DE7913786U1 - Waermerohr - Google Patents

Description

Blatt 3 . 9. Mai 1979

78-B-O2 EZDP/Heu/Bü.

' Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmerohr mit einem

die Wärme transportierenden und übertragenden verdampfbaren bzw. kondensierbaren Medium und einer für die Wärmeübertragung wirksamen inneren metallischen Wandung.

S Bekannte Wärmerohre haben einen siebartigen Einsatz,

der die innere Wandung der Wärmerohre im wesentlichen bedeckt und einerseits der Förderung der Kar>illarwir-

kung und andererseits der Verbesserung des Verdamp-

fungs- bzw. Kondensationsvorganges dienen soll. Diese Einsätze für Wärmerohre sind jedoch bei geringem Rohr-

5, innendurchmesser der Wärmerohre nicht mehr oder nur

noch mit erheblichem Kostenaufwand verwendbar. Es ist ferner bekannt, z.B. durch die DE-OS 25 46 444, eine Wärmeübergangswand für siedende Flüssigkeiten mechanisch derart aufzurauhen, dass eine Vielzahl von sogenannten Verdampfungskernen bzw. -keimen entsteht durch diese Oberflächenstruktur wird der Verdampfungsprozess gefördert. Allerdings sind derartige mechanische Verfahren für Wärmerohre, insbesondere solche mit geringem Rohrinnendurchmesser, nicht anwendbar. Schliesslich ist in der DE-PS 6 36 071 vorgeschlagen worden, die Oberfläche von Rohren zu Wärmeaustauschzwecken zur Erzielung einer grösseren, für die Wärmeübertragung wirksamen Oberfläche zu ätzen. Diese Massnahme geht von der Erkenntnis aus, dass der konvektive Wärmetibergang proportional der benetzten Oberfläche ist und zielt daher auf eine durch intensives und lang andauerndes Ätzen stark und tief zerklüftete Oberfläehe ab.

Blatt 4

·· »tit lit« · * ·· I*«

iii« it a « ·<« ·■·

Blatt 4 9. Mai 1979

78-B-O2 EZDP/Heu/Bü.

Die hierdurch erzielte bzw. beabsichtigte Oberflächenvergrösserung trägt jedoch nicht den Besonderheiten des Wärmeüberganges bei Phasenänderung, d.h. Verdampfung bzw. Kondensation - wie sie im Wärmerohr vorliegt Rechnung. Hier kommt es auf die Bildung von sogenannten Verdampfungs- bzw. Kondensationskernen bzw. -keimen an, die keine Oberflächenvergrösserung darstellen, da sie infolge ihrer geringen Abmessungen keine zusätzliche von dem Medium benetzte Oberfläche bilden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Wärmerohr mit verbesserten Wärmeübertragungseigenschaften zu schaffen, insbesondere ein Wärmerohr mit einer wirtschaftlich herstellbaren verbesserten Oberfläche, die den Verdampfungs- und Kondensationsprozess leistungssteigernd beeinflusst.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen der vorangestellten Ansprüche 1 bis 3.

Durch die erfindungsgemäss aufgerauhte, d.h. chemisch geätzte Oberfläche im Inneren der Wärmerohre erzielt man auf wirtschaftliche Weise eine Leistungssteigerung der Wärmerohre. Bereits durch ein relativ kurzzeitiges Anätzen der Oberfläche entstehen die für den Verdampfungs- bzw. Kondensationsprozess notwendigen Verdampfungs- bzw. Kondensationskeime, die die im Wärmerohr charakteristischen Wärmeübergangsverhältnisse entscheidend verbessern. Im Prinzip wird mit dieser chemisch angeätzten Oberfläche also keine Oberflächenvergrösserung in dem Sinne erreicht, dass eine

Blatt 5

Blatt 5 9. Mai 1979

78-B-O2 EZDP/Heu/Bü.

i für die Wärmeübertragung grössere Austauschfläche zur Verfügung steht, sondern es werden lediglich die für die Phasenänderung des wärmeübertragenden Mediums notwendigen Keime an der Oberfläche geschaffen. Eine

derartig erfindungsgemäss behandelte Oberfläche ist |

insbesondere bei Wärmerohren mit geringem Rohrinnen- I

durchmesser besonders vorteilhaft, weil dort praktisch andere Lösungen versagen bzw. nur unter erheblichem

Aufwand anwendbar sind. „

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeich- |

nungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert: Es zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Wärmerohr Figur 2 einen Querschnitt durch ein Wärmerohr Figur 3 einen vergrösserten Ausschnitt aus dem Querschnitt des Wärmerohres und

Figur 4 eine photographische Vergrösserung eines Ausschnittes der erfindungsgemäss behandelten Oberfläche.

