DE1539301A1 - Vorrichtung zum Umwandeln thermischer und/oder kinetischer Energie eines sich bewegenden geladenen Aerosolgases in elektrische Energie und umgekehrt - Google Patents

Description

Vorrichtung sum umwandeln thermiecher und/oder kinetischer Energie eines sich bewegenden geladenen Aerosolgaees in elektrische Energie und umgekehrt.

Priorität: 11.5.1965 - V.St.A. '

Die Erfindung beaieht sich auf eine Vorrichtung zum ÜEwandeln thermiHchor und/oder kinetischer Energie eines eich bewegende» geladenen Aerosolgasea in elektrische Energie, und umgekehrt, mit einem guten aerodynamiachen und elektrischen Wirkungegrad.

Bei dem Unnfandlungsprozeas bewegen sich geladene Teilchen in einem Trägergae gegen ein elektrisches PeId, welches einfe Driftgeschwindigkoit entgegengeeetat der^Geschwindigkeit des TrMgergaoeo erzeugt. Wenn der Teilchenradius im Verhältnis zur elektrischen Ladung pro Teilchen klein ist* kann eine große Anzahl geladener Teilchen in einer Volumeneinheit des Gases vor« handem sein, so daß die Ladungadichte groß ist, die Driftgeschwindigkoit iet dann jedoch ein großer Bruchteil der Gasgeschwindigkeit. Dadurch ergeben sich übermäßige Reibungskraftrerlusto und eine nur geringe oder keine Energieumwandlung. Venn

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der Teilchenradius groß ist im Verhältnis zu seiner Ladung·1st, ist die Driftgeschwindigkeit kloin, es sind Jedoch dann möglicherweise au wenig geladene Teilchen in der Voluaeneinneit vorhanden und die iÄdungsdichHe* is^t dann zu klein, so dafl nur geringe Energien umgewandelt werden können.

Es hart sich herausgestellt_%Ad^,fur eine wirksame und starke Energieumwandlung mittelseines geladenen Aerosols mit vernachlässigbaren Driftleistungsverluetett die geladenen Teilchen einen optimalen Radius in Bezug auf ihre Ladung haben müssen und dafl die Anzahl der geladenen Teilchen pro Volumeneinheit so groß sein mufl, daß die erforderliche Ladungsdiohte erreicht wird. Die mathematisch-physikalischen Grundlagen dieser Beziehungen sind in der USA-Patentschrift Ir. 2638 555 erläutert und sind im wesentlichen experimentell bestätigt worden.

Definitionen

Die folgenden Ausdrücke, die in der Beschreibung Torkommen, haben folgende Bedeutung! *

Die Ladungsdichte eines geladenen Aerosols 1st die elektrische Ladung des geladenen Aerosole in der Yolumeneinheit. ~^:"¹

Der Ausdruck "chafo" ist ein Akronym für den Ausdruck geladen··^ Aerosol und Formation (im Englischen^Hcharg3d aerosol and formation")

Die Standardbedingungen des Gases siad bei 10^Hewtone/*² bei 30cf I

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eutBpreohend etwa einer Atmosphäre bei 27⁰C definiert.

Gewisee physikalische Variable, wie z.B. die Gaetemperatur und der Gasdruck, sind relativ zu dsn Zustandebedingungen der Umgebung ausgedrückt unter Verwendung bekannter physikalischer Gesetze.

übersättigter Dampf soll im folgenden Dampf bedeuten in einem Zustand, in dem er an elektrisch neutralen Aeroeoltröpfchen kondensieren kann.

Ein überhitzter Dampf ist ein Dampf, in den elektrisch neutrale Tröpfchen verdampfen. Ein überhitzter Dampf neigt jedoch dazu, vorzugsweise an Ionen oder geladenen Teilchen au kondensieren. Bin geladenes Flüsslgkeiteteilchen kann im Überhitzten Dampf stabil sein,in dem ein neutrales Flüssigkeitateilehen nicht τβΓ-dampfen würde, vorauegasetKt, daß die überhitzung nicht zu groß ist.

Die Teilchenbeweglichkeit ist in Beziehung gesetzt zum Teilchenradiue» zu der Teilchenladung, der Gasdichte und andtrtn physikalischen Parametern· Optimale Wert· dieser physikalisohen Parameter für ein geladenes Aerosolgas sind in Hinblick auf eine wirksame Energleumformung unten abgeleitet.

Die sum Betreiben des mit geladenem Aerosol arbeitenden Generators unter Bedingungen einer maximalen Energieumwandlung nötige oaxinale elektrische feldstärke liegt gerade unterhalb der DurohiaruchefelA-

stärke für dae geladene Aerosolgac unter den Betriebsbedingungen.

Die Durchbruohefeldßtärkein Luft unter den Standardbedingungen let etwa 3*10 Volt/m. Die Durchbruchßfeidstärke eines Gaseβ erhöht eich etwa direkt proportional zur Gasdichte. Die umgewandelte elektrische Energie erhöht sich mit dem Quadrat der elektrischen Feldstärke, und daher mit dem Quadrat der Gasdichte.

Die Beweglichkeit iat definiert ale diejenige Geschwindigkeit eines geladenen Teilchens oder Ions in einem Gas, die bei der elektrieohen Einheitsfeidstärke auftritt. Sie let im MKS-System in der Einheit m /ToIt-Sekunde angegeben. In Luft von Standardbedingungen haben negative Ionen oder positive Ionen eine Beweglichkeit von etwa 10 m /Volt«eeo. Unter Umgebungsbedingungen ergibt die Anwendung der Durohbruohefeldstärke eine Ionengeschwindigkeit von etwa 300 a/sec in Luft. POr Energiewandler ist die Unterschallgeschwindigkeit von 300 m/eec innerhalb eines geeigneten Geschwindigkeitsbereiches.

Die optimale Beweglichkeit eines geladenen Aerosolteilohens ist diejenige Beweglichkeit, die sich in einem geladenen Aerosolgas ergibt mit einer vernachlössigbar kleinen Driftgeeohwindigkeit, die im folgenden mit 1 i» der SJrägergasgeeohwindigkelt angenommen ist, und zwar nahe unterhalb der elektrischen Durchbruchsfeldstärke.

Wenn ein Ion unter Standardbedingungen in einen Gasstrom gebracht wird, der sich mit einer Geschwindigkeit von 300 m/sec bewegt und

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wenn ein entgegengericlrtetea elektrisches Feld maximaler Intensität vorhanden iat, ao ist die Vorwärtsbewegung des Gases gleidh der Driftgesohwindigkeit des Ions, und die resultierende Geschwindigkeit des Ions iet gleich 0. Sie kinetische Energie- dea Gases geht durch innere-Reibung verloren, so daß sich keine Energieumwandlung ergibt. Daher können positive und negative freie Ionen nicht für eine wirksame Umwandlung von Wärmeenergie iη elektrische Energie verwendet werden.

Ss können auch keine nicht angelagerten, d.h. freie Elektronen fUr die Energieumwandlung zwischen einem sich bewegenden Gas und einem elektrischen Kreis verwendet werden, da deren Beweglichkeit nooh größer ist ale die Beweglichkeit eines freien Ions.

Zur wirksamen Energieumwandlung müssen die geladenen Aeroeolteilohen eine optimale Beweglichkeit aufweisen, die einem optimalen Verhältnis ihres. Radius zu ikr«r elektrischen Ladung entspricht. Die Verwendung einer noch kleineren Beweglichkeit würdt keine nützliche Verbesserung ergeben. Größere Radien der Teilchen ergeben weniger Teilchen pro Volumeneinheit und daher eine geringere Ladungsdichte. Sie optimale Beweglichkeit eines geladenen Aerosoltailchene hängt ab von der Wahl der Gasgeschwindigkeit. Diese Gasgeschwindigkeit wird gewöhnlich In den Unterschallbereich gelegt und überschreitet nicht etwa 0,5 Mach, um die Snerglererluste durch Oasreibung klein zu halten. Die Gasgeschwindigkeit kann nicht wesentlich geringer unter 0,5 Mach liegen, da sonst kein beachtlicher elektrischer Strom über das geladene Aerosolgas transportiert

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wird. AIb Beiepiol sei angogebön, daß unter Standardbedingungen und mit einer tJnterschallgaageschwindigkeit die optimale Bewegung für geladene Aeroaolteilchen 10 d7Volt»see beträgt·

Nähere Einzelheiten sind in dor noch folgenden mathematisehphysikalischen Analyse enthalten» die die Festlegung des optimalen Radius im Verhältnis zu der elektrischen Ladung unter den verschiedenen Betriebsbedingungen ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit geladenem Aorooolgae arbeitenden Energiewandler zu schaffen, der sich mit gutem Wirkungsgrad als Generator, Pumpe oder Motor verwenden läßt.

Gegenstand der Erfindung eind im Zusammenhang damit Verfahren und Vorrichtungen sum Erieugen geladener Aerosolteilchen mit einer optimalen Beweglichkeit und mit einem optimalen Verhältnis dts Radius zur elektrischen Ladung·

Der Gegenstand der Erfindung reduziert die Reibungsverluste auf Grund der Drift der geladenen lsileben in Bezug auf das Gas in einem geladenen Aerosol-Energiewandler auf ein Minimum» Die Erzeugung geladener Aerosolteilchen erfolgt gemäß der Erfindung durch ein Kondensationsverfahren, wobei die Kondensation dee Dampfes an einem Ion so lange weiter geht, bis das einfach geladene, im Radius wachsende !Teilchen in seiner Beweglichkeit bis auf einen optimalen Wert gebracht worden isto

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Gemäß einem Verfahren und einer Vorrichtung nach der Erfindung nehmen mehrfach geladene Flüssigkeitsteilchen aus dem umgebenden Dampf eueätsllen Flüssigkeit auf, so daß der Teilchenradius ansteigt und die Beweglichkeit bis auf einen optimalen Wert abnimat.

Qem&e einer Weiterbildung wird der duroh eine Ledeanordimng pro Flächeneinheit erzeugte ladestrom gleiohnäflig gemacht.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zua Einführen τοη thermischer Strahlenergie in ein Gas vorgesehen, um dessen kinetische Energie Über die Verwendung eines aus geladenen Aerosolteilchen bestehenden Strahles au erhöhen.

Die Erfindung ist la folgenden anhand eoheaatisoher Zeichnungen an mehreren AnsffÜxrangsbeisplelen ergtLnsend beschrieben, wobei gleiche Bauteile alt gleiohen Besageslffern versehen sind,

Figur t ist ein Querschnitt länge der Ströaungsachee eines Energlewandlere nach der Erfindung, der eine Anordnung τοη StroBlinienkÖrpern seigt.

Figur 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 τοη Flg. 1 normal zur Strömungeachse.

Figur 3 ist ein der Fig. 1 entsprechender Querschnitt eines Teiles eines anderen Energiewandlers nach der Erfindung, bei dem ein besonderes Kondensationeverfahren sur Bildung geladener Aerosole und ein besonderes LadeTorfahren angewendet 1st.

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Figur 4 ist ein Längsschnitt einer weiteren anderen Ausführungsfora eines Snergiewandlers nach der Erfindung mit einem elektrischen 8trahlsyetem und einen Xondeneationssyetem. '

Vigor 5 iet eine perspektivisch« Teilanaioht einer Torriohtong sum Laden und sin Bilden geladener Aerosoltellohen uob dir Erfindung.

Figur 6 neigt in einer Kurvendarstellung den Tellohenradius als Funktion der Beweglichkeit ftir einf aoh geladene Teilchen sowie für mehrfaoh geladene Teilchen«

Figur 7 sseigt eine mathematische Funktion in Kurvendarstellung, die beim Ableiten dee optimalen Radius der geladenen Aerosolteilchen von Hutssen ist.

Figur β seigt eine Kurvendarstellung des optimalen Radius einfach geladener Teilchen als Funktion der relativen Gasdichte. Die ausgesogenen Surren wurden auf Grund verschiedener Parameter für die relativ« Durohtoruohefeldstärke des Oases bereohnet. Sis gsstriohelten Kurven entsprechen verschiedenen elektrischen Energiedichten.

Figur 1 seigt eine Leitung 10, die einen Wandler mit geladenem Aerosol enthält. Die Anordnung umfaßt einen Ladebereioh 31 sum Bilden eines Aerosols und Laden desselben, einen Wandlerbereich 32, in dem Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, oder umgekehrt, und «inen Kollektorbereioh 33, in dem das geladene Aerosol entladen wird und an dem der Strom abgenommen wird.

