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Verfahren zur Herstellung einer thermisch leitfähigen Wärmeaustauschwand DieErfindung betrifft einHerstellungsverfahren für Wärmeaustauschwände auswärmeleitendem Metall für den Transport von Wärme von einer Seite der Wand zu einer auf der andern Seite befindlichen siedenden Flüssigkeit.
Rascher Wärmeübergang von einer Heizfläche in eine damit in Berührung stehende siedende Flüssigkeit erfordert meist eine beträchtliche Temperaturdifferenz zwischen der Fläche und der Flüs-
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Niedrige Siede-Wärmeübergangszahlen wieder schränken die Wärmeübertragungsleistung von Siedevorvorrichtungen oft sehr stark ein. Wird die Siedewärme beispielsweise von einem Dampf geliefert, der an einer glatten Wärmeübertragungsfläche kondensiert, so kann die Wärmeübergangszahl der Kondensation
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hOCdestellen. Bei gewöhnlichen, glatten Oberflächen bestehen diese Stellen aus kleinen Vertiefungen oder Kratzern, die auf Grund ihrer Form und ihrer geringen Grösse Gas bzw. Dampf halten können.
Solche mikroskopische Unregelmässigkeiten sind aber wenig zahlreich und nicht verlässlich, da sich die Gasblasen immer wieder davon ablösen.
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Flüssigkeit in Berüh-Einfräsen von Nuten in die Oberfläche in engen Abständen oder durch Verwendung üblicher gerippter Oberflächen, deren Rippen an den Kanten gerieft sind, um einen Teil des Metalls in Abständen über die dazwischen liegendenRillen zu drängen und so Taschen zu bilden, die Dampf zurückhalten können. Solche Flächen ergeben zwar eine grössere Zahl von aktiven Siedestellen, doch ist die Dampfhaltung dieser Stellen immer noch ungleichmässig, so dass die erzielte Verbesserung nur massig ist.
Die Erfindung bezweckt daher die Herstellung einer wärmeleitenden Wand mit einer Oberfläche, die Wärme in wirksamerer Weise einer damit in Berührung stehenden siedenden Flüssigkeit zuführen kann als es bis jetzt möglich war und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer thermisch leitfähigen Wärmeaustauschwand mit einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen Rillen und dazwischen liegenden Graten auf einer Seite der Wand, wobei der Abstand zweier benachbarter Grade an der Gratwurzel grösser ist als im Bereich der Gratspitzen.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass die Rillen der Wand aufeinanderfolgend in einer Dichte von wenigstens acht Rillen/cm durch Kerbung hergestellt werden, wobei jeder nachfolgend entstehende Grat im Bereich der Gratspitze in und bzw. oder über den zuletzt hergestellten Rillenhohlraum gedrückt wird, und dass vorzugsweise vor oder nach Herstellung dieser ersten Rillenschar eine zweite Schar im wesentlichen paralleler, die erste Rillenschar kreuzender Rillen hergestellt wird.
Dieses Verfahren ermöglicht auch die Herstellung von hochwirksamen Wärmeleitflächen in einem
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einzigen Arbeitsgang, während bei früheren Verfahren mehrere hintereinander folgende Operationen er- forderlich waren.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rillen- schar in eine glatte Oberfläche der Wand eingekerbt wird und danach die zweite Rillenschar entweder ebenfalls durch Kerbung oder durch spanabhebende Bearbeitung, z. B. Fräsen, hergestellt wird.
Die Rillen erstrecken sich vorzugsweise über die ganze Fläche der Wärmetauschwand und weisen eine möglichst gleichmässige Dichte auf, um die Wahrscheinlichkeit einer gleichmässigen Siedeleistung auf der ganzen Siedefläche zu erhöhen. Aus später genannten Gründen ist die Dichte der Rillen vorzugsweise relativ hoch. Die Rillen können sich nur in einer Richtung erstrecken, doch ist es vorzuziehen, sie kreuzweise anzuordnen.
In den Zeichnungen zeigt Fig. l das Aussehen (zirka 60fache Vergrösserung) der Oberseite einer erfindungsgemäss hergestellten, kreuzweise gerillten Ausführungsform der Siedeflächen ; Fig. 2 ist eine Ansieht (75fache Vergrösserung) eines Querschnittes der Siedefläche von Fig. 1 in einer vertikalen Ebene, deren Winkel zu den horizontalenRillen von Fig. l zirka 950 beträgt ; Fig. 3 zeigt das Aussehen (40fache Vergrösserung) eines Querschnittes einer Siedefläche ähnlich Fig. l und 2 in einer vertikalenEbene in derselben Weise wie in Fig. 2 ; Fig. 4 zeigt in 40facher Vergrösserung einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäss hergestellten Siedefläche in einer vertikalen Ebene so wie bei Fig. 2 ;
Fig. 5 ist eine Ansicht (zirka 60fache Vergrösserung) der Oberseite einer erfindungsgemäss berge- stellten, nur in einer Richtung gerillten Ausführungsform einer Siedefläche ; Fig. 6 zeigt in 40facher Vergrösserung einen Querschnitt einer andern, nur in einer Richtung gerillten Siedefläche unter rechtem Winkel zu den Graten und Rillen ; Fig. 7 ist eine graphische Darstellung der Werte der"Eool"-Siedeleistung einer glatten Aluminiumfläche und erfindungsgemäss hergestellten Aluminiumflächen für Wasser ; Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Werte der"Pool"-Siedeleistung einer glatten Aluminiumfläche und erfindungsgemäss hergestellter Aluminiumflächen für flüssigen Stickstoff ;
Fig. 9 ist eine schematische Aufriss-Schnittansicht einer in nur einer Richtung wirkenden Ritzvorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von Siedeflächen geeignet ist ; Fig. 10 ist eine schematischeAufriss-Schnittansicht einer in zweiRichtungenwirkendenRitzvorrichtung ; Fig. 11 ist eine schematische Au & iss-Schnittansicht einer Vorrichtung, die unter Verwendung eines kreisrunden Werkzeuges gleichzeitig mehrere Rillen herstellen kann ; Fig. 12 ist ein Kreuzriss der Vorrichtung von Fig. 11 ; Fig. 13 ist eine schematische Aufriss-Schnittansicht einer in nur einer Richtung wirkenden Fräs- vorrichtung ;
Fig. 14 ist eine schematische Aufriss-Schnittansicht einer Vorrichtung, die zum Fräsen der Siedefläche nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Verwendung eines rotierenden Fräsers geeignet ist ; Fig. 15 ist eine graphischeDarstellung der Werte der"Pool"-Siedeleistung einer glattenAlumi- niumfläche und in nur einer Richtung gerillter erfindungsgemäss hergestellter Flächen mit 11 bis 90 Ril- len/cm für flüssigen Stickstoff, Fig. 16 ist eine graphische Darstellung der Werte der"Pool"-Siedeleistung einer glatten Aluminiumfläche und in nur einer Richtung gerillter erfindungsgemäss hergestellter Flächen mit 11 bis 90 Rillen/cm für Wasser ;
Fig. 17 ist eine graphische Darstellung der Werte der "Pool"-Siedeleistung glatter metallischer Flächen und kreuzweise gerillter, aus verschiedenen Metallen bestehender Flachen mit 18 bis 88 Rillen/cm für Wasser.
