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Verfahren zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen heissen Flächen und einer
Flüssigkeit
Bei vielen technischen Vorgängen, beispielsweise bei Giessprozessen wie dem kontinuierlich arbei- denden Strangguss-Verfahren für Metalle, ist es notwendig, sehr heisse Flächen intensiv zu kühlen. Aus technischen und wirtschaftlichen
Gründen ist es dabei in vielen Fällen zweck- mässig, diese Kühlung mit Wasser durchzuführen.
Oft ist es möglich, die zu kühlenden Flächen so zu gestalten, dass sie an der Berührungsfläche mit der Kühlflüssigkeit durch deren Kühlwirkung auf einer Temperatur gehalten werden, bei der keine Störung des Kühlvorganges durch Dampf- entwicklung eintritt. Diese Störung besteht in dem Auftreten des sogenannten Leidenfrostschen
Phänomens, d. h. zwischen der heissen Fläche und der Flüssigkeit bildet sich eine wärme- isolierend wirkende Dampfschicht aus. Der Übergang von Wärme von der heissen Fläche zur
Kühlflüssigkeit findet in diesem Fall haupt- sächlich durch Wärmestrahlung statt. Dasselbe tritt auf, wenn eine Flüssigkeit durch sehr heisse
Flächen erhitzt werden soll, beispielsweise bei der
Erzeugung von überhitztem Dampf.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, den Wärmeübergang zwischen heissen Flächen und einer Flüssigkeit zu verbessern, so dass eine intensive Kühlung heisser Flächen bzw. eine schnelle Erhitzung einer Flüssigkeit erreicht werden kann. Das erfindungsgemässe Verfahren beruht auf dem Unterschied der elektrischen Eigenschaften der Dampfschicht einerseits und der Flüssigkeit bzw. der heissen Fläche anderseits.
Dabei ist vorausgesetzt, dass die heisse Fläche elektrisch leitend ist, beispielsweise aus Metall besteht oder mit einem elektrisch leitenden Überzug versehen ist, und dass die Kühlflüssigkeit leitfähig ist oder leitfähig gemacht ist. Im Gegensatz zur Flüssigkeit und der zu kühlenden Fläche wirkt die Dampfschicht als elektrischer Isolator.
Erfindungsgemäss wird der Wärmeübergang zwischen einer heissen Fläche und einer Flüssigkeit dadurch verbessert, dass sowohl an die Flüssigkeit als auch an die heisse Fläche eine elektrische Spannung angelegt wird, die so gross ist, dass sich zwischen heisser Fläche und Flüssigkeit elektrische Entladungen ausbilden. Dazu ist es notwendig, die Flüssigkeit und die sie leitenden Mittel an der
Kühlstelle elektrisch zu isolieren. In vielen
Fällen ist es vorteilhaft, zwischen Flüssigkeit und heisser Fläche eine Gleichspannung anzu- legen, in anderen Fällen jedoch eine Wechsel- spannung zu verwenden, die beispielsweise mittels eines elektromechanischen oder elektronischen
Schwingungserzeugers in an sich bekannter Weise erzeugt wird. In vielen Fällen kann es auch zweckmässig sein, eine pulsierende Wechsel- spannung zu verwenden.
Um die Wirkung der sich zwischen heisser
Fläche und der Flüssigkeit ausbildenden elektri- schen Entladungen, die ein Aufreissen der Dampf- schicht bewirken, noch zu verstärken, wird gemäss einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens in dem Raum, innerhalb dessen die elektrische
Spannung zugeführt wird, und/oder der nächsten
Umgebung desselben ein magnetisches Feld erzeugt. Dieses ist so ausgebildet, dass die elek- trischen Entladungen verbreitert werden. Es ist ferner zweckmässig, das Magnetfeld so auszu- bilden, dass die Entladungen zusätzlich bewegt werden.