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Paa geladene Aerosol

Eb lassen sich eine Reihe verschiedener Verfahren zum Bilden des Aerosols und zum Laden desselben verwenden. Bei dem in folgenden beschriebenen Verfahren, das der Einfachheit halber Elektrostrahlverfahren genannt sei, v/ird ein StrönitüigemittelBtrahl aus einer öffnung in einen Gasstrom in Gegenwart eines starken elektrischen Feldes gegeben· Das Strömungsmittel steht unter der Wirkung der elektrischen Kräfte und der mechanischen Kräfte, die durch die Drift (elep) der Teilchen relativ zu dem Gasetrom entstehen. Die mechanischen und dielektrischen Kräfte sind bestrebt, die Strömungsmitteltröpfohsn zu zerreißen. Die Oberflächenspannung hingegen ist bestrebt, die Strömungsmitteltröpfohen zusammenzuhalten. Der Zerfall der Tröpfchen in kleinere geladene Tröpfchen geht so lange vor sich, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen den widerstrebenden Kräften hergestellt, ist. Dadurch ist ein ge» ladenes Aerosol entstanden, welches Teilchen mit einem Radius in der Größenordnung von einen Mikron aufweist, wobei jedes Teilchen mehrfach geladen ist.

Das Elektroatrahlverfahxen ist eine wirksame Methode zum Erzeugen geladener Aerosolteilchen, ffenn jedoch das Verhältnis der elektrischen Ladung zum Radiue der geladenen Aerosolteilchen groß iet, könnte die Beweglichkeit derartiger Teilchen eo grofl sein, dafi sie keine wirksame Energieumforaung mehr herbeifahren könnten„

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Bei dem im folgendem beschriebenen Kondensationsverfahren wird ein Gas, das einen kondensierbaren Dampf enthält, durch eine Düse geleitet und kontinuierlich expandiert, um die Temperatur tee Dampfes in Gegenwart von ionen zu erniedrigen, eo daß der Dampf kondensiert und geladene Aerosoltröpfchen bildet, die in dem Gasstrom suspendiert sind. Die wirksame Kondensation des Dampfes an einfach geladenen Teilchen verursacht eine Zunahme des Badius derselben. In dieser Waise läßt sieh ein geladenes Aerosol herstellen, welches eine optimale Beweglichkeit aufweist und fUr einen wirksamen Energiewandler geeignet ist.

Geladene Aerosolteilchen, die naoh dem Kondeneationsverfehren hergestellt sind, können jedoch einfach geladene Teilchen von so kleinem Badius ergeben, daß deren Drift und Reibungsverluste Übermäßig hoch werden. Um eine wirksame Dampfkondensation an den geladenen Teilchen am erreichen, war bisher ein großer Temperaturunterschied erforderlich, der durch eine Gas-Dampfströmung durch eine Düse mit großem Expanaionsverhältnie erseugt wurde. Gase, die durch Düsen mit einen großen Expanalonsverhältnis fließen, haben jedoch gewöhnlich erhebliche Beibungeverluete.

Diese Schwierigkeiten des Kondensationsverfahrene werden durch den. Gegenstand der Erfindung vermieden.

Gemäß einer AusfUhrungsform der Erfindung wird ein Gas von Unterschallgeschwindigkeit verwendet, das mit einen kleinen Anteil von Strahlen eines kondenaierbaren Dampfes versetzt wird. Der

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große Temperaturunterschied wird durch Umwandlung der überhitzung dee Strahls In kinetische Energie desselben erzeugt, die den Trägergae mitgeteilt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungeform der Erfindung ist der kondensierbare Dampf anfangs nur leicht überhitzt und Kühlt eich beim Vermischen mit dem kühleren Trägergae ab. In beiden Fällen kondensiert der Dampf an geladenen Teilchen, etwa Ionen und flussigkeitströpfchen.

Die elektrische ladung der Teilchen let durch das EreeugungSTerfahren desselben bestimmt. Das Kondenaationeverfahren erseugt einfach geladene Teilchen. Das ElektrodUeenrerfahren - mit Auenahme extrem dlinner Strahlen - erzeugt rielfach geladene Teilchen. Bei Verwendung anderer Verfahren let der Radius der geladenen Teilchen möglicherweise zu klein im Verhältnis su der Ladung, so daß die Beweglichkeit su groß let und die Drehgeschwindigkeit daher größer als 1 £ der Gasgeschwindigkeit let. Dabei lassen eich keine wirksamen Betriebsbedingungen erreichen.

Das durch die Erfindung gelöste Problem liegt darin, geladene Teilchen zu erzeugen von so kleiner Beweglichkeit« daß sie einen thermisch-kinetisch-elektriechen Energiewandler hohen Ürkungigrades ermöglichen.

0#*Jie einer Ausftthrungflform ist dies dadurch «!reicht, daß Danpf an Torhtr gebildeten und geladenen Teilchen- entweder einfach oder

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mehrfach geladene Teilchen -kondensiert wird, und daß der Radius der Teilchen vergrößert wird, bio deren Beweglichkeit auf einen optimalen Wert abgenommen hat«

Gemäß einer weiteren Außführungeform läßt eich das Blektrostrahlverfahren verwenden unter Benutzung extrem dünner Fliiesigkeitestrahlen. Diese werden mechanisch durch das Gas in Teilchen zerrissen, die einen optimalen Iiadius und wenige elektrioche Ladungeeinhelten aufweisen. Die Ladung jedes Teilchens wird durch die an den Strahl angelegter Gpannung kontrolliert« Dadurch erreicht man ein geladenes Aerosol, welches ebenfalle eine wirksame Energieumwandlung ermöglicht.

Der Wandlerabschnitt

Der Wandlerabeohnitt 32 umfaßt eine Anordnung von Strümungskörper 16, die jeweils einen stromlinienförmigen Querschnitt aufweisen, so daß die Strümungeflächenanordnung Schiitadüsen 41 "bilden» Das geladene Aerosolgae etröat durob diese Schlltzdüeen und dabei tritt eiae elektro-thermodynamische Energieumwandlung auf. Jeder Strömungen körper 16,let mit einer Leitung 17 an seiner oberen und unteren Oberfläche verbunden.

Die Leitungen 17 legen ein elektrisches Feld an die Chafo-Ionisierelektrode 30, die von der Leitung 10 in Strömungsriehtung vor den Strömungskörpern 16 gehalten wird. Die Punktion der Ionisierelektrode 30 besteht darin, Ionen zn erzeugen, die als Kerne zum Bilden des

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Aerosols und aum. Laden-des-selben verwandet werden. Die Ionißierölektrode 30 kann eine Anzahl von Spitzen, Drähten oder dünnen Rohren darstellen. Der WancUerbereich der T/ibse 41 Liegt zwischen den Ebenen 51 und 52, die durch dia Strecke L voneinander getrennt sind. Die Kollektorelektrode 33 dient dazu, das geladene Aerosol in der Endebene 52 dee Wandlerbereiches der Düse 41 zu entladen.

Bine Aueführungsform der Kollektorelektrode, wie sie in ffig« 3 dargestellt ist, umfaßt eine Anzahl dünner WoIfraadrahtspitzen -34, die in der weiter unten noch erläuterten Weise arbeitoin.

Der AerosolbildungQ" und LydungaabBchnitt, der ffandlerabochnitt und der KollektorRbßchnitt sind in einem Rohr 10 untergebracht, welches gemäß Fig» 2 einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Das Rohr 10 kann durch eine Planschrerbindung 37 unterteilt sein, um einen leichten Zusammenbau der Wandlerbauteile innerhalb dee Rohres zu ermöglichen.

Die vorstehend genannten Bereiche Bind im Abstand voneinander angeordnet und jeweils durch Isolieratücke 35 bzw. 36 voneinander isolierte

Di® Ladeelektrode 29 kann vollkommen aus Metall hergestellt sein und direkt mit dem Metallrohr 10 verbunden sein, das etwa auf Erdpotential liegt.

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Der Wandlerabs chn.lt t 32 uufaBt ei na Anzahl iUroraungolrtirper 1.6, die aus einem Isoliermaterial hergestellt airid, etwa aus geschmolzenem Quars. Jeder Strömungökorper 16 iet mit leitenden S-treif.en 17»: 17^! versehen, die in Str-Öraungoriohtung hinter der dicke ten Stolle des Strömungskörpars liegen, Wonn die zwischen den Ladestreifen und der Ladeelektrode 29 liegende Spannung genügend erhöht wird oder «renn die Elektrodenabetände nicht Überall gleich Bind im Rahmen der üblichen AbmesBungatoleranzen, können verochieden Btarfcö Stroiadichten auftreten. -Üm--dieti^> zu vermeiden, ist es manchmal von Vorteil, ein WiderstandanetKwerk zu verwenden, das weiter unten noch beschrieben iat. Die Lsitungsotrelfen 17, 17* eind Über Widerstände 18, 18' (siehe Fig» 3) mit einer gemeinsamen Leitung 19 innerhalb der Strömungekörper verbunden. Dadurch wird der Strom pro QusreohnlttBelnli©It ά®τ Ströauagakörperanordnang vergleichmäßigt. Weaa äle Ladaapannung zwischen den Ladestreifen 17, 17' und der Ladeelektrode 29 angelegt wird, bo fließt im wesentlichen kein Strom auf die Ladestreifen. Wenn jedoch ein kleiner Anteil (beispielsweise 1 $) der Stromdichte des Energie-Wandlers an irgendeiner Stelle an einen der Ladestreifen 17, 17' hingelenkt wird, tritt an dem entsprechenden Vorwiderstand ein Spannungsabfall auf, der diesen Strom begrenzt. Dadurch wird dl» Stromdichte, die aus einer Querachnittefläoheneinheit der Anordnung entnommen wird, vergleichmäSigtο

Wenn der Ladestreifen ΐ7 ein geeignetes Potential gegenüber der Ladeelektrode 29 hat, setst die Aeroso!bildung und -ladung ein,

und zwar In dem Formations- und Ladebereich 40. Es eel angenommen, daß der Ladestreifen 17 mit +3kV gegenüber der Ladeelektrode 29 vorgespannt ist, die sich auf Erdpotential befindet.

Die Beweglichkeit der geladenen Teilchen 44 in den Wandlerbereioh der Düsen 41 soll ungefähr den optimalen Wert haben. Während der Bildung und der Ladung der Aeroeolteilchen 44 existieren lediglich freie Elektronen, negative Ionen und/oder geladene Teilchen verhältnismäßig großer Beweglichkeit. In dem Formations- und Ladebereich 40 haben die Ionen oder die gerade gebildeten kleinen geladenen AeroBoltellchen eine Beweglichkeit, die etwa 10 bis 1000 mal gröQer ist als die der größeren geladenen Aeroaolteilchen in dem Wandlerbereioli der Düse 41.

Der Eollektorbereloh

Die geladenen Aeroeolteilchen werden an Ausgang der Ebene 52 dee Wandlerdüeenrauraee 41 entladen. In diesem Zustand werden sie nicht mehr duroh das elektrische PeId beeinflußt. In manchen Fällen sind die ungeladenen Teilchen unstabil und verdampfen und bilden dabei einen Daapf in dem Trägergas. Der Stromfluß in dem Entladebereich vfird duroh positive Ionen gebildet» die von den Spitzenelektrode» 33 austreten, die die geladenen Aeroeolteilchen an der Ausgangsebene 52 entladen. Diese positiven Ionen durchqueren den Bereich an der Ausgangsebene 52. Sie durchqueren den Bereich 46 wegen ihrer verhältnismäßig großen Beweglichkeit schnell. Das in Fig. 3 dargestellte geladene Teilchen 47 in der Ausgangsebene 52 des Wandlerbereichee

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wird gerade durch ein positives Ion 48, das aus der Spitzenelektrode 34 austritt, entladen.

In dem Wandlerbereich 41 verursacht die große Raumladungsdichte eine wesentliche Zunahme des elektrischen Potentials in Strömungerichtung. Andererseits kann sich in dem Bereioh 40 und in dem Entladebereich 46 wegen der Haumladungedichte kein großes elektrisches Feld aufbauen. Die Raumladungedichte in C/nr iet gleich der Stromdichte in k/vT geteilt durch die Geschwindigkeit in m/seo. Mit Ausnahme geringer Leckströme ist der Strom in den Bereichen 40» 41 und 46 überall gleich. Die Beweglichkeiten und Geschwindigkeiten der Ionen in den Bereichen 40 und 46 sind groß im Vergleich eu dem fandlerbereioh 41, In dem die geladenen Aerosolteilchen in dem Trägergae eine verhältnismäßig kleine Geschwindigkeit aufweisen. Daraus folgt, daß die ledungedichten in dem Formations'-' und Ladeber θ ich 40 und in dem Entladebereich 46 gering sind. Daher ist der Potentialgradient in den Bereichen 40 und 46 klein, «wischen der Singangeebene 51 un* Auagangsebene 52 des Wandlerbereicies 41 Jedoch groß.

