DK143422B - Fremgangsmaade ved overfoersel af varme - Google Patents

Description

(19) DANMARK (W)

É| (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT (in 143^+22 B

DIREKTORATET FOR PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 2686/69 (61) IntCI.* F 28 F 13/00 (22) Indleveringsdag 1 9 · tnaj 1 969 (24) Løbedag 19 · 1 969 (41) Aim. tilgængelig 21 . nov. 19^9 (44) Fremlagt 1 7 · aug · 19δΐ (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. ~*

(30) Prioritet 20. maj 1968, 7:50323, ØS

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

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

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Lehmann & Ree.

(54) Fremgangsmåde ved overførsel af varme.

Den foreliggende opfindelse angår en 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 enkelt-partikler, hvilken kogevæske har en Kelvin-parameter 2 Ca ® Tg/XPy, der er mindre end 0,001411 cm'°K, hvor: σ = overfladespænding, dyn/cm, f T„ = mætningstemperatur fon kogevægken svarende til j- væskens damptryk, °K, λ = latent varme for kogevæsken, gcal/g, 3 é = massefylde af dampen, g/cm , ? v _g 3 C = omsætningsfaktor, 2,4'10 gcal/dyn'cm.

2 143422

Overføring af varme med tilstrækkelig store hastigheder fra en opvarmet overflade til en kogevæske, der er i kontakt med denne, 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 tilvejebringer lave varmeovergangstal på kogesiden. Lave kogevarmeovergangstal begrænser ofte i høj grad kogeanlæggets varmeoverf øringskapacitet. Når f.eks. varme til kogning tilføres ved hjælp af damp, der kondenserer på en glatvægget varmeoverføringsoverflade, kan kondenseringsvarmeovergangstallet let være af størrelsesordenen 0,271 gcal/sek. cm2 °C, medens kogevarmeovergangstallet på den modstående side af varmeoverføringsfladen kan være kun 0,01355 til 0,0271 gcal/sek. cm2 °C. I overensstemmelse med den kendte fremgangsmåde til at summere varmeoverføringsmodstande, når koge- og kondenseringsvarme-overføringsoverfladerne har samme areal, opnås det totale varmegennemgangstal U tilnærmelsesvis på følgende måde:

U hc + hB

og

hB+hC

hvor hQ og h_, er koge- henholdvis kondenseringsvarmeovergangstallene.

D O

Det er klart, at hvis h_ er lille sammenlignet med lu, nærmer værdien for U sig hg, og det meste af fordelen med et stort kondenseringsovergangstal går tabt.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en fremgangsmåde til kogning af væsker, hvorved der tilvejebringes kogevarmeovergangstal, der er mange gange større end de, der er opnået med almindelige glatte eller ru overflader, og således tilvejebringe en fremgangsmåde, der muliggør overføring af store mængder varme til en kogevæske ved meget mindre temperaturforskelle end de, der kræves ved de sædvanlige kogevarmeoverføringsfremgangsmåder.

Dette opnås med en fremgangsmåde af den i krav l's indledning omhandlede art, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at kogelaget opbygges af partikler, hvoraf i det mindste nogle er tilstrækkelig små til at passere gennem en sigte med maskevidde 0,050 cm, 3 143422 hvorhos partiklerne er forbundet til væggen og til hinanden i en tilfældig sammenhobet orden til dannelse af en ensartet grundmasse, der mellem tilstødende partikler har mellemliggende og indbyrdes forbundne porer med ækvivalente poreradier på mellem 0,000254 og 0,00635 cm, at det porøse kogelag dækkes fuldstændigt med væsken, i det mindste som en væskehinde, 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 at dampen afgives som bobler, der opstår fra det porøse kogelag, til den væsk«·«-hindedel, der dækker det porøse kogelag.

Kelvin-parametre for repræsentative væsker indenfor området mindre en 0,001411 cm’°K er anført i Tabel I.

Tabel I

X) Væske Kelvin-parameter

Trifluor 1,1,2-trichlorethan 0,001256

Ethylether 0,001256

Fluortrichlormethan 0,001058

Ethylchlorid 0,001044 n-Pentan 0,00093 n-Hexan 0,00085

Difluordichlormethan 0,00079

Ethylalkohol 0,00078

Acetone 0,00076

Propan 0,00062

Propylen 0,00061

Ethan 0,00055

Propylen ved 1-½ atmosfære tryk 0,00049

Ethylen 0,00045

Methan 0,00031

Oxygen 0,00024

Nitrogen 0,00016 ved 1 atmosfære tryk med mindre andet er angivet.

