn die Rippen des inneren Rippenelementes zu dick sind, ist die freie Querschnittsfläche der Strömungskanäle für das Flüssiggas zu gering und ist der Strömungswiderstand zu hoch. Da ein Wärmeaustauscherrohr für einen Verdampfer für verflüssigtes Erdgas der hier betrachteten Art bisweilen Drücken bis zu 100 kp/cm2 ausgesetzt ist, ist die Druckfestigkeit ein bei der Konstruktion zu berücksichtigender wesentlicher Gesichtspunkt. Ferner muß die Wärmebilanz zwischen der Querschnittsfläche der Strömung und der verfügbaren Oberfläche berücksichtigt werden«. Da, wie bereits erwähnt wurde, das Wärmeaustauscherrohr im allgemeinen am günstigsten durch Strangpressen einer Aluminiumlegierung hergestellt wird, müssen ferner die durch das Herstellungsverfahren vorgegebenen Faktoren berücksichtigt werden. Diese bestimmen, daß der Innendurchmesser des Rohres im Bereich zwischen ungefähr 10 cm und etwas mehr als 20 cm liegen soll.
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Im Hinblick auf die vorstehend erörterten Bedingungen und Gesichtspunkte unterliegt das innere Rippenelement gemäß der Erfindung verhältnismäßig stark einschränkenden Konstruktionsbedingungen. Das innere Rippenelement muß eine solche Form und Größe haben,
(1) daß das Rippenelement gut zur Herstellung durch Strangpressen einer Aluminiumlegierung geeignet ist,
(2) daß ausreichende Berührung zwischen dem Rippenelement und dem Rohrkörper sichergestellt ist,
(3) daß die Rippen nicht zu leicht beschädigt werden können und
(4) daß die grundlegende Anforderung an einen Wärmeaustauscher, nämlich Gleichgewicht zwischen Strömungswiderstand und Druckverlust, erfüllt ist.
Außer den genannten Bedingungen hat auch die Beziehung zwischen dem Außendurchmesser des inneren, schraubenlinienförmigen Rippenelementes und der Steigung der Schraubenlinie des Rippenelementes erheblichen Einfluß auf die Verwirbelungswirkung und den Strömungswiderstand. Versuche haben ergeben, daß günstigste Ergebnisse erzielt werden, wenn das Verhältnis L/D im Bereich zwischen 5 und 15, insbesondere im Bereich zwischen 9 und 10 liegt, wobei D den Außendurchmesser des inneren Rippenelementes und L die Steigung seiner Schraubenlinie bezeichnen. Wenn L/D zu klein ist, ist der Strömungswiderstand sehr hoch; außerdem ist dadurch die Herstellung des inneren Rippenelementes erschwert. Wenn L/D zu groß ist, ist die Verwirbelungswirkung zu gering; ferner wird es schwierig, für hinreichenden Zweiphasenströmung-Wärmeübergang zu sorgen.
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, liegt eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung darin, daß die wirksame Wärmeübergangsfläche dadurch erhöht ist, daß das innere Rippenelement an der Oberfläche der Innenseite des Rohrkörpers unter Druck anliegt. Um eine noch stärkere Erhöhung der
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wirksamen Wärmeübergangsfläche des inneren Rippenelementes zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Vorderseite und die Rückseite jeder Rippe gerillt oder gefurcht oder auf andere Weise mit abwechselnd erhabenen und vertieften Bereichen versehen ist. Da eine derartige Ausbildung der Innenseite des Rohrkörpers aufgrund der örtlichen Ansammlung von Blasen der verdampften Flüssigkeit den Wärmeübergang verschlechtern würde, soll die Innenseite des Rohrkörpers keine Rillen, Furchen oder anderen Vertiefungen aufweisen.
Im folgenden wird ausführlicher auf den Rohrkörper 3 eingegangen, der eines der Hauptelemente des Wärmeaustauscherrohres 1 bildet. Der Rohrkörper 3 kann beliebige Form oder Struktur haben, sofern er auf gegenüberliegenden Seiten zwei plattenförmige Flanschelemente aufweist, die von seiner Außenseite radial nach außen vorstehen. Besonders gute Wärmeaustauschleistung kann allerdings durch die im folgenden beschriebene Ausbildung erreicht werden.
