DE19751405A1 - Verfahren zur Verbesserung des Wärmeübergangs und Vorrichtung zum Wärmeaustausch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen strömenden gasförmigen oder flüssigen Medien und einer Wärmeaustauschfläche sowie eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen gasförmigen und/oder flüssigen Medien, bei der der Wärmeaustausch zwischen diesen Medien unter Nutzung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens über eine die Medien voneinander trennende Wärmeaustauschfläche erfolgt.

Es ist bekannt, den Wärmeaustausch zwischen gasförmigen und/oder flüssigen Medien dadurch zu bewirken, daß eines der Medien an einer Wärmeaustauschfläche entlangströmt, und der Wärmeaustausch mit dem Medium auf der anderen Seite dieser Wärmeaustauschfläche durch Wärmeleitung und Konvektion erfolgt. Solche Wärmeaus­ tauschsysteme finden auf vielen technischen Gebieten Anwendung. Sie dienen dazu, entweder die in einer Vorrichtung oder Anlage gebildete Wärme abzuführen - ein Beispiel hierfür ist die Wasserkühlung in Kraftfahrzeugen - oder einem System gezielt Wärme zuzuführen. Um die Übertragung der Wärme des strömenden Mediums auf die Wärmeaus­ tauschfläche zu verbessern, ist es bekannt, für das an der Wärmeaustauschfläche entlangströmende Medium eine möglichst große Oberfläche auszubilden. Zur Ver­ größerung der wirksamen Oberfläche werden daher Austauschflächen vielfach in geeig­ neter Weise profiliert bzw. strukturiert. So ist es bekannt, auf der Wärmeaustauschfläche abwechselnd Erhebungen und Vertiefungen auszubilden oder auf der Oberfläche rippen- bzw. pyramidenförmige Geometrien anzuordnen. Die Fertigung solchermaßen strukturier­ ter Elemente für Wärmeaustauscher ist vergleichsweise aufwendig und kostenintensiv. Eine entsprechende Ausbildung rohrförmiger Elemente für den Wärmeaustausch ist beispielsweise aus der OS 24 22 340 bekannt. Die Schrift lehrt es, ein solches metallisches Rohr aus einem zusammengeschweißten Metallband zu fertigen. Bei der Fertigung wird während der Vorwärtsbewegung des aus einem Bandvorrat ablaufenden Bandes an min­ destens einer seiner Oberflächen mittels entsprechend strukturierter Walzen ein Muster eingeprägt. Gemäß der Schrift ist eine Weiterbildung der Erfindung dadurch gegeben, daß der Prozeß der Musterbildung während der Vorwärtsbewegung des Bandes zeitweise unterbrochen wird. In dem später durch das Schweißen erhaltenen Rohr sind dann in der Strömungsrichtung eines das Rohr durchflutenden Mediums strukturierte Oberflächen­ bereiche ausgebildet, die von glattwandigen Bereichen unterbrochen werden. Neben dem bereits erwähnten Nachteil einer relativ aufwendigen Fertigung, sind bei solchermaßen ausgebildeten Anordnungen unerwünschte Strömungsverluste festzustellen.

