DK143421B - METHOD OF TRANSFER OF HEAT - Google Patents

METHOD OF TRANSFER OF HEAT Download PDF

Info

Publication number
DK143421B
DK143421B DK268569AA DK268569A DK143421B DK 143421 B DK143421 B DK 143421B DK 268569A A DK268569A A DK 268569AA DK 268569 A DK268569 A DK 268569A DK 143421 B DK143421 B DK 143421B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
liquid
heat
porous
layer
porous layer
Prior art date
Application number
DK268569AA
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK143421C (en
Inventor
A M Czikk
P S O'neill
Original Assignee
Union Carbide Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of DK143421B publication Critical patent/DK143421B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK143421C publication Critical patent/DK143421C/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Cookers (AREA)

Description

(Sn (19) DANMARK Vly(Sn (19) DENMARK Vly

É| (ni FREMUEGGELSESSKRIFT od 143421 BÉ | (ni IMPLEMENTATION SCRIPTURE OR 143421 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENETDIRECTORATE OF THE PATENT AND TRADEMARKET SYSTEM

(21) Ansøgning nr. 2685/69 (51) Int.CI.3 F £8 F 13/00 (22) Indleveringsdag 19 · maJ 1 969 (24) Løbedag 19· maj 1969 (41) Aim. tilgængelig 21 . nov. 1 969 (44) Fremlagt 17. aug. 1981 (86) International ansøgning nr. - (86) International indleveringsdag - (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -(21) Application No. 2685/69 (51) Int.CI.3 F £ 8 F 13/00 (22) Filing Day 19 · May 1 969 (24) Race Day 19 · May 1969 (41) Aim. available 21. November 1 969 (44) Posted Aug 17 1981 (86) International Application No. - (86) International Filing Day - (85) Continuation Day - (62) Master Application No. -

(30) Prioritet 20. maj 1968; 730322, US(30) Priority May 20, 1968; 730322, US

(71) Ansøger UNION CARBIDE CORPORATION, New York, US.(71) Applicant UNION CARBIDE CORPORATION, New York, US.

(72) Opfinder Alfred Michael Czikk, US: Patrick Scott O'Neill, US.(72) Inventor Alfred Michael Czikk, US: Patrick Scott O'Neill, US.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Lehmann & Ree.(74) Associate Engineer Lehmann & Ree.

(54) Fremgangsmåde ved overførsel af varme.(54) Heat transfer method.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde ved overførsel af varme fra en varmekilde til en kogevæske gennem en varme-overførende skillevæg under anvendelse af et porøst kogelag, der er fastgjort til væggens ene side og er opbygget af varmeledende enkeltpartikler, hvilken kogevæske har en Kelvin-parameter 2 Οσ Τ_/λΡ på mellem 0,001411 og 0,0254 cm x °K, hvor: σ = Overfladespænding, dyn/cm, 0 = Mætningstemperatur for kogevæske svarende til darop- - trykket for væsken, °K, 7} λ - Latent varme for kogevæsken, gc&l/g, ·* 3 O P„ = Massefylde af dampen, g/cm , i* ^ -8 __ C = Omsætningsfaktor, 2,4 x 10 gcal/dyn cm.The present invention relates to a method of transferring heat from a heat source to a cooking liquid through a heat-transferring partition using a porous cooking layer which is attached to one side of the wall and is composed of heat-conducting single particles, which cooking liquid has a Kelvin parameter 2 Οσ Τ_ / λΡ of between 0.001411 and 0.0254 cm x ° K, where: σ = Surface tension, dynes / cm, 0 = Saturation temperature for boiling liquid corresponding to the upward pressure of the liquid, ° K, 7} λ - Latent heat for the boiling liquid, gc & l / g, · * 3 OP „= Density of the steam, g / cm, i * ^ -8 __ C = Turnover factor, 2.4 x 10 gcal / dyn cm.

^ Overføring af varme med tilstrækkelig store hastigheder fra 3 en opvarmet overflade til en kogevæske, der er i kontakt med denne, 2 143421 kræver almindeligvis en væsentlig temperaturforskel mellem overfladen og væsken, hvilken temperaturforskel i høj grad påvirker virkningsgraden for varmeoverføring. En vigtig faktor, der regulerer denne virkningsgrad, er beskaffenheden af den opvarmede overflade, der er i kontakt med væsken, idet det f.eks. er kendt, at glatte kogeoverflader bevirker lave varmeovergangstal på kogesiden. Lave kogevarmeovergangs-tal begrænser ofte i høj grad kogeanlæggets varmeoverføringskapacitet. Når f.eks. varme til kogning tilføres ved hjælp af damp, der kondenserer på en glatvægget varmeoverføringsoverflade, kan kondenseringsvarme-overgangstallet let være af størrelsesordenen 0,271 gcal/sek. cm2 °C, medens kogevarmeovergangstallet på den modstående side af varmeover-føringsfladen kan være kun 0,01355 til 0,0271 gcal/sek. cm2 °C. I overensstemmelse med den kendte fremgangsmåde til at summere varmeover-føringsmodstande, når koge- og kondenseringsvarmeoverføringsoverfladerne har samme areal, opnås det totale varmegennemgangstal U tilnærmelsesvis på følgende måde: i . _i + _i 0 hc ^ ogTransfer of heat at sufficiently high velocities from a heated surface to a cooking liquid in contact therewith generally requires a substantial temperature difference between the surface and the liquid, which temperature effect greatly affects the efficiency of heat transfer. An important factor controlling this efficiency is the nature of the heated surface which is in contact with the liquid, e.g. It is known that smooth cooking surfaces cause low heat transfer rates on the cooking side. Low boiler heat transfer rates often greatly limit the boiler's heat transfer capacity. For example, when heat to boiling is supplied by steam condensing on a smooth-walled heat transfer surface, the condensation heat transition number can easily be of the order of 0.271 gcal / sec. cm2 ° C, while the boiling heat transfer rate on the opposite side of the heat transfer surface can be only 0.01355 to 0.0271 gcal / sec. cm2 ° C. In accordance with the known method of summing heat transfer resistances when the boiling and condensing heat transfer surfaces have the same area, the total heat transfer number U is obtained approximately as follows: i. _i + _i 0 hc ^ and

hB + hChB + hC

hvor h_. og h_ er henholdsvis koge- og kondenseringsvarmeovergangstal- B L.Where h_. and h_ are the boiling and condensing heat transition numbers - B L, respectively.

lene. Det er klart, at hvis hQ er lille sammenlignet med h„, nærmerlene. It is clear that if hQ is small compared to h „, approach

B CB C

værdien for U sig h„, og det meste af fordelen med et stort kondense-the value for U itself, and most of the benefit of a large condensation

OISLAND

ringsovergangstal går tabt.ring transition numbers are lost.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en fremgangsmåde til kogning af væsker, hvorved der tilvejebringes koge-varmeovergangstal, der er mange gange større end de, der er opnået med almindelige glatte eller ru overflader, således at der muliggøres overførsel af store mængder varme til en kogevæske ved meget mindre temperaturforskelle end de, der kræves ved de sædvanlige kogevarmeoverførings fremgangsmåder.The object of the present invention is to provide a process for boiling liquids, thereby providing boiling-heat transfer rates many times greater than those obtained with ordinary smooth or rough surfaces, so as to allow the transfer of large amounts of heat to a cooking liquid at much smaller temperature differences than those required by the conventional cooking heat transfer methods.

Dette opnås med en fremgangsmåde af den i krav 1's indledning omhandlede art, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at kogelaget opbygges af partikler, hvoraf i det mindste nogle er tilstrækkeligt små til at passere gennem en sigte med maskevidde 0,050 cm, hvorhos partiklerne er forbundet indbyrdes og til væggen i tilfældigt sammenhobet sammenhæng til dannelse af en ensartet grundmasse med mellemliggende 3 143421 og indbyrdes forbundne porer mellem tilstødende partikler, der har ækvivalente poreradier på mellem 0,00381 og 0,01143 cm, at det porøse kogelag dækkes fuldstændigt med væsken, i det mindste som en væskehinde, og at varmekilden bringes i kontakt med den anden side af væggen, således at der overføres tilstrækkelig varme gennem væggen til dannelse af dampbobler i det porøse kogelag og til at afgive dampen som bobler, der opstår fra det porøse kogelag, til den væskehindedel, der dækkér det porøse kogelag.This is achieved by a method of the kind referred to in the preamble of claim 1, characterized in that the cooking layer is made up of particles, at least some of which are sufficiently small to pass through a screen with a mesh width of 0.050 cm, where the particles are interconnected. and to the wall in a random context to form a uniform matrix of intermediate pores and interconnected pores between adjacent particles having equivalent pore radii of 0.00381 to 0.01143 cm, covering the porous boiling layer completely with the liquid. at least as a fluid membrane, and contacting the heat source with the other side of the wall so that sufficient heat is transmitted through the wall to form vapor bubbles in the porous cooking layer and to release the steam as bubbles resulting from the porous cooking layer, to the fluid retaining portion covering the porous cooking layer.

Kelvin-parametre for repræsentative væsker indenfor et område på fra 0,001411 til 0,0254 cm x °K er anført i tabel I.Kelvin parameters for representative liquids within a range of from 0.001411 to 0.0254 cm x ° K are listed in Table I.

Tabel ITable I

X) oX) o

Væske Kelvin-parameter, cm x KLiquid Kelvin parameter, cm x K

Vand ved 103420 dyn/cm^ (absolut) 0,0254Water at 103420 dynes / cm 2 (absolute) 0.0254

Vand 0,00325Water 0.00325

Hydrazin 0,0031Hydrazine 0.0031

Hydrogenperoxid 0,0028Hydrogen Peroxide 0.0028

Toluen 0,00198Toluene 0.00198

Ethylenglycol 0,00183Ethylene glycol 0.00183

Benzonitril 0,00155Benzonitrile 0.00155

Ammoniak 0,00141 y) ved 1 atmosfære tryk med mindre andet er angivet.Ammonia 0.00141 y) at 1 atmospheric pressure unless otherwise indicated.

På tegningen er: fig. 1 en grafisk afbildning, der viser sammenhængen mellem ækvivalente poreradier for porøse lag og kogesidetem-peraturforskellen for vand, og fig. 2 er en række grafiske afbildninger, der viser sammenhængen mellem varmestrøm og kogesidetemperaturforskel ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen og ved fremgangsmåder, hvorved der anvendes glatte kogeoverflader.In the drawing: FIG. 1 is a graph showing the relationship between equivalent porous layers for porous layers and the boiling-side temperature difference for water; and FIG. Figure 2 is a series of graphs depicting the relationship between heat flow and boiling temperature difference in the method of the invention and in methods using smooth cooking surfaces.

I overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen tilvejebringes der et porøst kogelag med et stort antal små porer, hvilket lag er fastgjort til den varmeledende væg i en varmeveksler til overføring af varme til en væske. Det porøse kogelag er tilvejebragt af varmeledende partikler, således at disse udgør en enhed og er termisk 4 143421 forbundne til dannelse af indbyrdes forbundne porer af kapillar størrelse i det porøse kogelag. Porerne er tilvejebragt i et stort antal pr. arealenhed med lidt mellemliggende ikke-porøst materiale. Det porøse kogelag tilvejebringer en udpræget kapillarvirkning, der omtales nærmere i det følgende.In accordance with the method of the invention, a porous cooking layer having a plurality of small pores is provided, which layer is attached to the heat conducting wall of a heat exchanger for transferring heat to a liquid. The porous cooking layer is provided by heat-conducting particles so that they form a unit and are thermally connected to form interconnected pores of capillary size in the porous cooking layer. The pores are provided in a large number per minute. area unit with slightly intermediate non-porous material. The porous cooking layer provides a pronounced capillary action, which will be described in more detail below.

På grund af de høje varmeovergangstal, der frembringes af det porøse kogelag, kan temperaturforskellen mellem en kogevæske og dens varmekilde være væsentlig formindsket, medens der ikke desto mindre opnås en bemærkelsesværdig stor hastighed for varmeoverføring. Porøse kogelag er fundet særligt hensigtsmæssige i systemer, der kræver forhøj ede tryk for at opnå en nødvendig temperaturforskel. Ved at anvende et porøst kogelag i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan den nødvendige trykforskel mellem væskerne formindskes og energiomkostningerne gøres mindst mulige.Due to the high heat transfer rates produced by the porous cooking layer, the temperature difference between a cooking liquid and its heat source can be substantially reduced, while nonetheless a remarkably high rate of heat transfer is obtained. Porous boilers have been found particularly useful in systems requiring elevated pressure to obtain a necessary temperature difference. By using a porous cooking layer in accordance with the method according to the invention, the necessary pressure difference between the liquids can be reduced and the energy costs can be minimized.

En vigtig funktion af det porøse kogelag er at forøge koge-varmeovergangstallet. I den velkendte varmeoverføringsligning Q/A = hAT forøger det porøse kogelag i udpræget grad værdien af koefficienten "h". Virkningen af forøgelsen af denne koefficient kan anvendes på en række måder. Den samlede mængde overførte varme "Q" kan forøges, arealet "A" kan formindskes, "ΔΤ" kan formindskes, eller der kan gennemføres forskellige kombinationer af disse fordele.An important function of the porous cooking layer is to increase the boiler heat transfer rate. In the well-known heat transfer equation Q / A = hAT, the porous boiling layer significantly increases the value of the coefficient "h". The effect of increasing this coefficient can be used in a number of ways. The total amount of heat transferred "Q" can be increased, the area "A" can be reduced, "ΔΤ" can be reduced or various combinations of these advantages can be implemented.

Da der ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opnås en forøgelse af koefficienten "h", er opfindelsen forskellig fra den kendte anvendelse af porøse bestanddele og indretninger, der er kendt som "overopvarmningshindrende midler", der almindeligvis opslæmmes eller neddyppes i den kogende væske for at formindske overopvarmning og for at bringe væsketemperaturen i nærmere ligevægt med væskens damptryk. Overopvarmningshindrende midler er ofte ikke-metalmaterialer, såsom pimpsten, der indeholder forholdsvis store porer af tilfældig størrelse, af hvilke kun nogle få behøver at være aktive. Det overopvarmningshindrende middels opgave er forholdsvis let og enkel, da den frie varme repræsenteret af nogle få graders overopvarmning i væsken er forholdsvis lille og kan spredes effektivt ved hjælp af en beskeden grad af kogning. Det opslæmmede opvarmningshindrende materiale behøver ikke at være varmeledende, da det ikke overfører varme til væsken. Den varme, der er nødvendig til kogning på et overopvarmningshindrende middels overflade, tilføres denne af væsken selv i form af overopvarmning. Selvom et opslæmmet overopvarmningshindrende middel således væsentligt kan formindske størstedelen af overopvarmning af væsken, må der i nogen grad eksistere væskeoveropvarmning, for at kogning kan finde sted på 5 143421 det overopvarmningshindrende middel.Since by the process of the invention an increase in the coefficient "h" is obtained, the invention is different from the known use of porous components and devices known as "overheating inhibitors", which are usually suspended or immersed in the boiling liquid to reduce overheating. and to bring the liquid temperature closer to the vapor pressure of the liquid. Overheating agents are often non-metallic materials, such as pumice, which contain relatively large random-sized pores, of which only a few need to be active. The task of overheating agent is relatively easy and simple, as the free heat represented by a few degrees of overheating in the liquid is relatively small and can be effectively dissipated by a modest degree of boiling. The suspended slurry does not need to be heat conducting as it does not transfer heat to the liquid. The heat needed to boil on the surface of an overheating agent is supplied to it by the liquid itself in the form of overheating. Thus, while a slurried overheating agent can substantially reduce most of the overheating of the liquid, liquid overheating must exist to some extent for boiling to take place on the overheating.

I modsætning til den kendte anvendelse af overopvarmningshindrende midler er det porøse kogelag, der anvendes ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, anbragt på kogeanlæggets varme væg mellem den varme væg og væsken, der skal koges, og materialet skal være varmeledende. Dets opgave er vanskeligere, idet den består i at overføre en meget stor mængde varme med en i høj grad formindsket varme-overføringsmodstand, d.v.s. med en formindsket temperaturforskel mellem den varme væg og væsken. Denne temperaturforskel mellem den varme væg og den mættede væske, der er et mål for varmeoverføringsmodstanden, er ΔΤ, der fremgår af den almindelige varmeoverføringsligning. Dens for-, mindskelse opnås ifølge opfindelsen med det forøgede varmeovergangstal for det porøse kogelag.Contrary to the known use of superheating agents, the porous boiling layer used in the process of the present invention is placed on the hot wall of the boiler between the hot wall and the liquid to be boiled and the material must be heat conducting. Its task is more difficult in that it consists in transferring a very large amount of heat with a greatly reduced heat transfer resistance, i.e. with a reduced temperature difference between the hot wall and the liquid. This temperature difference between the hot wall and the saturated liquid, which is a measure of the heat transfer resistance, is ΔΤ, as shown by the ordinary heat transfer equation. Its reduction is achieved according to the invention with the increased heat transfer rate of the porous cooking layer.

Selvom materialer, der er opbygget svarende til de kendte overopvarmningshindrende midler, anbringes mod den varme væg, vil der ikke blive opnået de forbedrede resultater, der opnås ifølge den foreliggende opfindelse. For at være effektiv må den porøse overflade opfylde visse specielle begrænsninger med hensyn til den ækvivalente poreradius som omtalt nærmere nedenfor.Although materials constructed in accordance with the known overheating means are placed against the hot wall, the improved results obtained according to the present invention will not be obtained. To be effective, the porous surface must meet certain special constraints with respect to the equivalent pore radius as discussed further below.

Den ekstremt ringe tykkelse af den væskeformige hinde i porerne antages for en stor del at ligge til grund for den påfaldende forbedring med hensyn til varmeoverføringstallet h, der opnås ifølge den foreliggende opfindelse. Det er blevet konstateret, at dette er en virkning, der kun antager betydelige omfang i meget små porer, og at den ikke er væsentlig i overopvarmningshindrende midler, der primært er udformet til at formindske overopvarmning. Virkningen af overopvarmningshindrende midler er både beskrevet og forudset ved kombination af de velkendte Gibbs og Clapeyronske ligninger, der angår det termiske potential, der er nødvendig for vækst af en boble (udtrykt i overopvarm-ningen af den væske, der omgiver boblen) i forhold til størrelsen af boblen: , I ) TS Λ ~ PV)The extremely small thickness of the liquid membrane of the pores is believed to be largely due to the striking improvement in the heat transfer number h obtained by the present invention. It has been found that this is an effect which assumes only considerable extent in very small pores and is not significant in overheating agents designed primarily to reduce overheating. The effect of overheating agents is both described and envisaged by the combination of the well-known Gibbs and Clapeyronic equations relating to the thermal potential needed for the growth of a bubble (expressed in the overheating of the liquid surrounding the bubble) relative to size of the bubble:, I) TS Λ ~ PV)

rc lT - Ts' PL . Pv . Xrc lT - Ts' PL. Pv. X

hvor r = hulrumsradius (svarende til den ækvivalente poreradius r for de porøse kogelag ifølge den foreliggende opfindelse i cm. Også den tilnærmelsesvise radius af en boble, der afgives fra et hulrum med radius r ).where r = cavity radius (corresponding to the equivalent pore radius r of the porous boiling layers of the present invention in cm. Also the approximate radius of a bubble emitted from a cavity of radius r).

σ = overfladespænding, dyn/cm.σ = surface tension, dyn / cm.

T = temperaturen af væsken, der omgiver en boble, °K.T = the temperature of the liquid surrounding a bubble, ° K.

Tg = mætningstemperatur for kogevæske svarende til damptrykket for væsken, oK> 6 143421 3 P = massefylde for væsken, g/cm .Tg = saturation temperature for boiling liquid corresponding to the vapor pressure of the liquid, oK> 6 143421 3 P = density of the liquid, g / cm.

“ 3 P = massefylde af damp g/cm .“3 P = density of steam g / cm.

λ = latent varme for kogevæsken, gcal/g.λ = latent heat for the cooking liquid, gcal / g.

C = omsætningsfaktor 2,39 · 10“® 3?Pa-!--.C = turnover factor 2.39 · 10 “® 3? Pa -! -.

dyn cm Værdien for T skal være større end Tc i et tilstrækkeligt om-fang til at bringe en boble med radius rQ til at vokse mod overfladespændingen. Som følge deraf er T - Tg den mindste overopvarmning, der er påkrævet for at opretholde kogningen. Ifølge Gibbs-Clapeyron-lignin-gen formindskes den overopvarmning, der er nødvendig for boblevækst, d.v.s. T - Tc gøres mindst mulig med stigende r , og som følge heraf skulle et overopvarmningshindrende middel udformes med en porøs overflade, der har så store porer som muligt, hvilket stadig kan holde den omsluttende gas eller damp, der er nødvendig for at aktivere den omtalte dannelse,tilbage. På fig. 1 er kurve A fremstillet ved at afsætte r som funktion af overopvarmningen ΔΤ, der er nødvendig for at opret-dyn cm The value of T must be greater than Tc in a sufficient range to cause a bubble of radius rQ to grow against the surface tension. As a result, T - Tg is the least overheating required to maintain boiling. According to the Gibbs-Clapeyron lignin gene, the overheating required for bubble growth decreases, i.e. T - Tc is minimized with increasing r, and as a result, an overheating agent should be designed with a porous surface having as large pores as possible, which can still hold the enveloping gas or vapor needed to activate the aforementioned formation, back. In FIG. 1, curve A is produced by plotting r as a function of the overheating ΔΤ necessary to

CC

holde boblevækst, d.v.s. T - Tg svarende til Gibbs-Clapeyron-ligningen for vand, der koger i kontakt med overflader med forskellig porestør- o relse med en varmestrøm på 0,2262 gcal/sek. cm . I overensstemmelse med formålet med overopvarmningshindrende midler, der tilsigter at formindske den nødvendige overopvarmning, vil virkningn af et godt overopvarmningshindrende middel ligge på den del af kurve A, der svarer til lave værdier for ΔΤ og høje værdier for r .keep bubble growth, i.e. T - Tg corresponding to the Gibbs-Clapeyron equation for water boiling in contact with different pore size surfaces with a heat flow of 0.2262 gcal / sec. cm. In accordance with the purpose of overheating agents, which aim to reduce the necessary overheating, the effect of a good overheating agent will lie on the part of curve A which corresponds to low values of ΔΤ and high values of r.

