DE1083839B

DE1083839B - Method and device for improving the heat transfer between a hot surface and a liquid that is separated from this surface by a layer of vapor that forms over the hot surface

Info

Publication number: DE1083839B
Application number: DEST10918A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Karl Hei Steigerwald
Original assignee: KARL HEINZ STEIGERWALD DIPL PH
Current assignee: KARL HEINZ STEIGERWALD DIPL PH
Priority date: 1956-02-29
Filing date: 1956-02-29
Publication date: 1960-06-23
Also published as: GB844757A; CH341847A

Description

Isolator wirkende Dampfschicht voneinander getrennt sind. Beim Anlegen der Spannung wird in der sehr dünnen Dampfschicht eine sehr hohe elektrische Feldstärke erzeugt und es treten Gasentladungen auf. Dadurch bewegte Medien auf, welche naturgemäß den 30 durch werden Dampfmoleküle ionisiert und wandern Wärmeübergang verbessert, solange sich über dem in die Flüssigkeit zurück. Auf diese Weise wird heißen Körper keine zusammenhängende Dampf schicht Energie von der heißen Fläche durch die Dampf schicht gebildet hat. Im letzteren Fall vermag jedoch die zur Flüssigkeit transportiert.Insulator acting vapor layers are separated from each other. When the voltage is applied, the very thin vapor layer generates a very high electric field strength and gas discharges occur. Through this moving media, which are naturally ionized and migrate through the vapor molecules Heat transfer improves as long as it is above that in the liquid. That way will hot body no contiguous steam layer Energy from the hot surface through the steam layer has formed. In the latter case, however, it is capable of being transported to the liquid.

durch elektrische Kräfte bewirkte Bewegung des Überwiegt die Zahl der von der Flüssigkeit in jederMovement caused by electrical forces outweighs the number of fluid in each

Kühlmediums kein Durchbrechen der Dampfschicht 35 Zeiteinheit eingefangenen Ionen die Zahl der in dieser zu bewirken, und die Kühlwirkung bleibt unvoll- Zeiteinheit aus der Flüssigkeit gebildeten Ionen, so kommen. Dies gilt auch dann, wenn die Kühlflüssigkeit ionisiert und durch ein elektrisches Feld auf die
Kühlfläche geschleudert wird.Cooling medium does not break through the vapor layer 35 time unit trapped ions to cause the number of in this, and the cooling effect remains incomplete- time unit formed from the liquid ions, so come. This also applies when the cooling liquid is ionized and applied by an electric field
Cooling surface is spun.

Im Gegensatz dazu dient das Verfahren und dieIn contrast, the method and the

Vorrichtung nach der Erfindung zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen einer heißen Fläche und einer Flüssigkeit, die durch eine sich über der heißen Fläche bildende Dampf schicht von dieser FlächeDevice according to the invention for improving the heat transfer between a hot surface and a liquid which is formed by a vapor layer forming over the hot surface from this surface

getrennt ist. Gemäß der Erfindung wird der Wärme- 45 ausgebildet sein.is separated. According to the invention, the heat 45 will be designed.

Übergang dadurch verbessert, daß zwischen der Zweckmäßig ist es, zwischen der Fläche und derThe transition is improved by the fact that it is expedient between the surface and the

Flüssigkeit und der heißen Fläche eine elektrische Flüssigkeit eine Wechselspannung oder eine pulsie-Spannung angelegt und auf einen solchen Wert ge- rende Gleichspannung anzulegen. Bereits bei einerLiquid and the hot surface an electrical liquid an alternating voltage or a pulsed voltage applied and applied to such a value DC voltage. Already with one

regelt wird, daß ein Strom fließt. Wechselspannung von 220 V bei 50 Hz läßt sich beiregulates that a current flows. AC voltage of 220 V at 50 Hz can be used at

Voraussetzung des neuen Verfahrens ist es, daß die 50 nicht zu hohen Temperaturen der zu kühlenden FlächeThe prerequisite for the new process is that the temperature of the surface to be cooled is not too high

Flüssigkeit hinreichend leitfähig ist oder gemacht ist eine befriedigende Wirkung erzielen.Liquid is sufficiently conductive or is made to achieve a satisfactory effect.

und daß auch die heiße Fläche eine gewisse elektrische Zur näheren Beschreibung des Verfahrens ist eineand that the hot surface is also a certain electrical one

Leitfähigkeit aufweist. In diesem Fall wirken Fläche prinzipielle Anordnung für seine Durchführung inHas conductivity. In this case, surface principle arrangement for its implementation act in

und Flüssigkeit als Elektroden, welche durch die als Fig. 1 schematisch dargestellt. Eine Stahlplatte 1 mitand liquid as electrodes, which are shown schematically by the as Fig. 1. A steel plate 1 with

009 547/261009 547/261

verringert sich die Dicke der Dampfschicht und kann örtlich sogar Null werden. An diesen Stellen berühren sich also Fläche und Flüssigkeit.the thickness of the vapor layer decreases and can even locally become zero. Touch at these points thus surface and liquid.

Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, im Räume der Entladungsstrecke oder deren nächster Umgebung ein magnetisches Feld zu erzeugen. Hierbei können die die Flüssigkeit und den elektrischen Strom führenden Teile gleichzeitig als magnetische LeiterUnder certain circumstances it can be advantageous in the area of the discharge path or its next Environment to generate a magnetic field. In doing so, they can use the liquid and the electric current leading parts at the same time as magnetic conductors

einer flachen Mulde 2 befindet sich auf einer Temperatur von 300° C. Bringt man in die Mulde 2 die Wassermenge 3, so bildet sich sofort eine Dampfschicht 4, welche das Wasser 3 trägt und von 2 trennt. Die Wärmezufuhr von 2 nach 3 erfolgt nur langsam und zu einem wesentlichen Teil durch Wärmestrahlung. Das Wasser gerät hierdurch in eine gewisse Bewegung, die aber nicht ausreicht, seine durch die Oberflächenspannung zusammengehaltene und verrundete Oberfläche zu zerreißen. Das Wasser kommt auf eine Temperatur von etwa 97° C und siedet nicht. Der Verdampfungsvorgang verläuft so langsam, daß z. B. bei einer Anfangsmenge von 4 cm³ Wasser die Menge von 3 cm³ Wasser erst in der Zeit von 210' Sekunden verdampft wird.a shallow trough 2 is at a temperature of 300 ° C. If the amount of water 3 is brought into the trough 2, a vapor layer 4 is formed immediately, which carries the water 3 and separates it from 2. The heat supply from 2 to 3 takes place only slowly and to a large extent through thermal radiation. This causes the water to move to a certain extent, but it is not enough to tear its rounded surface, which is held together by the surface tension. The water reaches a temperature of around 97 ° C and does not boil. The evaporation process is so slow that z. B. with an initial ^{amount of 4 cm 3 of} water, the amount of 3 cm ^{3 of} water is evaporated only in the time of 210 seconds.

Zum Anlegen einer Wechselspannung wird eine Elektrode 5 in das Wasser getaucht und über ein Strommeßgerät 6 mit dem Regelabgriff eines Regeltransformators 7 verbunden. Die Abnahmewicklung von 7 ist einseitig geerdet und mit der Platte 1 ver- a° bunden. Ein Spannungsmeßgerät 8 zeigt die an 7 eingestellte Spannung an. Der Trafo 7 hat ein Übersetzungsverhältnis 1:1 und wird an 220 V, 50 Hz angeschlossen. Regelt man die Spannung vom Wert Null aus hoch, so wird zunächst an 6 kein Strom angezeigt, as weil die als Isolator wirkende Dampfschicht einen Stromfluß verhindert. Überschreitet man jedoch einen Spannungswert, der etwa zwischen 100 und 150 V liegt, so wird die Dampf schicht 4 in schneller Folge von elektrischen Durchschlägen durchsetzt. Gleichzeitig tritt unter sichtbarer Dampfentwicklung ein Sieden des Wassers ein, das mit hörbarem Zischen verdampft. Die elektrischen Entladungen sind dabei zum Teil als helle Fünkchen sichtbar. Bei einer Ausgangsmenge von 4 cm³ Wasser wird nun für die Verdampfung von 3 cm³ nur die Zeit von 20 Sekunden benötigt. Bei einer Spannung von 220 V fließt während dieser Zeit ein mittlerer Strom von 0,07 Amp., so daß eine Wärmemenge von 73 cal zugeführt wurde. Wenn der elektrische Entladungsvorgang bei einer Temperatur von 10° C beginnt, werden zum Verdampfen von 3 cm³ Wasser insgesamt 1887,0 cal verbraucht. Nach Abzug der elektrisch zugeführten Wärmemenge von 73 cal verbleibt eine der Platte entzogene Wärmemenge von 1814,0 cal. Dies entspricht einer Kühlleistung von 90,7 cal/sec.To apply an alternating voltage, an electrode 5 is immersed in the water and connected to the control tap of a control transformer 7 via an ammeter 6. The take-off winding from 7 is earthed on one side and connected to plate 1. A voltage measuring device 8 shows the voltage set at 7. The transformer 7 has a transformation ratio of 1: 1 and is connected to 220 V, 50 Hz. If the voltage is increased from zero, no current is initially displayed at 6, as the vapor layer, which acts as an insulator, prevents the flow of current. If, however, a voltage value which is between approximately 100 and 150 V is exceeded, then the vapor layer 4 is penetrated by electrical breakdowns in rapid succession. At the same time, the water boils with a visible development of steam, which evaporates with an audible hissing sound. The electrical discharges are partly visible as bright sparks. With an initial quantity of 4 cm ^{3 of} water, only 20 seconds are required for the evaporation of 3 cm ^3. At a voltage of 220 V, an average current of 0.07 Amp. Flows during this time, so that an amount of heat of 73 cal was supplied. If the electrical discharge process starts at a temperature of 10 ° C, a total of 1887.0 cal is consumed ^{to evaporate 3 cm 3 of water.} After subtracting the electrically supplied amount of heat of 73 cal, the amount of heat withdrawn from the plate of 1814.0 cal remains. This corresponds to a cooling capacity of 90.7 cal / sec.