Von der Spitzenelektrode 34 werden Ionen emittiert, die dae geladene Aerosol in der Ausgangsebene 52 entladen. Die Raumladung des negativ geladenen Aerosole in den Wandlerbereich 41 ergibt ein großes negatives Potential 0^_3x in der Auegangsebene 52. Bei Fig. 3 ist dieses Potential z.B. mit -53 kY angegeben. Der Strom I ereeugt an dem Widerstand 50 einen Spannungsabfall von 0 » Ι·Ε, wobei H den t/ideretandewert des Widerstandes 50 bedeutet. Dabei tritt o.lne

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Potentialdlfferens von L· = (^!/> „ - Φ) zwischen, der Kollektor-

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spitze und dem Potential des geladenen Aerosols'in der Ausgangsebene 52 auf. Diese Potentialdiffarena φ^ ist in der Größe von 3 kV und verursacht einen lonenstrom an der Spitze 34, der ausreicht, um das durch die Ausgangeebene 52 strömende geladen© Aerosol zu entladen. Der größte Teil der Potentialdifferena φ erscheint an dem lastwiderstand, da <L klein gegen f ist. In diesem Beispiel ist φ = -50 kV,

Die geladenen Aerosoltellohen

Im Zustand d©r Überhitzung verdampfen elektrisch neutrale Fliissigkeitströpfchen. Geladene Aeroßolteilclien jedoch bilden sich selbst unter diesen Bedingungen durch Kondensation von Dampf an geladenen Ionen oder Tröpfchen, Daliur sind elektrisch. _£;öladene Aerosolteilchen stabiler als elektrisch neutrale ieilchen. Deshalb können sich geladene Aerosolteilchen in dem Formations-.und Ladebereich bilden und in dom Wandlerhereich weitere:c,iaf;iereii_f selba+ in "geringfügig Überhitztem Dampf« öle verdampfen wieder in dem Gasstrom, nachdem eie in dem Kollektorbereieh entladen worden sind.

Man kann Jedoch auch den formations- mid Eadebereich und den Wandlerberaich in einem txnterkühlten Dampfssua fearid Jiaifcen, um die elektrische Durchbruchsfel'i3tä//'ce dee ^elalötioa AaroaoXgaseo zu ertiöhen. Man kanu daher überhiinSvaii Dampf in diöuu Btriiniiuiij ο in--, fiihron, nachdem eie tluu Kniliiktnvbv.vei<ni durehtiiiöj-i; hat, mn die ben Flüa.3i4..c:ntxöt ioJwm au vtu'JaiJinVrv, .

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Das Potential der Ladestreifen 17 wird durch eine Spannungquelle aufrecht erhalten, die swischen der geerdeten Ladeelektrode 29 und dem Ladestreifen. 17 eingeschalt3t ist. Der Strom aum Aufrechterhalten der ladeepannung an der Ladeelektrode ißt vernachläsBigbar klein im Vergleich zu dem aus der Ladeelektrode 30 auetretenden Strom, der durch die Kolleüctorelektrode 34 aufgenommen wird. Dies rührt daher, daß die aus der Ladesloktrode emittierten Elektronen oder negativen Ionen eum größten Teil niemale den Ladestreifen 17 erreichen. Stattdessen werden diese Ionen oder Elektronen durch den kondensierenden Dampf eingefangen und bilden geladene Aerosol -tröpfchen sehr kleiner Beweglichkeit, dia daher durch den Gasstrom in den y?andlerbereleh 41 mitgenommen werden« In diesem reagieren die AeroBolteilohen alt ihrem eigenen Raumladtingafeld und dem durch die Ladestreifen erzeugten Seid, wobei dem geladenen . Aerosolgas Energie entzogen wird, indem ihre Geschwindigkeit und/oder Temptratur erniedrigt wird· Darnach werden die geladenen AeroBolteilcheÄ an dar AusgaiigBebene 52 des Wandlerbereichee 41 entladen, «.B. daa Teilehen 47 durch positive Ionen 48 großer Beweglichkeit, die von der Spitzenelektrode 34 herrühren.

Die Coronaelektrode

Die Corona-fedelektro&e 29 kann ale hohle Nadel ausgebildet aeln (nicht dargeat3llt)odar eine odex¹ mehrere dünne Röhren 30 umfassen mit einer Aneahl irinaiger Öffnungen 22 In denselben, Die erforder-1. ich en 5srlnzlg8n Öffrmngeri können durch-eine-Elektronene trahl-

l;.johiLik heratiiLlen» ta dem UohJ? 30 lot· Überhitzter'Dam^f 25 ent=·

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halten'. ■ Ea ist eine geeignete über'aitsungatemperatur über die Temperatur des Gasstromes 15 erzeugt. Das Rohr 30 bildet Dampfstrahlen 48, deren kinetische Snergie der Energie des GaBstromes hinzugefügt wird. Bei gewissen Vorrichtungen nach der Brfindung ist die kinetische Snergie des Gasstrahles gleich den Reibungeverluet plus der umgewandelten elektrischen Snergie· Es bilden sich um das Rohr 30 Ionen aus dem Koronafeld· Diese Ionen bilden Kerne, an denen Dampf aus dem Dampfstrahl 48 kondensiert und die erforderlichen geladenen Aerosoltröpfchen 44 bildet.

Der Gasstrom 15 hat vorzugsweise eine Unterschallgeschwindigkeit. Eine große Expansion des Trägergasstromes 15 ist nicht erforderlich, un eine Kondensation zu bewirken. Stattdessen erfolgt eine Daapfkondensation an Ionen oder geladenen Tröpfchen bei einem Temperaturabfall, wie er duroh Umwandlung thermischer Energie des Überhit säten !Dampfes 23 in kinetieche Energie der Dampf strahlen 48 erfolgt, so daß dem Gasstrom 15 auch zusätzliche kinetische Energie vermittelt wird. Lediglich ein kleiner Teil der Gasaasse, etwa In 3«? QrräSe ^on TO""' Teilen, ist sram Bereitetellen von flüssigkeit für die geladenen Aerosolteilchen erforderlich. Ea kann daher ein großer Temperaturabfall in den Dampfetrahlen 48 auftreten, der lediglich einen kleinen Teil der Strömung bildet» wob·! nor ein« geringe Änderung der Temperatur und des Drucke· der Hauptströoung und praktisch keine Auswirkung auf den gesamten thermodynamisohen Wirkungsgrad ez*f ο Igt.

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Die Strahlenpumpe für geladene Aeroaolteilchen

Der geladene Aeroaolstrahl bildet eine neuartige Strahlenpumpe, welche in wirksamer W_eise lcinetiache Energie auf den Trägergasstrom überträgt, ohne daß die normalerweise auf Grund yen Turbulence auftretenden Nachteile vorbanden aind» Es iet keine Strahlenpumpe bekannt, mit der dieses erreichbar ist. Bei gewöhnlichen Strahlenpumpen geschieht das Vermischen eines Strahles mit einem niedergeschwinden Gasstrom unter Auftreten von Turbulenzen an den Schichtgrenzen, und die kinetische Energie dee Strahles wird nicht vollständig auf das Trägergas übertragen, sondern es entstehen Übermäßig hohe Reibungsverluste.

Gemäß der Erfindung kondensiert der überhitzte Dampf in den Strahlen an Ionen und bildet geladene Teilchen geringer Beweglichkeit, die sieb mit dem Trägergas vermischen und dieses einfangen. Die kinetische Energie des geladenen Aerosolstrahleβ wird mit großem ffirkungsgrad auf den Trägergasstrom übertragen»und awar ohne die übliche Turbulenz. Daher hat die Strahlenpuepe für geladenea Aerosol nach der Erfindung einen größeren Wirkungsgrad als gewöhnliche Strahlenpumpen. Die Strahlenpumpe nach der Erfindung läßt eich auch verwenden, um dem Trägergasstrom eine zusätzliche Energie mitzuteilen.

Der StrahlenaeroBoIwgιndler

Die Wirkungsweise der in IPigur 3 dargestellten Vorrichtung ist folgende ο Ea wird üb erhitzt ei* Dampf bei einer solchen Temperatur

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und eolchem Druck verwendet und durch die winzigen Offnungen gedrückt, daß hochgeechwinde Strahlen eines elektriech überhitzten Dampfes erzeugt werden, deeaen Temperatur und Druck etwa gleioh groß iat wie die Werte des Trägergaaes 15· Zuerst werden sehr klein· FluseigkeltatrOpfohen 21 um die durch daß Koronafeld um dl· Rohrelektrode gebildeten Ionen eraeugt. Diese geladenen Tröpfchen haben ursprünglich einen kleineren Radius ale mm wirkungarollen Betrieb des Bnergiewandlers nach der Erfindung erforderlich ist. Wenn sich die Dampfstrahlen jedoch mit d«n geladenen Ofröpfohtn rermisohen, kondensiert sueätilich Dampf an diesen, so d&B deren RadIna sich vergrößert. Figuren 5 und 4 eeig«n Tröpfchen 21 mit einem kleinen Radius in der HÄhe d«r öffnungen 22, BIe geladenen Tropfoben sind dem überhitzten Dampf 23 der Dampfstrahlen 48 ausgeeetat; und vargröflem eich, bie eie in den ¥andlerber«ioh «intreten» Mit zunehmend as Radius und ohne Hinzufügung euaät »Hoher iadung«i bilden die grGäaTQn Tröpfchen 44 wlrkeaae Glieder der Rnergleumwandlung in dem Vaodlerbereioh 41 und werden an der Auegangsobene durch die Spitaenelektrode 34 entladen. Be Bind nooh Einrichtungen {nicht dargestellt) vorgesehen, um einen TrÄgergaiatroia 15 duroh, das Bohr 10 au sohiolkeh. Bä· frAgßVgß» 15 hat Tossugeweise «in niedriges Molekulargewicht mal eine höh* IXirohbruchifeld· tark« *

Di· Qesohwindiglceltan des Srägergaaes 15 in dem Rohr TO liegen augewoieo la ünfcerBChallbereich, (ieeignete Seschwinälgkelton sind efcwa 300 bLa 500 m/a®c. Dies entspricht 0,3 biß 0,5 Mach, für »in Öaa alt niedrigem Molekulargewloht» etwa W&Ba&Tätoit oder

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am

Als Beispiel für eine Gasmischung mit niedrigem Molekulargewicht und hoher elektrischer Burchbruchsfeldstärke sei auf die folgende Tabelle hingewiesen. '

Tabelle I

Gas

Zusammensetzung des geladenen Aerosolgaaee

Symbol Oewichtoteile Molekulargewicht

Wasserstoff Ho	Tib·!!·	0-50	XI	2
Helium He	0-50	4 .
KondenBlerbarer Dampf und Aerosoltröpfchen	t0"*3-20	, · · -
EleJctronen- oder lonenepülgaa oder -dampf	1-20
Inageeaat	100

Betriebsdaten ain·β nit «ines fasMr-Zäftavroeol Chmtratore. Symbol Wtrl llnbtit

Potential	ß	100,000	300	ToIt
Energiedlchte der	η		11,6	•ött/m2
Umsetzung	Jr		7,4x1Ö"5
Ijadunga dichte	P	O	2x1 O*"8	Ooulomb/ä»
Sae-Aeroeol-Sesohwindlgk,	π	1
Oaa-AeroBol-Diehte	6	.1.,6XiO"*19'	kg/»3
Länge d*e Sfandlerberelch«	a Ii	fPtAiT	m
failohonradiuu	r	m
ladung pro Teilchen	H
Ladung pro Teilchen	He	Coulomb

Pie kondeneierbaren Dämpfe haben die genieinsame Eigenschaft, daß sie an Ionen oder geladenen Tröpfchen kondensieren und geladene Teilchen bilden, die zum Realisieren der Erfindung geeignet sind. ·. Beispiele sind» Wasserdampf, organische Dämpfe, etwa von Alkohol, Keton, Formamid, Metalldämpfe, etwa von Quecksilber, Salzdämpfe, etwa-von'Quecksilberchlorid..

