DE2510580C3

DE2510580C3 - Verfahren zum Herstellen von Wärme-übertragunselementen

Info

Publication number: DE2510580C3
Application number: DE2510580A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokio Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1978-06-08
Also published as: AU497734B2; FR2264103B1; DE2510580B2; DE2510580A1; AU7897675A; GB1480966A; FR2264103A1; US4120994A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Wärmeübertragungselementen, z. B. Verdampfern und Kondensatoren, durch Aufbringen einer porösen metallischen Wärmeübertragungszwischenschicht.

Wärmetauscher mit Rohr-, Flächen- oder anderer Konfiguration und einer porösen metallischen Oberflächenschicht sind bereits entwickelt worden. Eine solche Schicht bildet im Vergleich zu giatten und üblichen gerippten Wänneübertragungsclemenicn eine hochwirksame Wärmeübertragungszwischenschicht aufgrund der ausgedehnten wirksamen Flächenbereiche zur Wärmeübertragung. Wenn die poröse Zwischenschicht mit einer siedenden Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird, dienen die einzelnen Poren oder Ausnehmungen bei geeigneter Bemessung und Verteilung als hochwirksame Stellen zur Blasenbildung und beschleunigen somit das Blasensieden (Bilden und Wachsen von Blasen). Infolgedessen sind die effektiven Wärmeübergangszahlen mindestens zehnmal höher als bei herkömmlichen gerippten Wärmeübertragungselementen.

Es werden bisher verschiedene Verfahren zum Erzeugen von Wärmeübertragungszwischenschichter: mit erwünschter Porosität und den erforderlichen mechanischen Eigenschaften angewandt, die jedoch alle mehr oder weniger nachteilig und wenig zufriedenstellend sind, besonders wenn die Herstellung großtechnisch erfolgen soll. Insbesondere ist es sehr schwierig, große Mengen erwünschter poröser Wärmeübertragungselemente mit gleichmäßiger Güte kostengünstig herzustellen. Beim Aufbringen einer Beschichtung durch Sprühen werden schmelzflüssige Metallpartikeln auf ein Substrat gesprüht; dabei ist es schwierig, eine Beschichtungsstrukti'r zu erzielen, die ausreichende und <>5 gleichmäßige Porositäts- und Hafteigenschaften hat. Sintern, Hart- oder Wtichlöten von Metallpartikeln auf ein Substrat bedingen relativ komplizierte Verfahrensschritte, die nur schwierig automatisierbar sind und infolgedessen die Erzeugnisse verteuern. Außerdem können diese Techniken undurchführbar sein, wenn auf gewölbte oder längliche Rohre oder andere Flächen mit komplizierter Geometrie Partikeln in inniger Verbindung aufzubringen sind. Wenn eine erwünschte poröse Struktur in inniger Verbindung mit der Innenwand eines Rohrstückes, einer Wabenfläche oder einer anderen unregelmäßig geformten Fläche herzustellen ist, ist keines der bekannten Verfahren wirksam anwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens, mit dem erwünschte poröse Wärmeübertragungselemente gleichmäßiger Güte in großen Mengen kostengünstig herstellbar sind, wobei in inniger Verbindung bzw. einstückig mit praktisch jedem Wärmeübertragungssubstrat eine erwünschte Wärmeübertragungsstruktur sehr guter Kennlinie in einfacher Weise herstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gegebenenfalls nach mechanischer Aufrauhung, elektrolytisch oder stromlos eine dendritische Metallschicht aufgebracht wird.

Es ist zweckmäßig, daß die Substratfläche vorher so mechanisch aufgerauht oder mit Fehlern versehen wird, daß eine Vielzahl winziger Vorsprünge darauf gebildet wird, die voneinander eng beabstandet und gleichmäßig verteilt sind und Stellen bilden, auf denen die Abscheidung bevorzugt stattfindet.