Versuche haben ergeben, dass schon beim
Anlegen einer Wechselspannung von 220 V und
50 Hz sich bei nicht zu hohen Temperaturen der heissen Fläche eine befriedigende Wirkung ergibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren soll im folgenden an Hand der Beispiele zu seiner Aus- übung darstellenden Figuren 1-9 näher erläutert werden. Dabei zeigen :
Fig. l ein Prinzipschaltbild einer Anordnung zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens ; Fig. 2 eine Anordnung mit einfachem Schwingungserzeuger ; Fig. 3 eine Anordnung mit einem andern Schwingungserzeuger ; Fig. 4 eine Anordnung zur isolierten Zuführung einer Flüssigkeit an die zu kühlende Fläche und die Fig. 5-9 verschiedene Anordnungen zur Kühlung einer heissen Fläche.
In Fig. l ist mit 1 eine Stahlplatte bezeichnet, welche eine flache Mulde 2 enthält. In dieser Mulde 2 befindet sich eine Wassermenge 3, in welche eine Elektrode 5 eintaucht. Diese Elektrode ist über ein Strommessgerät 6 mit dem Abgriff eines Regeltransformators 7 verbunden.
Die Sekundärwicklung von 7 ist einseitig geerdet und mit der Platte 1 verbunden. Ein Spannungs-
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messgerät 8 zeigt die zwischen Platte 1 und Flüssigkeit 3 liegende Spannung an.
Befindet sich die Stahlplatte 1 beispielsweise auf einer Temperatur von 300 C, so bildet sich zwischen dem Wasser 3 und der Platte 1 sofort eine Dampfschicht 4 aus, welche das Wasser 3 trägt. Die Wärmezufuhr von 1 nach 3 erfolgt nur langsam und zu einem wesentlichen Teil durch Wärmestrahlung. Das Wasser gerät hiedurch in eine gewisse Bewegung, die aber nicht ausreicht, seine durch die Oberflächenspannung zusammengehaltene und verrundete Oberfläche zu zerreissen. Das Wasser erreicht eine Temperatur von etwa 97 C, d. h. der Verdampfungsvorgang verläuft relativ langsam. Beispielsweise wird bei einer Anfangsmenge von 4 cm3 Wasser die Menge von 3 cm3 in etwa 210 sec verdampft.
Regelt man nun die Spannung am Transformator 7 vom Wert Null aus hoch, so zeigt zunächst das Messgerät 6 keinen Strom an, da die als Isolator wirkende Dampfschicht 4 einen Stromfluss verhindert. Überschreitet man jedoch einen Spannungswert der zwischen 100 und 150 V liegt, so wird die Dampfschicht 4 in schneller Folge von elektrischen Durchschlägen durchsetzt. Gleichzeitig tritt unter sichtbarer Dampfentwicklung ein Sieden des Wassers ein, das mit hörbaren Ziehen verdampft. Bei einer Ausgangsmenge von 4 cm3 Wasser wird nunmehr für die Verdampfung von 3 cm3 nur die Zeit von 20 sec benötigt.
Bei einer Spannung von 220 V fliesst während dieser Zeit ein mittlerer Strom von 0, 07 A, so dass eine Wärmemenge von 73 cal elektrisch zugeführt wird. Wenn der elektrische Entladungsvorgang bei einer Temperatur von 10 C beginnt, werden zum Verdampfen von 3 cm3 Wasser'insgesamt 1887 cal verbraucht. Nach Abzug der elektrisch zugeführten Wärmemenge von 73 cal verbleibt eine der Platte entzogene Wärmemenge von 1814 cal. Dies entspricht einer Kühlleistung von 90, 7 cal/sec. Bei einer Verdampfung des Wassers ohne Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich dagegen nur eine Kühlleistung von etwa 9, 0 cal/sec.
Aus diesen Ausführungen geht hervor, dass schon die in Fig. 1 dargestellte einfache Anordnung die erzielbare Kühlleistung auf etwa den zehnfachen Wert steigert.
