DD233641A1 - Metallische waermeuebertragerflaeche fuer siedende fluessigkeiten - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine metallische Waermeuebertragungsflaeche fuer siedende Fluessigkeiten mit einer rauhen Oberflaechenschicht. Durch die Erfindung soll eine verschleissfeste, beschichtete Waermeuebertragungsflaeche geschaffen werden, die einen hohen Waermeuebergang an siedenden Fluessigkeiten bewirkt, der siedenden Fluessigkeit angepasst und einfach herstellbar ist. Gemaess der Erfindung besteht die Oberflaechenschicht aus metallverbundenen elektrisch praktisch nichtleitenden Feststoffpartikeln, die in ihrer Mekrostruktur eine Vielzahl von untereinander und mit der siedenden Fluessigkeit verbundene Hohlraeume aufweist. In der Mikrostruktur ist die Oberflaechenschicht kerbenreich ausgebildet. Die Feststoffteilchen sind harte Oxide oder Karbide, insbesondere Siliziumkarbid. Die Feststoffteilchen sind zweckmaessigerweise scharfkantig ausgebildet. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Waermeuebertrager fuer das Sieden verschiedener Fluessigkeiten, wie z. B. Sauerstoff, Stickstoff, Kaeltemittel und dergleichen.
Description
Die Erfindung betrifft eine metallische Wärmeübertragungsfläche für siedende Flüssigkeiten mit einer rauhen Oberflächenschicht.
Durch die DE-AS 2510580 ist eine Metallschicht an Wärmeübertragungselementen bekannt, die aus einer elektrolytisch aufgebrachten dendritischen Metallschicht besteht. Durch diese Oberflächenstruktur wird eine Verbesserung des Wärmeüberganges an siedende Flüssigkeiten erzielt. Diese Struktur ist jedoch für den Siedevorgang bei vielen Flüssigkeiten nicht optimal. Nachteilig ist weiterhin die geringe Festigkeit der Oberflächenschicht, was sie wenig widerstandsfähig gegen Erosion und Montagebeanspruchungen macht.
Das hierzu angegebene Verfahren arbeitet mit einem strömenden Elektrolyten bei Temperaturen zwischen 60° und 110° und hohen Stromdichten bis zu 1000 A/dm2. Es ist damit sehr energieaufwendig und deshalb für die Massenproduktion von Wärmeübertragungsflächen für siedende Flüssigkeiten schlecht geeignet. Ein weiterer Nachteil ist der hohe Investitionsaufwand für die Anlage bei diesen hohen Stromstärken.
Die DE-AS 2900453 beschreibt eine galvanisch, durch Beschichtung hergestellte Rohroberfläche. In einer elektrolytischen Lösung sind Graphitteilchen aufgeschwemmt, die als elektrisch leitende Teilchen unter der Einwirkung des elektrischen Stromes von der Oberfläche angezogen werden.
Weiterhin wird auf der Oberfläche Metall abgelagert, das diese Graphitteilchen vollständig umschließt. Die hiermit erreichte Oberflächenstruktur ist nicht besonders günstig für die allseitige Ausbildung einer Vielzahl von Siedekeimen und damit einen hohen Wärmeübergang an siedenden Flüssigkeiten.
Nachteilig sind weiterhin die stofflichen Eigenschaften des eingelagerten Graphits. Er ist relativ weich, so daß es auch hier bei Montagebeanspruchungen und unter der Wirkung von Erosion zu Schaden und Abtragungen dieser Schicht kommt, wodurch der gewünschte Effekt eines hohen Wärmeübergangs nur teilweise auftritt. Ein weiterer Nachteil ist der hohe Energieaufwand bei der Herstellung.
Ziel der Erfindung ist es, eine verschleißfeste Rohroberfläche mit gutem Wärmeübergang mit geringen Herstellungskosten zu schaffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine beschichtete Wärmeübertragungsfläche zu schaffen, die einen hohen Wärmeübergang an siedenden Flüssigkeiten bewirkt, gegenüber Erosionswirkung und Montagebeanspruchung sehr widerstandsfähig, der siedenden Flüssigkeit angepaßt und einfach herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Oberflächenschicht aus metallverbundenen elektrisch praktisch nichtleitenden Feststoffpartikeln besteht, die in ihrer Makrostruktur eine Vielzahl von untereinander und mit der siedenden Flüssigkeit verbundenen Hohlräumen aufweist, und die in der MikroStruktur der Oberfläche kerbenreich ausgebildet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die elektrisch nichtleitenden Feststoffteilchen aus Hartstoffen, vorzugsweise harten Oxiden und/oder harten Karbiden.
Diese Stoffe besitzen eine hohe Festigkeit und sind damit gegenüber Erosionswirkung und Montagebeanspruchung sehr widerstandsfähig.
Zur Ausbildung einer kerbenreichen MikroStruktur an der Oberfläche, die besonders günstig für den Wärmeübergang an siedende Flüssigkeiten ist, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, solche Feststoffteilchen einzusetzen, die scharfkantig ausgebildet sind.