På tegningen er fig. 1 en grafisk afbildning, der viser sammenhængen mellem ækvivalente poreradier for porøse lag og kogeside-temperatur forskellen for oxygen og fluortrichlormethan, og 4 143422 fig. 2 er en række grafiske afbildninger, der viser sammenhængen mellem varmestrøm og kogesidetemperaturfor-skel for fremgangsmåden ifølge opfindelser, der anvender glatte kogeoverflader, forholdsvis grove, porøse lag, og overopvarmningshindrende midler.

I overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen tilvejebringes der et porøst kogeoverfladelag, der har en mangfoldighed af små porer, hvilket lag er fastgjort til et varmeudvekslings-anlægs varmeledende væg til overføring af varme til en væske. Det porøse kogeoverfladelag er tilvejebragt af varmeledende partikler, således at disse udgør en enhed og er termisk forbundne for at tilvejebringe indbyrdes forbundne porer af kapillar størrelse i det porøse kogeoverfladelag. Pbrerne er tilvejebragt i et stort antal pr. arealenhed med lidt ikke-porøst materiale mellem dem. Det porøse kogeoverfladelag er ejendommelig ved en udpræget kapillarvirkning, der omtales nærmere i det følgende.

På grund af de høje kogevarmeovergangstal, der frembringes af det porøse kogeoverfladelag, kan temperaturforskellen mellem en kogevæske og dens varmekilde formindskes væsentligt, medens der ikke desto mindre opnås en bemærkelsesværdig stor hastighed for varmeover-føring. Porøse kogeoverfladelag ifølge opfindelsen er fundet særlig hensigtsmæssige i systemer, der kræver forhøjede tryk for at opnå en nødvendig temperaturforskel. I reboiler-kondensatorrørene i et lav-temperaturluftadskillelsesanlæg, hvor f.eks. den mere flygtige normalt ved lavere temperatur kogende nitrogengas kondenseres ved kogning af mindre flygtig væskeformet oxygen, idet nitrogenet underkastes et tilstrækkeligt stort tryk til at forøge dets kondenseringstemperatur over kogepunktet for oxygen. Ved at anvende et porøst kogeoverfladelag i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan den nødvendige trykforskel mellem væskerne formindskes og energiomkostningerne gøres mindst mulige.

En vigtig funktion af det porøse kogeoverfladelag ifølge den foreliggende opfindelse er at forøge kogevarmeovergangstallet.

I den velkendte varmeoverføringsligning Q/A = hAT forøger det porøse kogeoverfladelag i udpræget grad værdien af koefficienten "h". Virkningen af forøgelsen af denne koefficient kan anvendes på en række måder. Den samlede mængde overført varme "Q" kan forøges, arealet "A" kan formindskes, "ΔΤ" kan formindskes, eller der kan gennemføres forskellige kombinationer af disse fordele.

5 143422

Da opfindelsen forbedrer koefficienten "h", er den forskellig fra den kendte anvendelse af porøse stoffer og indretninger, der er kendte som "overopvarmningshindrende midler", der almindeligvis opslæmmes eller neddyppes i den kogende væske for at formindske overopvarmning og for at bringe hele væsketemperaturén 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 opslaanmet overopvarmningshindrende middel således i det væsentlige kan formindske størstedelen af overopvarmning af væsken, må der i nogen grad eksistere væskeover-opvarmning, for at kogning kan finde sted på det overopvantmingshin-drende middel.

I modsætning til den kendte anvendelse af overopvarmningshindrende midler er det porøse kogeoverfladelag ifølge den foreliggende opfindelse anbragt på kogeanlæggets varme væg mellem den varme væg og væsken, der skal koges, og dets materiale skal være varmeledende. Dets opgave er vanskeligere, idet den består i at overføre en meget stor mængde varme med en i høj grad formindsket varmeoverførings-modstand, 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 formindskelse opnås ifølge opfindelsen med det forøgede varmeovergangstal for det porøse kogeoverfladelag. '

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.