Hvis man imidlertid ønsker at gå ud over fænomenet med det overopvarmningshindrende middel, og som helhed at forbedre kogevirkningen, vil det ikke være tilstrækkeligt blot at formindske den overopvarmning, der er nødvendig for at fastholde boblevækst. Når kogning sker ved dannelse af bobler i porer eller hulrum i en overflade, der omfatter en varmekilde, er det blevet konstateret, at overopvarmningen ΔΤ, d.v.s. T - Tg ifølge Gibbs-Clapeyron-ligningen, kun er en del af modstanden mod den samlede kogning. Et andet ΔΤ eksisterer over væskehinden mellem vægtemperaturen T og den overopvarmede damp-væskekontakt-fladetemperatur T, og i virkeligheden er denne hinde-ΔΤ i forbindelse med overopvarmningen ΔΤ ifølge Gibbs-Clapeyron-ligningen. Det samlede ΔΤ mellem væggen og dampen er summen af overopvarmnings-ΔΤ og hinde-ΔΤ, og kurven B på fig. 1 er fremstillet ved at afsætte r som funktion af dette samlede ΔΤ. Det er uventet blevet konstateret, at denne hinde-ΔΤ, d.v.s. Tw - T, stiger, når r stiger, hvilket er en virkning modsat den, der er iagttaget med hensyn til overopvarmningens ΔΤ, d.v.s. T - Tg.However, if one wishes to go beyond the phenomenon of the over-heating agent and, as a whole, to improve the boiling effect, it will not be sufficient merely to reduce the over-heating necessary to maintain bubble growth. When boiling occurs through the formation of bubbles in pores or voids in a surface comprising a heat source, it has been found that the overheating ΔΤ, i.e. T - Tg according to the Gibbs-Clapeyron equation, is only part of the resistance to total boiling. Another ΔΤ exists over the fluid membrane between the wall temperature T and the superheated steam-liquid contact surface temperature T, and in fact this membrane ΔΤ is associated with the overheat ΔΤ according to the Gibbs-Clapeyron equation. The total ΔΤ between the wall and steam is the sum of the overheating ΔΤ and the membrane ΔΤ, and the curve B in fig. 1 is made by plotting r as a function of this total ΔΤ. It has been unexpectedly found that this membrane ΔΤ, i.e. Tw - T, increases as r increases, which is an effect opposite to that observed with respect to the overheating ΔΤ, i.e. T - Tg.

Den vandrette forskel mellem kurverne A og B på fig. 1 fremstiller den 7 143421 ne hinde-ΔΤ.The horizontal difference between the curves A and B in FIG. 1, it produces 7 143421 ne membrane ΔΤ.

Udtrykt på en anden måde viser fig. 1, at idet den ækvivalente poreradius r bliver mindre, aftager hinde-ΔΤ, og overopvarmnings-ΔΤ ifølge Gibbs-Clapeyron-ligningen dominerer det samlede ΔΤ. Omvendt vil, idet den ækvivalente poreradius r stiger, overopvarmnings-ΔΤ aftage og hinde-ΔΤ dominere det samlede ΔΤ. Disse modsat rettede påvirkninger af det samlede ΔΤ tilvejebringer et maksimum på kurve B svarende til en optimal værdi for r og en mindste værdi for samlet ΔΤ.In another way, FIG. 1, that as the equivalent pore radius r becomes smaller, the membrane ΔΤ decreases and the overheating ΔΤ according to the Gibbs-Clapeyron equation dominates the total ΔΤ. Conversely, as the equivalent pore radius r increases, the overheat ΔΤ decreases and the membrane ΔΤ dominates the overall ΔΤ. These opposite effects of total ΔΤ provide a maximum on curve B corresponding to an optimal value for r and a minimum value for total ΔΤ.

For vand ved 1 atmosfære tryk og en repræsentativ værdi for 2 varmestrøm Q/A på 0,2262 gcal/sek. cm findes som vist på fig. 1 det optimale r mellem 0,00508 og 0,01016 cm, i det bredere område mellem1 0,00381 og 0,01143 cm. Selvom fig. 1 er baseret på forsøgsresultater for vand ved 1 atmosfæres tryk, er den repræsentativ for væsker, der har en Kelvin-parameter 2 Ca Tg/XPv på mellem 0,001411 og 0,0254 cm x °K. Det skal bemærkes, at Kelvin-parameteren tilnærmelsesvis er lig med rc (T - Tg) bestemt ved den ovennævnte Gibbs-Clapeyron-ligning ag kun afviger med hensyn til den antagelse, at PL - Py er lig med P^.For water at 1 atmospheric pressure and a representative value for 2 heat flow Q / A of 0.2262 gcal / sec. cm as shown in FIG. In the optimum r between 0.00508 and 0.01016 cm, in the wider range between1 0.00381 and 0.01143 cm. Although FIG. 1 is based on test results for water at 1 atmospheric pressure, it is representative of liquids having a Kelvin parameter 2 Ca Tg / XPv between 0.001411 and 0.0254 cm x ° K. It should be noted that the Kelvin parameter is approximately equal to rc (T - Tg) determined by the Gibbs-Clapeyron equation ag above, differing only in the assumption that PL - Py is equal to P ^.

Væskeformige metaller, såsom f.eks. væskeformig natrium og væskeformig kviksølv, er ejendommelige ved at have Kelvin-parametre 1 over 0,0254 og kræver således forholdsvis store ækvivalente poreradier r for at fremme boblevækst. Ved de meget små poreradier, der er nødvendige ifølge den foreliggende opfindelse, ville dampbobler af væskeformige metaller klappe sammen snarere end vokse. Følgelig ville en varmeoverføringsfremgangsmåde til kogning af væskeformige metaller og under anvendelse af porøse overflader med radier på 0,00381 og 0,01143 cm ikke omfatte boblevækst i porerne, men kun på deres yderside på samme måde som en ru overflade. Desuden har væskeformige metaller meget store varmeledningsevner, og fremgangsmåder til kogning af disse er ikke forbundet med den store ulempe med en lang varmeoverførings-vej mellem den kendte ru overflade og boblen, der vokser i væsken.Liquid metals such as e.g. liquid sodium and liquid mercury, are peculiar to having Kelvin parameters 1 above 0.0254 and thus require relatively large equivalent pore radii to promote bubble growth. At the very small pore radii required by the present invention, vapor bubbles of liquid metals would collapse rather than grow. Accordingly, a heat transfer method for boiling liquid metals and using porous surfaces with radii of 0.00381 and 0.01143 cm would not include bubble growth in the pores but only on their exterior in the same way as a rough surface. Moreover, liquid metals have very high thermal conductivity, and methods of boiling them are not associated with the major disadvantage of a long heat transfer path between the known rough surface and the bubble growing in the liquid.

Væsker, der er ejendommelige ved at have Kelvin-parameter under 0,001411, f.eks. almindelige kølemidler, kryogener og lette car-bonhydrider, kan koges i porøse overflader med 0,00381-0,01143 cm poreradier med væsentlig større Varmeoverføringstal end med de hidtil kendte ru overflader. Imidlertid frembyder sådanne varmeoverføringsmåder ikke den optimale udnyttelse af den foreliggende fremgangsmåde, da den øverste del af dette poreradiusområde 0,00762-0,01143 cm er større end bedst egnet for disse lave Kelvin-parametervæsker.Liquids peculiar to having Kelvin parameter below 0.001411, e.g. ordinary refrigerants, cryogens and light hydrocarbons, can be boiled in porous surfaces with 0.00381-0.01143 cm pore radii with significantly greater heat transfer rates than with the previously known rough surfaces. However, such heat transfer modes do not present the optimum utilization of the present method, as the upper portion of this pore radius range 0.00762-0.01143 cm is larger than is best suited for these low Kelvin parameter fluids.

Den ækvivalente poreradius for et porøst kogelag bestemmes mest hensigtsmæssigt og nøjagtigt ved lodret at neddyppe en ende af 8 143421 det porøse kogelag i en frit befugtende væske og bestemme kapillar-stigningen for væsken langs overfladen af det porøse kogelag. Bestemt på denne måde er den ækvivalente poreradius r lig med 2 σ/ph, hvor p 3 er massefylden i g/cm af væsken, hvori den ene ende af det porøse kogelag er neddyppet lodret, σ er overfladespændingen i dyn/cm for væsken, hvori den ene ende af det porøse kogelag er neddyppet lodret, og h er den lodrette kapillarstigning i cm for væsken langs overfladen på det porøse kogelag.The equivalent pore radius of a porous cooking layer is most conveniently and accurately determined by vertically immersing one end of the porous cooking layer in a free-wetting liquid and determining the capillary rise of the liquid along the surface of the porous cooking layer. Determined in this way, the equivalent pore radius r is equal to 2 σ / ph, where p 3 is the density in g / cm of the liquid, wherein one end of the porous cooking layer is immersed vertically, σ is the surface tension in dyn / cm for the liquid in which one end of the porous cooking layer is immersed vertically and h is the vertical capillary rise in cm for the liquid along the surface of the porous cooking layer.

Fordelen ved at vælge en frit befugtende væske til at bestemme den ækvivalente poreradius er, at væskefasekontaktvinklen (Θ), som væskeoverflader tilvejebringer med de materialer, af hvilke det porøse kogelag er sammensat, vil være meget lille og derfor ikke vil påvirke bestemmelsen. Hvis der ikke vælges en frit befugtende væske, må udtrykket 2 σ/ph sættes lig med r/cos Θ, og kontaktvinklen (Θ) må tages i betragtning ved bestemmelse af værdien for den ækvivalente poreradius (r). Da den nøjagtige bestemmelse af kontaktvinklen er vanskelig og unødigt medfører risiko for fejl, er det at foretrække at anvende en frit befugtende væske til bestemmelse af den ækvivalente poreradius. Væsker, der udviser en kontaktvinkel på mindre end 20° med det materiale, af hvilket det porøse kogelag er sammensat, defineres som "frit befugtende" til dette formål og kan anvendes uden at tage hensyn til kontaktvinklens indvirkning, da cos 20° er 0,95, og den fejl, der er et resultat af at se bort fra kontaktvinklen, vil være mindre end 5%.The advantage of choosing a free wetting fluid to determine the equivalent pore radius is that the liquid phase contact angle (Θ) provided by liquid surfaces with the materials of which the porous cooking layer is composed will be very small and therefore will not affect the determination. If a free wetting fluid is not selected, the term 2 σ / ph must be set equal to r / cos Θ and the contact angle (Θ) must be taken into account when determining the value of the equivalent pore radius (s). Since the precise determination of the contact angle is difficult and unnecessarily entails the risk of error, it is preferable to use a freely humidifying liquid to determine the equivalent pore radius. Liquids exhibiting a contact angle of less than 20 ° with the material of which the porous cooking layer is composed are defined as "free wetting" for this purpose and can be used without regard to the effect of the contact angle since cos 20 ° is 0, 95, and the error resulting from ignoring the contact angle will be less than 5%.