Eine andere, sehr spezielle Lösung wird durch die DE 42 05 080 offenbart. Die in der Schrift beschriebene Wärmeübertragungsröhre weist eine durch geometrische Elemente strukturierte Innenfläche auf. Die zur Strukturierung dienenden Elemente, welche in der Beschreibung als Rauhigkeitselemente bezeichnet werden, weisen eine definierte und für den jeweiligen Einsatzzweck festgelegte geometrische Form auf und sind regelmäßig auf der Oberfläche der mit der Strömung in Kontakt kommenden Fläche verteilt. Unter Verweis darauf, daß andere Formen denkbar sind, wird die Erfindung anhand einer Struk­ tur erläutert, bei der jedes, der der Strukturierung dienenden Elemente als Pyramiden­ stumpf mit einer im Verhältnis zum Rohrinnendurchmesser definierten Höhe ausgebildet ist. Ebenso werden definierte Verhältnisse zwischen Kopf- und Grundbreite der pyramiden­ förmigen Elemente angegeben, welche entsprechend einer weiteren Ausgestaltung außer­ dem eine definierte Ausrichtung in Bezug auf die durch das Rohr geführte Strömung aufweisen - nämlich die Ausrichtung einer Ecke der Pyramidenbasis in Anströmrichtung. Zudem weisen die Strukturelemente untereinander vorgegebene gleiche Abstände auf. Die Bezeichnung der Elemente als Rauhigkeitselemente leitet sich dabei aus dem geringen Verhältnis zwischen dem Rohrinnendurchmesser des Wärmetauscherrohres und der Höhe der Strukturelemente ab, wodurch eine Mikrostrukturierung der Rohrinnenfläche erreicht wird, welche eine vergleichsweise nur geringe Erhöhung von Strömungsverlusten zur Folge hat. Durch die gewählte Struktur wird zwar eine den Wärmeübergang begünstigen­ de Verwirbelung der Strömung erreicht, jedoch ist der für die Strukturierung erforderliche Fertigungsaufwand beträchtlich.

Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Wärmeaustausches durch einen verbes­ serten Wärmeübergang zwischen dem fließenden Medium und der Wärmeaustauschfläche besteht nach Dipprey und Sabersky "Heat and momentum transfer in smooth and rough tubes" in Int. J. Heat Mass Transfer vol. 6 pp. 329-353 darin, die gesamte Oberfläche der Wärmeaustauschfläche aufzurauhen. Durch das Aufrauhen der Oberfläche wird dabei ebenfalls deren Vergrößerung und eine Verwirbelung der Strömung erreicht. Der zur praktischen Umsetzung dieser Maßnahme erforderliche Aufwand ist sicherlich erheblich geringer, als bei der vorher beschriebenen Lösung, das Wärmeübergangsverhalten verbes­ sert sich aber vergleichsweise nur gering.

Andere Überlegungen gehen davon aus, die Anströmgeschwindigkeit des auf die Wärme­ austauschfläche geführten Mediums zu erhöhen bzw. das Medium schraubenförmig zu führen oder es Schwingungen bzw. elektrischen Wechselfeldern auszusetzen. Auch diese Maßnahmen sind verhältnismäßig aufwendig und zudem nicht auf alle dem Wärme­ austausch dienende Anordnungen anwendbar. So kommt beispielsweise eine schrauben­ förmige Führung des Mediums bei einer ebenen Wärmeaustauschfläche nicht in Betracht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit welchem auf einfache und wirkungsvolle Weise eine Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen strömenden gasförmigen oder flüssigen Medien und einer Wärmeaustauschfläche erreicht wird. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, eine das Verfahren nutzende Vorrichtung für den Wärmeaustausch zwischen flüssigen und/oder gasförmigen Medien zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen einem strömenden gasförmigen oder flüssigen Medium und einer Wärmeaustauschfläche löst die gestellte Aufgabe, indem im Bereich des Übergangs zwischen dem strömenden Medium und der Wärmeaustauschfläche eine Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit des strömen­ den Mediums erzeugt wird, welche die sich in diesem Bereich ausbildende thermische Grenzschicht aufreißt. Eine solche Geschwindigkeitsverteilung ist durch das Vorhanden­ sein von Bereichen mit einem starken Geschwindigkeitsgefälle in der Nähe der Wärmeaus­ tauschfläche, innerhalb der thermischen Grenzschicht geprägt. Hierdurch kommt es zu einer verstärkten Reibung der Fluidpartikel in deren Folge eine verstärkte Verwirbelung des Fluids entsteht. Die Verwirbelung greift in die sich zwischen dem Fluid und der Wärmeaustauschfläche ausbildende thermische Grenzschicht ein und reißt diese auf. Dadurch wird der Wärmeübergang zwischen dem strömenden Medium und der Wärmeaus­ tauschfläche entscheidend verbessert.