Den ekstremt ringe tykkelse af den væskeformede hinde i porerne antages for en stor del at ligge til grund for den påfaldende 143422 6 forbedring med hensyn til varmeoverføringstallet h, der opnås ifølge den foreliggende opfindelse. Det er blevet opdaget, at dette er en virkning, der kun i meget små porer antager et betydeligt omfang, 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 forudsagt ved kombinationen af de velkendte Gibbs og Clapeyronske ligninger, der angår det termiske potential, der er nødvendigt for vækst af en boble (udtrykt i overopvarmningen af den væske, der omgiver boblen) i forhold til størrelsen af boblen: = , 2Ca . . TS (PL ~ PV) rc 'T - V PL · PV · λ hvor rQ = hulrumsradius (svarende til den ækvivalente poreradius r for de porøse kogeoverfladelag ifølge den foreliggende opfindelse, cm. Også den tilnærmelsesvise radius af en boble, der afgives fra et hulrum med radius rc), a - overfladespænding, dyn/cm, T = temperaturen af væsken, der omgiver en boble, °K,

Tg = mætningstemperatur for kogevæske svarende til damptrykket for væsken, °K, PT = massefylde for væsken, g/cm , L 3

Pv = massefylde af damp, g/cm λ = latent varme for kogevæsken, gcal/g, C = omsætninqsfaktor 2,39 * 10 ® fca^—.

dyn·cm Værdien for T skal være større end Tg i et tilstrækkeligt omfang til at bringe en boble med radius rc til at vokse mod overfladespændingen. Som følge deraf er T - Tg den mindste overopvarmning, der er påkrævet for at opretholde kogningen. Ifølge Gibbs-Clapeyron-ligningen 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, men stadig kan tilbageholde den omsluttede gas eller damp, der er nødvendig for at aktivere den omtalte dannelse. På fig. 1 er kurve A fremstillet ved at afsætte rc som funktion af den overopvarmning ΔΤ, der er nødvendig for at opretholde boblevækst, d.v.s. T - Tg svarende til Gibbs-Clapeyron-ligningen, for oxygen og fluortrichlormethan, der koger i kontakt med overflader med forskellig porestørrelse med en varmestrøm på 0,2262 143422 7 2 gcal/sek. cm . I overensstemmelse med formålet med overopvarxnnlngs-hindrende midler, der består i at formindske den nødvendige overopvarmning, vil virkningen af et godt overopvarmningshindrende middel ligge på den del af kurve A, der svarer til lave værdier for ΔΤ og høje værdier for r . Forsøg viser, at dette virkelig er rigtigt, da værdierne for r , der er bestemt for materialer opbygget som over-’ opvarmningshindrende midler for fluortrichlormethan, ligger mellem ca. 0,0203 og 0,0381 cm. Overopvarmningens ΔΤ, der svarer til sådanne poreradier, er under 0,056°C.

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 opdaget, at overopvarmningens 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 og den overopvarmede damp-væskekon-taktfladetemperatur T, og i virkeligheden er denne hindes ΔΤ forbundet i serie med overopvarmningens ΔΤ ifølge Gibbs-Clapeyron-ligningen. Det samlede ΔΤ mellem væggen og dampen er summen af overopvarmningena ΔΤ og hindens ΔΤ, og kurve B på fig. 1 er fremstillet ved at afsætte r som funktion af dette samlede ΔΤ. Det er uventet blevet konstateret, at denne hindes ΔΤ, d.v.s. Tw - T, stiger, når r stiger, hvilket ét en virkning modsat den, der er iagttaget med hensyn til overopvarm-? ningens ΔΤ, d.v.s. T - T . Den vandrette forskel mellem kurverne A

5 og B på fig. 1 fremstiller denne hindes ΔΤ.

Udtrykt på en anden måde viser fig. 1, at når den ækvivalente poreradius r bliver mindre, aftager hindens ΔΤ, og overopvarmningens ΔΤ ifølge Gibbs-Clapeyron-ligningen dominerer det samlede ΔΤ. Omvendt vil, når den ækvivalente poreradius r stiger, overopvarmningens ΔΤ aftage og hindens 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.

For oxygen ved 1 atmosfære tryk og en repræsentativ værdi 2 for varmestrøm Q/A på 0,2262 gcal/sek. cm findes som vist på fig.l det optimale r mellem 0,000508 og 0,00508 cm, i det bredere område mellem 0,000254 og 0,00635 cm. Området mellem 0,000508 og 0,00508 cirt er også det optimale for andre cryogener, såsom f.eks. nitrogen og 1 0 143422

O

methan, da deres Kelvin-parametre er meget lig med parameteren for oxygen. For fluortrichlormethan ligger det optimale r mellem 0,000762 og 0,00635 cm, som det fremgår af fig. 1. Det skal bemærkes, at Kelvin-parameteren tilnærmelsesvis er lig med r (T - T_) bestemt ved

C O

den ovennævnte Gibbs-Clapeyron-ligning og kun afviger med hensyn til den antagelse, at PT - PTT er lig med PT .

L· V 1j Væsker, der er ejendommelige ved at have Kelvin-parameter over 0,001411, såsom vand, kan koges i porøse overflader med 0,000254 til 0,00635 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 nederste del af dette poreradiusområde 0,000254-0,00635 cm er mindre end de bedst egnede for disse væsker med store Kelvin-parametre.