Dagegen liegt bei einer Verdampfung des Wassers ohne Einwirkung des beschriebenen Verfahrens nur eine Kühlleistung von 9,0 cal/sec vor. Durch die in Fig. 1 gezeigte einfache Anlage wurde die durch Wasser unter den vorliegenden Bedingungen erzielbare Kühlleistung auf etwa den zehnfachen Wert gesteigert. On the other hand, there is only an evaporation of the water without the action of the method described a cooling capacity of 9.0 cal / sec. With the simple system shown in FIG. 1, the through Water under the present conditions achievable cooling capacity increased to about ten times the value.

Die nach Fig. 1 beschriebene Anordnung stellt nur eine schematische Beschreibung des Verfahrensprinzips dar. Sowohl in Anordnung, Form und Material von Elektroden, Kühlflächen, Wasser- und Dampfführung als auch in den Einzelheiten der elektrischen Ausrüstung kann eine praktische Anlage mit Vorteil weiter ausgestaltet werden.The arrangement described according to FIG. 1 is only a schematic description of the principle of the method Both in the arrangement, shape and material of electrodes, cooling surfaces, water and steam supply as well as in the details of the electrical equipment, a practical installation can be advantageous further developed.

Eine wesentliche Verbesserung der nach Fig. 1 erreichbaren Kühlleistung läßt sich durch die Verwendung von Wechselspannungen höherer Frequenzen erzielen. Hierzu kann man einfache, an sich bekannte Schwingkreisschaltungen verwenden, welche durch die Funkenentladungen in der Dampfschicht angeregt werden. Beispiele hierfür zeigen die Fig. 2 und 3.A significant improvement in the cooling performance that can be achieved according to FIG. 1 can be achieved through the use of alternating voltages of higher frequencies. For this one can use simple, well-known Use resonant circuits that are excited by the spark discharges in the vapor layer will. Examples of this are shown in FIGS. 2 and 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 von bis zu einigen kHz erzielen. Die Schaltung kann sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselspannung angeregt werden.In Fig. 2, a simple circuit for generating a breakdown oscillation is shown. Are located at the terminals 10 and 11 in series circuit, a variable resistor 12 and a variable capacitance 13. Parallel to 13 is the cooling line 14. The capacitance 13 is charged via 12 until the lying at 13 voltage is so high that flashover at 14 arises . With a suitable dimensioning of 12 and 13 , a sweep frequency of up to a few kHz can be achieved. The circuit can be excited with both DC and AC voltage.

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 an 25 Funkenentladungen gezündet, welche ihrerseits den Schwingkreis anstoßen. Es entsteht eine HF-Spannung einer durch die Schaltglieder bestimmten Frequenz.The circuit shown in Fig. 3 uses the excitation of an RF resonant circuit. The regulating transformer 20 is fed with an alternating voltage of 50 Hz. The voltage taken from the control winding is fed via two chokes 21 and 22 to the resonant circuit consisting of the coil 23 and the controllable capacitance 24. The cooling section 25 is connected in parallel to the resonant circuit. The separating capacitance 26 is dimensioned in such a way that it represents a high resistance for an alternating voltage of 50 Hz applied to the resonant circuit via the chokes. If the voltage is high enough, 25 spark discharges are ignited, which in turn trigger the resonant circuit. An HF voltage is generated at a frequency determined by the switching elements.