Eksempler på egnede væsker, der frit befugter aluminium- og kobberoverflader (to af de foretrukne materialer til opbygning af porøse kogelag), er methanol, fluortrichlormethan, dichlortetrafluor-ethan, acetone, ethylchlorid, flydende oxygen og flydende nitrogen.Examples of suitable liquids that freely moisten aluminum and copper surfaces (two of the preferred materials for building porous boilers) are methanol, fluorotrichloromethane, dichlorotetrafluoroethane, acetone, ethyl chloride, liquid oxygen and liquid nitrogen.

Den væske, der vælges til bestemmelse af den ækvivalente poreradius, skal fortrinsvis være et godt opløsningsmiddel for olie og fedt, således at virkningen af disse almindelige overfladeforurenende stoffers tilstedeværelse gøres mindst mulig. Rent vand betragtes ikke som en frit befugtende væske, da dets kontaktvinkel (Θ), f.eks. med en aluminiumsoverflade, er omkring 66°.The liquid selected to determine the equivalent pore radius should preferably be a good solvent for oil and grease, so as to minimize the effect of the presence of these common surface pollutants. Pure water is not considered a free-wetting fluid since its contact angle (Θ), e.g. with an aluminum surface, is about 66 °.

Den ækvivalente poreradius er uafhængig af egenskaberne af det materiale, der er anvendt til at opbygge det porøse kogelag. Den bestemmes kvalitativt de geometriske egenskaber og mål-egenskaberne for selve det porøse kogelag. Den ækvivalente poreradius skal ikke anvendes til at udtrykke den kvantitative virkning af noget som helst specielt porøst kogelag, da en sådan virkning bl.a. vil afhænge af materialet, hvoraf det porøse kogelag er opbygget, og væsken, der skal koges.The equivalent pore radius is independent of the properties of the material used to build the porous cooking layer. It is determined qualitatively the geometric and target properties of the porous boiling layer itself. The equivalent pore radius should not be used to express the quantitative effect of any particular porous boiling layer, as will depend on the material of which the porous cooking layer is made up and the liquid to be boiled.

9 1434219 143421

For at illustrere fremgangsmåden til bestemmelse af den ækvivalente poreradius er der anført de efterfølgende resultater og beregning for en porøs kobber-nikkeloverflade af korn med en diameter på 0,0149-0,0125 cm i diameter i tabel II. En smal strimmel af kobberplade, på hvilken den porøse overflade var påført, blev ophængt lodrét med den ene ende neddyppet i fluortrichlormethan. Væsken befugtede overfladen ved hjælp af kapillarvirkning til en højde h over væskeoverfladen på 5,09 cm. Fluortrichlormethan har en overfladespænding på 18,98 3 dyn/cm og en massefylde på 1,46 g/cm . Indsættes disse værdier i den ækvivalente poreradiusligning, fås en værdi for r på 0,005334 cm.To illustrate the method for determining the equivalent pore radius, the following results and calculation for a porous copper nickel surface of grains having a diameter of 0.0149-0.0125 cm in diameter are given in Table II. A narrow strip of copper plate to which the porous surface was applied was suspended vertically with one end immersed in fluorotrichloromethane. The liquid wetted the surface by capillary action to a height h above the liquid surface of 5.09 cm. Fluorotrichloromethane has a surface tension of 18.98 3 dynes / cm and a density of 1.46 g / cm. If these values are inserted into the equivalent pore radius equation, a value for r of 0.005334 cm is obtained.

I tabel II, kolonne 2, er der anført værdierne for den effektive poreradius bestemt eksperimentelt for en række overflader, såvel som porøse kogelag ifølge den foreliggende opfindelse i frit befug-tende væsker, specielt methanol, fluortrichlormethan og dichlortetra-fluorethan. Kolonne 3 i tabel II viser størrelserne af temperaturforskelle, der kræves af de forskellige overflader for at overføre 0,2262 2 gcal/sek. cm ved kogning af vand ved 1 atmosfæres tryk. Da Q/A holdes konstant på 0,2262, er den eneste variable i varmeoverføringsligninger-ne ΔΤ og h, og disse variable er omvendt proportionale. Følgelig vil et fald i det nødvendige ΔΤ med en faktor på 10 forøge varmeovergangs-tallet h med en faktor på 10. Kolonne 3 i tabel II tilvejebringer således et middel til at sammenligne forskellige overfladers varmeover-føringsevne i en almindelig væske.In Table II, column 2, the values of the effective pore radius determined experimentally for a variety of surfaces, as well as porous boiling layers of the present invention, in free wetting liquids, especially methanol, fluorotrichloromethane and dichlorotetrafluoroethane, are listed. Column 3 of Table II shows the magnitudes of temperature differences required by the different surfaces to transmit 0.2262 2 gcal / sec. cm by boiling water at 1 atmospheric pressure. Since Q / A is kept constant at 0.2262, the only variables in the heat transfer equations are ΔΤ and h, and these variables are inversely proportional. Accordingly, a decrease in the required ΔΤ by a factor of 10 will increase the heat transition number h by a factor of 10. Column 3 of Table II thus provides a means of comparing the heat transfer ability of different surfaces in a common liquid.

10 14342110 143421

Tabel IITable II

ΔΤ °C nødvendig for Ækvivalent pore- Q/A = 0,2262 goal/ΔΤ ° C required for Equivalent pore Q / A = 0.2262 goal /

Plan pladeoverflade radius i cm sek. cm2Flat plate surface radius in cm sec. cm2

Porøse kogelag 1. Kobber-nikkel, 100-120 maskers materiale,(0,0125- 0,0149 cm),kornformet 0,0053 0.78 2. Kobber, 35-60 maskers materiale (0,025-0,05 cm), kornformet 0,00864 0,56 3. Kobber-nikkel, 50-60 maskers materiale, (0,025-0,0297 cm), kornformet 0,00762 0,50 4. Aluminium, 140-270 maskers materiale, (0,0053-0,0105 cm), kornformet 0,0046 1,28 5. Aluminium, 35-60 maskers materiale, (0,025-0,05 cm), kornformet 0,0069 0,44 6. Kobber-nikkel, 50-325 maskers materiale, (0,0044-0,0297 cm), kornformet 0,00508 0,94 7. Aluminium, 25-35 maskers materiale, (0,05-0,071 cm), kornformet 0,01778 1,11Porous cooking layers 1. Copper-nickel, 100-120 mesh material, (0.0125-0 0.0149 cm), granular 0.0053 0.78 2. Copper, 35-60 mesh material (0.025-0.05 cm), granular 0 , 00864 0.56 3. Copper-nickel, 50-60 mesh material, (0.025-0.0297 cm), granular 0.00762 0.50 4. Aluminum, 140-270 mesh material, (0.0053-0, 0105 cm), granular 0.0046 1.28 5. Aluminum, 35-60 mesh material, (0.025-0.05 cm), granular 0.0069 0.44 6. Copper-nickel, 50-325 mesh material, ( 0.0044-0.0297 cm), granular 0.00508 0.94 7. Aluminum, 25-35 mesh material, (0.05-0.071 cm), granular 0.01778 1.11

Glatte overflader 8 i Kobber (ikke-porøs) * 8,33 9. Aluminium (ikke-porøs) 12,78Smooth surfaces 8 in Copper (non-porous) * 8.33 9. Aluminum (non-porous) 12.78

Et porøst kogelag som beskrevet ovenfor tilvejebringer under brugen et stort antal indbyrdes forbundne delvis væskefyldte kapillarrør, der virker som kerne for væksten af mange bobler i den kogende væske. Hvis porerne ikke var indbyrdes forbundne, ville deres fortsatte virkning som kerne for boblevækst på kritisk måde være afhængig af tilbageholdelse af omsluttet luft eller damp i porerne. Med indbyrdes forbundne porer kan imidlertid damp, der er dannet i en pore, aktivere en eller flere tilstødende porer, således at processen fortsætter uden afbrydelse og uden afhængighed af luft- eller dampomslutning. Det antages også, at i det mindste nogle af porerne i den indbyrdes forbundne n 1A3421 grundinasse tilfører væske til tilstødende porer. Da boblerne vokser, kammer de til sidst frem fra de indbyrdes forbundne kapillarrør på grund af den fortsatte dannelse af damp i kapillarrørene, river sig løs fra overfladen og stiger op gennem den væskeformige hinde, der dækker det porøse kogelag. Væsken fortsætter sin strømning ind i kapillarrørene og holder kapillarvæggene befugtede, hvilket således giver forøget overfladefordampning. Den store varmeoverføring skyldes den kendsgerning, at varmen, der forlader den grundlæggende metaloverflade, ikke skal bevæge sig gennem et betydeligt væskelag, før den møder en dampvæskeoverflade, der tilvejebringer fordampning.A porous cooking layer, as described above, provides during use a large number of interconnected partially liquid filled capillary tubes which act as the core for the growth of many bubbles in the boiling liquid. If the pores were not interconnected, their continued effect as the core of bubble growth would critically depend on retention of enclosed air or vapor in the pores. However, with interconnected pores, steam formed in a pore can activate one or more adjacent pores, so that the process proceeds without interruption and without dependence on air or vapor enclosure. It is also believed that at least some of the pores in the interconnected n 1A3421 basin add liquid to adjacent pores. As the bubbles grow, they eventually emerge from the interconnected capillary tubes due to the continued formation of vapor in the capillary tubes, tearing themselves free from the surface and rising through the liquid membrane covering the porous cooking layer. The liquid continues its flow into the capillary tubes and keeps the capillary walls moistened, thus providing increased surface evaporation. The large heat transfer is due to the fact that the heat leaving the basic metal surface does not have to move through a significant fluid layer until it encounters a vapor liquid surface providing evaporation.