Es wurde festgestellt, daß diese vorbereitende Behandlung zur Bildung von Dendriten in gleichmäßiger Verteilung über die Gesamtfläche hochwirksam ist, wodurch die Gleichmäßigkeit der porösen Struktur über die gesamte erwünschte Fläche verbessert wird. Zu diesem Zweck sollten Fehlerstellen oder Rauhigkeiten verzugsweise dadurch erzeugt werden, daß die Fläche mit einer Fündringtiefe von mindestens 0,1 mm eingeschnitten oder -geritzt wird, wobei die einzelnen Einschnitte 0,1 —0,3 mm voneinander beabstandet sind.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn für die Ausbildung der erwünschten dendritischen Struktur und deren Gleichmäßigkeit die mit dem Substrat während der Abscheidung in Kontakt stehende Elektrolyt-Lösung auf einer erhöhten Temperatur im Bereich von 60—110⁰C, bevorzugt über 90⁰C, nahe ihrem Siedepunkt gehalten wird.

Die erfindungsgemäß hergestellten Wärmeübertragungselemente sind in üblichen Wärmetauschern verwendbar, und die Bezeichnung »Wärmeübertragungselemente« schließt alle bei der Wärmeübertragung von einem Fluid zu einem anderen verwendeten Elemente ein. Zum Beispiel können erfindungsgemäß hergestellte Wärmeiibertragungsrohre zu Rohrbündeln zusammengefaßt und mit den üblichen Sammelrohren und Gehäusen zum Leiten von Flüssigkeit durch die Rohre versehen werden, wobei ein Gas oder Dampf an den Rohraußenflächen entlanggeführt wird. Das Wärmeübertragungselenient kann ein Kessel sein oder einen Teil eines solchen bilden; in diesem Fall ist eine Wand des Elements Verbrennungsprodukten oder einer Wärmequelle ausgesetzt, während sich die andere Wand in Kontakt mit dem zu erwärmenden Fluid befindet.

Ferner kann das erfindiingsgemaüe Wiirmeübertragungselement ein Wärmeübertragungsrohr »Wärmerohr« oder ein Teil eines solchen sein. Im F'rinzip ist ein Wärmeübertragungsrohr ein geschlossenes Rohr mit einer auf der Innenfläche der Rohrwandung angeordneten -Schicht aus kapillarem Werkstoff. Das Rohr wird

mit einer leichtflüchtigen Flüssigkeit gesättigt, wobei die Wahl der Flüssigkeit durch den erwünschten Temperaturbereich bestimmt ist. Wärme wird durch Verdampfung von Flüssigkeit in Hochtemperaturbereichen des Rohrs empfangen und durch Dampfübürtragung zu kühleren Bereichen überführt, wo sich der Dampf auf der Oberfläche wieder niederschlag: und dadurch die Wärme freigibt. Die kondensierte Flüssigkeit wird dann durch die Kapillarwirkung der erwähnten Schicht zur Wärmezuführzone rückgeführt, wo sie wiederum verdampft wird. Somit wird Wärmeenergie in einem geschlossenen Kreislauf transportiert und jedem erwünschten kühlen Bereich des Rohrs zugeführt (vgl. z. B. US-PS 31 52 774 und US-PS 32 29 759).

Wenn die Innenfläche dieses Rohrs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird, dient die so auf der gesamten Innenwand gebildete poröse Schicht als hochwirksame Wärmeübertragungszwischenfläche an der Wärmezufuhr- und abführzone und außerdem als sehr gute Kapillarschicht in der Zwischenzone.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 teils im Schnitt eine elektrochemische Abscheidungseinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 einen Vl gleich zwischen den Wärmewirkungsgraden erfindungsgemäß hergestellter poröser und herkömmlicher gerippter Wärmeübertragungselementen;

Fig. 3 im Schnitt eine chemische Abscheidungsdnrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 4 den Wärmewirkungsgrad eines erfindungsgemäß hergestellten Wärmeübertragungsrohrs;

Fig.5 eine Weiterbildung der Einrichtung nach F i g. 3 mit einer Heizvorrichtung, um die Abscheidungslösung auf erhöhter Temperatur zu halten;

Fig. 6 einen Schnitt durch eine elektrochemische Abscheidungseinrichtung, mit der ein Wärmeübertragungsrohr herstellbar ist und die eine Heizvorrichtung aufweist und

Fig. 7 teils geschnitten schematisch eine bestimmte Vorbehandlung der Innenfläche eines Rohrs, die besonders dann vorteilhaft ist, wenn daraus ein Wärmeübertragungsrohr zu bilden ist.