Eine wesentliche Verbesserung der mit der Anlage nach Fig. 1 erreichbaren Kühlleistung lässt sich durch Verwendung von Wechselspannungen höherer Frequenz erzielen. Hiezu können einfache, an sich bekannte SchwingkreisSchaltungen verwendet werden, welche durch die Entladungen in der Dampfschicht angeregt werden. Beispiele hiefür zeigen die Fig. 2 und 3.
In Fig. 2 ist eine einfache Schaltung zur Erzeugung einer Kippschwingung dargestellt.
An den Klemmen 10 und 11 liegen in Reihenschaltung ein Regelwiderstand 12 und eine regelbare Kapazität 13. Parallel zu 13 liegt die Kühlstrecke 14. Die Kapazität 13 wird über 12 aufgeladen, bis die an 13 liegende Spannung so hoch ist, dass ein Überschlag an 14 entsteht. Bei geeigneter Dimensionierung von 12 und 13 lässt sich eine Kippfrequenz bis zu einigen kHz erzielen. Die Schaltung kann sowohl mit Gleichals auch mit Wechselspannung angeregt werden.
Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung verwendet die Anregung eines HF-Schwingkreises. Der Regeltransformator 20 wird mit einer Wechselspannung von 50 Hz gespeist. Die von der Regelwicklung abgenommene Spannung wird über zwei Drosseln 21 und 22 zu dem aus der Spule 23 und der regelbaren Kapazität 24 bestehenden Schwingkreis geführt. Parallel zum Schwingkreis ist die Kühlstrecke 25 geschaltet.
Die Trennkapazität 26 ist so dimensioniert, dass sie für eine über die Drosseln an den Schwingkreis gelegte Wechselspannung von 50 Hz einen hohen Widerstand darstellt. Bei ausreichend hoher Spannung werden etwa 25 Funkenentladungen gezündet, welche ihrerseits den Schwingkreis anstossen. Es entsteht eine HF-Spannung einer durch die Schaltglieder bestimmten Frequenz.
An Stelle der in Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltungen können elektromechanische oder elektronische Generatoren verwendet werden.
Die Wirkung der elektrischen Entladungen kann dadurch verbessert werden, dass die die Flüssigkeit und/oder die den elektrischen Strom führenden Teile als magnetische Leiter ausgebildet werden, wobei zwischen Platte und Zuführungselektrode ein solches Magnetfeld ausgebildet wird, dass die elektrischen Entladungen verbreitert werden. Dadurch wird gleichzeitig erreicht, dass die Stromdichte der Entladungen abnimmt, so dass die Gefahr einer Funkenerosion nicht mehr besteht. Das geschilderte Magnetfeld, welches beispielsweise bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung zwischen der Elektrode 5 und der Platte 1 aufgebaut wird, kann ferner zweckmässig so ausgebildet sein, dass die elektrischen Entladungen bewegt werden.
Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens ist seine Ausführungsform den vorliegenden technischen Gegebenheiten anzupassen. Hiebei ist zu berücksichtigen, dass im allgemeinen sowohl die Anschlüsse an ein grösseres Wasserleitungsnetz als auch grössere zu kühlende Teile, z. B. die Teile einer Strangguss-Anlage, elektrisch geerdet sind. Um zwischen Wasser und Kühlflächen ohne grosse Verluste eine ausreichende Überschlag-Spannung herstellen zu können, werden vorteilhaft die Wasseranschlüsse vom übrigen Wasserleitungsnetz elektrisch getrennt. Dies kann z. B. in bekannter Weise durch einen aus elektrisch isolierenden Rohren gebildeten Wasserwiderstand genügender Länge geschehen.
Eine bessere und technisch einfach durchführbare Trennung erreicht man durch die in Fig. 4 schematisch dargestellte Anordnung.