Figur 7 zeigt ein Wärmeaustauscherrohr 1 mit zweckmäßigster Ausbildung des Rohrkörpers 3. Bei dem in Figur 7 dargestellten Wärmeaustauscherrohr sind die plattenförmigen Flanschelemente 2a und 2b sowie der Rohrkörper 3 mit zahlreichen Außenrippen 6 versehen, die parallel zur Längsachse des Rohrkörpers verlaufen und die äußere wirksame Wärmeübergangsfläche vergrößern. Bei dieser Ausführungsform führen die Ausnutzung der Vorderseiten und Rückseiten der Rippen, die das innere Rippenelement 4 bilden, als Wärmeübergangsflächen und die Außenrippen 6 auf den äußeren Oberflächen des Rohrkörpers 3 und der plattenförmigen Flanschelemente 2a und 2b, die ebenfalls die wirksame Wärmeübergangsfläche vergrößern, gemeinsam zu hervorragender Wärmeaustauschleistung. Beim erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohr wird die innere Oberfläche des Rohrkörpers in Preßsitzberührung mit dem inneren Rippenelement gehalten, so daß der innere zulässige Wärmestrom im Ver-
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gleich zu herkömmlichen Wärmeaustauscherrohren verbessert ist. Bei dieser Ausbildung und unter Berücksichtigung der Bedingungen, für die die Erfindung bestimmt ist, d.h. unter Berücksichtigung des speziellen Verdampfungsgutes und Heizmittels (Flüssiggas und Wasser) sowie der vorstehend angegebenen Abmessungen des Rohrkörpers/ ist es zweckmäßig, das Wärmeaustauscherrohr mit den Außenrippen zu versehen, damit ein Gleichgewicht zwischen dem zulässigen inneren Wärmestrom und dem zulässigen äußeren Wärmestrom erreicht wird. Ferner ist diese Ausbildung auch zweckmäßig, um Gefrieren zu verhindern; dabei handelt es sich um den wichtigsten Gesichtspunkt bei der Auslegung eines solchen Verdampfertyps. Wenn nämlich das innere Rippenelement gemäß der Erfindung verwendet wird, ist der zulässige innere Wärmestrom zwischen dem Wärmeaustauscherrohr und seinem Inneren wesentlich höher als bei herkömmlichen Wärmeaustauscherrohren; wenn unter diesen Bedingungen der zulässige äußere Wärmestrom niedrig ist, liegt die Temperatur der äußeren Oberfläche des Wärmeaustauscherrohres weit unter der des Wassers, was zur Folge haben kann, daß das Wasser auf der Außenseite gefriert. Die auf der Außenseite vorgesehenen Aussenrippen erhöhen nun den zulässigen Wärmestrom auf der Außenseite und beugen daher der Gefriertendenz vor.
Da, wie erwähnt, die Außenrippen 6 vorgesehen sind, um die wirksame äußere Wärmeübergangsfläche zu erhöhen, sind die spezielle Form und die Anzahl der Außenrippen nicht von besonders entscheidender Bedeutung. Unter Berücksichtigung der Formbarkeit der Außenrippen 6 und der angestrebten Wärmeaustauschleitung ist es jedoch am günstigsten, wenn jede Außenrippe einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt hat, wobei die freien Ecken abgerundet sind. Am zweckmäßigsten sind Querschnitte in Form eines im wesentlichen gleichseitigen Dreiecks. Die Ausdrücke "im wesentlichen dreieckig" und "im wesentlichen gleichseitiges Dreieck" sollen nicht nur ein Dreieck im strengen geometrischen Sinn bezeichnen, sondern umfassen auch solche anderen
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Formen wie beispielsweise eine sinusförmige Kurve, die um einen Kreis herumläuft. In der vorliegenden Beschreibung wird somit jede Konfiguration mit verbreiterter Basis unter "im wesentlichen dreieckig" verstanden. In der Regel wird der Rohrkörper 3 zusammen mit den zwei plattenförmigen Flanschelementen 2a und 2b als ein zusammenhängendes Bauteil durch Strangpressen einer Aluminiumlegierung hergestellt; wenn die Außenrippen 6 im wesentlichen dreieckig sind, wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist, kann das gewünschte Produkt verhältnismäßig einfach stranggepreßt werden mit einem Außenstrangpreßwerkzeug, das im wesentlichen dreieckige Nuten bzw. Rillen hat. Wenn die Außenrippen auf den Außenseiten des Rohrkörpers 3 und/oder den Flanschelementen 2a und 2b durch tiefe und schmale Rillen gebildet würden, wäre es während des Wärmeaustauschvorgangs nicht möglich, für einen gleichmäßigen Film aus aufgesprühtem Wasser zu sorgen, wobei ferner die Gefahr bestünde, daß sich in den Rillen Verunreinigungen sammeln würden, durch die die wirksame Wärmeübergangsfläche eher verringert würde und außerdem die Rohrreinigung erschwert würde.