Das Elektronen- oder Ionenapülgae oder -Dampf läßt eich frei wählen (Trägergas). Bekannte Gase oder Dämpfe mit einer Affinität «u Elektronen oder Ionen sind Wasser, Sauerstoff, Halogene, Schwefelhexafluorid, Diphenylchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, usw· Das Trägergas sollte mit dem kondensierbaren Dampf nioht reagieren oder identisch mit diesem sein. Ale Trägergae kann z.B. auch edn kondensierbarer Dampf verwendet werden, etwa Wasser oder Alkohol. Beispielsweise läßt sich auch Diphenylchlorid verwenden, das einen merklichen Dampfdruck bei dor Betriebstemperatur hat, um geladene Aerosoltröpfchen zu erzeugen, wobei der Dampf auch als Trägergas verwendet wird. Wasserdampf läßt sich in ähnlicher Weise günstig verwendenο Xn anderen Fällen let das Trfigergao von dem kondensierbaren Dampf verschieden, z.B. Wasserdampf und Chlorgas.

Die durch dae Elektrostrahlenverfahren erzeugten geladenen Aerosoltropfchen haben unter Umständen eine zu große Beweglichkeit, da für eine beetimmte Ladung der Radius des geladenen Teilchens etwas zu klein ist.

Die Erfindung zeigt einen LSBungavveg für dieses Problem, indem

909849/0514

■■.·■■- 24 - ■

1531301

'übersättigter Dampf in der Nähe geladener Aeroßoltoilchon gebracht wird, die ursprünglich durch einen Elektrostrohl erzeugt worden Bind. Der übersättigte Dampf kondensiert an den geladenen Aerosolteilohen und vergrößert dessen Radius, bis geladene Teilchen mit optimaler Beweglichkeit entstanden sind.

Bei den bisher bekannten KondenBationsverfahren enthielt das in den Wandler eintretende Gas ungesättigten überhitzten Dampf oder ein Trägergas mit Dampf anteil. JTach der Expansion des Gases in der Dttae wurde der Dampf sehr stark abgekühlt und dadurch übersättigt, so daß er an Ionen kondensierte und geladene Aerosoltröpfohen bildete.

Mit Dampf, der normalerneiee ale Überhitzt angenommen sein soll, tritt keine Kondensation an geladenen Ionen oder gelandenen Aerosoltröpfchen auf. Z.B. geschieht die Kondensation in überhitzten Dampf von etwa 5 Atmosphären Druck an Ionen oder geladenen Tröpfchen βohneHer, wenn die Überhitzung von etwa + 60⁰C bis sur Sättigung entsprechend einer überhitzung von O⁰C verringert wird. Je größer die überhitzung ist, deeto geringer ist die Zahl der erzeugten geladenen leuchen, und die Beweglichkeit dieser geladenen Teilchen ist möglicherweise für eine wirksame Energieumwandlung zu groß« Dah©r wird vorzugsweise nur mit geringer Überhitzung, mit Sättigung oder Übersättigung gearbeitet, so daß eine wirksame Kondensation zwecks Erzeugung geladener Teilchen dor erforderlichen gßvingBn Beweglichkeit auftritt.

9098 A 9/0 5 1-4 BAO ORfOINAL

Die Kondensationatechnlk nach der Erfindung weicht von der beschriebenen Kondensationetechnik dadurch ab, daß der gewünschte übersättigte Dampf durch einen Dampfstrahl geliefert wird, der aus öffnungen in unmittelbarer Hähe der durch eine Koronaentladung erzeugten Ionen austritt, während der Hauptgasstrom den Dampf unter geringfügig unter dem Sättigungsauetand liegenden Bedingungen enthalten kann- Das-Trägergag 15» das eich mit Unterschallgeschwindigkeit bewegt, verändert seine Geschwindigkeit und/oder !Temperatur in dem Ströraungskörperbereich 16 nur geringfügig entsprechend der umgewandelten Energie· Eb tritt kein Temperaturabfall auf ohne eine Entnahme elektrischer Energie.

BlektrostraJbl-Rondaneationawanaier

Figur 4 zeigt im einzelnen den Wandlerbereicb naoh der Erfindung »um Ausführen eines kombinierten Elektrostrahl-KondonaationsvarfahrenaV Demgemäß ist das Rohr 11 Torzugswaiaa als "Mikrorohr" mit sla«a inneren Durchmesser von 0, 1 mm und einem äußeren Xhirohmesser τοη 0, 2 a aufgebau-i;, wob«i wineige öffmmgen 12 von Ö,o2 «ta Durohmeesar in d«r Rohrwand in einer parallelen Linie mut Hoaraohae vorgesehen sind. Das Bohr 11 ist mit slner yiiiasigkei toque lie verbunden (nicht dargestellt)! so daß aua den winzigen öffimngön Strahlen der Plüsaigkeit austreten. Dieea Fliisaigkelfesotraliliin blLdoii einen Spriihnebol geladener Flliesigkeitateilchöii .Γ3, iLW unter d©r Wlrkong dee elektrischen Faldea und der flassfcrüimng stehen

In Stroaatngßrichtimg vor dem Rohr 11 ist ©in sftfelfcas Eoiir 14· ange ordnet, das einen überhitzten Dam^;.iSlhi.»l:,D3v Dasipf'"-tvifcfe diu-oii

309849/ll'U
BADORIGiNWC.

eine Anzahl Öffnmagen 22 in dem aweiten Rohr 14 aus. Die DurchiaeaBer des Rohres H und dor Öffnungen 22 können größer sein als die entsprechenden Durchmesser des Rohrea 11 und der öffnungen 12, Die sue den Öffnungen 22 avtstretenden Dampfetrahlen 21A haben eine etwas größere Öeaehwindigkeit ala die Geschwindigkeit dee Trägergaaatromes 15» ■

In Strömungariehtung hinter den Rohren 11, H aind an den Strömungs körpern 16, 16¹ Elektroden 17, 17' angebracht. Hinter der AuegangB-ebene 52 befindet eich eine oder mehrere Sollektoralektroden 33, die mit einem Vorwidoretand 20 verbunden sind.

Dieas Vorrichtung hat folgende Wirkungeweiaei Aus den Rohr 14 treten Strahlen 21A überhitzten Uampfee in den !Crägorgaeotrom 15 aüe mit einer 0e8Ohwindigkoit_t die etwa» größer ist als dl© Trägergaögöööhwlndigkeit» Dia iemperatur und die Enthalpie dee Dainpfütrahles 21A nehmen ab, wobei ©ine wirksame umwandlung in feinetiBöh Enspgiö auf britt a die auf die Sas-Dampf-AeroBolgeaamtstrÖnning in dem Hohr 10 übertragen wird, Dar Strahl 211 befindet alch Im über-2fomtaa<V ®$& Pß lagert β loh Flüssigkeit an Ionen od«a?

in ü&m 'Poraiations- miß. ladeberalöh §0 in . woita-r abwärts ab.

Bei Verwendung des Slaktrootrahlverfahrens tritt aiia dem Rohr 11 ein F Uiaß igelte strahl you kleinera. Durchmesser -au»,- der■ unm-ittölbai* darsiaoh la kit ine galadeno Aorooultröpfchen- 13 sei'eprüht wlM, Bei disoem ILektrostrahlTerfsüiron nlnunt b@i Zunahme der

. 90984 9/ÖSU^^₄-BAO ORIGtMAt.

*?■-■■

Feldetärke die Ladling zu'und der Radius der geladenen Teilchen al». Wenn die geladenen Teilchen eueret gebildet werden, ist ihr Radius im Yerhältniu zu ihrer Ladung noch zu klein. Durch den Übersättigten Dampfstrahl 21A wird jedoch zusätzliche Flüssigkeit an jeden geladenen Teilohen angelagert, so daß deren Radien zunehmen. Der Endradiue der geladenen To Hohen an der Eingängeebene 51 dee Wandlerbereiches 4-1 läßt sich duroh die Anzahl und den Durchmesser der öffnungen 22 pro Längeneinheit des Rohree steuern, ferner durch die Temperatur und den Druck des Überhitzten Dampfes 23 in dem Bohr 14, durch die Temperatur, den Druck und die Geschwindigkeit dee Trägergasθβ 15» sowie durch andere Taktoren, die in an eich bekannter Weise eine Beeinflussung des geladenen Aerosole ermöglichen, dae durch den Elektrostahl 13 erzeugt wird. Durch geeignete Wahl dieser Paktoren läßt aich ein optimales Verhältnis des Radius zu der elektrischen Ladung jedes Teilohene erreichen.

Die Ladeelektroden - , ,

Die in Figur 3 dargestellten Ladestreifen 17.» 17^f Bollen eine gleichmäßige lonenemission aua dem Koronafeld der Elektrode 30 aufrecht erhalten. Änderungen der Entfernung der Elektrode 13 , von den Ladestreifen 17 ergeben einen größeren Strom Ton denjenigen Teilen der Elektrode 30, die den Ladestreifen 17 am nächsten liegen, Ub eine gleichmäßige Emission über die gange Länge der Itoronaelektrode 30 zu erreichen, sind vorzugsweise eine-.Anzahl im Abstand voneinander angeordneter Widerstandßßtreifen 18. 18' mit einer

BAD ORfGiNAi

zentralen Elektrode 19 innerhalb jedes isolierenden Strömungekörpers 16 angebracht.

Als Beispiel sei angegeben, daß die Koronaelektrode 30 Mikroampere pro ma LSnge aussendet, daß der Leckstron der Ladestreifen 17 0,1 likroaBpere/aa beträgt und die Widerstände einen Wert von 10¹⁰ Oha/aa Länge der Struaungekurper aufweisen, und daß die Spannung swisohen einem Ladestreifen 17 und der Koronaelektrode 30 2 k? betragt. Die Spannung an den Widerständen 13, 18* betragt 1 k? und die Qesaatepannung ewiechen der Korooaelektrode 30 und dtr gemeinsamen Leitung 19 betragt 3 kV. Sine Erhöhung des Strom·· duroh dl· Widerstand· 18, 18* über irgendeinen Teil de? Langt der etrömangekörper verursacht einen größeren Spannungsabfall an diesen Widerständen. Dadurch wird dl· Spannung awiechen den Ladestreifen 17, 17* und der Koronaelektrode 30 verringert, so. daß auch die Ortliche Stromemission niedriger wird. Obgleich die Widerstände 18, 18* einen vernaohläselgbaren Energieverlust alt β loh bringen, wirken sie selbstregelnd und tragen «u einer gleichmäßigen Iononetroaeaiesion pro Längeneinheit aus der Koronaelektrode 30 bei.

Sie Widerstand· 18, 18* können kontinuierliche Widerstandsetreifen bilden, die swleohen den äußeren Ladestreifen 17 und dem gemeinsamen Leiter 19 angeschaltet sind. Der Wideretandsfrert der Widerstände 16 kann Über die Länge verteilt sein. Hierdurch wird die Konstruktion vereinfacht. Anstelle eines gleichen Widerstandes pro

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, 'BAD ■■■■--'^-·■-' -■·-=

Längeneinheit kann jedoch auch ein nichtlinearer Ballastwider-8tand verwendet werden.

Der Widerstand des Widerstandes 16 hängt von den Strom ab. Sie an den Widerstand abfallende Spannung 1st daher «ine niohtlineare Funktion des Stromes. Ballaatwideratänd· sind an «ich bekannt, deren fiderotandawert beispielsweise alt der 5· Potens des StroMee wachst. Dies ergibt eine sohMrfere Stroabegrensnng durch den Wideretand und eine bessere legelung.

■ *

An dem Ausladende de. β Wandlerberelehes ist der τοη den Xollektorepitsen 34 aoegeeandte Stros daher selbetregulierend. Wenn tin geladenes Aerosol bei» Durchqueren seiner Ausgangeebene nioht durch die..positiv· Ionenquelle neutralisiert wurde, würde die Laduagediohte anwaohsen und sich eine Bauwladuwg in der Ausgang»* ebene aufbauen und ein Anwachsen der Potentialdifferena «wieohen der Auegangeebene und den Xollektorapitsen fur folg· haben, so daß Auch die Potentlaldifferena awlsohen der Auegangiebene"und den lollektorspltsen Ttrgrööert wird und die loaeneeieeion tor den Bttohstgelegeneii lolltktorepiteen suniaet. Durch diesen Iffekt wird die glelohmMSlge and Tollständige Sntladung der geladenen Aerosol t ei lohen, die die Auagangseben· durohipieren, »ittele der Kollektorspitsen gewährleistet.

figur 5 zeigt eine andere Ausführungeform einer Vorrichtung Bilden eines Aerosole und zum Laden deoselbena, welche e. B,

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anstelle de8 Robrea 30 und der Ladestreifen 17, 17' in Figur 3 oder anstelle des Rohroe 12 und der Ladestreifen 17, 17* in Figur 4 verwendet werden kann.