Zwei elektrisch voneinander isolierte Schalen 30 und 31 bilden gemeinsam ein Gefäss. Der Innenraum des Gefässes ist durch eine elektrisch isolierende Membran 32 in zwei Räume 33 und 34
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aufgeteilt. Über Rohrleitungen 41 und 42 kann den Räumen 33 und 34 Flüssigkeit zugeführt bzw. entnommen werden. Ein Verteilerhahn 35 aus elektrisch isolierendem Material steuert Zuund Abfluss der Flüssigkeit. Das VerteilerKüken 37 besitzt zwei Kanäle 38 und 39, welche abwechselnd je zwei Verbindungen zwischen den am Verteilerhahn angeschlossenen Rohrleitungen 40, 41, 42 und 43 herstellen. In der Darstellung der Fig. 4 bestehen die Verbindungen 40-42 und 41-43.
Die Rohrleitung 40 kommt vom Wasserleitungsnetz und drückt nun über 42 Wasser in den Raum 34. Das Wasser übt über die Membran 32 praktisch ungeschwächt den im Wasserleitungsnetz vorhandenen Druck auf das im Raum 33 befindliche Wasser aus. Dies wird über 41 und 38 nach 43 gedrückt. Hiebei ist das in 33 befindliche Wasser elektrisch vom Wasserleitungsnetz isoliert, sofern die Teile 30, 41 und 43 ebenfalls isoliert sind. In ihrer Endstellung betätigt die Membran 32 einen Kolben 44, der einen Schalter 45 auslöst. Auf diese Weise kann z. B. auf elektromagnetischem Wege das Küken 37 um 900 gedreht werden, so dass es jetzt die Verbindungen 40-41 und 42-43 herstellt.
Nun beginnt das umgekehrte Spiel unter Füllung des Raumes 33 und Entleerung des Raumes 34 so lange, bis die Membran 32 über den Kolben 46 und Schalter 47 das Küken 37 wieder um 90 0 zurückdreht, so dass die Verbindung 40-42 und 41-43 wieder hergestellt ist.
Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung arbeitet nach dem bekannten Prinzip eines Mengenmessers, nur mit der Besonderheit, dass die in der Rohrleitung 43 abfliessende Flüssigkeit von der in 40 ankommenden Flüssigkeit elektrisch isoliert ist. Durch einfache bekannte Massnahmen ist es möglich, den durch die Umschaltung des Verteilerhahns entstehenden Druckstoss so auszugleichen, dass in 43 ein gleichmässiger Druck aufrechterhalten wird.
Neben den galvanischen Trennmethoden sind für die mit höheren Frequenzen arbeitenden Verfahren noch die Trennverfahren der Wechselstromtechnik verwendbar. Hierauf soll nicht näher eingegangen werden.
Die Fig. 5-8 zeigen schematische Darstellungen von Beispielen für Kühlstrecken.
In Fig. 5 stellt 50 eine zu kühlende Platte dar.
Eine aus Isolierstoff, z. B. Keramik, bestehende Wanne 51 ist so mit 50 verbunden, dass ein nach oben offenes Gefäss entsteht. Zwischen der Elektrode 52 und der Platte 50 ist der Spannungerzeuger 56 geschaltet, wobei 50 geerdet sein kann. Über den Zufluss 54 wird Wasser in die Wanne gefüllt und hier verdampft.
In Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, welche im Prinzip ähnlich wie die in Fig. 5 dargestellte arbeitet, wobei jedoch für bessere Dampfabfuhr gesorgt ist. Ausserdem berühren die wasserführenden Teile nicht die zu kühlende Fläche, so dass die ersteren aus Metall sein können. Die Platte 60 soll gekühlt werden. In geringem Abstand von 60 ist ein Metallschirm 61 angeordnet, welcher mit Durchbrüchen 62 und Ablaufblechen 63 versehen ist.
Zwischen den Ablaufblechen 63 befinden sich Abschirmbleche 64, welche die Durchbrüche 62 gegen Sprühwasser abschirmen, jedoch dem Dampf Durchtritt gewähren. Das durch den Zufluss 65 zugeführte Wasser wird durch die Ablaufbleche 63 so geführt, dass es die Wand 60 in möglichst grosser Fläche berührt. Der Spannungserzeuger 66 wird zwischen 61 und 60 geschaltet, wobei 60 geerdet sein kann.