Der durch die erfindungsgemäss hergestellten Siedeflächen erreichte bessere Wärmeübergang ist darauf zurückzuführen, dass die nahe beieinander liegenden Rillen genügend eng sind, um nur einen sehr dünnen Flüssigkeitsfilm um die darin eingeschlossenen Blasen zu ermöglichen. Wegen dieser geringen Dicke des Filmes muss Hitze aus der umgebenden Wand des Hohlraumes, die zu der dampfbildenden Grenze der Blase transportiert wird, nur einen sehr kleinen Weg durch die Flüssigkeit zurücklegen, so dass nur ein ausserordentlich geringer Widerstand gegen die Wärmeübertragung vorliegt. In dem Masse, in dem die Flüssigkeit in Dampf überführt wird, wird sie ständig durch weitere Flüssigkeit ersetzt, die die Hohlräume durch benachbarte Teile der verengten Öffnung oder durch Öffnungen, die durch die transversen Rillen gebildet werden, eintritt.
Bei einer glatten Metallfläche hingegen gibt es nur wenige Stellen mit Blasen, und die Einleitung des Blasenwachstums erfordert wegen der Druckkraft der Oberflächenspannung der Flüssigkeit auf
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Blase, die fast zur Gänze von der Masse der Flüssigkeit umgeben ist, transportiert werden.
Bei den erfindungsgemäss hergestellten Siedeflächen findet die Verdampfung von Flüssigkeit zur Gänze innerhalb der Hohlräume stattundesistimwesentlichenkeine Überhitzung der gesamten Flüssigkeit notwendig bzw. es kann keine solche auftreten.
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Das oben beschriebene Verhalten der erfindungsgemäss hergestellten Siedefläche ist nicht bloss das Ergebnis einer Vergrösserung der Oberfläche durch z. B. mechanisches Aufrauhen der Oberfläche. Diese Tatsache wurde durch einen Versuch bewiesen, bei welchem eine kreuzweise gerillte, erfindungsgemäss hergestellte Siedefläche mit einem Kupferblock mit eingebetteten Heizwicklungen verbunden war, um eine Flüssigkeit, z.
B. flüssigen Sauerstoff, zum Sieden zu bringen, in die der zusammengesetzte Block eingetaucht wurde, Bei sehr kleinen Werten des Wärmeflusses, die zur Aktivierung der Hohlräume mit Dampf nicht ausreichen, waren die Siede-Wärmeübergangszahl und die sichtbare Erscheinung vonBlasen sehr ähnlich wie bei einem Kupferblock mit glatter Oberfläche, Bei höheren Werten des Wärmeflusses hingegen, die ausreichen, um die Hohlräume dampfaktiv zu machen, erhielt man extrem hohe Siede-Wärmeübergangszahlen, die mit dem glatten Block oder mit einem mechanisch stark aufgerauhten Block unmöglich zu erreichen sind.
Die folgenden Versuchsergebnisse beim Sieden von Stickstoff illustrieren die Wirkung kreuzweise gerillter, erfindungsgemäss hergestellter Siedeflächen im Vergleich zu typischen gewöhnlichen, glatten Flächen und mechanisch aufgerauhten Flächen.
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Tabelle I
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<tb>
<tb> Erf. <SEP> T <SEP> für <SEP> Erf. <SEP> T <SEP> für <SEP> Wärmeübergangszahl <SEP> für
<tb> 2700 <SEP> kcal/m2 <SEP> h <SEP> 27000 <SEP> kcal/m2 <SEP> h <SEP> 2700 <SEP> kcal/m2 <SEP> h <SEP> 27000 <SEP> kcal/m2 <SEP> h <SEP>
<tb> Art <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> oc <SEP> oc <SEP> kcal/m <SEP> h C <SEP> kcal/m"h C <SEP>
<tb> Glattes <SEP> Aluminium-15-3, <SEP> 9 <SEP> 972 <SEP> 1944
<tb> Durch <SEP> Fräsen <SEP> in <SEP> einer <SEP> Richtung <SEP> mechanisch-16, <SEP> 4-15 <SEP> 1944 <SEP> 9720
<tb> aufgerauhtes <SEP> Aluminium, <SEP> weder <SEP> mit <SEP> verengten
<tb> noch <SEP> mit <SEP> unterhalb <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> liegenden
<tb> Öffnungen
<tb> Durch <SEP> kreuzweises <SEP> Fräsen <SEP> unter <SEP> rechtem <SEP> Winkel <SEP> me--17-16,
<SEP> 5 <SEP> 3260 <SEP> 21600 <SEP>
<tb> chanisch <SEP> aufgerauhtes <SEP> Aluminium, <SEP> weder <SEP> mit <SEP> verengten <SEP> noch <SEP> mit <SEP> unterhalb <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> liegenden
<tb> Öffnungen
<tb> Aluminium, <SEP> das <SEP> erfindungsgemäss <SEP> zwecks <SEP> Bildung <SEP> von-17, <SEP> 5-16, <SEP> 7 <SEP> 9720 <SEP> 25600
<tb> Hohlräumen <SEP> unterhalb <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> mit <SEP> sowohl <SEP> verengten <SEP> Öffnungen <SEP> als <SEP> auch <SEP> unterhalb <SEP> der <SEP> Oberfläche
<tb> liegenden <SEP> Öffnungen <SEP> durch <SEP> Ritzen <SEP> in <SEP> einer <SEP> Richtung
<tb> bearbeitet <SEP> wurde <SEP> (Ausführungsform <SEP> Fig.