Bei der Vorrichtung nach Figur 5 ist ein isolierendes »ylindriaohe· Bohr 60 oder ein Strömungskörper (nicht dargeetellt) vorgesehen mit einer Achse X-X', länge der ein dünner Draht, etwa ein WolfTaadraht 61, ausgespannt ist, Der Draht kann koaxial innerhalb des Eohres^60 mittels Abatandsstüoken 62 gehalten »ein. Lunge der äußeren Oberfläche des Rohreβ 60 und länge der parallel su der Achse X-X' liegenden Linie ist eine Eeihe winsiger Öffnungen 63» 63a usw. vorgesehen» An der äuSeren Oberfläche dee Bohreβ 60 befindet sieh ein leitender Streifen 64» der eine Ladeelektrode bildet« Da® I@n@re am B©taea 60 enthalt überhitrten Dmmpf 65. Säendem der Dampf aus den öffnungen 63 auegetreten 1st» wird er unterkühlt. Der Dampf 65 sowie die geladenen Ionen, die daran innere Koronaentladung auf Grund des Drahtes 61 eraeugt wärdea_f treten durch die öffnungen 63» 63A ame und bilden einen k@ilfSrnigen Strahl 66 geladener Flüssigkeitetellohon 67«

Die flrkung8weis@ äl@e@r Torriehtung iat anhand der Beschreibung la ?©rbindmng mit der firkungawaise der f ormen ssach iea Figur©» 3 und 4 ¥s^stSndlioh. Der Vorteil der - \ Vorrichtung naeii figur 5 liegt darin,. daß aia -teia©l®ktrcMle -and -der Dre&t 61 ^ur-Erzeugung won Ionen durck Ko^onaentladiiag inner- -halb eiaer einsigen eiiifaclim Struktur ang^öffdnöt eiad und daü ä'l®

909841/0514 '■ BAD

Ionen daher innerhalb kürzester Entfernung mit den auetretenden überhitzten Dampfetrahlen vermischt werden_f und zwar in konzehtrierteeter

Die öffnungen 65_f 63a können Durchmesser von etwa T bis 100 Mikron aufweisen und in irgendeiner geeigneten Weise im Abstand voneinander azigeordnwt sein, ura den gewünschten Massenfluß geladener Flüesigkeitsteilchen in Beaug auf die Masse des Trägergases 15 au erreichen. Die geladenen Aerosolteilchen 67» 68 dispergieren schnell durch gegenseitige Abstoßung und veraischen «ich innig mit den Trägergas 15. Die leitenden Streifen 64 können Metallstreifen darstellen, die in Jona einer Piattierang auf der äußeren Oberfläche des Isolierrohres 60 aufgebracht sind· Die Verbindung des leitenden Streifens 64 verläuft'au einer Spannung·quell· 51 (siehe Figuren 3 und 4), wobei der Draht 61 geerdet ist.

Sin Vorteil der Vorrichtung nach Figur 5 besteht darin, daß die Strömungsicörper 16 in Strömungsriohtung hinter d«r Ponaations- und Ladevorrichtung keine Ladeetreifen mehr benötigen, und daher vollständig aus Isoliermaterial hergestellt sein können. Dadurch wird die Konstruktion wesentlich vereinfacht und es ist ein merklicher Torteil, daß die gesamte Anordnung miniaturisiert werden kann.

?igur 6 zeigt eine Kurve A, die für das ^lektrostrahlverfahren eilt» nicht jedoch für die kombinierte Elelrtrostrahl-Kondensationsteohnik, wie sie anhand der Figur 4 beschrieben ist. Die Kurven A und B

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Bind für ümgebungsbedingungen berechnet.

In Figur 6 stellt die Kurve A die Beweglichkeit als Funktion des TellohenradluB dar für das ElektroBtrahlverfahren. Die Kurv· A wurde berechnet für Flüseigkeitsstrahlen mit größerem Durchmesser, indem die Oberflächenspannung, die die Tröpfchen zusammenzuhalten sucht, gleich den elektrischen Kräften gesetzt wurde, die die Tröpfchen zu zerreißen verfluchen. Diese Grenzbedingung wird Raleigh-Grenze genannt. Die entsprechende Beweglichkeit wurde aus der Gleichung von Stokes-Ounningham oder Millikan berechnet»

Dies· Gleichungen ergeben eine minimale Beweglichkeit von etwa

—5 2 10 ^ m /Volt«see* Diese Beweglichkeit ist au groß für eine wirksame

Energieumwandlung.

Bei Verwendung des Blektroetrahlrerfahrens läßt sich jedooh mit extrem dünnen Strahlen einer Flüssigkeit, die aus winzigen Offnungen austreten, erreichen, daß große Teilchen mit einer einaigen freien Ladung entstehen, die eine optimale Beweglichkeit aufweisen. Da Rohre mit derart kleinen Löchern schwierig herzustellen sind, ist es vorzuziehen, ein anderes Verfahren naoh der Erfindung zu verwenden, gemäß dem das Kondensationsverfahren mit dem ElektroBtrahlverfahren kombiniert ist, um Teilchen einer optimalen Beweglichkeit zn erzeugen« Die Wirkung besteht darin, daß die Kurve A nach links versohoben wird, so daß die Beweglichkeit dann kleiner ale 10"⁶m²./Volt»seo ist.

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mn original

Die Iurre B in figur 6 bezieht sich auf einfach geladene Teilchen» die in üblicher Weise unter Verwendung deβ Xondensationsverfahrens hergestellt sind· Bei gewiesen Betriebsbedingungen, wie sie bisher praktiziert wurden» z.B. bei Vorhandensein τοή* eineeinen freien ladungen in fiberhitetem Dampf, ist der Radius der gebildeten Teilchen unter Umständen kleiner als in der Kurvendarstellung geseigt ist, und die Beweglichkeit liegt oberhalb 10 m /Volfseo. Durch die Kondeneatlonsteohnik nach der Erfindung wird der Radius der geladenen Teilchen vergrößert und die Bewegliohkeit derselben auf unter 10" m /Volt·ββο verringert.

Bei diesem Beispiel beträgt die Ladungsdiohte in dsm fandlerab-BOhoitt 0,053 C/m , und swar unter Verwendung des Kondensationaverfahrene und der Vorrichtung nach Figur 3 mit Iasssrdampf und luft, mit einer Stromdichte von 10 A/m²· einer Oesohwindigkeit τon 300 m/seoY einer Oaediohte, die etwa 9μλ1 gruBer ist als die der Umgebung und dem Wert 11,6 kg/m⁵ entspricht, wobei dir Lunge £ des STandlerbereiohes etwa 7,4 mm betrug und die Bnergiediohte 1 Hegawatt/m² betrog. Diese Dattn sind in ffabelle II auf Seite susammengestsllt.

Die Werte der Tabelle II sind lediglich sur Srlttnterumg angeftlhrt und bilden keine Besohrttnkung·

Die oben angegebenen Prinzipien lassen sich sum Bau eines mit geladenem Aerosol arbeitenden Generators mit vielen Stufen verwenden, in welchem Energie aufeinanderfolgend aus dem Gasstrom

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BAD

- 54 -

entnommen wird. Bel Zugrundelegung des Beispiels von Tabelle II läßt eich mit 50 Stufen pro m Länge des Wandlere eine Energieunwandlungsdlohte von 50 Megawatt/nr erzielen«,

ähnliche Ergebnisse erzielt man mit einem kombinierten Biektrostrahl-Kondonaationsverfahren nach Figur 4. In diesem Pail ist die Anzahl der Sinheitsladungen und der Radine der Teilchen jedoch jeweils größer, das Verhältnis dieser Größen ist jedooh genauso groß wie im Torhergehenden Fall.

Bei dem lälektrostrahlverf ehren nach der Erfindung werden Fliiasigkeitestrahlen mit einen Durchmesser in der Größe von '.00 Mikron verwendet, und es sind in erster linie die elektrischen Kraft·, die ein« Zerstäubung dissts Strahles in geladene Teilchen verursaohen mit Radien in der Größe von 1 Mikron, wobei durchschnittlich 12600 Binheitsladungen pro Tellohen vorhanden sind.

Der Teilchenradius und die Ladung werden in an sich bekannter Weise durch die Raleigh-Grease bestimmt, welche eine elektrische Spannung zwischen der Strahlöffnung und der Ladeelektrode in des* Größe von 2000 Volt erfordert.

Die Kurre A in Figur 6 zeigt die Beweglichkeit geladener Teilchen» die lediglich durch elektrische Zerstäubung hergestellt sind. Man erkennt, daß die Beweglichkeit den optimalem Wert merklich überschreitet, da zv. viele Ladungen auf einem Teilehen vorhanden sind ο .

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BAD f^

- yy-

Bei einen weiteren Verfahren nach der Erfindung werden extrem dünne flUssigkeitsstrahien in der Größe von 1 Mikron Durchmesser verwendet. Diese extrem dünnen Strahlen erfordern zua Zerstäuben in Teilchen in der öröfle von 0,5 Mikron Badius keine oder nur eine geringe elektrisch· Kraft« Sie werden duroh aeohanlsohe Kraft· «wischen dea Strahl und den Trägergasetrom eerrissen sowie durch dl« Oberflächenspannung dee Strahles selbst·

Unter diesen Dastanden bewirkt eine geringe Spannung in der Grüfte von 100 Volt Zwischen der AustritteOffnung der Strahlen und der Ladeelektrode, daS eine gesteuerte kleine Ansahl von Ladungseixtheiten an den Teilchen vorhanden let, so daß die geladenen Aerosolteilchen eine optiaale Beweglichkeit haben. ·

Der Torteil dieser Technik besteht darin, daß kein Danpf verwendet werden au8. ^Die Teilchen werden augenblicklich gelegen und gebildet und haben.«ine optiaale Beweglichkeit, ohn· daß Daapf weiter kondensieren nuß.

Bas Verfahren mit extrea dU*n«n llektrostrahleii lait «ich alt anderen BnergLewandlern kombinieren, etwa alt dea nach figur Hierbei wird anstelle Uberhitetea Dampf es eine FlUesi^ceit durch das Rohr 30 gedrückt.

Die oben beschriebenen Vorrichtungen nach der Erfindung laseen sloh auch sum Erzeugen geladener Aeroeolteilohen für ander·

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Anwendungsgebiete verwenden. In gewiesen Fällen kann man die Kollektorelektroden fortlassen. £.B. lassen sich Vorrichtungen zum Bilden von positiven und negativen Aerosolen verwenden und so anordnen, daß ihre Ladungen sieh gegenseitig neutralisieren. Es läßt eich s.B. auch die Erde als Kollektorelektrode verwanden, wobei dann die anderen Elektrodenpotentiale entsprechend gewählt sind. Anstelle von negativ geladenen Aerosolen kann aan auch positiv geladene verwenden, ohne den Rahmen der Erfindung eu verlassen.

Symbole

a, - 1,74 A₁A₁ - 552

b * Relative Durchbruehsfeldstärke für ein Gae im Verhältnis so. Wasserstoff von Standardbedingunen

b.| ■ elektrische Dtarchbruchsfeldstärke ftir Wasserstoff unter Standardbedingungen

b ■ elektrische Durchbruchsfeldstarke für luft unter Standardbedingungen » 3,08 χ 10 Volt/n

b - relative elektrische Purohbruoheftldatärke für irgendein Gas in Verhältnis su loft unter Standardbedingunen

O₁- Schallgeschwindigkeit für Wasserstoff unter Standardbedingunen (u/eeo)

J) - Molekttldurchmesser (m) B₁ « MolekUldurchmeeser für Wasserstoff (m) E_b - elektrische Burchbruehsfeldetärke (Volt/m)

e β Ladung des Elektrons « 1,60 χ 10" ° Coulomb £_o .m Dielektrizitätskonstante des Vakuums β 8,85 x 10"*¹²

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f = (DZd₁) β Verhältnis des HolekularciuerBchnitts im Vergleich

au Wasserstoff

V=" Oberflächenspannung eines Pille sigkeits tropf chens (Newton/m)

K » relative elektrieohe Durchbruonsfeidstärke für ein sich bewegendes Aerosol. Dieser Wert 1st in Bezug auf die Durohbruohafeldatärke der Gaskomponente des Aerosole unter etatisohen Standardbedingungen normalisiert.

k m v/E ist die Beweglichkeit (»²/Volt.eeo)

H β Machzahl

m » Molekulargewicht des Gases

H a Anzahl der Blektrouenoinheitsladungen pro Teilchen I₀ » Avogadro'EOhe Zahl (Teilohen/Äol) F₆ »Gasdruck im Verhältnis bu Standardbedingungen

q_Q » Verhältnis von Ladung au Jfaeee

q « Ladung pro Teilchen (C)

r β ■' Radius (m) ^

r_t « (0,87Ob₁Aϊ/*Τμ^)Y* «3,91 x iO"¹⁰ Meter '..-T₁X (m) .β-.-- (ΐ,74λΑ_β) T_a « relative Temperatur u = Trägergasgeachwittdigkeit (a/eeo) ν « Driftgeeehwindigkeit (a/geo) « » Driftkoeffiaient * KE^/u

ο « relative Gasdichte ·

A « Viskosität (lewton»seo/m ) '

M. » Viekositat von Wasserstoff bei Standardbedingungen A. ■ mittlere freie Vfeglänge (m)

a mittlere freie Weglänge von Wasserstoff bei Staudardbedingungen

90984 9/0514 BAD

MTj

1/2

(1/Β²)(1 + /T₊ S²)

Standardbedindungen

T₀ - 3CX)⁰ K

P₀ - 10' Hewton/m

Mathematisch-Physikalische Analyse Es folgt ein« mathematlsch-physlkalisohe Analyse, gemäß der der Radius r geladener Tröpfchen fUr eine wirksame energieumwandlung Bwisohen den sich bewegenden Gas und dem elektrischen Feld als Tunktlon der verschiedenen Betrlsbsparaaeter bestimmt wird·

Die Beweglichkeit k eines geladenen Ttlichens, das sich nit der Geschwindigkeit τ durch ein das aufgrund der elektrischen feldstärke 8 bewegt, ist durch Definition»

k> τ/Β (I)

Die Stokes-Cunninghea-ßleichung lets

k* (He/ 6i^ir)(i + 0,87\/r) (2)

ISn den fiadiue r unter -rersohiedenen Betriebsbedingungen su bestioBon, Bässen die Werte k, ia und A. in Gleichung (2) eubetitulert werden, die sodann nach r aufgelöst und vereinfacht wird.