F i g. 1 zeigt eine Einrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine dendritische Metallschicht 3 auf die Außenfläche eines als Substrat dienenden Rohrs 2 elektrochemisch niedergeschlagen wird. Das Rohr 2 ist auf einem eine Kathode bildenden Dorn 4 gesichert, taucht in einen in einem Gefäß 6 enthaltenen Elektrolyten 5 ein und ist darin neben einer Anode 7 angeordnet. Die Anode 7 ist mit dem Plusanschluß einer Gleichstromversorgung 8 verbunden, deren Minusanschluß in üblicher Weise mit der Kathode 4 verbunden ist. Der Dorn 4 ist im gezeigten Fall drehbar gelagert und wird von einem (nicht gezeigten) Motor so angetrieben, daß er während der elektrochemischen Abscheidung umläuft. Der Elektrolyt 5 wird in das Gefäß 6 von einer Umlaufpumpe 9 über eine Förderleitung 10 zugeführt und über mehrere in der Förderleitung tO ausgebildete öffnungen oder Düsen 11 au^f die umlaufende Oberfläche des auf dem Drehdorn 4 gesicherten Rohrs 2 gerichtet. Der Elektrolyt 5 im Gefäß 6 wird durch einen Auslaß 12 abgezogen und von der Pumpe 9 wieder in das Gefäß 6 rückgeführt. Es ist vorteilhaft, eine solche dynamische Strömung des Elektrolyten 5 in bezug auf die Oberfläche des Rohrs 2 vorzusehen, und zwar vorzugsweise mit einem Durchsatz von mindestens 1 m/s. Es wurde festgestellt, daß dadurch die erwünschte Bildung der dendritischen Metallschicht in stabiler Weise innerhalb eines weiten Bereichs von Betriebsparametern erhalten werden kann. Das auf dem Dorn 4 gesicherte Rohr 2 hat an seinem Ober- und seinem Unterende Abschlußdichtungen, um eine Abscheidung an diesen Stellen zu vermeiden. Es ist zweckmäßig, den Elektrolyten 5 auf höhere Temperatur erwärm; zu verwenden, z.B. im Bereich von 60—11O⁰C, und zu diesem Zweck kann im Flüssigkeitsumlaufsystem oder im Gefäß 6 ein Heizer vorgesehen sein. Die Stromdichte sollte so hoch wie möglich sein, z. B. bis zu 1000 A/dm², vorzugsweise zwischen 400 und 800 A/dm², und es wurde festgestellt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Stromdichte periodisch bzw. intermittierend z. B. auf 10 A/dm² herabgesetzt wird. Die Stromdichte wird durch geeignete in der Stromversorgung 8 vorgesehene Mittel (nicht gezeigt) bzw. gesteuert geregelt. Dadurch ist der Grad der dendritischen Konzentration auf der Substratoberfläche leicht kontrollierbar. Die gebildete dendritische Metallschicht wird vorzugsweise einer Vergütungsbehandlung unterzogen, wodurch sich ihre Lebensdauer erhöht und sie leicht biegbar wird.