<SEP> 5) <SEP>
<tb> Aluminium, <SEP> das <SEP> erfindungsgemäss <SEP> zwecks <SEP> Bildung <SEP> von-17, <SEP> 6-17, <SEP> 2 <SEP> 16040 <SEP> 48600
<tb> Hohlräumen <SEP> unterhalb <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> mit <SEP> sowohl <SEP> verengten <SEP> Öffnungen <SEP> als <SEP> auch <SEP> unterhalb <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> liegenden <SEP> Öffnungen <SEP> durch <SEP> kreuzweises <SEP> Ritzen <SEP> unter
<tb> rechtem <SEP> Winkel <SEP> bearbeitet <SEP> wurde <SEP> (Ausführungsform
<tb> Fig. <SEP> 1 <SEP> und <SEP> 2)
<tb>
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Die in Fig. l dargestellte, kreuzweise gerillte Siedefläche wurde mit einem Ritzwerkzeughergestellt. Das Werkzeug wurde zuerst, oben in der Figur beginnend, von links nach rechts über die Oberfläche gezogen.
Nach Bildung jeder Rille liess man das Werkzeug von oben nach unten (in der Figur) vorrücken und ritzte somit in das Grundmaterial eine Gruppe durch Rillen getrennter, paralleler Grate.
Dann wurde das Werkzeug zwecks Bildung kreuzweiser Rillen quer über diese erste Gruppe von Graten gezogen. Die kreuzweisen Rillen wurden hergestellt, indem man das Werkzeug unter etwa 900C zur Richtung der zuerst gebildeten Grate von der Oberseite zur Unterseite der Figur über das Grundmaterial zog und es nach Bildung jeder kreuzenden Rille von rechts nach links in der Figur vorschob, so dass eine zweite Gruppe von Rillenunter rechtem Winkel zu den zuerst gebildeten Graten entstand, welche letztere teilte, wie in der Figur dargestellt.
Zum Verständnis der Struktur der Siedefläche ist eine Darstellung ihrer Oberfläche wie in Fig. 1 nicht ganz ausreichend, da daraus die unterhalb der Oberfläche liegende Struktur nicht hervorgeht. Um die Konturen der in Fig. l beispielsweise dargestellten Siedefläche deutlicher zu zeigen, wurde die Siedefläche mit einem Kunstharz imprägniert, vertikal unter einem ganz leicht zur Richtung der zuerst gebildeten Rillen schrägen Winkel geschnitten und eine der Schnittkanten poliert und abgebildet.
Die Imprägnierung mit Kunstharz wurde so durchgeführt, dass das nachfolgende Schneiden und Polieren die Struktur der Siedefläche nicht deformierte ; der Vertikalschnitt unter einem ganz leicht schrägen Winkel zur Richtung der zuerst gebildeten Rillen wurde so durchgeführt, dass die vertikalen Kanten die Struktur der Siedefläche an verschiedenen Stellen entlang der geteilten Grate abbildeten.
Fig. 2 zeigt einen solchen, unter einem Winkel von 950 zur Orientierung der zuerst gebildeten Rillen durchgeführten vertikalen Schnitt. Die in dieser Figur zu erkennenden Erhebungen sind Querschnitte der zwischen den zuerst gebildeten Rillen geformten Grate, wie sie erscheinen, nachdem ein Ritzwerkzeug mit etwas stumpfem Ende unter rechtem Winkel zu diesen Graten über die Oberfläche gezogen wurde.
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Querschnitt eines andern Grates in einer Ebene, die in der Mitte einer der als zweites gebildeten Rillen liegt.
Es ist zu beachten, dass die Tiefe der Qerrillen im Vergleich zur Tiefe der Rillen zwischen den Graten sehr gering ist und die Grate daher nicht in diskrete Abschnitte geteilt werden. Die Tiefe der Querrillen kann durch den Höhenunterschied zwischen der Spitze des Grates im Punkt-l-und der Spitze des Grates im Punkt --2-- gemessen werden. Die in Fig. 2 mit 3 bezeichnete Stelle ist ein Querschnitt eines weiteren Grates in einer Ebene, die entlang des hinteren Randes einer der als zweites gebildeten Querrillen liegt. Die Querschnitte von Fig. 2 zeigen also von rechtes nach links praktisch die Struktur der Grate der Siedefläche in einer Reihe von Ebenen, die zwischen benachbarten Querrillen (rechts) beginnen, in eine benachbarte Rille (Mitte) und dann durch jene Rille zur Hinterwand derselben (links) fortschreiten.
Diese Struktur wiederholt sich von einem Rand der Siedefläche zum gegenüberliegenden Rand. Die unter der Oberfläche der Siedefläche von Fig. l und 2 befindlichen Hohlräume bestehen aus beinahe geschlossenen Tunneln entlang dem Boden der zuerst gebildeten Rillen. Die dazu quer verlaufende zweite Gruppe von Rillen ist sehr oberflächlich, und die Form der zuerst gebildeten Rillen und Grate ist offenbar von der Überlagerung der zweiten Gruppe von Rillen auf die Grate fast unabhängig.
Bei Punkt --2-- in Fig. 2, der der Stelle des Bodens einer als zweites gebildeten Rille entspricht, erscheint jedoch die Struktur des oberen Abschnittes insofern verändert, als die zuerst gebildete Rille fast vollständig geschlossen ist. In der Nähe der Punkte-l und 3-- von Fig. 2 entsprechend den Stellen zwischen benachbarten querlaufenden bzw. als zweites gebildeten Rillen sind die oberen Abschnitte der Grate von denQuerrillen nicht beeinträchtigt und es ist eine Öffnung zur Oberfläche vorhanden, die grö- sser als der Raum zwischen den Graten in der Nähe von Punkt --2-- ist. Man sieht auch, dass der tunnelartige Hohlraum in der Nähe von Punkt --2-- unter der Querrille grösser als bei den Punkten --1 und 3 -- ist.
Fig. 3 ist ein Querschnitt einer kreuzweise gerillten Siedefläche, die in derselben Weise wie die Siedefläche von Fig. 2, aber mit einem am Ende schärferen Ritzwerkzeug geritzt wurde ; die Querrillen wurden auf ungefähr die halbe Tiefe der Rillen zwischen den zuerst hergestellten Graten geschnitten.