Das erfindungsgemaße Verfahren ist vorteilhaft so ausgestaltet, daß das Aufreißen der thermischen Grenzschicht durch eine Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt wird, bei der am Übergang zwischen dem strömenden Medium und der Wärmeaustauschfläche Bereiche niedriger Strömungsgeschwindigkeit und Bereiche höhe­ rer Strömungsgeschwindigkeit einander abwechseln. Dabei bildet sich die zwischen diesen Bereichen erzwungene Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit so aus, daß in der ther­ mischen Grenzschicht, innerhalb der parallel zur Wärmeaustauschfläche gelegenen Ebenen jeweils ein maximaler Geschwindigkeitsgradient entsteht, der abweichend von der Haupt­ strömungsrichtung des strömenden Mediums verläuft, während die Strömung außerhalb der thermischen Grenzschicht nahezu unbeeinflußt bleibt. Die Hauptströmungsrichtung ist dabei diejenige Strömungsrichtung in welche sich das strömende Medium abgesehen von Turbulenzen und Querströmungen im wesentlichen bewegt, also die Richtung des größten Volumenstroms. Bei rohrförmigen Wärmeaustauschsystemen mit einem geraden Wärme­ austauschrohr entspricht diese Richtung der Rohrlängsachse. Gemäß einer besonders vor­ teilhaften Ausgestaltung des Verfahrens weist der sich in der thermischen Grenzschicht, innerhalb der parallel zur Wärmeaustauschfläche gelegenen Ebenen jeweils ausbildende maximale Geschwindigkeitsgradient gegenüber der Hauptströmungsrichtung einen rechten Winkel auf.

Eine das erfindungsgemäße Verfahren nutzende Vorrichtung zum Wärmeaustausch geht von dem allgemein bekannten Grundprinzip solcher Vorrichtungen aus und weist eine Wärmeaustauschfläche auf, an welcher mindestens ein gasförmiges oder flüssiges Medium entlangströmt. Der Wärmeaustausch zwischen diesem strömenden Medium und dem Medium auf der anderen Seite der Wärmeaustauschfläche erfolgt durch die Wärmeleit­ fähigkeit der Wärmeaustauschfläche und den durch Wärmeleitung und Konvektion bewirkten Wärmeübergang zwischen dem jeweiligen Medium und der Wärmeaustausch­ fläche. Zur Erreichung des gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren angestrebten Effektes, sind an der dem strömenden Medium zugewandten Seite der Wärmeaustausch­ fläche Zonen unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit ausgebildet, wobei der sich jeweils aus der Veränderung der Oberflächenrauhigkeit ergebende maximale Gradient abweichend von der Hauptströmungsrichtung des strömenden Mediums verläuft.

Die gleiche Wirkung läßt sich mit einer Vorrichtung, die ebenfalls nach dem bekannten Grundprinzip aufgebaut ist, dadurch erreichen, daß die Wärmeaustauschfläche an der dem strömenden Medium zugewandten Seite Zonen mit unterschiedlicher Haftspannung in bezug auf das strömende und sie benetzende Medium aufweist, wobei der sich im Bereich des Übergangs der Zonen unterschiedlicher Haftspannung ergebende maximale Gradient der Haftspannungsänderung abweichend von der Hauptströmungsrichtung verläuft. Dies kann beispielsweise bei einem Wärmeaustauschrohr aus Metall dadurch erreicht werden, daß auf die Innenwandung des Rohres zonenweise ein Material mit niedrigerer Benetzungs­ fähigkeit und in Folge dessen verringerter Haftspannung aufgebracht wird. Denkbar ist dabei der Einsatz eines entsprechenden Kunststoffes oder von Graphit, jedoch sind selbst­ verständlich auch andere Materialien verwendbar.