Den ækvivalente poreradius for et porøst kogeoverfladelag bestemmes mest hensigtsmæssigt og nøjagtigt ved lodret at neddyppe en ende af det porøse kogeoverfladelag i en frit befugtende væske og bestemme kapillarstigningen for væsken langs overfladen af det porøse kogeoverfladelag. Bestemt på denne måde er den ækvivalente poreradius r lig med 2 σ/ph, hvor p er massefylden i g/cm af den væske, hvori den ene ende af det porøse kogeoverfladelag er neddyppet lodret, σ er overfladespændingen i dyn/cm for den væske, hvori den ene ende af det porøse kogeoverfladelag er neddyppet lodret, og h er den lodrette kapillarstigning i cm for væsken langs overfladen på det porøse kogeoverfladelag .

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 kogeoverfladelag 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 kontakt-vinklen er vanskelig og unødigt medfører risiko for fejl, er det at foretrække at anvende en frit befugtende væske til bestemmelse af den askvivalente poreradius. Væsker, der udviser en kontaktvinkel på mindre end 20° med det materiale, hvoraf det porøse kogeoverfladelag er sammensat, defineres i denne henseende som "frit befugtende" og kan anvendes uden at tage hensyn til kontaktvinklens indvirkning, da cos 20° er 0,95, og den fejl, der fremkommer ved at negligere kontakt- 9 143422 vinklen, vil være mindre end 5%.

Eksempler på egnede væsker, der frit befugter aluminium- og kobberoverflader (to af de foretrukne materialer til opbygning af porøse kogeoverfladelag), er methanol, fluortrichlormethan, dichlor-tetrafluorethan, acetone, ethylchlorid, flydende oxygen og flydende nitrogen. Den særlige 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 overfladeforureningsstoffers 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°.

Den ækvivalente poreradius er uafhængig af egenskaberne af det materiale, der er anvendt tilat opbygge det porøse kogeoverfladelag. Den bestemmer kvalitativt de geometriske egenskaber af og måleegenskaberne for selve det porøse kogeoverfladelag. Den ækvivalente poreradius bør ikke anvendes til at forudsige den kvantitative virkning af noget specielt, porøst kogeoverfladelag, da en sådan virkning bl.a. vil afhænge af materialet, hvoraf det porøse kogeoverfladelag er opbygget, og af væsken, der skal koges.

Til illustrering af fremgangsmåden til bestemmelse af den ækvivalente poreradius er efterfølgende resultat og beregning anført for en 325 maske (0,0044 cm i diameter) sfærisk, porøs kobberoverflade, nr. 1 i Tabel II. En smal strimmel kobberplade, på hvilken den porøse overflade var påført, blev ophængt lodret med den ene ende ned-dyppet i fluortrichlormethan. Væsken befugtede overfladen ved hjælp af kapillarvirkning til en højde h over væskeoverfladen på 6,40 cm. Fluortrichlormethan har en overfladespænding på 18,98 dyn/cm og en 3 massefylde på 1,46 g/cm . Indsættes disse værdier i den ækvivalente poreradiusligning, fås en værdi for r på 0,0042 cm.

I Tabel II, kolonne 2, er der anført værdierne for den effektive poreradius bestemt eksperimentelt for en række overflader, herunder kendte overopvarmningshindrende midler, såvel som porøse kogeoverfladelag ifølge den foreliggende opfindelse i frit befugtende væsker, specielt methanol, fluortrichlormethan og dichlortetrafluor-ethan. Kolonne 3 i Tabel II viser størrelserne af temperaturforskelle, der kræves af de forskellige overflader for at overføre 0,2262 gcal/ 2 sek. cm ved kogning af fluortrichlormethan ved 1 atmosfære tryk.

Da Q/A holdes konstant på 0,2262, er de eneste variable i varmeover-føringsligningerne ΔΤ og h, og disse variable er omvendt proportionale. Følgelig vil et fald i det nødvendige ΔΤ med en faktor på 10 10 U3422 forøge varmeovergangstallet h med en faktor på 10. Kolonne 3 i Tabel II tilvejebringer således et middel til at sammenligne forskellige overfladers varmeoverføringsevne i en almindelig væske.

11 143422

Tabel II

ΔΤ °C nødvendig for Ækvivalent pore- Q/A = 0,2262 gcal/sek.