Die periodische Natur der Schnittstruktur geht aus der Fig. 3 besser als aus Fig. 2 hervor. Der Grat bei der Stelle --R-- befindet sich in einer Ebene zwischen benachbarten Querrillen, und die Böden dieser benachbarten Querrillen sind leicht zu erkennen.
Das Aussehen der unterhalb der Oberfläche liegenden Hohlräume in Fig. 3 unterscheidet sich von len in Fig. 2 dargestellten Hohlräumen dadurch, dass sich die Hohlräume von Fig. 3 von einer Stelle
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zwischen zwei Querrillen unterhalb einer benachbarten Querrille bis zu einer Stelle zwischen zwei weiterenQuerrillen erstrecken. Ausserdem sind die Hohlräume von Fig. 3 im Gegensatz zu jenen von Fig. 2 unterhalb der Querrillen am kleinsten.
Ein den Hohlräumen von sowohl Fig. 2 als auch Fig. 3 gemeinsames Merkmal besteht darin, dass die Struktur verengte Öffnungen aufweist, durch welche während des SiedensDampfentweichen kann, ohne dass Dampfblasen, die in den Hohlräumen eingeschlossen sind, vollständig entweichen. Ein weiteres Merkmal besteht darin, dass auch Öffnungen vorhanden sind, durch die Flüssigkeit eintreten kann, um die dünnen Flüssigkeitsfilme zwischen den eingeschlossenen Dampfblasen und dem umgebenden Material der Siedefläche zu ergänzen.
Schliesslich besteht ein weiteres, den Hohlräumen von sowohl Fig. 2 als auch Fig. 3 gemeinsames Merkmal darin, dass wegen Unvollkommenheiten, die während der Herstellung der Siedefläche entstehen, nicht alle Hohlräume in der Lage sind, Dampfblasen einzuschliessen bzw. Dampf freizugeben.
Siedeflächen, die in der Art jener von Fig. l bis 3 hergestellt wurden, können jedoch viele Zehntausende von potentiell aktiven Stellen enthalten. Der tatsächliche Prozentsatz aktiver Stellen kann zwar relativ klein sein, trotzdem aber sind diese Stellen für die ausserordentlich hohe Wärmeübertragungslei- stung verantwortlich, die diese Siedeflächen aufweisen.
Fig. 4 zeigt einen vertikalen Schnitt einer weiteren Siedefläche, bei der wie in Fig. 2 die Rillen der ersten Gruppe viel tiefer als jene der zweiten Gruppe sind. Ein Unterscheidungsmerkmal dieser Fläche besteht darin, dass die verengten Öffnungen nach aussen durch überlappende, äussere, deformierte Abschnitte der Grate gebildet sind, jedoch nicht durch seitliche Deformation der ganzen Grate wie bei Fig. 2.
Fig. 5 zeigt eine mit einem Ritzwerkzeug nur in einer Richtung gerillte Ausführungsform einer Siedefläche. Das Werkzeug wurde von rechts nach links über die Oberfläche gezogen und von unten nach oben vorrücken gelassen, dabei war es zur Vorschubrichtung unter einem Winkel von 100 zur Normalen geneigt, d. h. unter einem Winkel von +loto.
Fig. 6 zeigt einen vertikalen Schnitt einer weiteren Siedefläche mit Rillen in nur einer Richtung, bei
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zeug her, das den eben sich bildenden Grat in die vorher fertiggestellte Rille drückt. Auch in dieser Schnittan- sicht sind die charakteristischen, tunnelartigen Hohlräume mit ihren verengten Öffnungen deutlich zu erken- nen.
Das unterschiedliche Aussehen der verschiedenen Siedeflächen wird von veränderlichen Grössen, wie z. B. Rillendichte, Tiefe der geritzten Rillen, Neigungswinkel des Werkzeuges, Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges im Material, Art des-falls überhaupt-während des Ritzens verwendeten Schmiermittels und Form der Spitze des Ritzwerkzeuges, bestimmt. Ritzt man z. B. bei gegebener Rillendichte die Rillen tiefer, so wird dieDeformation grösser sein. Auch die Neigung des Ritzwerkzeuges gegenüber dem eben geritzten Material unter einem Minuswinkel oder einem grösseren Pluswinkel führt zu stärkerer Deformation. Schliesslich lässt sich eine gegebene hohe Wärmeübergangsleistung durch kreuzweise Rillen mit niedrigerer Rillendichte erzielen, da in diesem Fall mehr Deformation als bei Rillen in nur einer Richtung vorhanden sein wird.
Die in den Fig. l bis 6 dargestellten Siedeflächen wurden zwar auf einer ebenen Wärmetauschwand hergestellt, doch könnten sie auch auf einer gekrümmten Fläche wie z. B. der Fläche eines Wärmetauschrohres vorgesehen werden.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Siedefläche mit kreuzweisen Rillen besteht darin, beide Rillengruppen durch kreuzweises Ritzen so zu bilden, dass das Metall nicht abgetragen, sondern nur verlagert wird. Bei der Bildung der parallelen Rillen der ersten Gruppe wird das Ritzwerkzeug dazu tendieren, das Metall nach oben und aussen zu verlagern. Werden danach die parallelen Rillen einer zweiten Gruppe jener der ersten Gruppe überlagert, so verlagert sich das zuerst bei der ersten Rillengruppe verlagerte Material nochmals und führt zur teilweisen Schliessung der Rillen der ersten Gruppe zwecks Bildung von Hohlräumen, die unterhalb der Metalloberfläche vergrössert sind und in ihrem äusseren Abschnitt verengte Öffnungen aufweisen.
Um die Fähigkeit der Rillen der ersten Gruppe, Flüssigkeit in die Hohlräume zu transportieren, zu erhöhen und die Bildung der Hohlräume selbst zu unterstützen, wird man auch vorzugsweise die Rillen der zweiten Gruppe weniger tief als jene der ersten Gruppe ausführen. Dies führt zu Hohlräumen am Boden der Rillen der ersten Gruppe, die oben durch Metall teilweise geschlossen sind, das bei der Überlagerung der zweiten Rillengruppe auf die Rillen der ersten Gruppe verlagert wurde. Man nimmt an, dass auf diese Weise ungestörte Kanäle entstehen, die die Hohlräume unterhalb der Oberflache mitein-
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ander verbinden und zu einer Unterschnitt-Geometrie beitragen, welche das Einschliessen vonDampfin den Hohlräumen begünstigt.