Die in Fig. 7 dargestellte Anordnung arbeitet mit Sprühdüsen. Eine oder mehrere Düsen 72 sind in einem Schirm 71 angeordnet und besprühen die Oberfläche von 70. Der Schirm 71 besitzt Durchbrüche 73 und Abschirmbleche 74.
Zwischen 71 und 70 ist der Spannungserzeuger 76 geschaltet. Die Schirme 61 und 71 sorgen dafür, dass durch absprühendes oder abfliessendes Wasser keine elektrisch leitenden Brücken zu nicht zu kühlenden geerdeten Metallflächen entstehen.
Ausserdem lassen sie sich als Berührungsschutz ausbilden.
Die in Fig. 8 dargestellte Anordnung stellt ein Beispiel für die Anwendung des Verfahrens innerhalb der Stranggusskokille beim Stranggussververfahren für Metalle dar. Der zu kühlende Strang 80 ist in engem Kontakt mit der Kokillenwand 81. Ein aus feuerfestem Isoliermaterial bestehender Ring 83 ist druckfest in 81 eingelassen.
Er besitzt Bohrungen 84. In seinem Zentrum ist die metallene Sprühdüse 81 druckfest angeordnet, welche eine dosierbare Menge Wasser gegen 80 sprüht. Der entstehende Dampf kann durch die Bohrungen 84 entweichen. Der Spannungserzeuger 86 kann zwischen 82 und 81 oder 82 und 80 geschaltet werden.
Alle in den Fig. 5-8 gezeigten Anordnungen können auch ringförmig in sich geschlossen ausgeführt werden.
Neben der Anwendung auf spezielle Kühlvorgänge, wie sie beispielsweise beim Giessen oder Härten von Metallen vorkommen, findet das erfindungsgemässe Verfahren auch eine Reihe weiterer vorteilhafter Anwendungen. Als Beispiel sei die Erzeugung überhitzten Dampfes in Heizanlagen, insbesondere in Anlagen zur Auswertung atomarer Energie genannt. Ebenso vorteilhaft kann das erfindungsgemässe Verfahren in Durchlauferhitzern verwendet werden.
Es kann ferner dazu dienen, die Wärmeaufnahme von Flüssigkeiten aus Grenzflächen von Stoffen, die sich in flüssigem und/oder gasförmigem Aggregatzustand befinden, zu verbessern.
Die Dampferzeugung, insbesondere in Energieumwandlungsanlagen, lässt sich nach dem erfindungsgemässen Verfahren in hocherhitzten Gefässen und auf kleinem Raum durchführen.
Neben den schon geschilderten Anwendungen findet das Verfahren nach der Erfindung noch eine Reihe von weiteren vorteilhaften Anwendungen, beispielsweise beim Härten von Metallen.
So gelingt es mit Hilfe dieses Verfahrens eine Oberflächenhärtung von Metallen durchzuführen,
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bei welcher die inneren Bereiche des Materials nicht verändert werden. Zu diesem Zweck wird die Oberfläche des zu härtenden Metalls sehr schnell erhitzt und sofort unter Anwendung des neuen Verfahrens intensiv gekühlt. Die zur
Erhitzung und Kühlung notwendige Zeit reicht nicht aus, dass die in der Oberfläche erzeugte Wärme in nennenswertem Masse in die inneren
Materialbereiche abfliessen kann, so dass also diese Bereiche praktisch nicht verändert werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren findet weiter- hin Anwendung in Energieumwandlungsanlagen, in denen thermische Energie erzeugt und in
Dampfenergie umgewandelt wird. Da durch das neue Verfahren der Wärmeübergang zwischen heissen Flächen und einer Flüssigkeit verbessert wird, wird auch der Wirkungsgrad einer solchen
Anlage erhöht.
Als Beispiel sei eine Anlage zur Auswertung atomarer Energie genannt. In solchen Anlagen wird die im Reaktor erzeugte Wärme mittels eines ersten Flüssigkeitskreislaufes abgeführt.