Die in Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltungen stellen nur schematisierte Beispiele der vielen zur Ausübung des Verfahrens gegebenen Möglichkeiten dar. Natürlich können auch elektromechanische oder elektronische Generatoren verwendet werden.The circuits shown in Figures 2 and 3 are only schematic examples of the many to be practiced of the process. Of course, electromechanical or electronic Generators are used.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens ist seine Ausführungsform den vorliegenden technischen Gegebenheiten anzupassen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß im allgemeinen sowohl die Anschlüsse an ein größeres Wasserleitungsnetz als auch z. B. größere Teile einer Strangguß anlage elektrisch geerdet sind. Um zwischen Wasser und Kühlflächen ohne große Verluste eine ausreichende Überschlagsspannung 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.In the practical implementation of the method, its embodiment is the present technical one To adapt to the circumstances. It should be noted that in general both the connections to a larger water supply network as well as z. B. larger parts of a continuous casting system electrically are grounded. In order to be able to produce a sufficient flashover voltage between water and cooling surfaces without major losses, the Water connections are electrically isolated from the rest of the water supply network. This can e.g. B. in known Wise done by a water resistance formed from electrically insulating pipes of sufficient length. A better and technically simple separation can be achieved by the separation shown in FIG. 4 schematically shown arrangement.

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 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 Zu- und 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. DieRohrleitung 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. Hierbei 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 90° gedreht werden, so daß es jetzt Two shells 30 and 31, which are electrically isolated from one another, together form a vessel. The interior of the vessel is divided into two spaces 33 and 34 by an electrically insulating membrane 32. Liquid can be supplied to or removed from the spaces 33 and 34 via pipes 41 and 42. A distributor tap 35 made of electrically insulating material controls the inflow and outflow of the liquid. The distributor plug 37 has two channels 38 and 39 which alternately produce two connections between the pipelines 40, 41, 42 and 43 connected to the distributor tap. In the illustration of FIG. 4, there are connections 40-42 and 41-43. The pipe 40 comes from the water pipe network and now presses water into the space 34 via 42. The water exerts the pressure present in the water pipe network on the water in the space 33 via the membrane 32, practically without being weakened. This is pushed to 43 via 41 and 38. Here, the water located in 33 is electrically isolated from the water supply network, provided that the parts 30, 41 and 43 are also isolated. In its end position, the membrane 32 actuates a piston 44 which triggers a switch 45. In this way, z. B. electromagnetically the chick 37 rotated by 90 ° so that it is now

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° zurückdreht, so daß die Verbindung 40-42 und 41-43 wieder hergestellt ist.makes connections 40-41 and 42-43. Now the reverse game begins, filling the space 33 and emptying of the space 34 until the membrane 32 over the piston 46 and switch 47 the The plug 37 is turned back by 90 ° so that the connection 40-42 and 41-43 is restored.

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. *5The arrangement shown in Fig. 4 operates on the known principle of a flow meter, only with the A special feature is that the liquid flowing off in the pipe 43 differs from the liquid arriving in 40 Liquid is electrically isolated. By means of simple known measures, it is possible to change the equalize the pressure surge arising from the distribution valve in such a way that in 43 an even pressure is maintained. * 5

Die in Fig. 4 beschriebene Anordnung stellt nur ein prinzipielles Beispiel der vielfältigen Möglichkeiten zur elektrischen Isolierung einer in Druckröhren fließenden leitenden Flüssigkeit dar. Neben den galvanischen Trennmethoden sind für die mit ao höheren Frequenzen arbeitenden Verfahren noch die Trennverfahren der Wechselstromtechnik verwendbar. Hierauf soll nicht näher eingegangen werden.The arrangement described in FIG. 4 is only a basic example of the many possibilities for the electrical insulation of a conductive liquid flowing in pressure tubes the galvanic separation methods are still used for the processes that work with ao higher frequencies AC technology separation processes can be used. This will not be discussed in more detail.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen schematische Darstellungen von Beispielen für Kühlstrecken. ^a5FIGS. 5 to 8 show schematic representations of examples of cooling sections. ^a 5

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 Spannungserzeuger 56 geschaltet, wobei 50 geerdet sein kann. Über den Zufluß 54 wird Wasser in die Wanne gefüllt und hier verdampft.In Fig. 5, 50 represents a plate to be cooled. A plate made of insulating material, e.g. B. Ceramic, existing tub 51 is connected to 50 in such a way that a vessel is created that is open at the top. Between the electrode 52 and the The voltage generator 56 is connected to plate 50, it being possible for 50 to be grounded. About the tributary 54 is Water filled into the tub and evaporated here.

In Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, welche im Prinzip ähnlich wie die aus Fig. 5 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.FIG. 6 shows an arrangement which in principle works similarly to that from FIG. 5, but with better steam evacuation is ensured. In addition, the water-bearing parts do not touch the parts to be cooled Area so that the former can be made of metal. The plate 60 is to be cooled. In a little A metal screen 61 is arranged at a distance of 60, which is provided with openings 62 and drainage plates 63 is provided. Shielding plates 64, which form the openings, are located between the drainage plates 63 Shield 62 from spray water, but allow steam to pass through. That by the influx 65 supplied water is passed through the drainage plates 63 so that it the wall 60 in the largest possible Touches surface. The voltage generator 66 is connected between 61 and 60, with 60 being grounded can.

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 ober abfließendes Wasser keine elektrisch leitenden Brücken zu nicht zu kühlenden geerdeten Metallflächen entstehen. Außerdem lassen sie sich als Berührungsschutz ausbilden.The arrangement shown in Fig. 7 operates with spray nozzles. One or more nozzles 72 are in a screen 71 and spray the surface of 70. The screen 71 has openings 73 and shielding plates 74. The voltage generator 76 is connected between 71 and 70. The screens 61 and 71 ensure that no electrically conductive bridges are created by spraying or draining water to grounded metal surfaces that do not need to be cooled. They can also be used as protection against accidental contact form.

Die in Fig. 8 dargestellte Anordnung stellt ein Beispiel für die Anwendung des Verfahrens innerhalb der Stranggußkokille 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 82 druckfest angeordnet, welche eine dosierbare Menge Wasser gegen 80 sprüht. Der entstehende Dampf kann durch die Bohrungen 84 entweichen. Der Spannungserzeuger 85 kann zwischen 82 und 81 oder 82 und 80 geschaltet werden.The arrangement shown in FIG. 8 represents an example of the application of the method within the continuous casting mold. The strand 80 to be cooled is in close contact with the mold wall 81. A Ring 83 made of fireproof insulating material is embedded in 81 in a pressure-resistant manner. He has holes 84. In its center, the metal spray nozzle 82 is arranged in a pressure-tight manner, which has a metered quantity Water sprays around 80. The resulting steam can escape through the bores 84. The voltage generator 85 can be switched between 82 and 81 or 82 and 80.

Alle in den Fig. 5 bis 8 gezeigten Anordnungen können auch ringförmig in sich geschlossen ausgeführt werden. Sie stellen nur eine Auswahl der prinzipiell möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dar. All of the arrangements shown in FIGS. 5 to 8 can also be designed to be closed in a ring shape will. They represent only a selection of the embodiments of the subject of the invention that are possible in principle.

Neben der Anwendung auf spezielle Kühlvorgänge., wie sie z.B. beim Gießen oder Härten von Metallen vorkommen, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für weitere Zwecke vorteilhaft verwenden. Ein Beispiel hierfür ist die Dampferzeugung, insbesondere in Energieumwandlungsanlagen. Sie läßt sich nach dem Verfahren in hocherhitzten Gefäßen und auf kleinem Raum durchführen. Ein Beispiel für eine Druckkammer zur Erzeugung hochgespannten Dampfes zeigt Fig. 9. 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 98 führt den erzeugten Dampf ab.In addition to the application to special cooling processes, such as when casting or hardening metals occur, the inventive method can also be used advantageously for other purposes. An example of this is steam generation, especially in energy conversion systems. She lets herself Carry out according to the procedure in highly heated vessels and in a small space. An example for a pressure chamber for generating high-tension steam is shown in FIG. 9. A heating chamber 90 is provided with a Part of its wall 91 is shown. The pressure chamber 93 is pressure-resistant on an electrical insulator 92 attached. The water pressure line 94 is arranged in a pressure-tight manner in the interior of the insulator. She is going through a spray head 95 closed, through whose nozzles 97 the water on the highly heated walls of 93 is sprayed. The voltage generator 96 is connected between 94 and 93, 93 or 94 being grounded can be. The pressure line 98 discharges the generated steam.