Es ist auch vorzuziehen, die Rillen der ersten Gruppe mit einem zur Siedefläche geneigten Werkzeug zu erzeugen, so dass die gebildeten Rillen geneigt sind. Die zweite Rillengruppe wird man dann vorzugsweise mit einem Werkzeug erzeugen, das sich in der Richtung der Neigung der ersten Rillengruppe bewegt, um die gewünschten Hohlräume mit verengten Öffnungen herzustellen.
Die Lage der Hohlräume hängt zumindest teilweise von den relativen Tiefen der Rillen der beiden Gruppen ab. Man beobachtete, dass die Überlagerung einer zweiten Gruppe von Rillen quer zur ersten Gruppe mit ungefähr derselben Tiefe mittels eines Ritzwerkzeuges zu Hohlräumen in den Rillen der ersten Gruppe und zwischen den Rillen der zweiten Gruppe führt. Ebenso beobachtete man, dass die Überlagerung einer zweiten Gruppe von Rillen mit relativ geringer Tiefe mittels eines Ritzwerkzeuges zu Hohlräumen führt, die in denRillen der ersten Gruppe und unterhalb der Rillen der zweiten Gruppe liegen. Durch Ritzen der Rillen der zweiten Gruppe in einer mittleren relativen Tiefe wurden auch Hohlräume in den Rillen der ersten Gruppe gebildet, die sich unterhalb und zwischen den Rillen der zweiten Gruppe befinden.
Bei jedem der obigen Beispiele bildete die Überlagerung der zweiten Rillengruppe mittels des Ritzwerkzeuges bei der Herstellung der verengten Öffnungen der äusseren Abschnitte der vielfachenHohlräume offensichtlich einen wichtigen Faktor. Diese Bildung der verengten Öffnungen ergab sich offensicht - lich durch die Verlagerung der Seitenwände der Rillen der ersten Gruppe bei Bewegung des Ritzwerkzeuges quer zur ersten Rillengruppe zwecks Bildung der zweiten Rillengruppe.
Eine wichtige Grösse beim Verfahren gemäss der Erfindung ist die Rillendichte. Eine relativ hohe Rillendichte begünstigt die Bildung kleiner Hohlräume, die beim Sieden von Flüssigkeiten mit relativ niedriger Oberflächenspannung, z. B. von flüssigem Sauerstoff oder Stickstoff von Vorteil sind. Für diese beiden Flüssigkeiten sowie für Flüssigkeiten mit ähnlicher Oberflächenspannung ist eine Siede fläche aus Aluminium mit einer Rillendichte von 55 bis 79 Rillen/cm vorzuziehen. Eine relativ niedrige Rillendichte begünstigt die Bildung grösserer Hohlräume, die beim Sieden von Flüssigkeiten mit relativ hoher Oberflächenspannung, z. B. Wasser, günstiger sind. Für diese Flüssigkeit sowie für Flüssigkeiten mit ähnlicher Oberflächenspannung ist eine Rillendichte von 8 bis 48 Rillen/cm vorzuziehen.
Zum Verdampfen von Flüssigkeiten, deren Oberflächenspannung zwischen jener von Wasser und jener von flüssigem Sauerstoff bzw. Stickstoff liegt, wird man vorzugsweise Siedeflächen mitRillendichtenzwischen den oben erwähnten Werten wählen.
Die oben genannten Werte der Rillendichte sind nur deshalb vorzuziehen, weil sie zu Hohlräumen optimaler Grösse führen. Man kann jedoch eine erfindungsgemäss hergestellte Siedefläche, die beispielsweise zum Sieden von flüssigem Stickstoff konstruiert wurde, auch zum Sieden von Wasser verwenden, wobei die Leistung bei Wasser trotz des Fehlens von Hohlräumen optimaler Grösse der Leistung einer glatten Fläche beträchtlich überlegen sein wird.
Als allgemeine Regel gilt, dass die niedrigste Rillendichte gewählt werden soll, mit der sich die gewünschte Leistung erzielen lässt, da sich bei niedrigerer Rillendichte massivere und robustere Grate ergeben, die bei geringsten Bearbeitungskosten weniger anfällig für Zerstörung durch Korrosion oder Erosion sind.
In Tabelle II sind die mechanischen Daten für Siedeflächen gemäss den Fig. l bis 6 angeführt.
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Tabelle II
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<tb>
<tb> Spitzen- <SEP> * <SEP> *) <SEP> Neigungs- <SEP>
<tb> winkel <SEP> Tiefe <SEP> der <SEP> zuerst <SEP> Tiefe <SEP> der <SEP> als <SEP> zwei-winkel <SEP> des
<tb> Rillen-des <SEP> Ritz-gebildeten <SEP> Rillen <SEP> tes <SEP> gebildeten <SEP> Ritzwerkpro <SEP> cm <SEP> werkzeuges <SEP> Kreuzrillen <SEP> zeuges
<tb> Figur <SEP> mm <SEP> mm <SEP> + <SEP> oder <SEP> - <SEP>
<tb> lu. <SEP> 2 <SEP> 55 <SEP> 300 <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> +100 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 82 <SEP> 300 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> +10 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 24 <SEP> 300 <SEP> 0, <SEP> 58 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> +100 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 91 <SEP> 300 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> +100
<tb> 6 <SEP> 91 <SEP> 300 <SEP> 0, <SEP> 31 <SEP> 0 <SEP> 00
<tb>
*) Bei kreuzweise gerillten Siedeflächen ist die Rillendichte beider Gruppen gleich.
* *) Ein Pluswinkel (+) zeigt an, dass das Ritzwerkzeug in Richtung des Werkzeugvorschubes geneigt war ; ein Minuswinkel (-) zeigt an, dass das Ritzwerkzeug entgegen der Richtung des Werkzeug- vorschubes geneigt war.
Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen die"Pool"-Siede-Wärmeübergangsleistung erfindungsgemäss hergestellter Siedeflächen im Vergleich zu einer glatten Fläche. Fig. 7 enthält die Messergebnisse für Wasser, Fig. 8 jene für flüssigen Stickstoff.
Es ist auch zu erkennen, dass alle drei Kurven der Fig. l, 2 und 3 in dieser Hinsicht eine wesentliche Überlegenheit über das Verhalten einer nach dem Stand der Technik üblichen Kupfer-Siedefläche, her- gestellt durch Rande In von gerieften Rillen, vorgesehen in einer Dichte von 5,3 Rillen/cm, wie in Fig. 5 dargestellt, zeigen.