Für eine wirksame Energieumwandlung nn?JS die Driftgeschwindigkeit τ einen kleinen Bruchteil oc der Träger,e;a3gesohwindigkeit u betrafen,

909849705U BADORIOIf

-53-

Es sei ν =«CU und willkarlich ος «0,01 angenommen. Die elektrische Feldstärke sei gleioh der Durcfrbruehafeldstärke angenommen, EsK. Dann ist die Beweglichkeit k eines geladenen Teilchens des Radius r» k « * u/E^ {3)

Die Gasgeschwindigkeit u läßt eich ale Machzahl 11 des Gaees bestimmen mit der Schallgeschwindigkeit c^ von Wasserstoff, Gas unter Standardbedingunen, der absoluten Teaperatur T_&l und dem Molekulargewicht m des Gasest

u > iz Q_A H iT_a/m (4)

Die elektrlBohe Durohbruchsfeldetärke B^ ist gegeben durohs

₁ (5)

Die Beweglichkeit k kann durch die Betriebsbedingungen ausgedrückt

werden, indem die Formeln (4) und (5) in (3) elngeeetst werdeni

/- 1/2

k -otOil O₁A) (*n/hK6)(V⁾

Gemäß der kinetischen Gaotheorie kann die Viskosität ausgedrückt werden durch die Viekoeität U * von Wasserstoff unter Standardbedingungenι

(7)

Während die Porno1 von Sutherland genauer ist, reioht die Poreel (7) jedooh in der Genauigkeit au* und ist roreuslehen, da die daraus hergeleiteten Ableitungen einfacher aind.

Gemäß der kinetischen Gastheorle läßt eich Öle mittlere freie Weglänge A. durch X₁ ausdrücken:

λ- (V4^N_oD²)0/o_a> - ίΐ/4Γ»₀^)(ΐ/ί£_α) - (A₁ZfJ₁₁) (8)

909849705U
BAD

In Formel (2) eel goaetztt r « tc<\ (9)

Sodann läßt eich Formel (2) leicht nach r_ auflösen:

(o,87 Hey\/6!Cuk) (10)

Durch Multiplizieren mit r und Verwendung der Substitutionen (10) und S läßt eich die Gleichung (2) schreiben«

r²- (2T₀ZS)T - rg * 0 (11)

Das AuflOeen der Gleichung (11) nach r und Vereinfachung ergibtι r - r_ßsf(i/S²)(i + F+S*)] (12)

Es eel angenomment

>- (Vs²H 1

Das Auftragen vonγgegenüber S ergibt die in Figur 6 dargestellte Xurre·

Um r_§ durch die Standardbedlngunen for Waeseretoffgas auszudrucken, wird k, L· und^aue Gleichung (6), (7) bzw«. (Θ) in (10) eingesetzt

und rereinfaohti _

// 7 1/2

B J * Il /Il · W J % 111

Is seit j _a

worin X ein Betriebeparaneter ist« Ss sei ferner«

1/2 O₁) (16)

Durch Einsetzen der Formeln (15) und (16) in (U) ergibt sieht ^re - ^₁X (17)

Das Entwickeln ron S nach den Standardbedingungen für Waeseretoff gas unter Verwendung der Formeln (8) und (17) für A bzw* V_n und

909849/MU

BAD

(18)

daa Vereinfachen unter Verwendung von a^ ergibt: S « 1,74Λ/V 0.74^₁Zr₁)ZfS₃X- a/f^X

Pie Gleichung (12) läßt eich mittels der Gleichungen (13), (16.)» (17) und (18) auadrlioken:

r- T₁XYS- (1,74A₁Zf)(V-ZiS₁₁) (19)

folgenden Daten für die Viekoeität /a , die nittlere freie Weglänge Λ , die Schallgeschwindigkeit C₁ und die relative Ihirohbruchsfeldetärke gegen luft b fOr «inen Druck von einer AtaoaphJlr· bei gegebenen Teaperaturen sind aue den bekannten Angaben der Werte ftlr Wasserstoffgaa aua der Literatur entnommen.

Sie Viskositäten werden gewöhnlich in Poiee oder in Zentipoie· angegeben. 1 Poiee - 1 dyn-eec/c»². ja das MKS-Syatea in dlaeer Beeohreibung verwendet iet, mxß die Tiskoeität in Newton, β β o/m² auegedrückt werden· Dazu werden dl· Werte in Polet ait 1(T¹ multipllsiert,

!tabelle III

Fhyaikalleche Konetanten von ffaeaerstoffgas unter rerschiedenen Bedingungen.

Parameter	Symbol	Wert	Einheit	Temp. QZ
Viskosität	/*	8,7 x 10"b	Hewton»eeo/m	288,0
mittlere freie ffeglänge	λ	1,18 χ ItT7	m	288,0
Schallgeaohwindigk.	C	1269,5	ia/seo	273,1
elektrische Dorch- bruchafeldstärke gej ttber Ijurft	5βη- bg	0,65		. .--— _

909849/0St4

BAD

Diese Daten sind In Tabelle IY auf Standardbedingungen reduziert

worden. Die

Gleichungen:

, C₁ und b₁ Bind berechnet naoh den

,u ändert eich mit f T_a gemäß (7) (20)

Λ ändert eich mit i/€_a, oder alt ?_aA_a gemäß (8) (21) c ändert eich mit VT (22)

Die elektrische DurchbrächefeXdetlrlre fUr fueeratofffa· unter Standardbedingunen istι

» worin b « 0,65

e>·

»«bell· IT Phyalkaliβone Konstanten τοη

Symbol

Biaheit

Viskosität	/1I	8,89	X	io-e	lewton.ieo/«
mittlere freie weglänge	V	1,24	X	ΙΟ"7	Λ 4
Sohallgeechwindlgkeit	0I	1.33	X	10»	m/seo
elektrlsohe Durch* bruohsfeIdatärke	V	2,00	X	10«	Yolt/m

Der fert τοη T₁ wird unter Einsetzen der Baten au· Tabelle ZT In Oltiohung (16) berechnet.

T₁- 3,91 χ 10~¹⁰ η (24)

Mit den ferten von X₁ aus Tabelle IT und r_v aue Gleiohun« (24)

909849/06U

BAD ORJGiNAL

JL^clt

beträgt S₁S

O₁- 1,74 A₁A₁ « 552 (25)

Das Auflösen nach S in Gleichung (18) unter Verwendung τοη Gleichung (25) ergibtt

S * 522/fA^X (26)

Durch Einsetzeη des fertee \^ au© Tätelie IV in Gleichung (19) erhält nan τι

r - (2,16 χ KT¹Zt) (Wi₈)(V) (Zi)

Der Radius eines einfaoh geladenen Teilchens läßt sioh in Angstrom folgendermaSen ausdrucken«

rj- (216QZt)(YZt₉) (28)

PUr Vasseretoffgaa mit f « 1 und unter Beachtung τοη Oleiohung (26) erhält manι

rg- 2160Vo^ (29)

Im folgenden iet 8 aus der dieiohung (t6) Tenwndett .

gall I

O- i/s

Unter Einsetsen der Bedingungen (50) in die allgemeine uleiofennc (19)

ergibt eich ι ^*_z '

r « r_tX · r_t(blflAlß_a) fur X - 1 (31)

Daher ist für kleine ferte τοη S_& der Wert r annähernd unabhOnflf Tom MolekUldurchmesser und der Sasdichte.

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BAD

Pall II

(Sc<. 1 δ groß (32)

ti

(γ » 2/s²

Unter Einsetzen der Bedingungen (32) in die allgemeine Gleichung (19) ergibt eich« .

A₀ « 1420 χ 1O"^1OfX²i_a (m) (33)

Γ ■	(2r2 / 1
Einechränkun«en A
(oC ·
(MT.
. ίο'2
* 1

Die Einschränkung (34) folgt aua der Definition der optimalen Beweglichkeit ο Die Einschränkung (35) ist eine vernünftige Annahme, die die Berechnung erleichtert!

(10>T_a>1 (36)

(3000^oK>T>300°K

Unter Anwendung der Einschränkung A ergibt sich aue Gleichung (15)ι

1/2 1/2
X = 1Q(bX) H (37)

Aus Formel (37) läßt ei oh der Wert X f iir die entsprechenden fferte von bK berechnen*

(X « 10, 20, 30

" . (38)

(bK « 1_V 4, 9 .

Fall I_r mit Einschränkung At

Aue (31) und (37) ergibt sich:

1/2 1/2
r « 10 T₁ (bK) N (39)

1/2 1/2
r_x« 39,1 (bK) K (Aagetröm) (40)

909849/0514

Fall II mit EinschränJning A:

Aus (33) und (37) ergibt sich:

rg * 14,2 fir (bK6_a) (Angstrom) (41)

Für Wasseretoffgas und einfach geladene Teilchen erhält manx

r£». 14,2 bK*_a (42)

Die Formeln (41) und (42) von Pall II sind lediglich nützliche Näherungen für S_& > 100. Die Werte von S liegen gewöhnlich zwischen den Extremen der Fälle I und II. In den meisten Fällen ist es daher am günstigsten, die Gleichung (19) zu verwenden.

Die Formel (31) aus. Fall I läßt eich verwenden für Werte 4·γ relativen Dichte, die kleiner als 5 sind. Die Formel (33) aus Fall II läßt sich verwenden für relative Dichte von 100 and mehr.

Die folgende Tabelle Y zeigt (r/V) als Funktion von6_a, und awax berechnet aus der allgemeinen Formel (28) für Wasserstoff ale Trägergas für verschiedene angenommene Werte des Betriebsparametere

9098 4 9/0 544

Tabelle V

Relative Dichte als Funktion des Radius für einfach geladene Teilchen.

X	bK	«a	S	Ϋ	7,82
2		1	276		7,82
		10	27,6		11,2
		100	2,76	0,518	28,1
		500	0,552	6,5	57,7
		1000	0,276	26,7	11,7
3		1	18*		11,7
		10	18,4		19,7
		100	1.84	0,913	42,3
		333	0,552	6,5	129.0
		1000	• 0,184	59,7	19,6
5		1	110,0		19,6
		10	11		47,4
		110	1,0	2,41	197,0
		552	0,20	50,5	372
		1000	0» 11	^72	40,0
10	1	1,00	55,2	-	43,0
		5,52	10,0	0,110	47,0
		10,00	5,52	0,185	65,0
		27,60	2,0	0,833	95,0
		55,2	1,0	2,414	140,0
		100,00	0,552	6,5	1420,0
		1000,00	0,5552	658,0
		BAD<

Portsetzung von Tabelle Y

X	bK	1,00	S	-	80,0
20	4	2,76	27,6	0,110	86,0
		10,00	10,0	0,518	112,0
		20,00	2,76	1,42	153,0
		27,60	1,38	2,414	189,0
		35,0	1,00	3.65	225,0
		55,20	0,789	8,47	332,0
		100,00	0,5	26,7	556,0
		1000,00	0,276	2620,0	566,0
		1	0,0276	-	120,0
30	9	1.84	18,4	0,110	130,0
		10,0	10,00	0,913	197,0
		18,4	1,84	2,414	283,0
		36,8	1,0	8,47	498,0
		55,2	0,5	18,5	723.0
		100,00	0.333	59,7	1290,0
		500,00	0,184	. -	6380,0
		0,0368

Ia Figur 7 ist der Radius r sinee einfach geladenen Teilchen· als funktion der relatiren Dichte <5 aufgetragen, und »war be

rechnet für Werte τοη Χ für bK » 1,4 bBw. 9.