Die in diesem Kreislauf zirkulierende Flüssigkeit z. B. geschmolzenes Metall, ist sehr hoch erhitzt und gibt ihre Wärme an einen zweiten Flüssigkeitskreislauf ab. Dieser dient dann als Heizelement zur Erzeugung von Dampf. Durch Anwendung des neuen Verfahrens an allen Stellen, an denen ein Wärmeübergang stattfindet, wird dieser und damit die Wirtschaftlichkeit der Anlage verbessert.
Ein weiteres Anwendungsgebiet des erfindunggemässen Verfahrens sind Heizanlagen. Auch in solchen Anlagen wird der Wärmeübergang zwischen Heizelement und Wärmeträger verbessert und somit die Wirtschaftlichkeit erhöht.
Beispielsweise kann das neue Verfahren in Durchlauferhitzern zur Erzeugung erhitzten Wassers verwendet werden. Es ergibt sich hier die Möglichkeit, das Heizelement auf höhere Temperaturen erhitzen zu können, ohne dass der Wärmeübergang zum Wasser durch die Ausbildung einer Dampfschicht beeinträchtigt wird.
Das neue Verfahren kann ferner dazu dienen, die Wärmeaufnahme von Flüssigkeiten aus Grenzflächen von Stoffen, die sich in flüssigem und/oder gasförmigem Aggregatzustand befinden, zu verbessern.
Die Dampferzeugung, insbesondere in Energieumwandlungsanlagen, lässt sich nach dem erEn- dungsgemässen Verfahren in hocherhitzten Gefässen und auf kleinem Raum durchführen.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Druckkammer zur Erzeugung hochgespannten Dampfes. Ein Heizraum 90 ist mit einem Teil seiner Wand 91 dargestellt. Auf einem elektrischen Isolator 92 ist die Druckkammer 93 druckfest befestigt. Im Inneren des Isolators ist die Wasserdruckleitung 94 druckfest angeordnet. Sie wird durch einen Sprühkopf 95 abgeschlossen, durch dessen Düsen 97 das Wasser auf die hocherhitzten Wände von 93 gesprüht wird. Der Spannungserzeuger 96 wird zwischen 94 und 93 geschaltet, wobei 93 oder 94 geerdet werden kann. Die Druckleitung führt den erzeugten Dampf ab.
Unter Umständen ist es zweckmässig, das Wasser vor dem Kühlungs- und Verdampfungsprozess von Rückstände bildenden Verunreinigungen zu befreien und die elektrische Leitfähigkeit durch Beimengungen herzustellen, welche wenig oder keine Rückstände hinterlassen. Ausserdem können mechanische oder elektrische Vorrichtungen zur Beseitigung der Rückstände in zeitlichen Abständen oder kontinuierlich vorgesehen werden.
Alle gezeigten Beispiele lassen sich vielfältig abwandeln. So können die Formen der gekühlten Flächen nicht nur eben, sondern z. B. zylindrisch sein. Ihre Beschaffenheit kann poliert oder auch rauh sein. Sie können mit einem Überzug, insbesondere mit einem elektrolytisch hergestellten Überzug, versehen sein. Dies gilt auch für die andern, an der elektrischen Entladung beteiligten Teile.
Die Verwendbarkeit des Verfahrens besteht nicht nur für Wasser, sondern für jede Flüssigkeit, welche ausreichende eigene elektrische Leitfähigkeit besitzt oder durch Beimengen zu erzeugen gestattet. Sie besteht insbesondere auch für
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Die Wirkung der elektrischen Entladungen kann dadurch verbessert werden, dass die die Flüssigkeit und/oder die den elektrischen Strom führenden elektrischen Teile als magnetische Leiter ausgebildet werden, und dass zwischen heisser Fläche und Flüssigkeit zusätzlich zum elektrischen Feld ein magnetisches Feld erzeugt wird. Vorrichtungen, welche zur Erzeugung eines solchen Magnetfeldes dienen, sind bei- spielsweise in Fig. 10 und 11 dargestellt.