In Fig. 7 zeigt die Kurve --1-- die Leistung einer erfindungsgemäss hergestellten, in nur einer Richtung gerillten Siedefläche aus Aluminium entsprechend Fig.5, Kurve --2-- jene einer typischen kreuzweise gerillten Siede flache aus Aluminium. Die Rillen der ersten Gruppe der letzteren Siedeflache wurden 0, 38 mm tief eingeritzt, jene der zweiten Gruppe 0,28 mm tief unter rechtem Winkel zur ersten Rillengruppe, u. zw. jeweils mit einer Dichte von 39 Rillen/cm. Die Kurve --3-- stellt die Leistung einer Siedefläche aus Kupfer entsprechend Fig. 4 und den Angaben von Tabelle II dar.
Drückt man die Verhältnisse als Temperaturdifferenz aus, die als treibende Kraft für den Übergang einer bestimmten Wärmemenge notwendig ist, so kann man sagen, dass die Leistung der zwei durch die Kurven --1 und 2-dargestellten Alu-Siedeflächen mehr als fünfmal so hoch wie die Wärmeübergangsleistung einer glat- ten Aluminiumfläche - durch die gestrichelte Linie --4-- dargestellt - ist. Weiters weist die grösse-
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diese Kurven dargestellten Flächen mit steigender Temperatur rascher stieg als bei einer glatten Fläche oder einer Oberfläche mit verengten Öffnungen, die eine geringere Rillendichte als erfuidungsgemäss gefordert haben.
In Fig. 8 werden die Leistung einer in nur einer Richtung gerillten Siedefläche aus Aluminium gemäss Fig. 5 (Kurve --1--). kreuzweise gerillter Alu-Siedeflächen gemäss Fig. 3 (Kurve-2-), einer Abänderung davon mit 63 Rillen/cm, mit einem unter 450 geneigten Schneidwerkzeug eingekerbt, (Kurve --3--) und Siedeflächen gemäss den Fig. l und 2 (Kurve --4--) mit der Leistung einer glatten AluFläche (gestrichelte Kurve --5--) verglichen. Als Temperaturdifferenz ausgedrückt, die als treibende Kraft erforderlich ist, um den Übergang einer bestimmten Wärmemenge zu bewirken, ist die Leistung der erfindungsgemäss hergestellten Siedeflächen gut über fünfzigmal besser als jene einer glatten AluFläche.
Kreuzweises Rillen mit relativ hoher Durchdringung und hohen Rillendichten ergeben ein äusserst hohes Mass gegenseitiger Beeinflussung der Rillen und sehr starke Metallverlagerung. Die so hergestellten Siedeflächen zeigen keine gleichförmige, sondern eine zufallsverteilte Orientierung in den Schichten der Siedefläche. und das diese Fläche bzw. Schicht bildende Metall ist etwas zerbrechlich. Nichtsdestoweniger ist die Leistung solcher Siedeflächen sehr hoch, wie die Kurve --4-- in Fig. 8 zeigt. Die dieser
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25- heraus und dreht die Gruppe um einige Grad, um dem Werkstück noch ungebrauchte Stellen der Schneiden darzubieten.
Dann wird die Werkzeuggruppe durch Einführen des Stiftes --20-- in ein anderes Loch, das nun mit der Ausnehmung für den Stift im Teil-18-- fluchtet, wieder fixiert.
Auf zwei Arten kann das Werkzeug die Art der beim Ritzen erzeugten Fläche stark beeinflussen : eine ist der Winkel der Werkzeugneigung (bereits früher besprochen) und die andere ist der Winkel, der von der sich verjüngenden Schneide des Werkzeuges eingeschlossen wird. Ein grosser Schneidenwinkel führt zu weiten Rillen, ein kleiner Schneidenwinkel zu engen, schlitzartigen Rillen. Der Schneidenwinkel bestimmt auch das Ausmass, in dem Metall in eine benachbarte, parallele Rille verlagert wird. Abgesehen vom Einfluss auf die Rille beeinflusst der Schneidenwinkel auch die Lebensdauer des Werkzeuges : Werkzeuge mit sehr kleinen Winkeln splittern leicht ab, wodurch die Lebensdauer des Werkzeuges untragbar kurz werden kann. Man fand, dass der Winkel zwischen den Schneiden des Ritzwerkzeuges zwischen 20 und 450 liegen soll, vorzugsweise im Bereich 20 bis 300.
Bei der erfindungsgemässen Herstellung kreuzweise gerillter Siedeflächen, können auch andere Schneidverfahren zur Anwendung kommen, beispielsweise Fräsen. Im Gegensatz zur bevorzugten Methode des Ritzens wird beim Fräsen zumindest ein Teil des Metalls aus der Rille in Form von Spänen entfernt, u. zw. parallel zur Richtung der Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. Jener Abschnitt des Werkstückes, der sich in das Metall frisst, ist in diesem Fall stumpf, um das Metall so sauber wie möglich aus der Rille zu entfernen.
Die Fig. 13 und 14 zeigen die Herstellung der ursprünglich gebildeten Rillen durch Fräsen. In Fig. 13 fräst das Werkzeug --11--, das nur eine einzige Stumpfschneide --12-- besitzt, in nur einer Richtung und hebt Späne ab. Die Unterschiede zwischen Fräsen und Ritzen gehen durch Vergleich von Fig. 9 mit Fig. 13 hervor.
Während sich in Fig. 13 das Fräswerkzeug--11-- parallel zur Wand --14-- bewegt, zeigt Fig. 14 ein rotierendes Fräswerkzeug --11--, wobei sich die Wand (das Werkstück) horizontal unter dem Rad hin- wegbewegt. Wie zu erkennen, sind die Bewegungen von Schneiden und Werkstück gegenläufig. Als andere Möglichkeit kann man das Werkzeug in der Richtung der Werkstückbewegung rotieren lassen. In beiden Fällen wird Metall in Form sauberer Späne abgehoben.
Die erfindungsgemäss hergestellten Siedeflächen können auch durch Bildung der zweiten Gruppe von Vertiefungen bzw. Rillen nach andern Verformungsverfahren als Ritzen oder Fräsen hergestellt werden.