Beispiel 1

Unter Anwendung der im Prinzip in F i g. 1 veranschaulichten Einrichtung wurde eine dendritische Nickelschicht auf den Außenflächen von Kupferrohren gebildet, die einen Außendurchmesser von 10 mm und eine Dicke von 0,1 mm hatten. Der verwendete Elektrolyt war wie folgt zusammengesetzt: 200 g/1 NiCI₂ ■ 6H₂O; 50 g/l NiSO₄ · 6H₂O; 45 g/l H₃BO, und 3 ml/l eines grenzflächenaktiven Stoffs und wurde durch die Düsen 11 mit einem Durchsatz von 1 m/s und einer Temperatur von 8O⁰C auf das Rohr 2 gespritzt. Die Anode bestand aus Platin, und der das Kupferrohr tragende, die Kathode bildende Dorn hatte eine Drehzahl von 7 U/s. Die Stromdichte betrug 500 A/dm²; sie wurde in Intervallen von 30 s auf 50 A/dm² verringert. Nach diesem 3 min dauernden Vorgang wies das Rohr eine dendritische Nickelschicht einer Dicke von 0,4 —0,5 mm auf. Einige der Rohre wurden vorher so mechanisch aufgeraucht oder mit Fehlern versehen, daß sie eine Vielzahl Einschnitte bzw. Ritze mit einer Tiefe von 0,1 mm aufwiesen, die über die Gesamtoberfläche in engen Abständen voneinander verteilt waren, während die anderen Rohre vor dem Abscheidungsvorgang glatte Oberflächen hatten.

Die Wärmewirkungsgrade der erhaltenen Rohre wurden dadurch geprüft, daß jedes Rohr horizontal in einem statischen Fluid mit einer Temperatur zwischen 20 und 100⁰C angeordnet und ein warmes Fluid mit einer Temperatur von 120—150⁰C durch das Rohr geschickt wurde; dabei wurde die Graphik nach F i g. 2 erhalten, in der die Siedehitzeübergangszahl entlang der Ordinate in bezug auf die Temperaturdifferenz zwischen dem Rohrinneren und -äußeren entlang der Abszisse aufgetragen ist. Die Kurve A bezeichnet die Daten von Rohren, deren Oberflächen während der elektrochemischen Abscheidung glatt waren, während die Kurve B die Daten von Rohren bezeichnet, deren Oberflächen bei der elektrochemischen Abscheidung in der erwähnten Weise aufgerauht waren. Es ist ersichtlich, daß das vorherige mechanische Aufrauhen zu einer wesentlichen Verbesserune der Siedehitzeüber-

gangszahl von elektrochemisch gebildeten porösen Oberflächen führt. Zum Vergleich gibt die Kurve Cdie entsprechenden Daten von herkömmlichen gerippten Wärmeübergangselementen an.

F i g. 3 zeigt eine Einrichtung 13 zum erfindungsgemäßen chemischen Abscheiden aus einer Lösung auf der Innenfläche eines Rohrs 14 zur Bildung einer gleichmäßigen dendritischen Metallschicht 15. Dabei wird das Rohr 14 in seiner Lage durch zwei hülsenartige Halteglieder 16a und 16b gehalten. Das Halteglied \6b verbindet das Innere des Rohrs 14 über ein Ventil mit einer Zylinderkammer 18, die ihrerseits über ein Ventil 20 und eine Förderleitung 21 mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 19 verbunden ist, während das Halteglied 16a das Rohrinnere über eine Leitung 23 mit einem ,₅ Flüssigkeitssammelbehälter 22 verbindet. In der Zylinderkammer 18 ist ein Kolben 24 verschiebbar aufgenommen, der eine aus der Kammer 18 ragende Kolbenstange 25 hat, die mit einer Kurbelwelle 26 einer Rotationskurbeleinheit 27 verbunden ist. Wenn die Rotationsscheibe dieser Einheit von einem (nicht gezeigten) Motor in Pfeilrichtung gedreht wird, wird der Kolben 24 in der Zylinderkammer 18 auf- und abwärts verdrängt.

Während des Hubs, bei dem der Kolben 24 nach unten verdrängt wird, werden das Ventil 17 geschlossen und das Ventil 20 geöffnet, da der Druck im Raum über dem Kolben 24 in der Zylinderkammer 18 negativ wird, und die Lösung wird durch die Leitung 21 aus dem Behälter 19 in diesen Raum angesaugt und dort vorübergehend gespeichert. Sobald der Kolben 24 seinen Aufwärtshub beginnt, werden das Ventil 20 geschlossen und das Ventil 17 geöffnet, so daß die Lösung vom Zylinderraum 18 in das Rohr 14 gedrückt wird, um die darin befindliche verbrauchte Flüssigkeit durch die Leitung 23 in den Sammelbehälter 22 zu treiben, wobei sie durch eine bestimmte Menge der frischen, in der Zylinderkammer 18 gespeicherten Flüssigkeit ersetzt wird.