10, 20 und 30 entsprechend den Werte».

Die Kurve C in Figur 7 gilt für eine Energieölchte τοη 10^β fatt/»

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. ■ ■ ■ - 4· - : ■

unter Verwendung der Daten für Wasserstoff, wie sie in der folgenden Tabelle angegeben sind. Diese Daten und Punkte aus diesen Daten Bind aufgetragen und numeriert entsprechend der Zueammensetsungsnummer und Spalcennummer aus Tabelle XII. Dabei •rhält man flir eine Energiedichte von 10 Watt/m einen mittleren optimalen RadIna einfach geladener Teilchen von 300 bis 400 £.

Der Molekularquersohnitt f im Verhältnis zum Wasserstoffgae ist in Tabelle TI berechnet durch Auflösen der Gleichung (7) nach f und Verwenden der auf 30O⁰K für verschiedene Trägergase normierten Viskosität.

Tabelle VI

Belativer Molekülquerschnitt verschiedener Trägergase unter Formierung der. ViBkoeitäten auf 30O⁰K

Trägergas·	Viskosität	2,24	f
He	1,87 x 10"5	1,00	0,635
H2	0,84 X 10"5	3,00	1,00
Dampf	2,60 X 10"5	2,05	1,6
luft	1,7 x 10"5	2,65	1,85
Hg	2,23 X 10"5	3,78

fall I eeigt oben, daß der Teilchenradiue unabhängig vom Quereohnitt ist bei kleinen Werten der relativen Dichte &_&. Pall II eeigt jedoch, daß ftlr größere V/erte der relativen Dichte 6_& der relativ· MolekUlquerschnltt ein weeentlicher Ta3ttor beim Berechnen des

9 098 4 9/05U

43

Radios dee geladenen Teilchens ist.

Z.B gilt für Dampf, bei dsm S den Wort 100 Überschreitet, daS der Radius r nach Figur 7 mit dem Paktor 1,6 multipliziert werden muß. Tabelle VI zeigt jedoch, daß Helium einen Querschnitt von 0,635 im Vergleich zu Wasserstoff aufweist. Daher ist der Radius für Helium für Werte der relativen Dichte oberhalb 100 lediglich 62,5 t> dea in Figur 7 dargestellten fertes. Helium eignet sich daher vorzugsweise als Trägergas für einen wirksamen Betrieb, wenn geladene Teilchen mit kleinsten Radien erforderlion sind. Wasserstoff ist vorzuziehen, wenn andere Faktoren beachtet werden müssen·

Die folgende Tabelle gibt summarisch die Grenzen der Betriebeparameter an.

Tabelle VII Grenzen der Betriebeparameter

Parameter Symbol	Einheit Minimum	Maximum
Temperatur 'a	■9 » 1 * 300°K 0,5 a	10
Driftfaktor <*	- 0,01	0,09
Mach-Zahl If	0,1	0,8
Relative elektrische
Durchbruchsfeldstärke b	1	3
des Gases
Relative elektrische- DurchbruchafeIdstärke K des Aerosols	1	3
Zahl der Ladungaeinh. N pro Teilchen	1	10
Relativer Molekularrad. S	. . ■-'■ 1	5
Relative Gasdichte £ a		1000

um die Anzahl der Ladungen pro Teilchen und das VcrhällniD von Ladung zu Masse für einen v/assertropfcheri zu berechnen, der durch elektrisches Zerstäuben eraeugt ist, verwendet man die Ralelgh-Grenze für die maximale Ladung eines stabilen Kugeltropfens mit

dem Radius η _Λ »

q„ « BK C* y * f* Coulomb/Tropfen (43)

γ ist die Oberflächenapannung τοη Wasser und beträgt 0,073 Bewton/a, daher ist für Wasser das Verhältnis Ladung zu Hasse:

-3/2

*o " ⁴·^{8 r} Coulomb/kg (44)

Die Zahl der Elektronen pro Tropfen let gegeben durchι

I - 1,26 χ 10⁴r³/² (45)

Xn den Gleichungen (44) und (45) lot r in Mikron ausgedrückt. Die Zahl der Ladungen auf einen vielfach geladenen Teilchen mit einen Radius τοη 1 Mikron, das eine optimale Beweglichkeit aufweisen soll, wird nach Figur 7 berechnet« r/H « 350 % pro Elelrtronealadung oder 28 Elektronenladungen pro Tröpfchen von 1 Mikron Radius.

Gemäß Gleichung (45) bleiben bein Zerreißen einer Kugel το* Radius 1 Mikron entsprechend 1O⁺JP annähernd 1,26 χ 10* Einheiteladungen auf den Seilchen. In diesem fall, ist r/S » 0,81 % pro Einheitsladung, welcher Wert Tiel zu klein ist. Figur 7 zeigt, daß zum Erreichen der optimalen Beweglichkeit d&a Verhältnis erforderlich ist»

r/N S 350

9098A9/05.U

- BAD &

Mit den Elektrostruhlverfalireri nach der Erfindung läßt eich unter Verwendung extrem dünner Strahlen, die mit einer gesteuerten niedrigen Spannung geladen werden» erreichen» daß 28 Einheits-r ladungen auf einem Tropfen von 1 Mikron Radius enthalten eind, so daß die optimale Beweglichkeit hergestellt let·

Sie obige Analyse let für die Berechnung der optimalen Beweglichkeit unter Zugrundelegung eines Driftfaktorθo(« 0,01 erfolgt, d.h. für geladene Teilchen mit einer Driftgeschwindigkeit von 1 i> der Geschwindigkeit des Trägergasee mit einer elektrischen feldstärke in der Näho der Durchbruchsfeldstärke.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, einen günstigen Betriebsbereich durch die Steuerung dee Parameters X herzustellen. Far X · 10, 20 oder 30 ist bei einer Energiedichtt

β ρ

von 10 Watt/m ein Tellchenradius von etwa 550 Jt erforderlich. Es lassen sich jedoch auch kleinere Seilchen verwenden, wacs der Parameter X auf 5» 3 oder 2 verringert wird.

Um den Parameter X ztx verringern, kann der Driftfaktor auf tO Jt erhöht werden. Es lassen sich auch kleiner« Werte der elektrischen Durchbrächefeldstärke als bK «* 1 und größer« Werte von MT. als 2,5 verwendenβ

Figur 8 zeigt, daS zu den Werten 1=5, 3 oder 2 wesentlich kleiner· Teilchenradien gehören. '

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BAD

Im folgenden iet ein Beispiel für den Wert X = 2 ale Betriebspara meter angegeben.

Waeserstoffgas als Trägergas f = 1 Driftfaktor 10 fi «. ■ 0,10

Mach-Zahl M = 0,5

Temperatur: 1500°K T_a* 5

Daraus ergibt eich:

1/2
X = (1 χ 1/0,10 χ 0,5 x 5) =2 mit X β 2 und & ~ 100, j·* ■« 12 jj

Wenn inhibiertes Helium verwendet iat, reicht «in Teilchenradiua von 8 JL für ί ■■ 100.

al·

Vorzugsweise wird die in Figur 1 dargestellte Anordnung miniaturisiert. Z.B. kann die Gesamtentrernung L zwischen den Formatione- und Ladeelektroden und den Elektrostrahlelektroden in der Größe von 1 mm liegen. Diese Einschränkung ist erforderlioh, wenn die Energiedichte 10 kW/cm beträgt, wobei die Betriebsspannung in der Größe von 100 kV bei 0,1 A/cm liegt. Die Gasgeschwindigkeit liegt im Bereich von 300 l'is 700 m/eec. Es können beispielsweise eine Gasgeschwindigkeit von 500 m/sec und eine Länge von 0,5 mm für den Formations- und Ladebereich verwendet werden· Während der Laufzeit durch diesen Bereich müssen die geladenen Aerosolteilehen auf einen passenden Radiun anwachsen, wie oben beschrieben ist. Dies muß daher in einer /isit in der Größenordnung von einer Mikro-Bekunde geschehen. Bei diesem Wachstumsprozess ist die Zeit ein

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BAD ORIGINAL "

wesentlicher Paktor, so daß bei Verwendung des KondenBationsverfahrens es nötig iot, die kleinsten passenden Teilchen zu. verwenden. '

Gemäß Figur 8 von Tabelle YI erhält man die kleinsten Teilchen für die kleinsten Werte von f. Daher ist ea vorteilhaft, Wasserstoff oder Heliumgas zu verwenden oder G-a3e, die eines derselben vorwiegend enthalten. Der Vorteil dieser Gase gegenüber beißpielsweise Luft oder Dampf besieht nicht nur darin, daß der optimale Teilchenradiufi um 50 bis 60 # verringert ist, sondern Grase von geringem Molekulargewicht haben den Vorteil, daß aie geringere fieibungsverluate bei der Betriebsgeeohwindigkeit ergeben.

Anhand der obigen AuefUhrungen 1st der optimale Bereich dee Teilchenradius angegeben und berechnet worden.Die entsprechenden Parameter wurden angegeben. Eo sind verschiedene Methoden zum Erreichen der günstigsten Bereiche fur die elektrische Ladung und den Teilchenradiue beschrieben. Diese umfassen mehrere Modifikationen der Kondensationen« thodeides Blektroetrahlverfahrene sowie eine kombinierte Kondeneations-Blektrostrahlteohnik. .

GewiβDe flüssigkeiten, etwa Wasser, Alkohol usw. haben Moleküle in Gestalt elektrischer Bipole, d.h. sie haben ein elektrisches Dipolmoment. Bin Ion setzt sich zuerst an einem dieser molekularen Bipole ab, worauf sich dann schnell andere elektrische Dipole ansetzen. Wenn die geladenen Pliiasigkeitötröpfchön in ein elektrisches Feld gebracht werden, werden die molekularen Bipale orientiert.

BAD ORIGINAL ja*

- 15393

Datei nimmt die freie Energie der geladenen FliiBSigkeitetröpfchen zu, die Entropie ab, und die Temperatur sinkt auch. Die Orientierung der molekularen Bipole in einem geladenen Waeeertröpfohen erniedrigt dessen absolute Temperatur um 36 j6. Saher verlieren orientierte Dipolmoleküle ihre Fähigkeit sum Verdampfen. DampfmolekUle, die die geladenen Aerosoltröpfchen berühren, werden eingefangen und in dem elektrischen Feld ebenfalle orientiert· Auf diese Weise wachsen die Aerosoltröpfchen.

Die elektrische Feldstärke nimmt ron dem Ladebereich sram Wandler-

bereich zu. Wenn die geladenen AeroBolfl(ieelgkeit*tr6pfohen den Wandlerbereioh in dem Generator durchqueren, nimmt die rückstoßende elektrische Feldstärke ab· Der Radiue dor geladenen Tropfohen wäobat nicht mehr und erreloht einen OlelohgewichtsEtiatand bei der optimalen Beweglichkeit. Di· Teilchen haben während der Durchquerung des Wandlerberelohes eine optimale Beweglichkeit. Hinter diesem Bereioh nimmt die elektrische Feldstärke welter bis auf 0 in der Kollektorebene ab, so daß die molekularen Dipole In den FlüasigkeitBtröpfchen ihre Orientierung verlieren, die Temperatur der geladenen Tröpfchen anwächst und diese daher durch Verdampfung kleiner werden. Ionen aus der Kollektorelektrode entladen die geladenen Aeroeolteilchen vorsugeweise gerade bevor diese au verdampfen anfangen. Bei der Entladung verlieren die molekularen Dipole ihre Orientierung und die neutralen Tröpfchen erhöhen dadurch plötzlich ihre Temperatur, so daß sie schnell verdampfen« Die Flüssigkeit der Tröpfchen geht in die Dampfphase in

909849/05.14 BAD

dem !Erägergaa Über.

Der Zustand des Trägergases und dee darin enthaltenen Dampfee let damit am Auegang der gleiche wie am Eingang der elektrischen Wandlervorriehtung. Daher lassen sich diese Wandler einer nach den andern in den Gasstrom stufenweise zusammenstellen, eo dal zueätslloh energie aus den Trttgergaa entsogen werden keim.