Wenn im wesentlichen dreieckige Außenrippen vorgesehen werden, und wenn insbesondere Rippen mit abgerundeten Ecken vorgesehen werden, wie dies vorstehend angegeben ist, treten die genannten Schwierigkeiten nicht auf. Die vergrößerte wirksame Wärmeübergangsfläche kann voll ausgenutzt werden. Bei herkömmlichen Wärmeaustauscherrohren haben Außenrippen, - wenn einmal die Richtung der Außenrippen unberücksichtigt bleibt -, in der Regel einen plattenförmigen Querschnitt, um die Dichte der Aussenrippen so weit wie möglich zu erhöhen. Bei einem Erdgasverdampfer, wie er bei der Erfindung berücksichtigt wird, würde die Anwendung dieses Auslegungsprinzipes erhebliche Schwierigkeiten hervorrufen. Bei einem solchen Verdampfer führt Gefrieren auf der Außenseite zu einer erheblichen Verringerung des Wirkungsgrades und der Leistung. In der Regel wird das Problem des Gefrierens als wichtigster Auslegungsgesichtspunkt an-
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Rippenelementes ist. Bei diesem Vorgehen bleibt jedoch ein Zwischenraum zwischen den Außenrändern des inneren Rippenelementes und der Innenseite des Rohrkörpers bestehen, der den Wärmeübergang zum Rippenelement behindert, so daß die erfindungsgemäß erreichten Wärmeaustauschleistungen nicht erreicht werden.
Wie sich aus dem vorstehenden ergibt, ist das innere Rippenelement erheblichen Druckspannungen (axial) ausgesetzt. Allein schon um ausreichende Festigkeit gegenüber dieser Beanspruchung sicherzustellen, sollte die Anzahl und die Dicke der Rippen in vorstehend angegebener Weise bemessen sein.
Zahlreiche solcher Wärmeaustauscherrohre werden danach zu einem Plattenwärmeaustauscher bzw. Plattenverdampfer zusammengebaut. Der Zusammenbau erfolgt am einfachsten in folgender Weise. Die Wärmeaustauscherrohre werden so angeordnet, daß die plattenförmigen Flanschelemente 2a und 2b der einzelnen Wärmeaustauscherrohre in einer gemeinsamen Ebene liegen, wonach dann zwei aneinanderstoßende Flanschelemente zusammengeschweißt werden. Alternativ werden die freien Stirnflächen der plattenförmigen Flanschelemente 2b und 2a zuvor mit einer Nut 7 bzw. einer Feder 8 versehen, die zusammen eine Schwalbenschwanzverbindung ergeben, wonach dann die Wärmeaustauscherrohre durch Einführen der Federn 8 in die Nuten 7 zu einer Platte zusammengebaut werden. Eine weitere Alternative besteht darin, die plattenförmigen Flanschelemente 2a und 2b mit komplementär gestuften Abschnitten zu versehen und diese gestuften Abschnitte mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben und Muttern, aneinander zu befestigen, was mit oder ohne zwischengefügte Kupplungselemente erfolgen kann.
Zusammenfassend läßt sich die Erfindung wie folgt darstellen. Das erfindungsgemäße Wärmeaustauscherrohr für einen Sprühwas-
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gesehen. Der Mechanismus des Gefrierens unter Betriebsbedingungen läuft in der Weise ab, das dann, wenn auf der Außenseite des Wärmeaustauscherrohres eine unregelmäßige Temperaturverteilung auftritt, das Gefrieren an bestimmten, begrenzten Orten beginnt und sich ausbreitet. Wenn in diesem Fall die Konstruktion unter herkömmlichen Gesichtspunkten erfolgt, beginnt das Gefrieren fast unverzüglich, so daß die Wärmeaustauschleistung stark abnimmt. Im Gegensatz dazu sind aufgrund der erfindungsgemäßen Auslegung die Wärmebelastungen an den verschiedenen Stellen der äußeren Oberfläche gleichmäßig; dies führt zusammen mit der bereits erwähnten Bildung eines gleichmäßigen Wasserfilms und anderen Merkmalen dazu, daß die Gefriergefahr deutlich verringert ist.