Unter Umständen ist es zweckmäßig, das Wasser vor dem Kühlungs- oder 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, vergesehen werden.It may be useful to remove the water before the cooling or evaporation process To free residues forming impurities and the electrical conductivity by admixtures that leave little or no residue. In addition, mechanical or electrical devices to remove residues, at intervals or continuously, be overlooked.

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 anderen, an der elektrischen Entladung beteiligten Teile.All examples shown can be modified in many ways. So can the shapes of the cooled surfaces not only, but z. B. be cylindrical. Their texture can be polished or rough. she can be provided with a coating, in particular with an electrolytically produced coating. This also applies to the other parts involved in the electrical discharge.

Die Verwendbarkeit des Verfahrens besteht nicht nur für Wasser, sondern für jede Flüssigkeit, welche ausreichende eigene elektrische Leitfähigkeit besitzt oder durch Beimengungen zu erzeugen gestattet. Sie besteht insbesondere auch für flüssige Metalle.The method can be used not only for water, but for any liquid, which Has sufficient electrical conductivity of its own or is permitted to generate it through admixtures. she exists in particular for liquid metals.

Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, im Räume der Entladungsstrecke oder der nächsten Umgebung ein magnetisches Feld zu erzeugen. Hierbei können die Flüssigkeit führenden und elektrischen Strom führenden Teile gleichzeitig als magnetische Leiter ausgebildet sein.Under certain circumstances it can be advantageous in the area of the discharge path or in the immediate vicinity to generate a magnetic field. Here the liquid leading and electrical Current-carrying parts can be designed as magnetic conductors at the same time.

Die in den Beispielen genannten elektrischen Werte stellen nur Größen dar, welche bei den beschriebenen speziellen Anordnungen auftreten. Natürlich können je nach den gegebenen Verhältnissen höhere oder niedrigere Werte auftreten.The electrical values given in the examples only represent values that are used in the described special arrangements occur. Of course, depending on the circumstances, higher or lower values occur.

Claims

Patent claims:

1. Process to improve the heat transfer between a hot surface and a Liquid created by a layer of vapor that forms over the hot surface is separated, characterized in that between the liquid and the hot surface an electrical Voltage is applied and regulated to such a value that a current flows.

1010

2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid by admixtures is made conductive.

3. The method according to claim 1, characterized in that the hot surface by an example electrolytically produced coating is made electrically conductive.

4. The method according to claim 1, characterized in that between liquid and hotter A DC voltage is applied to the surface.

5. The method according to claim 1, characterized in that between liquid and hotter AC voltage is applied to the surface.

6. The method according to claim 1, characterized in that between liquid and hotter A pulsating DC voltage is applied to the surface.

7. The method according to claim 1 and one or more of the following, characterized in that that at least in several places between the liquid and the hot surface in addition to the electrical Field a magnetic field is generated.

8. Device for performing the method according to claim 1 and 5, characterized in that that an LC resonant circuit is provided to generate the electrical voltage, one output electrode of which is connected to the liquid.

9. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that the liquid and the means conducting it at the point of voltage supply electrically from remaining supply system for the liquid are isolated.

10. Device for performing the method according to claim 7, characterized in that that the liquid and / or the electrical current carrying parts as ferromagnetic Head are formed.

11. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that the liquid is sprayed onto the hot surface by means of nozzles, the electrical Voltage is applied between the nozzle and the hot surface.

12. The device according to claim 11, characterized in that that the nozzles are arranged in a container as close as possible to the hot one Area is brought up and in the immediate vicinity of the nozzles openings for the steam outlet contains.

13. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that the liquid is brought to the hot surface through baffles, these baffles are arranged in a container which has openings for the steam outlet and the hot Surface not touched.

14. The method according to claim 1 to 7, characterized by the use in systems for Evaluation of atomic energy.

15. The method according to claim 1 to 7, characterized by the use in heating systems.

16. The method according to claim 1 to 7, characterized by the use for generating of steam.

17. The method according to claim 1 to 7, characterized by the use in the hardening of Materials.

18. The method according to claim 1 to 7, characterized by the use for cooling hot surfaces.

19. The method according to claim 1 to 7, characterized in that it is used for cooling molds and / or casting material is used, in particular in connection with continuous casting plants.

20. The method according to claim 1 to 7, characterized in that it is used to absorb heat Liquids from interfaces of substances that are in a liquid and / or gaseous state is used.

Considered publications:
German Patent Nos. 878 500, 373 051;
U.S. Patent No. 1,835,557;
Deutsche Elektrotechnik, May 1955, issue 5, p. 192.

For this purpose 2 sheets of drawings