Zur Erzeugung der Zonen unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit kommen zwei Möglich­ keiten in Betracht. Gemäß einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Material, aus dem die Austauschfläche gebildet ist, infolge einer entsprechenden Oberflä­ chenbehandlung selbst Zonen erhöhter Oberflächenrauhigkeit auf. Die Zonen mit erhöhter Oberflächenrauhigkeit können aber in vorteilhafterweise auch dadurch gebildet werden, daß auf einzelne Bereiche der Wärmeaustauschfläche Feststoffpartikel aufgebracht werden. Die Feststoffpartikel werden dabei mittels eines Haftmittels partiell auf die Oberfläche einer Wärmeaustauschfläche aufgetragen.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Zonen mit erhöhter Oberflächenrauhigkeit oder mit verringerter Haftspannung in Form von Streifen ausgebildet, die parallel oder in einem geringen Winkel zur Hauptströmungsrichtung des strömenden Mediums verlaufen.

Im Sinne der Erfindung ist es, wenn die Wärmeaustauschfläche der Vorrichtung als Riesel­ filmverdampfer ausgebildet ist.

Es ist weiterhin im Sinne der Erfindung, wenn die Zonen unterschiedlicher Rauhigkeit oder Haftspannung an der dem strömenden Medium zugewandten Seite der Wärmeaus­ tauschfläche durch Mittel ausgebildet sind, die ortsfest, eng anliegend und austauschbar mit der Wärmeaustauschfläche in eine Wirkverbindung gebracht sind. Bei einem Wärme­ austauschrohr wäre dabei beispielsweise an ein sich eng an die Rohrinnenfläche anschmiegendes, nur Längsstreben aufweisendes Gitter zu denken, welches an den Rohrenden befestigt ist und dessen Streben eine gegenüber der Rohrinnenwand erhöhte Rauhigkeit oder verringerte Haftspannung aufweisen. Das Verhältnis der Oberflächen­ rauhigkeit oder der Haftspannung zwischen den einzelnen Zonen kann so durch eine ge­ eignete Wahl des Gittermaterials an die Strömungsverhältnisse und/oder die Art des strömenden Mediums angepaßt werden.

Das erfindungsgemaße Verfahren zeichnet sich durch eine deutliche Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem strömenden Medium und der Wärmeaustauschfläche aus. Dieser vorteilhafte Effekt wird durch das unmittelbare Eingreifen in die thermische Grenz­ schicht, welche einen Widerstand für die übergehende Wärme darstellt, erreicht. Dabei wird die Strömung nur unmittelbar in der Nähe der Trennfläche beeinflußt, während sie ansonsten im wesentlichen unbeeinflußt bleibt. Die entstehenden Strömungs- bzw. Energie­ verluste sind daher äußerst gering. Zudem ist das Verfahren in der Praxis leicht umsetz­ bar, da sich mögliche Vorrichtungen, welche dieses Verfahren nutzen, in ihrem Aufbau vergleichsweise einfach gestalten. Dadurch, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Wärmeaustauschfläche aufweist, deren Oberfläche nur partiell in ihren Eigenschaften ver­ ändert ist, wird in unmittelbarer Nähe der Wärmeaustauschfläche eine das Aufreißen der thermischen Grenzschicht ermöglichende Geschwindigkeitsverteilung erzielt, ohne daß dabei dem strömenden Medium ein nennenswerter Strömungswiderstand entgegenwirkt. Durch die geeignete, alternierende Anordnung streifenförmiger Bereiche unterschiedlicher Rauhigkeit bzw. Haftspannung wird einerseits die angestrebte Verteilung der Strömungs­ geschwindigkeit erreicht, während andererseits das Entstehen von Querströmungen zwi­ schen den Zonen unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit und damit eine zusätzliche Verwirbelung des Fluids begünstigt wird. Es entstehen somit in unmittelbarer Nähe der Wärmeaustauschfläche benachbarte Strömungsstrange mit unterschiedlicher Strömungsge­ schwindigkeit, durch welche sich ein auf diesen, etwa der Dicke der thermischen Grenz­ schicht entsprechenden Bereich begrenztes spezifisches Strömungsprofil einstellt, das den Wärmetransport vom bzw. zum Fluid in außergewöhnlicher Weise begünstigt. Die kon­ kreten geometrischen Verhältnisse sind ebenso wie das Verhältnis zwischen hoher und niedriger Rauhigkeit bzw. niedriger und hoher Haftspannung von den Anströmbedingun­ gen und der Art des strömenden Fluids abhängig. So ist bei flüssigen Medien davon aus­ zugehen, daß der zur Erzielung des angestrebten Effekts erforderliche Unterschied der Oberflächenrauhigkeit oder der Haftspannung desto geringer ist, je höher viskos das an der Wärmeaustauschfläche entlangströmende Fluid ist und umgekehrt.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Eine Wärmeaustauschvorrichtung in Form eines Wärmeaustauschrohres, dessen Innenfläche im Sinne der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 Die Schnittdarstellung einer ebenen Wärmeaustauschwand,