In manchen Fällen wird die erste Rillengruppe vielleicht ohne verengte Öffnungen vom Inneren der Hohlräume zur Aussenfläche der Wand geschnitten sein, oder die Öffnungen haben vielleicht einen nicht so stark verengtenQuerschnitt wie es für wirksames Einschliessen von Dampfblasen erwünscht ist. In beiden Fällen kann man einen zweiten Verformungsschritt durchführen, um die Spitze der Grate teilweise einzudrücken und damit den Querschnitt der Öffnungen zu verringern. Dieser zweite Verformungsschritt
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so wird die ganze Oberseite der Grate niedergedrückt und es gibt keine ausgeprägte zweite Gruppe von Vertiefungen. Berührt die Walze nur einen Teil der Grate an ihrer Oberseite, so bildet dieser Teil die zweite Gruppe von Vertiefungen gegenüber den höheren, nicht niedergedrückten Graten.
Die vorteilhafte Leistung der erfindungsgemäss hergestellten Siedefläche im Vergleich zu glatten Flächen geht auch aus den Kurven der Fig. 15 und 16 hervor, die für nur in einer Richtung geritzte Flächen beim Sieden von flüssigem Stickstoff (Fig. 15) und von Wasser (Fig. 16) für einen grossen Bereich von Rillendichten, nämlich 11 bis 90 Rillen/cm, gelten, Diese Flüssigkeiten wurden gewählt, weil sie solche mit niedriger Oberflächenspannung (flüssiger Stickstoff) und mit hoher Oberflöchenspannung (Was-
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gen ähnlich den in Fig. 9 und 10 dargestellten Werkzeugen geritzt ; alle Werte ausser dem Rillenabstand waren gleich.
Die Nenntiefe der Rillen war 0, 2 mm, d. h. die gegenseitige Lage vonRitzwerkzeug und Wand wurde so gewählt, dassRillen dieser Tiefe geschnitten wurden. Der von der Spitze des Ritzwerkzeuges eingeschlossene Winkel war 300 und der Neigungswinkel des Werkzeuges zur Normalen + loch Die Zahl der Rillen/cm ist insofeme als Nennwert zu verstehen, als die Ritzvorrichtung so eingestellt wur- de, dass die bezeichnete Zahl von Rillen geschnitten wurde. Auf derselben Grundlage wurde die Rillendichte in der ganzen Beschreibung und in den Ansprüchen definiert bzw. bezeichnet.
Die in einer Rich tung geritzten Aluminiumflächen, die für die Pool-Siedeversuche mit flüssigem Stickstoff und Wasser
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entsprechend den Fig. 15 und 16 herangezogen wurden, hatten folgende Rillendichten :
Tabelle III
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<tb>
<tb> Fläche <SEP> Rillen/cm
<tb> Nr.
<tb>
1 <SEP> 11
<tb> 2 <SEP> 18
<tb> 3 <SEP> 28
<tb> 4 <SEP> 40
<tb> 5 <SEP> 55
<tb> 6 <SEP> 90 <SEP>
<tb>
Fig. 15 zeigt, dass man sogar mit den verhältnismässig niedrigen Rillendichten der Flächen 1 und 2 eine sehr wesentliche Verbesserung gegenüber einer glatten Fläche (gestrichelte Kurve --7--) erreicht.
Benötigt man in einer gegebenen Anlage, z. B. einen Wärmefluss von 13500 kcal/m2 h, so lässtsichdie- ser Wert mit einem AT von zirka 3, 3 C erzielen, wogegen die glatte Fläche ein AT von zirka 7, 5 C benötigt. Vor allem wegen der stärkeren Anstiege der Kurven der erfindungsgemäss hergestellten Siedeflächen im Vergleich zum geringeren Anstieg bei der glatten Fläche (Fläche Nr. 7) ist diese Verbesserung beihöheren Wärmeflüssen noch grösser. Man beachte, dass für einen gegebenen Wärmefluss zwar die höchste Rillendichte (Fläche Nr. 6) die niedrigsten AT-Werte ergibt, die Kurvensteilheit dieser Fläche aber wesentlich niedriger als für die nicht so eng gerillten Flächen (Flächen Nr. l bis 5) ist.
Bei relativ hohen Werten des Wärmeflusses zeigen diese Kurven, dass die Fläche Nr. 6 den Flächen Nr. 4 und 5 nur bedingt überlegen ist und letztere für das Sieden von flüssigem Stickstoff wegen ihrer niedrigeren Herstellungskosten und grösseren Haltbarkeit vorzuziehen sind.
Die Fig. 16 veranschaulicht die sehr wesentliche erzielte Verbesserung mit in einer Richtung geritzten Aluminiumflächen beim Sieden von Wasser. Bei einem Wärmefluss von 27 000 kc al/m2 h beispielsweise benötigt die glatte Fläche (gestrichelte Kurve-7-) ein AT von zirka 8, 3OC, wogegen die entsprechenden AT-Werte für die Flächen Nr. l, 4 und 6, 3, 2, . 3 und 1 C lauten.
Die Fig. 15 und 16 - wie auch die Fig. 7 und 8 - zeigen, dass die erfindungsgemäss hergestellte Siedefläche bei siedenden Flüssigkeiten jeder Oberflächenspannung, ob diese nun relativ niedrig oder hoch ist, eine ganz ausgezeichnete Wärmeübergangsleistung an den Tag legt.
Die Fig. 17 ist eine Darstellung der Leistung zehn verschiedener kreuzweise gerillter Flächen mit 18
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--11--)stellt : Kupfer (Kurve eine Legierung mit niedrigem Kupfer- und hohem Nickelgehalt und einem Gesamtgehalt von 31o der Elemente Fe, Mn und Spurenelemente (Kurven --2 und 3--), Nickel (Kurve
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4-), 70% Cu-30% Ni (Kurve-5-), 90% Cu-Ni (Kurve-6-)10--). Alle Flächen wurden mit Werkzeugen geritzt, die den in den Fig. 9 und 10 dargestellten sehr ähnlich waren, und die zweite Rillengruppe wurde unter 900 zur ersten Gruppe von Rillen und Graten geschnitten.
Die für die erfindungsgemässe Herstellung der Siedeflächen angewendeten Werte, die den Kurven bis 10-entsprechen, sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefasst :
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Tabelle IV
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<tb>
<tb> Tiefe <SEP> d. <SEP> zuerst <SEP> herge- <SEP> Tiefe <SEP> d. <SEP> als <SEP> zweites
<tb> stellten <SEP> Rillen <SEP> hergestelltenRillen <SEP> Vom <SEP> Ritzwerkzeug
<tb> Nr. <SEP> Material <SEP> Rillen/cm <SEP> mm <SEP> mm <SEP> eingeschl.