I det porøse kogelag vokser der således et stort antal bobler, således at varmen for at nå en damp-væskegrænse kun behøver at bevæge sig gennem et overordentligt tyndt væskelag, der har en tykkelse, der er væsentligt mindre end den omgivende pores meget lille diameter. Fordampning af væske finder udelukkende sted i porerne, og stort set er en overopvarmning af hovedmængden af væske ikke påkrævet eller kan ske.Thus, in the porous boiling layer, a large number of bubbles grow, so that the heat to reach a vapor-liquid boundary need only move through an extremely thin liquid layer having a thickness substantially smaller than the very small diameter of the surrounding pore. Evaporation of fluid takes place exclusively in the pores, and by and large, overheating of the bulk of fluid is not required or can occur.

Med en glat metaloverflade eksisterer dér kun nogle få boblepunkter, og iværksættelsen af boblevadest kræver en høj grad af overopvarmning på grund af væskeoverfladespændingens sammentrykningskraft på en meget lille boble. Varmen til boblevækst skal overføres ved hjælp af konvektion og ledning fra det glatte basismetal til den fjerne damp-væskekontaktflade i en boble, der er næsten fuldstændig omgivet af hovedmængden af væske.With a smooth metal surface, only a few bubble points exist, and the implementation of bubble wading requires a high degree of overheating due to the compressive force of the liquid surface tension on a very small bubble. The heat of bubble growth must be transferred by convection and conduction from the smooth base metal to the distant vapor-liquid contact surface in a bubble that is almost completely surrounded by the bulk of liquid.

Den ovenfor omtalte virkning af et porøst kogelag er ikke blot resultatet af en forøgelse af overfladearealet, f.eks. ved mekanisk at gøre overfladen ru. Dette blev påvist ved hjælp af et forsøg med ned-dypning af et porøst kogelag, der er anbragt på en kobberblok indeholdende indlejrede opvarmningsspiraler for at koge vand ved 1 atmosfæres tryk. Ved meget små varmestrømme, der er utilstrækkelige til at aktivere porerne med damp, var kogevarmovergangstallet og et synligt fænomen med boblepunkter ganske svarende til de, der opnås med en kobberblok med glat overflade. Ved større varmestrømme, der tilvejebringer dampaktivering af porerne, opnåedes der imidlertid meget støre koge- ! varmeovergangstal, der var umulige at opnå med den glatte blok eller med en blok, hvis overflader var gjort fuldstændig ru ad mekanisk vej. De nedenstående forsøgsresultater i forbindelse med kogning af vand, viser virkningen af porøse kogeoverflader ved tre temperaturforskelle og ved varmestrømme, der er tilstrækkelig store til at tilvejebringe dampaktivering af porerne.The above-mentioned effect of a porous boiling layer is not merely the result of an increase in surface area, e.g. by mechanically making the surface rough. This was demonstrated by an immersion test of a porous boiler layer mounted on a copper block containing embedded heating coils to boil water at 1 atmospheric pressure. At very small heat fluxes insufficient to activate the pores with steam, the boiling point transition rate and a visible phenomenon of bubble points were quite similar to those obtained with a smooth surface copper block. However, at larger heat currents providing steam activation of the pores, much larger boiling was obtained. heat transfer rates that were impossible to achieve with the smooth block or with a block whose surfaces had been completely roughened by mechanical means. The following experimental results in boiling water show the effect of porous boiling surfaces at three temperature differences and at heat flows sufficiently large to provide vapor activation of the pores.

12 14342112 143421

CMCM

03 O 01 ίτ> £ · * -Η ,54 Ο Μ (U Η νο νο Ο CM Is Ο CO Η m ίΓ1 &ω rs in m m ο rs m η oomvooovHovcnco μη ΜΗ \ Η 00 ΙΟ 00 CO m CO ιό 01 ΗΗΝ 0\rj^· om03 O 01 ίτ> £ · -Η, 54 Ο Μ (U Η νο νο Ο CM Is Ο CO Η m ίΓ1 & ω rs in mm ο rs m η oomvooovHovcnco μη ΜΗ \ Η 00 ΙΟ 00 CO m CO ιό 01 ΗΗΝ 0 \ rj ^ · om

^rl CO H rs H MS CO Η H CMCOOCMHCOMfCMCM H^ rl CO H rs H MS CO Η H CMCOOCMHCOMfCMCM H

OJ nj « « * « « .. « ·> « “ * * " * " * * > O -Oh OHH OHO O OH H O o o oo cmOJ nj «« * «« .. «·>« “* *" * "* *> O -Oh OHH OHO O OH H O o o oo cm

o D' Ho THE H

OJ ° s -OJ ° s -

Bh · λ iso >^° s \Bh · λ iso> ^ ° s \

HH

id o en cm ®n S m « n en in m st- m m h N «oo omom nn vo g co σι o o rs νο ον h cMooHvomvomvocM ·.id o and cm ®n S m «n and in m st- m m h N« oo omom nn vo g co σι o o rs νο ον h cMooHvomvomvocM ·.

-§. . «5 H SO- H CO H ri ri CM rs CO OV vO -tf CM CM CM CM-§. . «5 H SO- H CO H ri ri CM rs CO OV vO -tf CM CM CM CM

μ x CMCO CO CO CO Is. CO CM «0- VO H VO rHCOcO N |µ x CMCO CO CO CO Is. CO CM «0- VO H VO rHCOcO N |

4J(U „ ...... . s ·> λ λλλ *> λ λ " * CM4J (U „....... S ·> λ λλλ *> λ λ" * CM

U3 03 OH Ο H CM OHO O OHrH o O O OO COU3 03 OH Ο H CM OHO O OHrH o O O OO CO

(L) rs \ M3(L) rs \ M3

g<H Mg <H M

M \ <d *M \ <d *

Ideso °Ideso °

> w & 4J> w & 4J

0) Ό θβ μ e0) Ό θβ μ e

co h coho co η σι σ> m η ov cohos hov Oco h coho co η σι σ> m η ov cohos hoof O

COtH 00 τ—I CO CO i—I CO CO CO H CO C0HC0 H COCOtH 00 τ — I CO CO i — I CO CO CO H CO C0HC0 H CO

O „ . s r S S ·> » " r r, ·> * " -1Λ μ O OH OHH OHH Η OHH OHH HH 0 E+ jjj H < “ H ^ H ^ r-i ^ .2 C! μ μ βO ". s r S S ·> »" r r, ·> * "-1Λ µ O OH OHH OHH Η OHH OHH HH 0 E + jjj H <“ H ^ H ^ r-i ^ .2 C! µ µ β

o O -d- CM 00 CO (Uo O -d- CM 00 CO (U

C· m vo vo vo ov o rs. g gco oo rs. si- vo m rs g -p O o O O O o O H "S.C · m vo vo vo ov ov o rs. g gco oo rs. si- vo m rs g -p O o O O O o O H "S.

βοοοο οοο μβοοοο οοο μ

0) ·Η s ·> ·> ·> " “ * -P0) · Η s ·> ·> ·> "“ * -P

ho ο.οοσ ο ο tn id κ 9ί > 3 g -Η Η Μ > η ρ ρ ,54 (d Ms > • η μ s 0) rs ^ t·» 03 ~ 44 g Μ ι σ> μ ε te ο 0) I S 03 CM 1) [) 03s (d 03s ιό r—» rdo 44 M rs grs μ rs sho ο.οοσ ο ο tn id κ 9ί> 3 g -Η Η Μ> η ρ ρ, 54 (d Ms> • η μ s 0) rs ^ t · »03 ~ 44 g ι σ> μ ε te ο 0) IS 03 CM 1) [) 03s (d 03s ιό r— »rdo 44 M rs grs µ rs s

o cm g g s tnm (Up rs (Up -Po cm g g s tnm {Up rs (Up -P

cm i—ι wo o (do 440 m m 440 Ό HO μ O I gH 03 CM CM 03 Idcm i — ι wo o (do 440 m m 440 Ό HO μ O I gH 03 CM CM 03 Id

|S+J(U10 VD 10 O (din (OO itiH H| S + J {U10 VD 10 O {din {OO itiH H

000)440 I CM Os go I s g rs 0) o-^gtns oo rso s oo ο ό (U η μ β o ms cm I oo m ι ins 3 n3 so gi ο ι m vo ι no id s <u mh m ss^ om im sm1 ii μ Η Η Η β O CM H 'TO inCM ho mm 0) mh (U β μ VO o Q)s+)Ho mo tuo cmo000) 440 I CM Os go I sg rs 0) o- ^ gtns oo rso s oo ο ό (U η μ β o ms cm I oo m ι ins 3 n3 so gi ο ι m vo ι no id s <u mh m ss ^ om im sm1 ii μ Η Η Η β O CM H 'TO inCM ho mm 0) mh (U β μ VO o Q) s +) Ho mo tuo cmo

μ 44 -Η 0 Is 44 0) 0) s s44s s Mµ 44 -Η 0 Is 44 0) 0) s s44s s M

(U t?3 44 μ 44 Ιό O 44 H g so so 44 0 sO <U(U t? 3 44 µ 44 Ιό O 44 H g so so 44 0 sO <U

> β Ho ms-- η β μ g s- g- h '— ε ^ ·μ OH β+Js β H 0 β 3 fi , 3 , rp (U <u | β rs sv+J ι μΉ H s 4J -H s 44 I s 4J H s 4J μ Γβ cn μ g g μ (U (u μ<υβ βοω β <u <u μ <u α> β ¢) ® ra β ο <υ Ο (U Η g (U+ΐμ Η Hg Η Hg (U Η g Η Hg > Η 44 Λ 03 43 β Μ Λ β 0 g β μ Ε U Μ Λ β Μ g β Μ Ρι 43 Μ ο 43 -Η 0 43 g 44 β Η Ο β Η 0 43 Η 0 β Η 0 Μ in ο aw ο μ μη ο η μ η η μ μη ο μ μη η μμ 0 β £·. W44H Μ0)β MWs C (U β c (U β 14 (I) β 4 C) β >> β Ho ms-- η β μ g s- g- h '- ε ^ · μ OH β + Js β H 0 β 3 fi, 3, rp (U <u | β rs sv + J ι μΉ H s 4J -H s 44 I s 4J H s 4J μ Γβ cn μ gg μ (U (u μ <υβ βοω β <u <u μ <u α> β ¢) ® ra β ο <υ Ο (U Η g (U + ΐμ Η Hg Η Hg (U Η g Η Hg> Η 44 Λ 03 43 β Μ Λ β 0 g β μ Ε U Μ Λ β Μ g β Μ Ρι 43 Μ ο 43 -Η 0 43 g 44 β Η Ο β 43 0 43 Η 0 β Η 0 Μ in ο aw ο μ μη ο η μ η η μ μη ο μ μη η μμ 0 β £ · .W44H Μ0) β MWs C (U β c (U β 14 (I) β 4 C) β>