Wenn die Verhinderung des Gefrierens, Bildung des Wasserfilms und die Ablagerung von Verunreinigungen und Kesselstein berücksichtigt werden, ergibt sich auch eine obere Grenze für die Anzahl der Außenrippen 6. Innerhalb der oben angegebenen Abmessungsgrenzwerte des Wärmeaustauscherrohres werden günstigste Ergebnisse erzielt, wenn die äußere Oberfläche des . eigentlichen Rohrkörpers 3 mit 10 bis 20 Außenrippen versehen ist. Wenn die Anzahl der Außenrippen noch kleiner ist, werden die dadurch gebildeten Rillen zwangsläufig enger, was die Ausbildung eines gleichmäßigen Wasserfilms behindert und die Ablagerung von Verunreinigungen und Kesselstein fördert. Wenn die Anzahl der Außenrippen 6 zu klein ist, wird keine ausreichende Vergrößerung der wirksamen Wärmeübergangsfläche erreicht.
Wenn sowohl der eigentliche Rohrkörper als auch die plattenförmigen Flanschelemente mit Außenrippen versehen sind, sollte der Basisbereich jedes plattenförmigen Flanschelementes 2a und 2b, an dem das Flanschelement in den eigentlichen Rohrkörper übergeht, freigelassen werden, d.h. nicht mit Außenrippen versehen werden, da selbst dann, wenn dort keine Außenrippen vor-
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gesehen sind, dieser Bereich bereits gekrümmt ist und Außenrippen in diesem Bereich die Furchen zwischen den Rippen noch enger machen würden.
Wie bereits erwähnt wurde, werden der eigentliche Rohrkörper 3, die plattenförmigen Flanschelemente 2a und 2b sowie die Außenrippen 6 vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt; statt einer Aluminiumlegierung können jedoch auch andere Metalle und Legierungen verwendet werden, sofern diese Metalle oder Legierungen hohe Wärmeleitfähigkeit haben.
Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherrohres 1 beschrieben. Da der Rohrkörper 3 mit den auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten zwei Flanschelementen 2a und 2b geradlinig ist, kann er auf einfache Weise nach herkömmlichen Strangpreßverfahren hergestellt werden. Wenn die Strangpresse mit einer Strangpreßform versehen ist, die geeignete Form, Abmessungen und Nuten hat, können auch die Außenrippen 6 in einem einzigen Strangpreßvorgang ausgebildet werden. Ferner ist es möglich, nach dem Mehrdornverfahren zu arbeiten, wobei dann in einem Strangpreßvorgang gleichzeitig mehrere Rohrkörper hergestellt werden.
Da das innere Rippenelement 4 ein Schraubenflächengebilde aus inneren Rippen bildet, erfordert dessen Herstellung besondere Maßnahmen. Zahlreiche Herstellungsversuche haben gezeigt, daß es am praktischsten ist, in der Weise vorzugehen, daß durch Strangpressen zunächst ein Rippenelement 4 mit geradlinigen Rippen hergestellt wird, wie es in Figur 8 gezeigt ist, und daß dann dieses Rippenelement einer äußeren Torsionskraft ausgesetzt wird, um das gewünschte innere Rippenelement mit Schraubenflächenform zu erzeugen. Von den Alternativen zu diesem Verfahren seien hier nur die folgenden Verfahren erwähnt. Ein alternatives Verfahren besteht darin, das Extrudat drehend abzuziehen, und ein anderes alternatives Verfahren be-
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steht darin, mit einer sich drehenden Strangpreßform zu arbeiten. Die letztgenannten Verfahren werden hier als Torsions-Strangpressen bezeichnet. Der Rohrkörper 3 mit den Flanschelementen (und Außenrippen) und das innere Rippenelement 4, die in vorstehend angegebener Weise hergestellt wurden, werden dann zum Wärmeaustauscherrohr 1 zusammengebaut. Es wäre schwierig, einen strammen Preßsitz zwischen den Außenrändern des inneren Rippenelementes 4 und der Innenseite des Rohrkörpers 3 zu erreichen, wenn das Rippenelement 4 lediglich in den Rohrkörper 3 eingesetzt würde. Dagegen kann auf leichte Weise sauberer Preßsitz zwischen den zwei Teilen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden. Beispielsweise kann der gewünschte Preßsitz auf einfache Weise durch das schematisch in den Figuren 9 und 10 dargestellte Verfahren hergestellt werden. Zunächst werden ein Rohrkörper 3 mit Flanschelementen (und gegebenenfalls Außenrippen) sowie ein schraubenförmiges inneres