Während die frische Flüssigkeit in das Rohr 14 eingeführt wird, erfolgt auf der Rohrinnenfläche eine Reduktion, und Metal! wird auf diese Innenfläche abgeschieden. Vorteilhafterweise wird diese Fläche vorher mit Natriumhydroxid od. dgl. gewaschen und dadurch sensibilisiert, daß sie mit einer Zinn(II)-Chloridlösung zur Bildung von Ablagerungen von Zinn(Il)-lonen auf ihr in Kontakt gebracht und nach erneutem Waschen dadurch aktiviert wird, daß sie mit einer Palladiumchloridlösung zur Bildung von Palladiumablagerungen als aktivierende oder katalytische Substanz (Reduktionskeime) in Kontakt gebracht wird, worauf das Metall dann abgeschieden wird. Nachdem der Abwärtshub des Kolbens 24 ausgelöst wurde, setzt sich der Abscheidungsvorgang im Innenraum des Rohrs 14 fort, und die im Rohr befindliche Lösung wird erneuert, wenn der Kolben 24 in seinen nächsten Aufwärts- oder Verdrängungshub umgeschaltet wird. So wird durch periodisches Erneuern der Abscheidungsiösung im Rohr 14 die dendritische Metallschicht auf der Rohrinnenfläche gebildet und nimmt gleichmäßig an Dicke zu, während sie ihre hohe Porosität bei untereinander in Verbindung stehenden Kapiliarporen erwünschter Größe behält Die erhaltenen Erzeugnisse sind hochwirksam und werden u. a. für Wärmeübertragungsrohre verwendet. Beispiel 2

Eine dendritische Kupferschicht mit 6,7 g wurde über die gesamte Innenwand eines Kupferrohrs mit einem Außendurchmesser von 10 mm, einem Innendurchmesser von 8 mm und einer Länge von 360 mm unter Verwendung einer im Prinzip in Fig.3 gezeigten Einrichtung abgeschieden. Die verwendete Lösung bestand aus einem Gemisch aus 110 g/l CuSO₄ · 5H₂O, 346 g/l KNaC₄O₆MH₂O und 100 g/l NaOH und enthielt zusätzlich als Reduktionsbeschleuniger 10 Teile einer wäßrigen 37 Gew.% Formalinlösung auf 15 Teile des Gcmischs. Die Lösungstemperatur betrug 35°C. Während eines Verfahrenszyklus wurden 0,16 g Kupfer abgeschieden, und der Zyklus wurde 42mal wiederholt.

Die erhaltene Struktur war nicht nur als Wärmeübcrtragungszwischenschicht, sondern auch als Kapillarkörper in Wärmeübertragungsrohren hochwirksam.

So aufgebaute Wärmeübertragungsrohre wurden hermetisch dicht gemacht, wobei ihr Inneres auf einen Unterdruck von 10 ⁱ Torr evakuiert wurde, und wurden mit 2000 mm³ Wasser als Arbeitsflüssigkeit teilweise gefüllt.

Das Betriebsverhalten des erhaltenen Wärmeübertragungsrohrs ist in Fig. 4 veranschaulicht, wobei die Temperaturdifferenz zwischen der Verdampfungszone und der Kondensationszone auf der Ordinate in bezug auf die Temperatur der Kondensationszone auf der Abszisse aufgetragen ist. Es ist ersichtlich, daß bei einer Temperaturdifferenz von nur 0,02 K ein nahezu isothermer Verlauf erhalten wird. Dieses Wärmeübertragungsrohr ist mit einem von 0 bis 80° reichenden Höhenwinkel anwendbar.