Fig. 3 und 4 Mögliche Ausgestaltungen im Hinblick auf die Ausbildung der Zonen erhöhter Oberflächenrauhigkeit bzw. verringerter Haftspannung.

In der Fig. 1 wird das erfindungsgemaße Prinzip anhand eines rohrförmigen Wärmeaus­ tauschers verdeutlicht. Das Rohr wird von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmt. Durch den infolge von Konvektion und Wärmeleitung stattfindenden Wärmeübergang erfolgt über das das Rohr ausbildende Material ein Wärmeaustausch zwischen dem strömenden Medium und dem das Rohr umgebenden Medium. Bei dem umgebenden Medium handelt es sich, je nach Verwendungszweck, ebenfalls um ein gasför­ miges oder flüssiges Medium. Im Rohrinneren sind die in der Abbildung dunkel abgesetzt gezeichneten Zonen 2 mit einer erhöhten Oberflächenrauhigkeit oder mit verringerter Haftspannung ausgebildet. In dem dargestellten Beispiel verlaufen diese Zonen 2 streifen­ förmig entlang der gesamten Rohrlänge gleichmäßig über den Rohrumfang verteilt und werden jeweils von parallel verlaufenden Zonen 3 niedriger Oberflächenrauhigkeit unter­ brochen. Die ausgebildete Streifenstruktur verläuft parallel zur Hauptströmungsrichtung 5 des durch das Rohr strömenden Mediums. Die durch den angetragenen Pfeil gekennzeich­ nete Hauptströmungsrichtung 5 ist die Richtung, in welche sich das strömende Medium abgesehen von den auftretenden Turbulenzen und Querströmungen im wesentlichen bewegt. Bei der dargestellten rohrförmigen Anordnung bewegt sich die Strömung parallel zur Längsachse des Rohres.

Zwischen den Zonen 2 höherer Oberflächenrauhigkeit und den Zonen 3 niedriger Oberflä­ chenrauhigkeit ist somit eine Änderung der Oberflächenrauhigkeit gegeben, deren Gra­ dient in einem Winkel von 90° zur Hauptströmungsrichtung verläuft. Soweit sich die dargestellten Zonen 2, 3 nicht durch ihre Rauhigkeit, sondern durch ihre Haftspannung unterscheiden, gilt entsprechendes für den Gradienten der Haftspannungsänderung. Der sich beim Durchströmen der dargestellten Struktur einstellende Effekt kann im Falle des Vorhandenseins von Zonen 2, 3 mit unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit wie folgt beschrieben werden:
Unmittelbar in der Wandnähe des Rohres bilden sich unterschiedliche Strömungsgeschwin­ digkeiten in dem Strömungsmedium aus. Dabei strömt das Medium an den Zonen 2 erhöh­ ter Oberflächenrauhigkeit langsamer entlang als an den Zonen 3, wo die Rohrinnenwand eine geringere Oberflächenrauhigkeit aufweist bzw. glatt ist. Durch das sich einstellende Strömungsbild reißt die sich zwischen dem strömenden Medium und der Wärmeaustauschfläche ausbildende thermische Grenzschicht auf. Dies geschieht infolge der verstärkten Reibung zwischen den Fluidpartikeln und der dadurch unmittelbar in der Wandnähe verursachten Verwirbelungen. Es hat sich nun gezeigt, daß durch dieses Aufreißen der thermischen Grenzschicht ein signifikant besserer Wärmeübergang zwi­ schen dem strömenden Medium und der Wärmeaustauschfläche 1 erfolgt. In der Folge führt dieser verbesserte Wärmeübergang zwischen dem strömenden Medium und der Wär­ meaustauschfläche 1 natürlich auch zu einem verbesserten Wärmeübergang auf das auf der anderen Seite der Wärmeaustauschfläche 1 befindliche Medium.