Rippenelement 4 mit einem Aussendurchmesser hergestellt, der etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rohrkörpers 3 ist. Danach wird das innere Rippenelement 4 in den Rohrkörper 3 eingesetzt (siehe Figur 9)., wonach dann der Rohrkörper 3 allein in Richtung seiner Längsachse gezogen bzw. gereckt wird. Da durch das Ziehen der Innendurchmesser des Rohrkörpers 3 verringert wird, wird die Innenseite des Rohrkörpers unter Druck gegen die Außenränder des inneren Rippenelementes 4 gepreßt (siehe Figur 10). Dies ist ein sehr einfacher Vorgang. Im Gegensatz dazu wäre es recht schwierig, ein inneres Rippenelement in einen Rohrkörper einzusetzen, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des inneren Rippenelementes ist; es ist fast unmöglich, nach diesem Verfahren besonders lange Wärmeaustauscherrohre herzustellen. Dementsprechend wird gemäß dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nummer 14133/1976 beschrieben ist, ein inneres Rippenelement in einen Rohrkörper eingesetzt, dessen Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des
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ser-Plattenverdampfer zum Vergasen von verflüssigtem Erdgas umfaßt einen Rohrkörper mit zwei plattenförmigen Flanschelementen, die jeweils von der Außenseite des Rohrkörpers bezüglich dessen Längsachse radial nach außen vorstehen und in Richtung der Längsachse verlaufen, sowie ein inneres Rippenelement, das innerhalb des Rohrkörpers angeordnet ist und zumindest drei Rippen aufweist, die jeweils radial bezüglich der Längsachse vorstehen, wobei das Rippenelement ein sich entlang der und um die Längsachse erstreckendes Schraubenflächengebilde bildet und die Schraubenlinie des Schraubenflächengebildes in Preßsitzberührung mit der Innenseite des Rohrkörpers steht. Diese Wärmeaustauscherrohre können zu einem Plattenverdampfer zusammengebaut sein. Das Verfahren zur Herstellung solcher Wärmeaustauscherrohre und Wärmeaustauscherrohrbaugruppen zeichnet sich dadurch aus, daß der Preßsitz erzeugt wird, indem allein der Rohrkörper gezogen bzw. gereckt wird, so daß sich sein Innendurchmesser verringert, bis die Schraubenlinie des Schraubenflächengebildes an der Innenseite des Rohres anliegt.
Zu den zahlreichen vorteilhaften Wirkungen aufgrund der Erfindung gehören insbesondere die im folgenden aufgeführten.
(1) Wegen des dichten Preßsitzes zwischen dem Außenrand des inneren Rippenelementes und der Innenseite des Rohrkörpers werden auch die freien Oberflächen des inneren Rippenelementes als Wärmeübergangs flächen genutzt, so daß die vergrößerte Wärmeübergangsfläche und der höhere zulässige Wärmestrom zu einer deutlichen Verbesserung der Wärmeaustauschleistung führen.
(2) Der dichte Preßsitz zwischen dem Außenrand des inneren Rippenelementes und der Innenseite des Rohrkörpers kann erfindungsgemäß verhältnismäßig einfach hergestellt werden, so daß das fertige Wärmeaustauscherrohr praktisch keine Fehler der Art hat, daß durch unzureichenden Kontakt der Wärmeübergang unzureichend ist oder daß das innere Rippen-
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element übermäßig verformt wird»
(3) Da das innere Rippenelement zumindest drei Rippen aufweist, sorgt das erfindungsgemäße Wärmeaustauscherrohr für starke Verwirbelung des verflüssigten Erdgases, so daß zwangsläufig Zweiphasen-Wärmeübergang sichergestellt ist.
(4) Die zahlreichen Außenrippen sowohl auf der Außenseite des Rohrkörpers als auch auf den Außenseiten der außen vom Rohrkörper vorstehenden Flanschelemente führen zu einer Erhöhung der wirksamen Wärmeübergangsfläche auf der Außenseite des Wärmeaustauscherrohres. Diese vergrößerte äußere Wärmeübergangsfläche führt zusammen mit der bereits erwähnten inneren vergrößerten Wärmeübergangsfläche zu einer deutlichen Verbesserung der Wärmeaustauschleistung.
(5) Der im wesentlichen dreieckige, insbesondere im wesentlichen gleichseitig-dreieckige Querschnitt der Außenrippen sorgt für hervorragende Wärmeaustauschleistung, die während mehrerer Stunden ohne Verluste durch Gefrieren auf der Außenseite des Wärmeaustauscherrohres aufrecht gehalten werden kann.