Figur 1

zeigt einen Längsschnitt durch das allseitig geschlossene Wärmerohr 1, das mit einem flüssigen verdampfbaren und wieder kondensierbaren Medium 4 teilweise gefüllt ist. Dem Wärmerohr 1 wird an seinem linken unteren, d.h. seinem warmen Ende Wärme zugeführt, wobei das Medium 4 verdampft. Der Dampf strömt im Inneren des Wärmerohres infolge seines geringeren spezi-

Blatt 6

• · t · « β IMI Il

» · · ItI

ι · · · · ti ι

» · » · t lit

Blatt 6 9. Mai 1979

78-B-O2 EZDP/Heu/Bü.

fischen Gewichtes nach obSi zum kälteren Ende des Wärmerohres, wo diesem Wärme entzogen wird, so dass der Dampf an der gekühlten inneren Wandung 2 kondensiert und infolge des Schwerkrafteinflusses an der geneigten Innenseite des Wärmerohres wieder zum lin-

ί ken unteren, d.h. zum warmen Ende des Wärmerohres

zurückströmt. Dort wiederholt sich der Vorgang dann aufs Neue. In dieser Figur ist eine Einzelheit mit X bezeichnet, die einen Ausschnitt aus der erfindungsgemässen Oberfläche 3 bezeichnet.

Figur 2

zeigt einen Querschnitt durch das Wärmerohr 1 in der Schnittebene A-B. Danach besitzt das Wärmerohr 1 einen kreisringförmigen Querschnitt mit einer inneren hohlzylindrischen, metallischen Wandung 2, an der das Medium 4 zur Verdampfung oder Kondensation gebracht wird. Die gesamte innere Wandung 2 besitzt eine durch chemisches Ätzen aufgerauhte Oberfläche 3, die als Einzelheit Y vergrössert in Figur 3 dargestellt ist. Diese

Figur 3

zeigt stärkt vergrössert das eigentliche Profil der Oberfläche 3, die durch chemisches Ätzen erzielt wird. Danach ist das Profil der erfindungsgemässen Oberfläche 3 nach aussen durch das sogenannte Hüllprofil H und nach innen durch das sogenannte Grundprofil G begrenzt, welche als gestrichelte bzw. strichpunktierte Linien eingezeichnet sind. Zwischen diesen beiden Profillinien H und G befinden sich Erhebungen 5 und

Blatt 7

• ··■■ ··· ■··

Blatt 7 9. Mai 1979

78-B-O2 EZDP/Heu/Bü.

Vertiefungen 6, die in unregelmässiger Form und Anordnung über die gesamte Oberfläche 3 verteilt sind. Die maximale Tiefe der Vertiefungen 6 ist der Abstand zwischen beiden Profillinien H und G und ist mit der Rauhtiefe R bezeichnet. Diese Rauhtiofe liegt vorzugs-

—3 weise in einem Bereich von etwa ein bis zehn μ (mm.10 ) Aus dieser äusserst geringen Rauhtiefe geht hervor, dass die Oberfläche nur eine geringe Zeit der Säure bzw. ätzenden Flüssigkeit ausgesetzt zu werden braucht, um die erfindungsgemässe Oberfläche zu erzielen. Insofern kann gesagt werden, dass das Hüllprofil H dem ursprünglichen Profil der inneren Wandung, nämlich im mechanisch glatt bearbeiteten Zustand entspricht die Oberfläche 3 ist also gerade so weit und so lange angeätzt, dass die Spitzen der Erhebungen 5 in der Fläche des Ausgangsprofiles liegen bleiben, d.h. das Hüllprofil der erfindungsgemäss angeätzten Oberfläche und das Hüllprofil der ursprünglichen mechanisch glatten Oberfläche sind etwa identisch. Es findet also durch das chemische Anätzen keine Abtragung der Oberfläche statt und auch keine Oberflächenvergrösserung im wärmetechnischen Sinne, dass etwa eine grössere für den Wärmeaustausch verfügbar stehende Fläche geschaffen wird - die durch das chemische Anätzen entstehenden Vertiefungen 6 sind in ihrer Breite derart gering, dass sie von dem Medium überhaupt nicht benetzt werden können und somit keine zusätzliche Wärmeaustauschfläche bilden.

Blatt 8

Blatt 8 9. Mil i 1979

78-H-O2 EZDP/Hou/Bü.

Figur 4

zeigt schliesslich eine Einzelheit X aus Figur 1, nämlich einen photographischen und stark vergrösserten Ausschnitt aus der erfindungsqemässen Oberfläche 3- Aus dieser Vergrösserung ist zu ersehen, dass sich die Oberfläche als eine Struktur von ungeordneten Erhebungen und Vertiefungen darstellt, die einer Gebirgslandschaft ähneln. Eine derartige erfindungsgemässe Oberflächenstruktur, insbesondere für Wärmerohre, ist nur durch chemisches Ätzen, d-h. die Behandlung einer mechanisch glatt bearbeiteten, metallischen Oberfläche mit einer Säure oder Lauge erzielbar.

Claims (3)

1. Blatt 2 . 9. Mai 1979

   78-B-O2 EZDP/Heu/Bü.

   Ansprüche

   il.j Wäx me χ uhr mit einem die Wärme transportierenden vy iind übertragenden verdampfbaren bzw. kondensierbaren Medium und einer für die Wärmeübertragung wirksamen inneren metallischen Wandung, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (2) eine durch chemisches Ätzen aufgerauhte Oberfläche (3) aufweist.
2. 2. Wärmerohr nac:; Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die durch chemisches Ätzen aufgerauhte Oberfläche (3) eine Vielzahl von Erhebungen (5) und Vertiefungen (6) aufweist .
3. 3. Wärmerohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Rauhtiefe R der durch chemisches Ätzen aufgerauhten Oberfläche (3) im Bereich von ein bis zehn μ (mm.lO ) liegt.

   Blatt 3