β μ ιη ο -μ μ μ^ -Ρ μ -PM -Ρ Μ -ρ μ Wβ μ ιη ο -μ μ μ ^ -Ρ μ -PM -Ρ Μ -ρ μ W

Η Ο · β s ·β0 ‘(Ug ·β0 · β Ο ·β0 · β 0 rs η, Pc Η g ο cm g 44 0440 'Τ g 44 in g 44 vog44 ^ Εί 44 ·« 13 143421 På fig. 2 er vist de resultater, der er anført i tabel III i form af en grafisk afbildning med varmestrømmen som ordinat og temperaturforskellen ΔΤ °C som abscisse. De samme overflader er betegnet med de samme identifikationstal i tabel II, tabel III og fig. 2. Sammenligning af de enkelte linier for porøse overflader fremstillet ud fra partikler svarende til forskellige maskestørrelser viser en stor variation i virkning. Denne sammenligning kan f.eks. baseres på ΔΤ værdien ved den samme varmestrøm, således at den mest effektive overflade kræver det mindste ΔΤ, og den mindst effektive overflade kræver det største ΔΤ (temperaturforskellen kan direkte overføres til energikrav).Η Ο · β s · β0 '(Ug · β0 · β Ο · β0 · β 0 rs η, Pc Η g ο cm g 44 0440' Τ g 44 in g 44 vog44 ^ Εί 44 · «13 143421 In Fig. 2 The results shown in Table III are shown in the form of a graph showing the heat flow as the ordinate and the temperature difference ΔΤ ° C as the abscissa. The same surfaces are indicated by the same identification numbers in Table II, Table III and Figure 2. Comparison of the individual lines for porous surfaces made from particles corresponding to different mesh sizes shows a great variation in effect, for example, this comparison can be based on the ΔΤ value at the same heat flow, so that the most efficient surface requires the least ΔΤ, and the least efficient surface requires the largest ΔΤ (the temperature difference can be directly transferred to energy requirements).

Metalpartikler, der er anvendt til at opbygge det porøse kogelag, kan omfatte produkter med en lang række maskestørrelser. Imidlertid skal i det mindste nogle af partiklerne kunne passere gennem en 35 maskers sigte (maskevidde 0,05 cm) for at tilvejebringe porer med tilstrækkelig lille størrelse til at blive aktiv ved lavt ΔΤ. Idet der henvises til fig. 2 og begyndes med glat overflade nr. 8 og 9, forbedres virkningen med det størst porede overfladelag (nr. 7, der har 25-35 maskers partikler (maskevidde 0,050-0,071 cm), forbedringen fortsætter med finere porer (nr. 2, 5, 3 og 1 med partikelstørrelser svarende til henholdsvis 35-60 (maskevidde 0,025-0,05 cm), 35-60 (maskevidde 0,025-0,05 cm), 50-60 (maskevidde 0,025-0,0297 cm) og 100-120 masker (maskevidde 0,0125-0,0149 cm)), og aftager derefter med endnu finere porer (nr. 4, der har en partikelstørrelse svarende til 140-270 masker (maskevidde 0,0053-0,0105 cm), og nr. 6, der har en partikelstørrelse svarende til 50-325 masker (maskevidde 0,0044-0,0297)). Følgelig skal partiklerne, der anvendes til at opbygge det porøse overfladelag, have en størrelse svarende til mellem 35 og 120 masker (maskevidde 0,0125 og 0,05 cm) for at opnå de bedst mulige resultater, hvilket betyder, at stort set alle metalpartiklerne passerer gennem en 35 maskers sigte (maskevidde 0,05 cm) (United States Standard sigter) og tilbageholdes på en 120 maskers sigte (maskevidde 0,0125 cm). Pulver, der anvendes til at fremstille denne foretrukne overflade, kan indeholde mindre mængder (procentvis) af partikler, der er grovere eller finere end det foretrukne område på 35-120 masker (maskevidde 0,0125-0,05 cm), og forsøg viser, at sådanne partikler i små mængder, f.eks. 10 vægtprocent, der enten er større eller mindre end det foretrukne område, hverken forøger eller forringer virkningen.Metal particles used to build the porous cooking layer can include products with a wide variety of mesh sizes. However, at least some of the particles must be able to pass through a 35 mesh screen (0.05 cm mesh) to provide pores of sufficiently small size to become active at low ΔΤ. Referring to FIG. 2 and beginning with smooth surface nos. 8 and 9, the effect is enhanced with the largest pore surface layer (n. 7 having 25-35 mesh particles (mesh width 0.050-0.071 cm)), the improvement continues with finer pores (nos. 2, 5 , 3 and 1 with particle sizes corresponding to 35-60 (mesh width 0.025-0.05 cm), 35-60 (mesh width 0.025-0.05 cm), 50-60 (mesh width 0.025-0.0297 cm) and 100- 120 meshes (mesh width 0.0125-0.0149 cm), then decreases with even finer pores (No. 4 having a particle size corresponding to 140-270 meshes (mesh size 0.0053-0.0105 cm), and No. 6, which has a particle size corresponding to 50-325 meshes (mesh size 0.0044-0.0297).) Accordingly, the particles used to construct the porous surface layer must have a size corresponding to between 35 and 120 meshes ( 0.0125 and 0.05 cm) to achieve the best possible results, meaning that virtually all metal particles pass through a 35 mesh screen (0.05 cm mesh) (United States Standa rd targets) and retained on a 120 mesh screen (mesh width 0.0125 cm). Powders used to prepare this preferred surface may contain smaller amounts (percent) of particles coarser or finer than the preferred range of 35-120 meshes (mesh width 0.0125-0.05 cm), and experiments show such particles in small quantities, e.g. 10% by weight, which is either larger or smaller than the preferred range, neither increases nor degrades the effect.

Det skal bemærkes, at selvom mindre partikler i almindelighed tilvejebringer porøse overfladelag med mindre ækvivalentradier, er der ingen direkte sammenhæng mellem disse to parametre. Dette skyldes delvist, at de enkelte partikler, der anvendes ved fremstilling af et gi- 14 143421 get porøst overfladelag, ikke nødvendigvis har den samme form, eller at disse partikler nødvendigvis i form svarer til de partikler med afvigende maskestørrelser, der er anvendt til fremstilling af andre porøse overflader. Desuden er partiklerne ophobet tilfældigt på den varme-ledende væg, og størrelserne af de mellemliggende og indbyrdes forbundne porer kan variere betydeligt. Partikelformen vil påvirke porestørrelsen, f.eks. vil kugler blive sammenhobet mere kompakt end partikler med uregelmæssig form, og de vil tilvejebringe mindre hulrum. De utallige variationer, som disse faktorer tillader, gør det upraktisk at sammenfatte alle egnede pulvere under en enkelt specifikation. Af denne grund er den ækvivalente poreradius bestemt ved rutineafprøvning af prøvestykker af det færdige porøse kogelag, som beskrevet ovenfor, en nøjagtig fremgangsmåde til identifikation.It should be noted that although smaller particles generally provide porous surface layers with smaller equivalence radii, there is no direct correlation between these two parameters. This is partly due to the fact that the individual particles used in the manufacture of a given porous surface layer do not necessarily have the same shape, or that these particles necessarily correspond in shape to the particles of differing mesh sizes used for preparation. of other porous surfaces. In addition, the particles accumulate randomly on the heat conducting wall, and the sizes of the intermediate and interconnected pores may vary considerably. The particle shape will affect the pore size, e.g. For example, spheres will be more compacted than irregularly shaped particles and will provide less cavity. The myriad variations that these factors allow make it impractical to summarize all suitable powders under a single specification. For this reason, the equivalent pore radius is determined by routine testing of specimens of the finished porous cooking layer, as described above, an accurate method of identification.

Almindeligvis er et hvilket som helst metalmateriale egnet til fremstilling af det porøse kogelag, forudsat at det har god varmeled-ningsevne, er tilgængelig som et fint pulver, kan sammenbindes i sig selv og med basismetallet og let befugtes af den væske, der skal koges. Pulverpartiklerne, der anvendes ved fremstilling af det porøse kogelag, er fortrinsvis enten kornede eller sfæriske. Geometriske overvejelser viser, at kornede eller sfæriske partikler er mere effektive end flager eller dendritiske partikler til opnåelse af et stort antal porer med tilnærmelsesvis ens størrelse. Meget tynde flager er mindre ønskelige, da de er vanskelige at sammenbinde som adskilte partikler, og på grund af, at deres overordentlig store overfladeareal komplicerer arbejdet med at rense pulveret omhyggeligt.Generally, any metal material is suitable for making the porous cooking layer, provided it has good thermal conductivity, is available as a fine powder, can be bonded by itself and with the base metal, and easily wetted by the liquid to be cooked. The powder particles used in the preparation of the porous cooking layer are preferably either grainy or spherical. Geometric considerations show that grainy or spherical particles are more effective than flakes or dendritic particles to obtain a large number of pores of approximately equal size. Very thin flakes are less desirable as they are difficult to bond together as separate particles and because their exceedingly large surface area complicates the work of cleaning the powder carefully.

Det partikelformede materiale skal fortrinsvis have en stor varmeledningsevne, som det er anført ovenfor. Bl.a. er nikkel- og kob-berholdige kogelag blevet afprøvet under ens betingelser. Herved viste det sig, at kobber-på-kobber-varmeovergangstallet er omkring tre gange så stort som for nikkel-på-kobber-kombinationen, hvilket kunne forventes på grund af kobbers større varmeledningsevne. Kobber udviser også nogle fordele i forhold til aluminium, idet ledningsevnerne for disse metaller henholdsvis er 0,926 og 0,484 gcal/sek. cm*2 °C/cm. Til korroderende anvendelser kan legeringer, såsom rustfrit stål, der er modstandsdygtigt overfor kemiske angreb, anvendes.Preferably, the particulate material must have a high thermal conductivity as indicated above. Among other things. For example, nickel- and copper-containing cooking layers have been tested under similar conditions. This showed that the copper-on-copper heat transfer rate is about three times that of the nickel-on-copper combination, which would be expected due to the greater thermal conductivity of copper. Copper also exhibits some advantages over aluminum, with the conductivity of these metals being 0.926 and 0.484 gcal / sec respectively. cm * 2 ° C / cm. For corrosive applications, alloys such as stainless steel that are resistant to chemical attack can be used.

Tykkelsen af det porøse kogelag kan variere med i det mindste en faktor på 10 uden alvorlig skade og påvirkes kun i ringe grad af kogevæskens fysiske egenskaber. Tykkelsen skal være større end middel-partikeldiameteren og fortrinsvis være mindst to gange middelpartikel-diameteren. Med så fine partikler som svarende til 325 masker (maskevidde 0,0044 cm) vil kravene til ensartethed og fuldstændig sammenhæng 15 1 £3421 af belægningen sædvanligvis bestemme den mindste tykkelse, der påføres.The thickness of the porous cooking layer can vary by at least a factor of 10 without serious damage and is only slightly affected by the physical properties of the cooking liquid. The thickness should be greater than the average particle diameter and preferably be at least twice the average particle diameter. With particles as fine as 325 mesh (mesh size 0.0044 cm), the requirements for uniformity and complete consistency will usually determine the minimum thickness to be applied.