Vorstehend sind die Grundlagen der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen zur Erläuterung der Erfindung ausführlich beschrieben. Da zahlreiche verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und zahlreiche Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich sind, versteht es sich, daß die vorstehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen die Erfindung nicht auf diese beschränkt.
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Claims (1)

  1. ■ι- D \£ Patentanwälte:
    IEDTKE - DÜHLING - IVlNNE _ Dip'.-lng. H.Tiedtke
    Gr% ,.. . ^.(-<A Cirjl.-Chem. G. Bühling
    RUPE- PeLLMANN 29U2Q79 Dipi.-lng. R. Kinne
    Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann
    Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2
    Tel.: 089-539653
    Telex: 5-24845 tipat
    cable: Germaniapatent München
    26. Januar 1979 B 9444 / case FP-4O22
    Patentansprüche
    1. Wärmeaustauscherrohr für einen Sprühwasser-Plattenverdampfer zum Vergasen von verflüssigtem Erdgas, gekennzeichnet durch einen Rohrkörper (3), ein erstes und ein zweites, einstückig auf der Außenfläche des Rohrkörpers angebrachtes, plattenförmiges Flanschelement (2, 2a, 2b), wobei die Flanschelemente vom Rohrkörper radial nach außen vorstehen und in Längsrichtung entlang der Achse des Rohrkörpers verlaufen, und ein schraubenförmiges, innerhalb des Rohrkörpers angeordnetes Rippenelement (4), das zumindest drei Rippen (5a bis 5h) aufweist, von denen jede radial von einer gemeinsamen Achse vorsteht und in Längsrichtung entlang der gemeinsamen Achse verläuft, wobei das schraubenförmige Rippenelement so angeordnet ist, daß es mit der Innenfläche des Rohrkörpers einen Preßsitz bildet.
    2. Wärmeaustauscherrohr für einen Sprühwasser-Plattenverdampfer zum Vergasen von verflüssigtem Erdgas, gekennzeichnet durch einen Rohrkörper (3), zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete, plattenförmige Flanschelemente (2, 2a, 2b), die jeweils von der Außenfläche des Rohrkörpers nach außen und bezüglich seiner Längsachse radial vorstehen und in Längsrichtung entlang der Längsachse verlaufen, und ein schraubenförmiges, innerhalb des Rohr-
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    Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-B04
    ORIGINAL INSPECTED
    körpers angeordnetes Rippenelement (4) mit zumindest drei Rippen (5a bis 5h), von denen jede radial bezüglich der Längsachse vorsteht, so daß das Rippenelement ein Schraubenflächengebilde bildet, das entlang der Längsachse und um diese herum verläuft, wobei die Schraubenlinie des Schraubenflächengebildes die Innenfläche des Rohrkörpers mit Preßsitz berührt.
    3. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Flanschelemente (2, 2a, 2b) einstückig auf der Außenfläche des Rohrkörpers angebracht sind und daß die Flanschelemente zahlreiche Aussenrippen (6) aufweisen, die parallel zur Längsachse verlaufen.
    4. Wärme'austauscherrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die plattenförmigen Flanschelemente (2, 2a, 2b) und der Rohrkörper (3) zahlreiche Außenrippen (6) aufweisen, die parallel zur Längsachse verlaufen und einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt haben.
    5. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Flanschelemente (2, 2a, 2b) und der eigentliche Rohrkörper (3) mit Ausnahme eines Basisbereiches jedes plattenförmigen Flanschelementes zahlreiche Außenrippen (6) aufweisen, die parallel zur Längsachse verlaufen.
    6. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenrippen (6) einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt haben.
    7. Wärmeaustauscherrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das schraubenför- · mige Rippenelement (4) 6 bis 10 Rippen (5a bis 5h) hat.
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    ORiGiNAL INSPECTED
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    8. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das schraubenförmige Rippenelement (4) 8 Rippen (5a bis 5h) hat.
    9. Wärmeaustauscherrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß jede Rippe (5a bis 5h) des schraubenförmigen Rippenelementes (4) eine Dicke im Bereich von 1,0 bis 1,5 mm hat.
    10. Wärmeaustauscherrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Rohrkörper
    (3) und das schraubenförmige Rippenelement (4) Strangpreßlinge aus einer Aluminiumlegierung sind.