In Fig. 10 stellt 100 einen Blechstreifen dar, der sich senkrecht zur Papierebene erstreckt. Der Blechstreifen wird ebenso senkrecht zur Papierebene bewegt und soll gekühlt werden.
Dicht vor den Seiten dieses Bleches sind die Pole eines jochförmigen Magneten 101 angeordnet. Diese Pole tragen Bohrungen 102, 103 und 104 bzw. 105, 106 und 107. Durch ein Rohr 108 wird die Kühlflüssigkeit einem Raum 109 zugeführt, und gelangt von dort durch die Bohrungen 102, 103 und 104 zu dem zu kühlenden Blech 100. Entsprechend ist auf der andern Seite des Bleches ein Rohr 110 und ein Raum 111 vorgesehen. Der Magnet 101 trägt eine Spule 112, welche von einem elektrischen Strom durchflossen wird und zur Erregung des Magnetfeldes zwischen den Polen 113 und 114 dient. Das entstehende Magnetfeld ist in Fig. 10 angedeutet.
Der Magnet 101 ist zugleich mit einem Pol des Spannungserzeugers 115 verbunden, dessen anderer Pol mit dem Blech 100 in Verbindung steht. Zwischen den Polen 113 und 114 bildet sich ein Magnetfeld aus, das auf die zwischen den Polen und dem Blech 100 stattfindenden elektrischen Entladungen einwirkt. Diese Entladungen werden durch das Magnetfeld verbreitert, so dass also die Stromdichte der Entladungen abnimmt.
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Dadurch wird die Gefahr einer Funkenerosion des Bleches 100 beseitigt. Zugleich wird durch die Verbreiterung der Weg der Ladungträger von den als Elektrode wirkenden Polen 113 und 114 zum Blech 100 länger, so dass also zwischen 100 und 101 eine grössere Spannung angelegt werden kann, um denselben Strom hervorzurufen. Dies entspricht einer Steigerung der Kühlleistung.
Wird an die Spule 112 eine Gleichspannung angelegt, so tritt eine Verbreiterung der Entladungen zwischen den Polen 113, 114 und dem Blech 100 ein. Legt man dagegen an die Spule 112 eine Wechselspannung, so werden die Entladungen gleichzeitig verbreitert und bewegt.
In Fig. 11 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes zwischen Kühlflüssigkeit und heisser Fläche innerhalb einer Stranggusskokille beim Stranggussverfahren für Metalle dargestellt.
Der zu kühlende Strang 116 ist in engem Kontakt mit der Kokillenwand 117. Zwei aus feuerfestem Isoliermaterial bestehende Ringe 118 und 119 sind druckfest in 117 eingelassen. Diese Ringe sind mit Bohrungen 120, 121 und 122, 123 versehen. Im Zentrum der Ringe 118 und 119 sind die Pole 124 und 125 eines jochförmigen Magneten 126 druckfest angeordnet. Die Pole sind mit Bohrungen 127 und 128 versehen, durch die eine dosierbare Menge Kühlflüssigkeit gegen 116 sprüht. Der entstehende Dampf kann durch die Bohrungen 120, 121, 122 und 123 entweichen.
Mit dem Magneten 126 ist zugleich ein Pol des Spannungserzeugers 129 verbunden, dessen anderer Pol mit 116 in Verbindung steht. Die Pole 124 und 125 wirken in diesem Fall also zugleich noch als Elektrode und als Düsen zur Zuführung der Kühlflüssigkeit. Das zwischen den Polen 124 und 125 entstehende Magnetfeld ist in Fig. 11 angedeutet. Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht derjenigen der Fig. 10, wobei die Erregerspule 130 des Magneten 126 ebenso an Gleich- oder an Wechselspannung gelegt werden kann.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Verbesserung des Wärme- überganges zwischen einer heissen Fläche und einer elektrisch leitenden oder durch Beimengung leitfähig gemachten Flüssigkeit, die durch den an der heissen Fläche entwickelten Dampf von dieser getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Flüssigkeit und heisser Fläche eine elektrische Spannung solcher Grösse erzeugt wird, dass ein elektrischer Strom fliesst.