Ähnliche Verhältnisse stellen sich bei der Ausbildung mit Zonen 2, 3 unterschiedlicher Haftspannung ein. An den Zonen 2 mit geringer Oberflächenaktivität, also mit verringer­ ter Haftspannung strömt das an der Wärmeaustauschfläche entlanggeführte Medium schnel­ ler vorbei als an solchen, mit einer guten Benetzungsfähigkeit. So kann ein üblicherweise metallisches Wärmeaustauschrohr an der der Strömung zugewandten Seite zonenweise mit einer dünnen Kunststoffschicht versehen sein, welche eine vergleichsweise geringe Haftspannung aufweist.

Die Fig. 2 verdeutlicht das bereits erläuterte Prinzip nochmals anhand der Schnittdarstel­ lung einer ebenen Wärmeaustauschwand 1. Die erhabenen Bereiche symbolisieren dabei die Zonen 2 erhöhter Oberflächenrauhigkeit oder verringerter Haftspannung. Eine solche Struktur mit erhabenen Bereichen wird beispielsweise erhalten, indem auf die an sich glatte Wärmeaustauschfläche 1 unter Zuhilfenahme eines Haftmittels Feststoffpartikel aufgetragen werden. Es ist aber auch möglich, die Wärmeaustauschfläche 1 innerhalb fest­ zulegender Zonen durch eine geeignete mechanische oder chemische Bearbeitung aufzu­ rauhen. Wesentlich ist, daß die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß innerhalb des an der Wärmeaustauschfläche 1 entlang strömenden Mediums eine Verteilung der Strömungs­ geschwindigkeit ergibt, bei welcher der sich in den parallel zur Wärmeaustauschfläche, innerhalb der thermischen Grenzschicht gelegenen Ebenen entstehende maximale Gradient zwischen den Bereichen unterschiedlicher Geschwindigkeit abweichend von der Hauptströ­ mungsrichtung 5 verläuft und das Aufreißen der thermischen Grenzschicht bewirkt, während die Strömung im übrigen weitestgehend unbeeinflußt bleibt. Für den Verlauf der streifenförmigen Zonen 2, 3 erhöhter Oberflächenrauhigkeit oder verringerter Haftspan­ nung sind dabei unterschiedliche Möglichkeiten denkbar. Die Streifen können gemäß Fig. 3 exakt parallel zur Hauptströmungsrichtung 5 verlaufen oder sie können, wie in der Fig. 4 verdeutlicht, in einem geringen Winkel zur Hauptströmungsrichtung 5 geneigt sein. Die konkrete Geometrie bzw. die Art der Ausbildung der Zonen 2, 3 mit unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit bzw. unterschiedlicher Haftspannung hängt dabei insbesondere von der Art des an der Wärmeaustauschfläche 1 entlangströmenden Mediums ab und wird zudem durch dessen Strömungsgeschwindigkeit bestimmt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen einem gasförmigen oder einem flüssigen Medium und einer Wärmeaustauschfläche, wobei das gasförmige oder flüssige Medium unter Ausbildung einer thermischen Grenzschicht an der Wärmeaustauschfläche entlangströmt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Übergangs zwischen dem strömenden Medium und der Wärmeaustauschfläche eine die thermische Grenzschicht aufreißende Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufreißen der ther­ mischen Grenzschicht durch eine Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt wird, bei der am Übergang zwischen dem strömenden Medium und der Wärmeaus­ tauschfläche Bereiche niedriger Strömungsgeschwindigkeit und Bereiche höherer Strömungsgeschwindigkeit einander abwechseln, wobei sich zwischen diesen Be­ reichen in der thermischen Grenzschicht, innerhalb der parallel zur Wärmeaustauschfläche, gelegenen Ebenen jeweils ein maximaler Geschwindigkeits­ gradient ausbildet, der nicht parallel zu der Hauptströmungsrichtung des strömenden Mediums verläuft, während die Strömung außerhalb der thermischen Grenzschicht hiervon nahezu unbeeinflußt bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich in den parallel zur Wärmeaustauschfläche, in der thermischen Grenzschicht gelegenen Ebenen ausbil­ dende maximale Geschwindigkeitsgradient gegenüber der Hauptströmungsrichtung einen rechten Winkel aufweist.

4. Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen gasförmigen und/oder flüssigen Medien, bei der mindestens ein flüssiges oder gasförmiges Medium an einer Wärme­ austauschfläche entlangströmt und zwischen diesem strömenden Medium und dem anderen, vom ersten Medium durch die Wärmeaustauschfläche getrennten, ebenfalls gasförmigen oder flüssigen Medium ein Wärmeaustausch vermittels der Wärmeleit­ fähigkeit der Wärmeaustauschfläche erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschfläche (1) an der dem strömenden Medium zugewandten Seite Zonen (2; 3) unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit aufweist, wobei der sich auf­ grund der Veränderung der Oberflächenrauhigkeit ergebende maximale Gradient abweichend von der Hauptströmungsrichtung (4) verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Wärmeaustauschfläche (1) selbst infolge einer entsprechenden Oberflächenbehandlung innerhalb einzelner Zonen (2) eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem strömenden Medium zugewandten Seite der Wärmeaustauschfläche (1) zonenweise mittels eines Haftmittels Feststoffpartikel aufgebracht sind, durch welche diese Zonen (2) eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit aufweisen.

7. Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen gasförmigen und/oder flüssigen Medien, bei der mindestens ein flüssiges oder gasförmiges Medium an einer Wärme­ austauschfläche entlangströmt und zwischen diesem strömenden Medium und dem anderen, vom ersten Medium durch die Wärmeaustauschfläche getrennten, ebenfalls gasförmigen oder flüssigen Medium ein Wärmeaustausch vermittels der Wärmeleit­ fähigkeit der Wärmeaustauschfläche erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschfläche (1) an der dem strömenden Medium zugewandten Seite Zonen (2; 3) mit unterschiedlicher Haftspannung in bezug auf das strömende und sie benetzende Medium aufweist, wobei der sich im Bereich des Übergangs der Zonen unterschiedlicher Haftspannung ergebende maximale Gradient der Haftspannungs­ änderung abweichend von der Hauptströmungsrichtung (4) verläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (2) erhöhter Oberflächenrauhigkeit oder mit verringerter Haftspannung streifen­ förmig ausgebildet sind und die streifenförmigen Zonen (2) parallel zur Haupt­ strömungsrichtung (4) des strömenden Mediums verlaufen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (2) mit erhöhter Oberflächenrauhigkeit oder mit verringerter Haftspannung streifenförmig ausgebildet sind und die streifenförmigen Zonen (2) in einem gegen­ über der Hauptströmungsrichtung (4) des Mediums geringen Neigungswinkel auf der Wärmeaustauschfläche (1) verlaufen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschfläche als Rieselfilmverdampfer mit Zonen (2) hoher Oberflächen­ rauhigkeit und Zonen (3) geringer Oberflächenrauhigkeit oder mit Zonen (2) mit verringerter und Zonen (3) mit erhöhter Haftspannung ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zonen (2; 3) unterschiedlicher Rauhigkeit oder Haftspannung an der dem strömen­ den Medium zugewandten Seite der Wärmeaustauschfläche (1) durch Mittel ausgebildet ist, die ortsfest, eng anliegend und austauschbar mit der Wärmeaustauschfläche (1) in eine Wirkverbindung gebracht sind, so daß das Verhält­ nis der Oberflächenrauhigkeit oder der Haftspannung zwischen den Zonen (2; 3) an die Strömungsverhältnisse und/oder die Art des strömenden Mediums anpaßbar ist.