    11. Wärmeaustauscherrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Wärmeaustauscherrohr (1) ein L/D-Verhältnis im Bereich von 9 bis 10 hat, wobei D der Außendurchmesser des schraubenförmigen Rippenelementes (4) ist und L die Steigung des Schraubenflächengebildes ist.
    12. Wärmeaustauscherrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Rippen (5a bis 5h) des schraubenförmigen Rippenelementes (4) jeweils mit zahlreichen in Längsrichtung verlaufenden Oberflächenrillen bzw. -furchen versehen sind.
    13. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 7 bis 12 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Rohrkörper (3) 10 bis 20 Außenrippen (6) hat.
    14. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 7 bis 12 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 20 Außenrippen (6) vom
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    Rohrkörper (3) nach außen vorstehen.
    15. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 4 oder 14, oder einem der Ansprüche 7 bis 12 in Verbindung mit Anspruch 4 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß jede Außenrippe (6) einen im wesentlichen gleichseitig-dreieckigen Querschnitt hat.
    16. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 5 oder einem der Ansprüche 7 bis 12 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß 10 bis 20 Außenrippen (6) vom eigentlichen Rohrkörper (3) vorstehen.
    17. Wärmeaustauscherrohr nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 7 bis 12 in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß 10 bis 20 Außenrippen (6) vorgesehen sind.
    18. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe für einen Sprühwasser-Plattenverdampfer zum Vergasen von verflüssigtem Erdgas, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Wärmeaustauscherrohre (1) vorgesehen sind und daß jedes Wärmeaustauscherrohr aufweist einen Rohrkörper (3), zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete, plattenförmige Flanschelemente (2, 2a, 2b), die jeweils von der Außenfläche des Rohrkörpers nach außen und bezüglich seiner Längsachse radial vorstehen und in Längsrichtung entlang der Längsachse verlaufen, und ein schraubenförmiges, innerhalb des Rohrkörpers angeordnetes Rippenelement (4) mit zumindest drei Rippen (5a bis 5h), von denen jede radial bezüglich der Längsachse vorsteht, so daß das Rippenelement ein Schraubenflächengebilde bildet, das entlang der Längsachse und um diese herum verläuft, wobei die Schraubenlinie des Schraubenflächengebildes die Innenfläche des Rohrkörpers mit Preßsitz berührt.
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    19. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmeaustauscherrohre (1) in einer Reihe miteinander verbunden sind, wobei die plattenförmigen Flanschelemente (2, 2a, 2b) in einer gemeinsamen Ebene liegen und benachbarte Flanschelemente parallel zueinander und einander gegenüber angeordnet miteinander verbunden sind.
    20. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 19, dadurch gekennnzeichnet , daß die plattenförmigen Flanschelemente (2, 2a, 2b) und der Rohrkörper (3) mit zahlreichen Außenrippen (6) versehen sind, die parallel zur Längsachse verlaufen.
    21. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die plattenförmigen Flanschelemente (2, 2a, 2b) und der eigentliche Rohrkörper
    (3) zahlreiche Außenrippen (6) aufweisen, die parallel zur Längsachse verlaufen und einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt haben, und daß die Rippen (5a bis 5h) radial nach außen vorstehen.
    22. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß jede Außenrippe (6) einen im wesentlichen gleichseitig-dreieckigen Querschnitt hat.
    23. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet , daß der Rohrkörper (3) und die plattenförmigen Flanschelemente (2, 2a, 2b) mit Ausnahme eines Basisbereiches jedes plattenförmigen Flanschelementes zahlreiche Außenrippen (6) aufweisen, die parallel zur Längsachse verlaufen.
    24. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die plattenförmigen
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    Flanschelemente (2, 2a, 2b) und der eigentliche Rohrkörper
    (3) mit Ausnahme eines Basisbereiches jedes plattenförmigen Flanschelementes zahlreiche Außenrippen (6) aufweisen, die parallel zur Längsachse verlaufen und einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt haben.
    25. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß jede Außenrippe (6) einen im wesentlichen gleichseitig-dreieckigen Querschnitt hat.
    26. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenförmige Rippenelement (4) 6 bis 10 Rippen (5a bis 5h) hat.
    27. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß jedes schraubenförmige Rippenelement (4) 8 Rippen (5a bis 5h) hat.
    28. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet , daß jede Rippe (5a bis 5h) des schraubenförmigen Rippenelementes
    (4) eine Dicke im Bereich von 1,0 bis 1,5"mm hat.
    29. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet , daß der Rohrkörper (3) und das schraubenförmige Rippenelement Strangpreßlinge aus einer Aluminiumlegierung sind.