Funktionsmæssigt reguleres den maksimale tykkelse, der uden skade kan anvendes, kun af overfladens kapillarvirkning og af overfladens evne til at afgive dampen, der tilvejebringes ved kogning. Under, brugen skal overfladen være i stand til at føre væsken hele vejen gennem tykkelsen til basismetallet, således at overfladen befugtes fuldstændigt, medens den samtidig afgiver eller frigør dampen fra porerne. Der er blevet opnået udmærkede resultater med forholdsvis tykke overfladelag; f.eks. er det porøse kogelag på prøve nr. 5 i tabel II og på fig. 2 omkring 1,1 mm tykt.Functionally, the maximum thickness that can be used without damage is regulated only by the capillary action of the surface and by the surface's ability to emit the steam provided by boiling. During use, the surface must be capable of passing the liquid all the way through the thickness to the base metal so that the surface is completely wetted while simultaneously releasing or releasing the steam from the pores. Excellent results have been obtained with relatively thick surface layers; eg. is the porous boiling layer on sample # 5 in Table II and in FIG. 2 about 1.1 mm thick.

En egnet porøs overflade ifølge opfindelsen kan fremstilles ved at sintre 35-60 maskers (maskevidde 0,025-0.05 cm) partikler af et varmeledende metal, såsom kobber på den varme væg, der tilfører varme til kogevæsken. Partiklerne påføres i en sådan mængde, at der tilvejebringes en porøs lagtykkelse på ca. 0,11 cm. Mellemrummene eller hulrummene mellem partiklerne skal i det væsentlige være fri for fast materiale og indbyrdes forbundne i hele lagets tykkelse. De indbyrdes forbundne porer, der spledes tilvejebringes, vil variere meget i størrelse, og mange vil ligge mellem 0,010 og 0,020 cm i diameter, hvilket er påvist mikroskopisk. Der vil være et stort antal porer pr. arealenhed af overfladen.A suitable porous surface according to the invention can be produced by sintering 35-60 mesh (mesh width 0.025-0.05 cm) particles of a heat-conducting metal such as copper on the hot wall which feeds heat to the cooking liquid. The particles are applied in such an amount as to provide a porous layer thickness of approx. 0.11 cm. The gaps or voids between the particles must be substantially free of solid material and interconnected throughout the thickness of the layer. The interconnected pores provided will vary greatly in size, and many will be between 0.010 and 0.020 cm in diameter, as demonstrated microscopically. There will be a large number of pores per area unit of the surface.

Der kan anvendes forskellige fremgangsmåder til fremstilling af et sintret porøst metalkogelag på et basismetal. En foretrukket fremgangsmåde er at anvende et midlertidigt bindemiddel, såsom et formstof-materiale til at tilvejebringe og bevare en ensartet belægning på basismetaloverfladen, idet bindemidlet er af en sådan beskaffenhed, at det dekomponerer og fordamper under opvarmnings- og sintringsbehandlingen.Various methods can be used to prepare a sintered porous metal cooking layer on a base metal. A preferred method is to use a temporary binder, such as a plastic material, to provide and maintain a uniform coating on the base metal surface, the binder being of such a nature as to decompose and evaporate during the heating and sintering treatment.

Et sådant formstof er en isobutylenpolymer, der har en molekylvægt på ca. 140.000.One such resin is an isobutylene polymer having a molecular weight of approx. 140,000.

Formstofbindemidlet opløses i et passende opløsningsmiddel, såsom petroleum eller carbontetrachlorid, og der tilsættes tilstrækkeligt metalpulver til at opnå en ensartet viskos opslæmning med et metalforms tof vægtf orho ld på ca. 92 til 1. Basismetaloverfladen skal være fri for fedt, olie og oxidbelægning for at opnå passende vedhæften af den porøse belægning. Lige før opslæmningen påføres, kan overfladen skylles med formstofopløsnigen for at lette befugtning af det opslæramede materiale for derved at opnå en mere ensartet fordeling.The resin binder is dissolved in a suitable solvent, such as petroleum or carbon tetrachloride, and sufficient metal powder is added to obtain a uniform viscous slurry with a metal shape's two-weight content of approx. 92 to 1. The base metal surface must be free of grease, oil and oxide coating to obtain the appropriate adhesion of the porous coating. Just before the slurry is applied, the surface can be rinsed with the resin solution to facilitate wetting of the slurry material so as to achieve a more uniform distribution.

Der kan anvendes en radcke fremgangsmåder til påføring af en opslæmmet belægning på basismetallet. Formålet er at opnå en ensartet belægning, og valget af fremgangsmåde vil afhænge af formen for og orienteringen af overfladen. Påsprøjtning og neddypning er to fremgangsmå- 16 143421 <3er, der med held har været anvendt.A variety of methods can be used to apply a slurry coating to the base metal. The purpose is to obtain a uniform coating and the choice of method will depend on the shape and orientation of the surface. Spraying and immersion are two methods that have been successfully used.

Belægningen lufttørres enten under eller efter påføringen. Hovedmængden af opløsningsmiddel fjernes således ved fordampning, idet det efterlader et fast selvbærende lag, der holdes på plads af bindemidlet. Derefter dækkes basismetallet og belægningen af en svagt reducerende atmosfære, og temperaturen forøges i et tilstrækkeligt tidsrum til at sintre partiklerne indbyrdes og til basismetallet. Den cirkulerende reducerende gas fjerner den tynde oxidhinde og fjerner også dekom-poneringsprodukterne fra overfladematerialerne. I tilfælde af kobber sintres belægningen ved omkring 100°C under dens smeltepunkt eller omkring 960°C.The coating is air-dried either during or after application. Thus, the majority of solvent is removed by evaporation, leaving a solid self-supporting layer held in place by the binder. Then, the base metal and coating are covered by a slightly reducing atmosphere and the temperature is increased for a sufficient period of time to sinter the particles between themselves and to the base metal. The circulating reducing gas removes the thin oxide membrane and also removes the decomposition products from the surface materials. In the case of copper, the coating is sintered at about 100 ° C below its melting point or about 960 ° C.

Ifølge en anden vellykket fremgangsmåde påføres kun bindemidlet og opløsningsmidlet på overfladen, og metalpulveret strøes derefter i tør tilstand over den klæbrige belægning. Dette har den fordel, at opløsningsmidlet kan afdrives, før metalpartiklerne påføres, og formstoffet er mindre flydende og bevægeligt. Med en omhyggeligtgennemført over-strøningsfremgangsmåde kan der opnås et meget ensartet lag, der har formindsket tendens til at løbe eller falde sammen. Overstrøningen kan om ønsket gentages for at opbygge relativt tykke lag under anvendelse af tynde påføringer. Et andet med held anvendt bindemiddel er en methyl-cellulosepolymer, der har en viskositet på 4000 cps. En foretrukket op- 3 slæmning omfatter 32 g kobberpulver i 100 cm af en 2% vandopløsning af denne polymere. Efter påføring af en belægning af opslæmningen på basismetallet lufttørres den ved almindelige temperaturer (under vands kogepunkt) og ovntørres derefter vedomkring 399°C i en atmosfære af vandmættet ndglødningsgas. Belægningen sintres derefter ved passende sintringstemperaturer .According to another successful method, only the binder and solvent are applied to the surface and the metal powder is then sprinkled in a dry state over the sticky coating. This has the advantage that the solvent can be stripped off before the metal particles are applied and the resin is less liquid and movable. With a carefully carried out sprinkling method, a very uniform layer can be obtained which has a reduced tendency to run or collapse. The sprinkler can be repeated if desired to build relatively thick layers using thin applications. Another successfully used binder is a methyl cellulose polymer having a viscosity of 4000 cps. A preferred slurry comprises 32 g of copper powder in 100 cm of a 2% aqueous solution of this polymer. After applying a coating of the slurry to the base metal, it is air-dried at ordinary temperatures (below the boiling point of water) and then oven-dried at about 399 ° C in an atmosphere of water-saturated annealing gas. The coating is then sintered at appropriate sintering temperatures.

Et tredie formstofbindemiddel, der med held har været anvendt, er polystyren, der har en molekylvægt på omkring 90.000, og som er opløselig i toluen eller xylen.A third plastic binder that has been used successfully is polystyrene having a molecular weight of about 90,000 and which is soluble in toluene or xylene.

Som anført ovenfor anvendes bindemidler og opslæmninger for at lette fordelingen, og til midlertidig at holde pulveret på plads, indtil der kan opnås en permanent termisk binding. Når overfladens beskaffenhed tillader det, kan pulveret påføres uden bindemiddel og sintres i tør tilstand.As stated above, binders and slurries are used to facilitate distribution and to temporarily hold the powder in place until a permanent thermal bond can be obtained. When allowed to surface, the powder can be applied without binder and sintered in a dry state.

Det porøse kogelag kan påføres på indersiden af varmevekslerrør. Ved en sådan påføring begynder man fortrinsvis med at fordele opslæmningen i hele rørets længde og derefter anbringe røret i en maskine, der er i stand til at dreje røret om dets egen akse med en hastighed, der er tilstrækkelig stor til at tilvejebringe en glat belægning, d.v.s. omkring 200 omdrejninger pr. minut. Belægningen lufttørres under rota- η 143421 tionen og ovnsintres derefter Tinder de ovenfor omtalte betingelser.The porous cooking layer can be applied to the inside of heat exchanger tubes. In such application, it is preferable to start by distributing the slurry throughout the length of the tube and then placing the tube in a machine capable of turning the tube about its own axis at a rate sufficient to provide a smooth coating. ie about 200 rpm. minute. The coating is air dried under the rotation and then sintered to heat the conditions mentioned above.

En anden påføringsfremgangsmåde egner sig især til plane, riflede flader eller på ydersiden af cylindriske flader. Ifølge denne fremgangsmåde fødes en opslæmning af metalpulver og formstofbindemiddel fra en tragt til den ydre overflade på en poleret valse i et ensartet lag. Idet valsen langsomt roterer, får bindemidlets fordampning formstofhinden til at stivne, og denne trækkes kontinuerligt af valsen som en plade af formstofmateriale, der indeholder det indlejrede metalpulver. Den sammensatte hinde bringes derefter i kontakt med overfladen på en metalplade, der føres ind i ovnen, hvor formstoffet afdrives, og metalpulveret sintres til pladen. Denne fremgangsmåde egner sig især til massefremstilling.Another application method is particularly suitable for flat, ribbed surfaces or on the outside of cylindrical surfaces. According to this method, a slurry of metal powder and plastic binder is fed from a hopper to the outer surface of a polished roller in a uniform layer. As the roller rotates slowly, the evaporation of the binder causes the plastic membrane to stiffen and it is continuously pulled by the roller as a sheet of plastic material containing the embedded metal powder. The composite film is then contacted with the surface of a metal plate which is inserted into the furnace where the plastic material is expelled and the metal powder sintered to the plate. This method is particularly suitable for mass production.