Im folie des Betriebes als Pompe wird die aas einem elektrischen Stromkreis entnomene Energie umgewandelt, wobei sich eine Erhöhung dee Druckes und der Temperatur des durchlaufenden Qasee ergibt. Bei einer Pumpe wird ein beschleunigendes elektrische» PeId in einem elektrieohen Wandlerbereich verwendet, der dea vorhergehend beschriebenen ähnlich ist. In diesem fall 'steigt die elektrische feldstärke von einem Mlniaum am Eingang des Wandlerbereiches auf ein Maximum an Sollektorelektroden, und die geladenen AeroBolteilchen wachsen an, bis sie in der Kollektorebene entladen werden, wonach sie etwa verdampfen, wie oben be- . schrieben ist. Bin stufenwelses Zusasmensehalten Utfit sich hierbei auch verwenden» um den Druck und die Temperatur in Stufen weiter erhöhen.

Die Betriebeparameter können natürlich neon d»n jeweiligen Betriebeerfordernlseen gewählt werden. Xs können irgendwelche Verfahren zum Bilden des Aerosole und zum laden desselben verwendet werden» wie sie vorhergehend beschrieben sind· Sie Erfindung läfit sich im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens noch in anderer und abgeänderter Weise ausfuhren.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1* Torrichtung Bum Umwandeln τοη theraiech-kinetieoher Energie einee sich bewegenden Gaseβ in elektrische Energie, gekeanaelohnet durch ein Bohr, in dem eich ein unter Druok befindliches Gas bewegt, welohee einen kondenaierbaren Daapf enthält» durch eine ladeeinrichtung alt einem elektrischen JeId, welche innerhalb des Rohres angeordnet 1st»na ein geladenes Aerosol mit winsigen geladenen Trupfohen su schaffen, so daß der Dampf an diesen kondensieren kann und sin geladenes Aerosol alt größeren geladenen !Tröpfchen bildet, durch einen Waadlerbereioh alt einem ruckstoSenden elektrischen feld, um die theraisoh* kinetische Energie des geladenen Aerosolgasee in elektrische Energie umzuwandeln, durch eine Kollaktorelektrode aa Ausgang des Yandlerbereiehes, um die geladenen Tröpfchen su entladen, und durch einen elektrischen Anaohlufi für die Stromabnahme a#ieoAt» der Eollektoreiektrode und des Ladebereicb.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geksaiieeiclUMtt dal die Ladeeinrichtung eine Xonialerelnrlofctang-stta Brssogsa rm Ιοοββ in einea elektrischen feld 1st, an denen der Dsapf konÄ*n»ier* und wiBsige geladene Aerosoltrupfehdn in dem TrHger^f. bildet·

   3* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenneeleb&et» da6 dl« ladeeinrichtung eine elektrische Ladung auf einen flüssigkeiten strahl in einem elektrischen Feld Überträgt, so daß dieser in winzige geladene Aerosoltröpfchen in dem Srägergas sersprttht wiroV

   909849/05U

   ■■Ί

   4o Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung sum Emittieren eines unterkühlten Dampfetrahlee in den. Trägergasstrom vorgesehen ist, daß die Temperatur, der Druok und die Geschwindigkeit dee Strahles etwas höher sind ale die dee Trägergases, und daß die lonisiereinrichtung im Bereich dee unterkühlten Dampfea angeordnet ist.

   5. Vorrichtung naoh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Emittieren unterkühlten Dampfes ein Rohr mit einer Anzahl dUsenartiger öffnungen umfaßt.

   6. Vorrichtung naoh Anspruch 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, daJ ale Trägergae ein (Jas mit niedrigem Molekulargewicht, hoher elektriBcher Durchbruohsfeidstärke, einer Geschwindigkeit zwischen 300 und 1000 a/sec und einem Druok oberhalb Atmoephärendruck Ytrwendet ist.

   7. Vorrichtung naoh Anspruoh 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergae ein Gae mit hoher Ionenaffinität enthält.

   8. Vorrichtung naoh Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergae einen kondensierbaren Dampf mit hoher Ionenaffinität enthält.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeeinrichtung eine erste, mit einer Anzahl im Abstand liegender Löcher versehene Röhre aufweist, die sum Ausstoßen von

   909849/0514 BAD & Cm

   Flüseigkeitsstrahlen dient, und daß in StrömungBrichtung vor der ersten Röhre eine zweite, mit einer Anzahl im Abetand angeordneter öffnungen versehene Röhre angeordnet ist, die mit Überhitztem Dampf unter Druck beschickt wird, so daß unterkühlter Dampf aus der »weiten Rühre mit einer Geschwindigkeit auetritt, die etwa der Geschwindigkeit des Trägergases entspricht.

   10. Torrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandlerbereioh eine Anzahl- in Abetand voneinander angeordneter Strömungekörper aus einem Isoliermaterial aufweist und in Strömungsrichtung hinter der Ladeeinrichtung angeordnet 1st, und daß die Ladestreifen gegenüber der Ladeelektrode vorgespannt Bind,so daß ein elektrisches Feld in dem den Dampf enthaltenen Bereich aufgebaut wird, welches Ionen bildet.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet» daß geladene Aarοooltröpfchen optimaler Beweglichkeit verwendet werden.

   12. Vorrichtung naoh Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Strömungskörper eine zentrale Blektroda aufweiten und daß zwisohen jeden leitenden Streifen und der zügehörigen zentralen Elektrode ein Widerstandsetreifen vorgesehen ist und daß eine elektrische Spannungequelle an die Streifen und die Ladeelektroden angeschaltet ist.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet» daß dia Fiderstandsstreifen eine nichtlineare Stromcharakteristik aufweise

   90984970.5 U

   »■-■

   14. Vorrichtung nach Anopruch. 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeelektrode ein dl3lclrbriecfce3 RohrstUck (60) umfaßt, welches in Längsrichtung dea Rohres (10) angeordnet ist, daß in der Achse des Rohrstiickes (60) eine Draht elektrode (61) ausgespannt ist, daß das Rohretliok mit einer Quelle für überhitzten Dampf verbunden ist und eine Anzahl Offnungen sub Emittieren unterkühlter Dampfstrahlen aufweist, daß ein Ladestreifen (64) an der äußeren Oberfläche des BohrstUokes Ia der Iahe der Offnungen (63, 63a) angebracht ist, und dafl eine SpannungaQuelle an die axiale Drahtlelektrode und den Ladestreifen angeschaltet ist. ·

   15o Vorrichtung nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, dafl c^j öffnungen (63, 65a) einen Durchmesser Ton 1 bis 1Θ Mikron aufweisen.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,

   daß geladene Tröpfchen mit einer Beweglichkeit in der Größe von

   —6 2 10 m V«eec verwendet werden·

   17. Torrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, (IaJ Dampf verwendet wird, der Ul Besag auf die Ionen und geladenen Tropfohen in einem elektrischen feld unterkühlt ist·

   18. Torrichtung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß geladene FlüssigkeitetrÖpfchen verwendet werden, deren Radius r durch die folgenden Gleichungen festgelegt istt

   r « 2,16 χ 10*"⁷7/ίΓ, mity« (1/S²)(1

   .1/2 ' S » 552/fi_aXj und X · (>3IEAM3?_a) , mit den

   909849/0514

   - GO-

   Einschränkungen!

   O, 635<f<4 j 2<X<3Ound 1<<J_a< 300

   19. Vorrichtung nach Anspruch 1 bie 17, dadurch gekennzeichnet, daß einfach geladen· Tröpfchen alt eines Hadiue swieohen 10 und 1000 A τerwendet eind.

   20. Vorrichtung naoh Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß FlUetlgkeltotellohen alt I Einheiteladungen pro tröpfchen Tenrendet eind, dafl der Radius ewieohen 10 Ι·1 bie 1000 1*1 liegt und dafl T wischen 1 und 100 liegt«

   21. Vorrichtung naoh lnepruoh 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,

   fi 2 dafl die mit einer Energiedichte τοη 10 Watt/n ,einen Teilohen radiue ewieohen 300 und 400 X, einer Aeroeol-Oaegeeohwlndlgkeit sw lochen 235 bis $90 m/sec und einer relativen Dlohte o"_D inrieohen 190 und 120 betrieben wird, und daß ale Irägergaa ffaeeeretoff und ale Flüssigkeit Wasser verwendet wird.

   22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennselohnet, dafi

   des Trägergae ein kleiner Teil eines Ioneneptthigaeee (lon. eoarenger gae) beigegeben let.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennseichnet, daß si» mit einer Energiedichte τοη 10^ö fatt/ft²« eine»Tellohenradlua swlBOhen 300 und 400 K, einer Aeroeol-Oaegeschwindigkeit zwischen 470 und 1180 n/sec und einer relativen Sichte <£_ß rwiechen

   909849/05U

   BAD0RI6JHAI.

   24 und 14 betrieben wird, daß als Gae wasserstoff alt einen kleinen Anteil eines SpUlgaeee aueammen mit unterkühlten Waeserdampf in dem Wandlerraum verwendet wird und als Flüssigkeit Wasserο

   24. Vorrichtung naoh Anspruch 1 bia 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein niedermolekulareβ geladeneβ Aerosolgaa verwendet 1st, welches einfach geladene Tröpfchen und einen kleinen Anteil eines Ionensplilgases enthält, daß der Wandlerbereich unterkühlten Dampf ■enthält und. die Seilchen einen Radius zwischen θ und 100 % aufweisen und die Parameter X zwischen 2 und 10 und S swisohen 10 und 60 liegen·

   25 ο Verfahren zum Umwandeln von thertaiech-kinetlsoher BnergU eines eich bewegenden Oases In elektrische Mergle, daduroh gekennzeichnet, dai3 ein niohtlelteade· 9aa duroa ein Bohr gtaohiokt wird» daä ein unterkühlt tr Deepf in dae On« «ingeführt wird, daß Ionen in den unterkühlten Euapf eingeführt werden, um winsigt Tröpfchen ou bilden» deren Badiue diaroh Xondtneation das Daspfts bia auf eine optimale Bawegliohkeit goaieigieiri; wli-A, uüA UaQ dl* vergrößerten fröpfohen durch ein surtiokstoSimdes elektrische« Feld geführt werden und die vergrößerten Trüpfoliaa werden.

   26 ο Verfahren nach Anspruch 25, dacliiroh gekeimzelühnat, da3 der mm Xonleieren verwendeten Yorrichtiuig und der sua Entladen

   90'9'849/OSU BAD ORIGtNAl.

   ■5333t

   ▼erwendeten Vorrichtung eine Spannung aufrecht erhalten wird·

   27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtleitende Gras mit Unterschallgeschwindigkeit durch das Rohr getrieben wird·

   28. Verfahren nach Anspruch 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Zonen durch eine Koronaentladung in dem unterkühlten Dampf gebildet wordene

   Verfahren nach Anspruch 25 bis 2Θ, dadurch gekennzeichnet, daS Dampf von einer Flüssigkeit verwendet wird, deren Moleküle ein 2>ipol!Boa«nt aufweisen.

   30. Verfahren naoh Anspruch 25 bi· 29, dadurch gekftaiUBoicnnet, daQ die geladenen !Tröpfchen in ein rLektrieohee feld von waoheaader geführt werden*

   31 · Verfahren ssma "tJnwandlen elektrischer Baergia in kin·tluohö Energie eines eißh.bewegenden Gauae^ daduroh gekennaalohnet, daö ein imterMhlter Dampf in ein Gae oLngöführt wird, daß die Dampf» G(IHwIychimg ionisiert wird, βα daß aloh wlnsige geladfäe früpfbb©m bilden, daß dieoo Tröpfchen in oin ©lektrieefeaa Beechleunigungs*» fold aunohmender Psldetärka gebracht werden, daß die Temperatur der geladenen Tröpfchen erniedrigt wird, so daß dleea duroh ."Kondensation υ on Dampf an denselben sich Torgrööern, bis ale etwa die optimale Beweglichkeit haben, daß die grSßeren Tröpfchen duiroh

   Original

   ■ - S3'.'■-

   einen Wandlerbereich geführt werden, dem elektrische Energie zugeführt wird, so daß die Tröpfchen beschleunigt werden» und daß dieee eodann entladen werden und verdampfen_o

   32. Vorrichtung zum Ausfuhren des Verfahrene nach An«pruoh 31» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 24 verwendet werden» wobei anstelle eines Burttckstoßenden (bremsenden) elektrischen Feldes ein beschleunigendes Feld in Wandler verwendet wird» indem diesem elektrische Energie zugeführt wird.

   kl

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