Bei der Einrichtung nach Fig. 5, die im Aufbau grundsätzlich derjenigen nach Fig.3 entspricht, ist zusätzlich eine Heizvorrichtung vorgesehen. So ist das Rohr 14, auf dessen Innenfläche eine dendritische Metallschicht 15 aufzubringen ist, in einer Heizkammer

28 untergebracht, die einen Einlaß 29 und einen Auslaß 30 für ein zirkulierendes warmes Fluid aufweist. Eine Heizspirale 31 verläuft in Axialrichtung durch das Rohr 14 und wird von einer Stromversorgung 32 versorgt. Die Lösungsflüssigkeit im Rohr 14, die z. B. von der bereits erwähnten Art sein kann, wird jedesmal in die Auslaßleitung 23 gedruckt, wenn der Kolben 24 seinen Aufwärtshub ausführt, und wird bei diesem Ausführungsbeispiel zum Vorratsbehälter 19 rückgeführt. In diesem ist ebenfalls eine Heizvorrichtung 33 vorgesehen, die zusammen mit den Heizvorrichtungen 28 und

29 die Lösung in der Einrichtung auf einer Temperatur von 90— 110°C, d.h. nahe ihrem Siedepunkt, hält. Dadurch wird eine beträchtliche Verbesserung im Aufbau und in bezug auf die Wachstumsgeschwindigkeit der dendritischen Schicht erreicht.

Fig.6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem wiederum die Heizvorrichtungen 28, 29, 33 gemäß F i g. 5 vorgesehen sind und die elektrochemische Abscheidung zur Bildung einer porösen dendritischen Metallschicht auf der gesamten Innenfläche eines Rohrs 14 ausgenutzt wird. Ein für die elektrochemische Abscheidung geeigneter Elektrolyt wird von einer Pumpe 34 durch das Rohr 14 umgewälzt; das Umwälzsystem hat eine Einlaßleitung 35, die mit dem eine öffnung aufweisenden Halteglied 166 verbunden ist. Das obere Halteglied 16a führt Elektrolyt aus dem Rohr 14 zu einer Rückführleitung 36, die in einem Vorratsbehälter 37 endet Die das Rohr 14 aufnehmende Heizkammer 28 und die elektrische Heizvorrichtung 33 im Vorratsbehälter 37 halten den umgewälzter Elektrolyten auf einer höheren Temperatur im Bereich von 90-110°C. Durch das Rohr 14 verläuft ir Axialrichtung eine langgestreckte Elektrode 38. die mii

dem Plusanschluß einer Gleichstromversorgung 49 verbunden ist, deren Minusanschluß elektrisch mit dem die Gegenelektrode bildenden Rohr 14 verbunden ist, so daß ein für die elektrochemische Abscheidung geeigneter Strom hoher Dichte im Bereich von 5—30 A/cm² zwischen den Elektroden anlegbar ist.