    30. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Wärmeaustauscherrohr (1) ein L/D-Verhältnis im Bereich von 9 bis 10 hat, wobei D der Außendurchmesser des schraubenförmigen Rippenelementes (4) ist und L die Steigung des Schraubenflächengebildes ist.
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    31. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet , daß die Rippen (5a bis 5h) des schraubenförmigen Rippenelementes
    (4) mit zahlreichen in Längsrichtung verlaufenden Oberflächenrillen bzw. -furchen versehen sind.
    32. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 20 oder einem der Ansprüche 26 bis 31 in Verbindung mit Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß von jedem Rohrkörper (3) 10 bis 20 Außenrippen (6) vorstehen.
    33. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach Anspruch 21 oder 22, oder einem der Ansprüche 26 bis 31 in Verbindung mit Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet , daß vom eigentlichen Rohrkörper (3) 10 bis 20 Außenrippen vorstehen.
    34. Wärmeaustauscherrohrbaugruppe nach einem der Ansprüche 23 bis 25, oder einem der Ansprüche 26 bis 31 in Verbindung mit einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 20 Außenrippen (6) vorgesehen sind.
    35. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauscherrohres, dadurch gekennzeichnet , daß ein Rohrkörper mit zwei einstückig angebrachten, plattenförmigen Flanschelementen hergestellt wird, wobei die plattenförmigen Flanschelemente in Längsrichtung entlang der Achse des Rohrkörpers verlaufen und radial nach außen von der Außenfläche des Rohrkörpers vorstehen, daß ein schraubenförmiges Rippenelement mit zumindest drei Rippen hergestellt wird, von denen jede radial von einer gemeinsamen Achse vorsteht und in Längsrichtung entlang der gemeinsamen Achse verläuft, daß das schraubenförmige Rippenelement in den Rohrkörper eingeführt wird und daß der Rohrkörper allein in Richtung
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    seiner Längsachse so gezogen bzw. gereckt wird, daß sich sein Innendurchmesser verringert, so daß ein Preßsitz zwischen dem schraubenförmigen Rippenelement und der Innenfläche des Rohrkörpers gebildet wird.
    36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet , daß zahlreiche Außenrippen ausgebildet werden, die parallel zur Längsachse des Rohrkörpers verlaufen.
    37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper durch Strangpressen hergestellt wird.
    38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet , daß das schraubenförmige Rippenelement hergestellt wird, indem zunächst das Rippenelement linear stranggepreßt wird und danach zu einein Schraubenflächengebilde verdreht wird.
    39. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet , daß das schraubenförmige Rippenelement durch Torsions-Strangpressen hergestellt wird.
    40. Verfahren zur Herstellung einer Wärmeaustauscherrohrbaugruppe, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Rohrkörper hergestellt werden, von denen jeder zwei einstückig angebrachte, plattenförmige Flanschelemente aufweist, wobei die plattenförmigen Flanschelemente in Längsrichtung entlang der Achse des jeweiligen Rohrkörpers verlaufen und radial nach außen von der Außenfläche des jeweiligen Rohrkörpers vorstehen, daß mehrere schraubenförmige Rippenelemente mit zumindest drei Rippen hergestellt werden, von denen jede radial von einer gemeinsamen Achse des jeweiligen schraubenförmigen Rippenelementes vorsteht und in
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    2903073
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    Längsrichtung entlang der gemeinsamen Achse verläuft, daß jedes schraubenförmige Rippenelement in einen der Rohrkörper eingeführt wird und daß nur die Rohrkörper in Richtung der Längsachsen der Rohrkörper so gezogen bzw. gereckt werden, daß sich der Innendurchmesser jedes Rohrkörpers verringert, so daß ein Preßsitz zwischen jedem schraubenförmigen Rippenelement und der Innenfläche des zugeordneten Rohrkörpers gebildet wird.
    41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrkörper durch Strangpressen hergestellt werden.
    42. Verfahren nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmigen Rippenelemente hergestellt werden, indem jedes Rippenelement zunächst linear stranggepreßt wird und danach zu einem Schraubenflächengebilde verdreht wird.
    43. Verfahren nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmigen Rippenelemente jeweils durch Torsions-Strangpressen hergestellt werden.
    44. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet , daß die plattenförmigen Flanschelemente durch Schweißen miteinander verbunden werden.
    45. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 44, dadurch gekennzeichnet , daß die plattenförmigen Flanschelemente durch Preßpassungen miteinander verbunden werden.
    909831/0787
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