<SEP> Winkel
<tb> 1 <SEP> Kupfer <SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 58 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 30 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 30% <SEP> Cu*) <SEP> 33 <SEP> 0,20 <SEP> 0,15
<tb> 67% <SEP> Ni
<tb> 3 <SEP> 30% <SEP> Cu*) <SEP> 79 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP>
<tb> 67% <SEP> Ni
<tb> 4 <SEP> Nickel <SEP> 55 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 70% <SEP> Cu <SEP> 40 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 10***) <SEP>
<tb> 30% <SEP> Ni
<tb> 6 <SEP> 90% <SEP> Cu <SEP> 55 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 10***) <SEP>
<tb> 101o <SEP> Ni
<tb> 7 <SEP> Aluminium <SEP> 18 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0,20 <SEP> 30
<tb> 8 <SEP> Aluminium <SEP> 40 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 30 <SEP>
<tb> 9 <SEP> Aluminium <SEP> 47 <SEP> 0,20 <SEP> 0,10 <SEP> 45
<tb> 10 <SEP> Aluminium <SEP> 89 <SEP> 0,20 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 300 <SEP>
<tb>
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uie restiicnen * *)
Wenn nicht anders vermerkt, ist der Neigungswinkel des Ritzwerkzeuges für alle Flächen +10 .
* * *) Der Neigungswinkel des Ritzwerkzeuges ist 0 .
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Die Betrachtung von Fig. 17 zeigt, dass sich im allgemeinen die dichter geritzten Platten günstiger verhalten ; man vergleiche z. B. die Kurven--5, 6- und die Kurven --7, 8--. Dies ist der relativ niedrigen Oberflächenspannung von flüssigem Stickstoff zuzuschreiben. Eine weitere aus Fig. 17 zu ziehende Schlussfolgerung lautet, dass sich die bemerkenswerte Verbesserung des Wirkungsgrades des Siede-Wärme- überganges mit Hilfe der erfindungsgemäss hergestellten Siedefläche mit praktisch jeder Metallart erzielen lässt, d. h. alle den Kurven bis bis 10-- entsprechenden Siedeflächen zeigten eine weit höhere Wärmeübergangsleistung als die glatten Flächen.
Es wurde gezeigt, dass die erfindungsgemäss hergestellten Siedeflächen in Meereswasser-Sole unter Verhältnissen, die zu Sole-Kesselsteinbildung führen, bemerkenswert hohe Wärmeübergangszahlen aufweisen. Weiters fand man, dass man bei Verschmutzung der Siedeflächen durch solchen Kesselstein und Abfall der Wärmeübergangszahl die ursprüngliche Wärmeübergangsleistung der Siedefläche durch Zusatz von 0, 5 o HCl zum Meereswasser wieder vollständig herstellen konnte. Diese Salzsäure löste den Kesselstein aus der gerillten Siedefläche.
Diese Verhältnisse sollen noch genauer ausgeführt werden. In einem kontinuierlich umwälzenden System zum Sieden dreier verschiedener simulierter Meereswasserlösungen mit einem konstanten Wärmefluss von 13 500 kcal/mth wurde die in Fig. 4 abgebildete und in Tabelle IV als Fläche-l-ideit- tifizierte, kreuzweise gerillte Kupfer-Siedefläche eingesetzt. Die Alkalinität war zirka 100 ppm, der Konzentrationsfaktor 2, 5 bis 3, 0. Der Konzentrationsfaktor ist als das Verhältnis des Salzgehaltes der Lö- sung zu jenem von normalem Meereswasser definiert.
Die erste Lösung wurde so gewählt, dass sie genügend CaCO -Material zum Ausfällen enthielt, wobei der pH-Wert zirka 0,5 pH-Einheiten über dem Sättigungs-pH von 6, 9 lag.
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gelagerte Menge CaCO von 540 bis 1080 g/m ! bei vollständiger Verschmutzung.
Als nächstes wurde der Konzentrationsfaktor auf 3, 0 erhöht, wo die Menge an CaSO 4 und CaSO 1/2HH 0 oberhalb der Sättigung liegt. Der pH-Wert des Einsatzes wurde bei diesem Versuch vermindert, um andere Kesselsteinbildner am Ausfällen zu hindern. Der Wärmeübergang der gerillten
Siedefläche verschlechterte sich wieder auf einen Wert von zirka 3400, was auf Kesselsteinbildung hinwies. Nun wurde wieder in derselben Konzentration wie vorher Salzsäure zugesetzt, es entwickelte sich aber in diesem Falle kein Kohlendioxyd, was auf die Abwesenheit von CaCOs hinwies. Die Siede-Wärmeübergangszahl kehrte wieder auf 14580 kcal/m2 hOC zurück, womit bewiesen war, dass sich CaC04Kesselstein durch Waschen mit Säure entfernen lässt.
Dann wurde die Anlage einige Tage unter Verhält- nissen betrieben, wo sich alle wichtigen kesselsteinbildenden Verbindungen (CaCO, CaS04 und Mg (OH)) beim Siedepunkt unterhalb ihrer Löslichkeitsgrenze befanden. Die Siede-Wärmeübergangszahl blieb auf zirka 14 580 kcal/mhC konstant und bewies dadurch, dass die Kesselsteinbildung keine bleibende Verschlechterung der gerillten Siedefläche verursacht hatte. Diese Wärmeübergangszahl ist ungefähr zehnmal grösser als jene, die sich mit einer gleichwertigen, glatten Metallfläche unter denselben Betriebsbedingungen erreichen lässt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer thermisch leitfähigen Wärmeaustauschwand mit einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen Rillen und dazwischen liegenden Graten auf einer Seite der Wand, wobei der Abstand zweier benachbarter Grate an der Gratwurzel grösser ist als im Bereich der Gratspitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen der Wand aufeinanderfolgend in einer Dichte vonwenigstens acht Rillen/cm durch Kerbung hergestellt werden. wobei jeder nachfolgend entstehende Grat im Bereich der Gratspitze in und bzw. oder über den zuletzt hergestellten Rillenhohlraum gedrückt wird, und dass vorzugsweise vor oder nach Herstellung dieser ersten Rillenschar eine zweite Schar im wesentlichen paralleler, die erste Rillenschar kreuzender Rillen hergestellt wird.