Beispiel 3

Auf die gesamte Innenfläche eines Kupferrohrs mit einer Länge von 300 mm und einem Innendurchmesser von 15 mm wurde unter Verwendung der Einrichtung nach Fig.6 eine dendritische Nickelschicht aufgebracht. Der Elektrolyt bestand aus 600 g/l Nickelsulfamat (NH₂SO₃J₂Ni, 5 g/l Nickelchlorid NiCl₂ und 40 g/l Borsäure H3BO3, der auf eine Temperatur von 95— 105⁰C erwärmt war und mit einem Durchsatz von 1,5 ml/min durch das Rohr zirkulierte. Die Stromdichte wurde im Bereich von 30-5 A/cm² bei einer Spannung von 5—15 V gehalten. Das Rohr, das die mit seiner Innenwand einstückige dendritische poröse Nickelschicht erhielt und als Wärmeübertragungsrohr dienen sollte, wurde luftdicht verschlossen, wobei sein Innenraum auf einen Unterdruck von 10⁵Torr evakuiert und mit 8 ml Wasser als Arbeitsfluid teilweise gefüllt wurde. Das Rohr wurde in Vertikallage angeordnet. Bei Erwärmen des oberen Endbereiches, wobei der untere Endbereich die Kondensationszone bildete, wurden 130 W Wärme übertragen. Wenn umgekehrt die untere Endzone erwärmt wurde und das obere Ende die Kühloder Kondensationszone bildete, wurden 220 W Wärme übertragen. Bei horizontal angeordnetem Rohr wurden 152 W Wärme übertragen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Wachstumsmuster von Dendriten über die Gesamtfläche bereichsweise entsprechend der bestimmten späteren Funktion jedes der verschiedenen Flächenbereiche gesteuert; dies hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn ein Wärmeübertragungsrohr herzustellen ist. Dabei wird die Fläche vor der Abscheidung so bearbeitet, daß die Fläche der beiden Endabschnitte des Rohrs einen größeren Anteil vieler kleiner Einschnitte erhalten, die im wesentlichen quer zur Rohrachse verlaufen, und der Zwischen- oder Kapillarabschnitt zwischen den Endabschnitten auf seiner gesamten Fläche einen größeren Anteil vieler Einschnitte erhält, die im wesentlichen parallel zur Rohrachse verlaufen. Bei anschließendem Abscheiden auf die so vorbehandelte Fläche wird die erwünschte bereichsweise Steuerung von Kristallwachstumseinrichtungen erreicht, und das fertige Wärmeübertragungsrohr zeigt eine beträchtliche Verbesserung sowohl in bezug auf den Wärmeübergang (Verdampfung und Kondensation) als auch in bezug auf die Flüssigkeitsüberführung.

Gemäß Fig. 7, in der diese Vorbehandlung gezeigt ist, bewirkt eine Bürste 40 ein Anrauhen der Innenfläche eines Rohrs 41 in unterschiedlicher Weise entsprechend den bestimmten Flächenbereichen; dabei bilden Bereiche 41a und 416 die Verdampfungs- bzw. die Kondensationszone (oder umgekehrt) und ein Bereich 41c die Kapillar- oder Flüssigkeitsüberführungszone. Rechts in F i g. 7 ist bei 42 der Ort gezeigt, an dem das Bürsten durch die Bürste 40 stattfindet. Die in das Rohr 41 eingeführte Bürste 40 wird zuerst im Bereich 41a gedreht, dann im Bereich 41c hin- und herbewegt und dann im Bereich 41 b wiederum gedreht zur Bildung vieler kleiner entsprechend angeordneter Einschnitte und Vorsprünge in bzw. auf diesen Flächenbereichen.

Beispiel 4

Ein Kupferrohr mit einer Länge von 300 mm und einem Innendurchmesser von 15 mm wurde in der vorstehend erläuterten Weise vorbehandelt und dann einer elektrochemischen Abscheidung unterzogen, wobei der gleiche Elektrolyt und die gleichen Parameter wie im Beispiel 3 angewandt wurden und ein ähnliches Wärmeübertragungsrohr gebildet wurde. Im Vergleich zum Wärmeübertragungsrohr gemäß Beispiel 3 ergab sich eine Verbesserung der Wärmeübergangsleistung um ca. 50%.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Wärmeübertragungselementen durch Aufbringen einer porösen metallischen Warmeübertragungszwischenschichi, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls nach mechanischer Aufrauhung, elektrolytisch oder stromlos eine dendritische Metallschicht aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit strömendem Elektrolyten bei Temperaturen zwischen 60 und 110° C, insbesondere bei 9O⁰C-110⁰C gearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte periodisch >s verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Wärmeübertragungsrohres mit einer Verdampfungs-, einer Kondensations- und einer Flüssigkeitsüberführungszwischenzone, dadurch gekennzeichnet, daß bei der mechanischen Aufrauhung der Rohrinnenfläche in der Verdampfungs- und Kondensationszone überwiegend quer zur Rohrachse verlaufende und in der Flüssigkeitsüberführungszwischenzone überwiegend parallel zur Rohrachse verlaufende kleine Einschnitte erzeugt werden.