Der Rohrbündelwärmetauscher (in englischer Sprache tube & shell heat exchanger) ist ein auf der Oberfläche befindlicher Rohrbündelwärmetauscher, in dem die zu bearbeitenden Kräfte durch Rohrbündel in einem zylindrischen Behälter und/oder in einem umgebenden Raum ("Mantel" genannt) verlaufen.
Gegenüber den Wärmetauschern wird dieses Modell weit mehr benutzt, da es den Austausch großer Mengen an Wärme ermöglicht, da Oberflächen für den Austausch vorhanden sind, die mehrere Zehntausend Quadratmeter umfassen können.

Bei einem Rohrbündelwärmetauscher unterscheidet man die folgenden Teile:

• das Kopfende (vorderes und hinteres Kopfende), die den Umfang der internen Teile der Rohre begrenzen, auch als Rohrseite bezeichnet (in den folgenden Abb. blau dargestellt)
• die Rohre selbst, die an einem gelochten Blech befestigt sind, das sehr dick ist und Rohrplatte genannt wird. Die Verbindung zwischen Rohren und Rohrplatte kann durch "Rohraufweitung" und darauf folgendes Schweißen erfolgen.
• Die äußere Hülle (oder Mantel), die den externen Umfang der Rohre begrenzt, auch Mantelseite genannt (in den folgenden Abbildungen rot dargestellt)

Zum Mantel gehören vier Flaschen-"Düsen", zwei für die Service-Flüssigkeit (d.h. Für die Kühl-/Wärmflüssigkeit, die als Förderer für den thermischen Austausch verwendet wird, normalerweise handelt es sich dabei um Wasser) und zwei für die Prozessflüssigkeiten (d.h. Die Flüssigkeit, die gekühlt/erwärmt werden muss).

Außerhalb des Mantels ist ein Verteiler dargestellt, der nur verwendet wird, wen auf der Mantelseite gasförmige Flüssigkeiten verwendet werden. Im Mantel können auch quer laufende Blechplatten vorhanden sein, die Partitionen genannt werden (auf englisch baffle), die den hydraulischen Druck im Mantel selbst kontrollieren.

Der in der Abb. 1 angegebene Austauscher mit sog. einfachem Durchlauf oder, häufiger verwendet, mit einem Durchgang, heißt so, da die Flüssigkeiten durch den Wärmetauscher ein Mal eintreten und dann austreten. In Abb. 2 wird ein ähnlicher Austauscher dargestellt, aber mit zwei Durchläufen auf der Rohrseite, oder, wie man sagt, vom Typ 2-1 (wo 1 für den Durchlauf Mantelseite steht. Man beachte, das am oberen Kopfende die vertikale Scheidewand, die Flüssigkeit auf der Rohrseite dazu zwingt, in die Rohre hinabzufliessen und dann wieder aufzusteigen. In Theorie gibt es keine Begrenzung der Durchläufe, in der Praxis ist es aber selten, Austauscher zu finden, die mehr als 16 Durchläufe haben und auf der Mantelseite mehr als 4. In Abb. 3 wird ein Austauscher 2-2 wiedergegeben.



TEMA-Normen
Da die Rohrbündelwärmetauscher am häufigsten verwendet werden, sind sie auch die am besten definierten in Bezug auf Richtlinien und Regulierungen. Hier gelten die Hinweise der amerikanischen Vereinigung TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers' Association), die eine weitreichende Sammlung an Normen in Bezug auf Klassifizierung, Ausmaße und Konstruktion der Austauscher erlassen hat.

Die Rohre der Austauscher dürfen nicht geradlinig verlaufen (es wurde bereits von Serpentinen gesprochen, die aber ungeeignete Rohre darstellen). Im Gegenteil, es werden U-förmig gekrümmte Rohre verwendet (Typ TEMA U), mit variablem Radius, die über eine Rohrplatte zu Rohrbündeln vereinigt werden. Diese besonderen Modelle von Rohrbündelwärmetauschern werden "Bündel" genannt und verfügen über nur einen Kopf.

Der Vorteil liegt dabei in der Möglichkeit, das Rohrbündel herauszuziehen, das für Inspektionen und Reinigungsarbeiten einfach vom Mantel getrennt werden kann, zu Lasten einer geringeren mechanischen Stabilität, die freitragend ist und daher höheren Belastungen ausgesetzt ist, auch dynamischen Charakters aufgrund von Erschütterungen. Von dieser Lösung wird abgeraten, wenn korrosive oder verschmutzende Flüssigkeiten verwendet werden, da wegen der U-Form eine lokale Abnutzung der Rohre und eine Bildung von Verkrustungen (oder fouling) auftreten kann.

Rohrbündelwärmetauscher werden auch als Wärmeelemente im Innern von größeren Anlagen verwendet, wie z.B. für Kessel vom Typ "Kettle".

Der einfachste Typ vom Rohrbündelwärmetauscher ist der mit doppeltem Rohr: ein einziges Rohr mit einer Ummantlung. Wie man im folgenden sehen wird, ist dies die einzige Konfiguration, die es ermöglicht, ein thermisches Profil mit perfektem Gleichstrom oder Gegenstrom zu erstellen.

Varianten des Rohrbündelwärmetauschers oder Hybriden zwischen Rohrbündeln und Platten, sind Lamellen - Austauscher und Abänderungen mit unterschiedlichen Bezeichnungen, bei denen das Rohrbündel durch Lamellen ersetzt wird, die untereinander verschweißt sind (Abb. 4), und daher dem Austauscher mit Platten ähnlich sind, die aber auch einen geradlinigen Durchlauf ähnlich einem Rohr ermöglichen.

Ein Teil unserer wichtigsten Austauscher, die wir seit 30 Jahren herstellen, sind in den unten anklickbaren Katalogen einsehbar.