Besonders vorteilhaft ist der Einsau von Siliziumkarbiden als Feststoffteilchen. Siliziumkarbidteilchen sind scharfkantig und besonders günstig für die Herstellung der gewünschten Wärmeübertragungsfläche, indem sie die Bildung und das Ablösen de sich beim Sieden bildenden Blasen von der Wärmeübertragungsfläche begünstigen.
Die Herstellung gelingt insbesondere durch Suspendieren von elektrisch nichtleitenden Feststoffteilchen in einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, wobei diese Feststoffteilchen sedimentativ aus der Flüssigkeit auf dem Grundkörper abgeschieden werder und durch galvanisch oder chemisch abgeschiedenes Metall formschlüssig und stoffschlüssig untereinander und mit dem Grundkörperverbunden werden.
Zur praktischen Ausführung der Erfindung wird ein Kupferrohr in einen Kupfersalzelektrolyten gebracht, der in klein verteilter Form Siliziumkarbid-Teilchen enthält, die wesentlich kleiner als die erzeugte Schichtdicke sind. Während die Siliziumkarbidteilchen in geeigneter Form mit der Rohroberfläche sedimentativ in Verbindung gebracht werden, wird bei üblichen galvanischen Stromdichten das verbindende Kupfer auf der Rohroberfläche und verbindend zwischen dieser und der Feststoffteilchen sowie zwischen den Feststoffteilchen abgeschieden
Durch geeignete Wahl der Verfahrensparameter wird eine etwa 0,3 mm starke Schicht erzeugt, die in ihrem Innern Hohlräume
aufweist, die untereinander durch Kapillaren, bzw. diesen ähnlichen Öffnungen, und in Richtung zur siedenden Flüssigkeit durch Poren oder größeren Öffnungen verbunden sind.
Durch das gleichzeitige sedimentative Abscheiden der Siliziumkarbidteilchen und das galvanische Abscheiden von Kupfer ist die MikroStruktur der Detailoberfläche der gesamten Struktur von scharfkantigen Siliziumkarbidteilchen durchsetzt.
Durch die Ablagerungsbedingungen bilden sich zwischen den Karbidkristallen und dem verbindenden Kupfer sowie den Karbidkristallen untereinander eine Vielzahl von Kerben, die hervorragende Siedekeime bilden. Die kapillare Makrostruktur unterstützt den ständigen Zufluß von Flüssigkeit zu den Siedekeimen und die Abfuhr der Gasblasen.
Durch geeignete Prozeßführung sind Makro- und Mikrostrukturen erreichbar, die für den Wärmeübergang der zu verdampfenden Flüssigkeit optimal sind, indem Schichtdicke, Kapillar- und Porengröße sowie die Siedekeimdichte durch die eingelagerten Feststoffteilchen variiert werden.
Claims (4)
- Erfindungsanspruch:1. Metallische Wärmeübertragungsfläche für siedende Flüssigkeiten mit rauher Oberflächenschicht, dadurch gekennzeichnet' daß die Oberflächenschicht aus metallverbundenen, elektrisch praktisch nichtleitenden Feststoff partikeln besteht, die in ihrer Makrostruktur eine Vielzahl von untereinander und mit der siedenden Flüssigkeit verbundenen Hohlräumen aufweist und in der MikroStruktur der Oberflächen kerbenreich ausgebildet ist.
- 2. Metallische Wärmeübertragungsfläche nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß die elektrisch praktisch nichtleitenden Feststoffteilchen aus Hartstoffen, vorzugsweise harten Oxiden und/oder harten Karbiden bestehen.
- 3. Metallische Wärmeübertragungsfläche nach Pkt. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Feststoffteilchen scharfkantig ausgebildet sind.
- 4. Metallische Wärmeübertragungsfläche nach Pkt. 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Feststoffteilchen aus Siliziumkarbid bestehen.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD27214884A DD233641A1 (de) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | Metallische waermeuebertragerflaeche fuer siedende fluessigkeiten |
| DE19853536525 DE3536525A1 (de) | 1984-12-29 | 1985-10-12 | Metallische waermeuebertragungsflaeche fuer siedende fluessigkeiten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD27214884A DD233641A1 (de) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | Metallische waermeuebertragerflaeche fuer siedende fluessigkeiten |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD233641A1 true DD233641A1 (de) | 1986-03-05 |
Family
ID=5564487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD27214884A DD233641A1 (de) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | Metallische waermeuebertragerflaeche fuer siedende fluessigkeiten |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| DE (1) | DE3536525A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10141525B4 (de) * | 2001-08-24 | 2009-12-31 | ZAE Bayern Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung eV | Stoff- und Wärmeaustauschreaktor |
Families Citing this family (2)
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1984
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1985
- 1985-10-12 DE DE19853536525 patent/DE3536525A1/de not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE3536525A1 (de) | 1986-06-19 |
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