Den ovennævnte overstrøningsfremgangsmåde under anvendelse af formstof foretrækkes til fremstilling af kogelag på ydersiden af varmevekslerrør. Formstofbelægningen påføres let ved påsprøjtning eller på-strygning. Pulveret kan afgives fra en overliggende sigte. Scan en anden mulighed kan det formstofovertrukne rør rulles i metalpulver, der derefter tilstoppes for at fjerne overskydende partikler, der ikke er fast vedhæftet.The aforementioned sprinkling method using plastic material is preferred for making boiling layers on the outside of heat exchanger tubes. The plastic coating is easily applied by spraying or ironing. The powder can be delivered from an overlying sieve. Scan another option, the plastic-coated tube can be rolled into metal powder, which is then clogged to remove excess particles that are not firmly attached.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse kan prakti^-seres i varmevekslere, hvor i det mindste to gennemgange er termisk forbundne, såsom f.eks. ved hjælp af en fælles væg, således at væsken, der skal koges, strømmer gennem en første gennemgang, og en varmere væske strømmer gennem den anden gennemgang. I et sådant anlæg udgør den varmere væske den varme kilde, og den fælles væg udgør den varmeledende væg, der modtager varme fra den varmere væske. Det porøse lag er hæftet til den fælles væg på dennes ene side og udgør en del af den første gennemgangs.The process of the present invention can be practiced in heat exchangers where at least two passages are thermally connected, such as e.g. by means of a common wall so that the liquid to be boiled flows through a first pass and a warmer liquid flows through the second pass. In such a plant, the hotter liquid constitutes the hot spring and the common wall constitutes the heat conductive wall which receives heat from the hotter liquid. The porous layer is adhered to the common wall on one side thereof and forms part of the first passage.

Dynamiske gennemstrømningsvarmevekslere kan f.eks. være af pladetypen, hvor en flerhed af parallelle rumligt adskilte skilleplader er anbragt i en kernesektion, der er forsynet med passende samlekasser og forgreningsrør for væskestrømmene.Dynamic flow heat exchangers can e.g. be of the plate type, wherein a plurality of parallel spatially spaced separating plates are disposed in a core section provided with appropriate junction boxes and branch pipes for the fluid streams.

Varmeveksleren kan også være af kappe-rørtypen med et eller flere rør anbragt i en kappe, således at rørene danner en første væskegennemgang, og at den omgivende kappe udgør en anden væskegennemgang.The heat exchanger may also be of the casing tube type with one or more tubes disposed in a casing so that the tubes form a first fluid passage and the surrounding casing constitutes a second fluid passage.

Det porøse lag er fastgjort til den ene side af rørvæggen, således at det kan berøre kogevæsken.The porous layer is attached to one side of the pipe wall so that it can touch the cooking liquid.

Det er klart, at der kan anvendes forskellige midler i varmevekslerne for at forbedre kondenseringskoefficienten i forbindelse med den foreliggende fremgangsmåde. F.eks. kan der anvendes ribber ellerIt is to be understood that various agents may be used in the heat exchangers to improve the coefficient of condensation in the present process. Eg. ribs can be used or

Claims (2)

18 143421 riller for at forøge varmeoverføringsarealet i den gennemgang, gennem hvilken den varmere væske strømmer. Den foreliggende opfindelse kan også anvendes i forbindelse med varmevekslere af karkoge-typen, hvor det porøse overfladelag er heftet til den ene side af en varmeledende væg, der er anbragt i en beholder, Den anden side af væggen er bragt i kontakt med en varmekilde, der f.eks. kan være en varmere væske eller en elektrisk, nuclear eller anden varmekilde i fast tilstand. Det porøse lag dækkes med væsken, der skal koges, og den resulterende damp afgives fra det porøse lag og går gennem væsken op i det overliggende gasrum. Det porøse lag kan også påføres de indvendige vægge i et rørbundt, der er anbregt lodret i en kappe. Den koldere væske i rørene opvarmes og koges af den varmere væske i kappen, der er i kontakt med røroverfladerne. Væsken koger med en gemmensivende virkning, således at dampbobler, der opstår fra det porøse lag, passerer gennem den forholdsvis tynde væskehinde, der fuldstændig dækker det porøse lag. Den opadstigende damp, der medfører væskepartikler, afgives fra rørenes øverste ender. Ved fremgangmådens gennemførelse behøver væsken, der skal koges, kun at tilvejebringe en tynd hinde over det porøse lag, så længe sidstnævnte er fuldstændig dækket. I andre udførelsesformer er det porøse lag neddyppet i en forholdsvis dyb væskebeholder. Det ses, at det porøse lag kan hæftes til en væg, der er anbragt i en hvilken som helst retning, lige fra vandret til lodret. I enten den skråtstillede eller lodrette stilling kan væsken, der skal koges, indføres ved den nederste ende, som beskrevet ovenfor, eller som en anden mulighed indføres ved den øverste ende til nedadgående strømning. P a t e n t k r a v.18 143421 grooves to increase the heat transfer area in the passage through which the warmer fluid flows. The present invention may also be used in conjunction with the carcass type heat exchanger, wherein the porous surface layer is adhered to one side of a heat conducting wall disposed in a container, the other side of the wall being contacted with a heat source that e.g. may be a hotter liquid or an electric, nuclear or other solid state heat source. The porous layer is covered with the liquid to be boiled and the resulting vapor is released from the porous layer and passes through the liquid into the overlying gas space. The porous layer may also be applied to the interior walls of a tube bundle vertically housed in a casing. The colder liquid in the pipes is heated and boiled by the warmer liquid in the casing which is in contact with the pipe surfaces. The liquid boils with a antifouling effect so that vapor bubbles arising from the porous layer pass through the relatively thin liquid membrane which completely covers the porous layer. The rising vapor causing liquid particles is emitted from the upper ends of the tubes. In carrying out the procedure, the liquid to be boiled need only provide a thin film over the porous layer as long as the latter is completely covered. In other embodiments, the porous layer is immersed in a relatively deep liquid container. It can be seen that the porous layer can be adhered to a wall positioned in any direction, from horizontal to vertical. In either the oblique or vertical position, the liquid to be boiled may be introduced at the lower end, as described above, or as another option be introduced at the upper end for downward flow. P a t e n t k r a v. 1, Fremgangsmåde ved overførsel af varme fra en varmekilde til en kogevæske gennem en varmeoverførende skillevæg under anvendelse af et porøst kogelag, der er fastgjort til væggens ene side og er opbygget af varmeledende enkeltpartikler, hvilken kogevæske har en Kelvin-parameter1, A method of transferring heat from a heat source to a cooking liquid through a heat transferring partition using a porous cooking layer which is attached to one side of the wall and is composed of heat-conducting single particles, which cooking liquid has a Kelvin parameter 2 Ca Tg/XPv på mellem 0,001411 og 0,0254 cm x °K, hvor:2 Ca Tg / XPv of between 0.001411 and 0.0254 cm x ° K where:
DK268569A 1968-05-20 1969-05-19 METHOD OF TRANSFER OF HEAT DK143421C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US73032268A 1968-05-20 1968-05-20
US73032268 1968-05-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK143421B true DK143421B (en) 1981-08-17
DK143421C DK143421C (en) 1981-12-21

Family

ID=24934846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK268569A DK143421C (en) 1968-05-20 1969-05-19 METHOD OF TRANSFER OF HEAT

Country Status (14)

Country Link
JP (1) JPS4947349B1 (en)
AT (1) AT305325B (en)
BE (1) BE732523A (en)
BR (1) BR6908550D0 (en)
CA (1) CA923388A (en)
CH (1) CH506765A (en)
DE (1) DE1919556C3 (en)
DK (1) DK143421C (en)
ES (1) ES366320A1 (en)
FR (1) FR2009916A1 (en)
GB (1) GB1256299A (en)
IL (1) IL31978A (en)
LU (1) LU58571A1 (en)
NL (1) NL6907697A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL35557A (en) * 1970-01-12 1973-11-28 Universal Oil Prod Co Heat transfer tube with porous boiling surface
US20100263842A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 General Electric Company Heat exchanger with surface-treated substrate

Also Published As

Publication number Publication date
DE1919556A1 (en) 1970-01-02
FR2009916B1 (en) 1973-10-19
CH506765A (en) 1971-04-30
IL31978A0 (en) 1969-06-25
LU58571A1 (en) 1970-01-13
DE1919556C3 (en) 1980-06-12
IL31978A (en) 1973-05-31
DK143421C (en) 1981-12-21
FR2009916A1 (en) 1970-02-13
BE732523A (en) 1969-11-05
JPS4947349B1 (en) 1974-12-14
AT305325B (en) 1973-02-26
NL6907697A (en) 1969-11-24
GB1256299A (en) 1971-12-08
CA923388A (en) 1973-03-27
DE1919556B2 (en) 1979-10-04
ES366320A1 (en) 1971-03-16
BR6908550D0 (en) 1973-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3587730A (en) Heat exchange system with porous boiling layer
Gasia et al. Experimental evaluation of the use of fins and metal wool as heat transfer enhancement techniques in a latent heat thermal energy storage system
US3384154A (en) Heat exchange system
IL274479B1 (en) Systems and methods for heat exchange
Ji et al. Pool boiling heat transfer on uniform and non-uniform porous coating surfaces
Chang et al. Boiling heat transfer phenomena from microporous and porous surfaces in saturated FC-72
Choi et al. Heat-transfer characteristics of a latent heat storage system using MgCl2· 6H2O
Eastman The heat pipe
NO119180B (en)
Kanimozhi et al. Charging and discharging processes of thermal energy storage system using phase change materials
Choi et al. Heat transfer in a latent heat-storage system using MgCl2· 6H2O at the melting point
Jiang et al. Saturated pool boiling heat transfer of HFE-7100 on sintered copper powder and wire mesh microporous surfaces: A comparison study
DK143421B (en) METHOD OF TRANSFER OF HEAT
JP6624119B2 (en) Heat exchanger
JPH01222198A (en) Heat transfer member and manufacture thereof
JPH03229667A (en) Method for manufacture of highly efficient heat transfer surface and said surface manufactured by said method
Jayakumar et al. Heat Transfer Enhancement and Scale Formation: Experimental Studies in Falling Film Evaporators Using Copper Metal Foam
Channapattana et al. Heat transfer performance analysis of screen mesh wick heat pipe using CuO nano fluid
DK143422B (en) METHOD OF TRANSFER OF HEAT
JP2789363B2 (en) Heat storage device
Erné Thermodynamics of water superheated in the microwave oven
Kim Pool Boiling Heat Transfer of LiBr Solution in Low-Fin Tubes: Effect of Fin Pitch and Height
JP4846536B2 (en) Steam bath
Sim et al. Pool boiling performance of lithium bromide solution on enhanced tubes
JPH0152665B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
PUP Patent expired