2

Overflade radius i cm cm

Porøse kogeoverfladelag 1. Kobber, maskevidde 0,0044 cm, sfærisk, plan plade 0,00419 0,61 2. Kobber, maskevidde 0,0044- 0,0074 cm, sfærisk, plan plade 0,00381 0,89 3. Kobber, maskevidde 0,0044 cm, sfærisk cylinder 0,00424 0,89 4. Aluminium, maskevidde 0,0053-0,0105 cm, kornformet, plan plade 0,00444 0,56 5. Aluminium, maskevidde 0,025- 0,05 cm, kornformet, plan plade 0,00699 0,94 6. Kobber, maskevidde 0,025- 0,0297 cm, sfærisk, plan plade 0,01041 0,94 7. Kobber, maskevidde 0,025-0,05 cm, sfærisk, plan plade 0,00864 1,22 8. Aluminium, maskevidde 0,0149-0,0177 cm, kornformet, plan plade 0,00762 1,39 9. Aluminium, maskevidde 0,0038- 0,042 cm, kornformet, plan plade 0,00864 1,39 11. Kobber, maskevidde 0,0125- 0,0149 cm, sfærisk, plan plade 0,00381 1,67

Metalliske overopvarmnings-hindrende midler_ 10. Moslignende zinkoveropvarmnings- hindrende middel 0,0254-0,0381 3,33 12. Antimonoveropvarmningshindrende middel, kornformet 0,0203 4,06

Glatte overflader X 1 13. Glat kobberplade (ikke-porøs) 8,33 X) 14. Glat aluminiumsplade (ikke-porøs) 12,5

Ikke-metallisk overopvarmnings-hindrende middel_ 15. Natriumsilikatoveropvarmnings- hindrende midler 0,0422 19,44

Udviser ikke kapillarvirkning.

x) 12 143422

Et porøst kogeoverfladelag, som beskrevet ovenfor, tilvejebringer ved anvendelse en mangfoldighed af indbyrdes forbundne delvis væskefyldte kapillarrør, der virker som kerner for væksten af mange bobler i den kogende væske. Hvis porerne ikke var indbyrdes forbundne, ville deres fortsatte virkning som kerner for boblevækst på kritisk måde være afhængig af tilbageholdelse af indesluttet luft eller damp i porerne. Med indbyrdes forbundne porer kan damp, der er dannet i en pore, imidlertid aktivere en eller flere tilstødende porer, således at processen fortsætter uden afbrydelse og uden afhængighed af luft- eller dampindeslutning. Det antages også, at i det mindste nogle af porerne i den indbyrdes forbundne grundmasse tilfører væske til tilstødende porer. Når boblerne vokser, kommer 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 væskehinde, 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 basismetaloverflad-den, ikke skal bevæge sig gennem et betydeligt væskelag, før den møder en damp-væskeoverflade, der tilvejebringer fordampning.

I det porøse kogeoverfladelag vokser en mangfoldighed af bobler, således at varmen for at nå en damp-væskegrænse kun behøver at bevæge sig gennem et overordentligt tyndt væskelag, som har en tykkelse, der er væsentlig mindre end den omgivende pores meget lille diameter. Fordampning af væske finder udelukkende sted i porerne, og stort set er overopvarmning af hovedmængden af væske ikke påkrævet og kan heller ikke forekomme.

Med en glat metaloverflade eksisterer der kun nogle få boblepunkter, og iværksættelsen af boblevækst 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.

Den ovenfor omtalte virkning af et porøst kogeoverfladelag er ikke blot resultatet af en forøgelse af overfladearealet, f.eks. ved mekanisk at gøre overfladen ru. Dette blev påvist ved et forsøg, der bestod i at neddyppe et porøst kogeoverfladelag, som var anbragt på en kobberblok indeholdende indlejrede opvarmningsspiraler til kogning af oxygen ved 1 atmosfæres tryk. Ved meget små varmestrømme, der 13 U3A22 var utilstrækkelige til at aktivere porerne med damp, var kogevarme-overgangstallet og det visuelle boblepunktsfænomen ganske svarende til de, der opnås med en kobberbiok med glat overflade. Ved større varme-strømme, der tilvejebringer dampaktivering af porerne, opnåedes der imidlertid meget store kogevarmeovergangstal, som var umulige at opnå ved den glatte blok eller med en blok, hvis overflader vajr gjort fuldstændig ru ad mekanisk vej. De nedenstående forsøgsresultater vedrørende kogning af væskeformig oxygen og fluortrichlormethan viser virkningen af porøse kogeoverflader ved tre temperaturforskelle og ved varme-strømme, der er tilstrækkeligt store til at tilvejebringe dampaktivering af porerne. 1 143422 14 t-tiooo Όο-j Ό o σι Ό o to oh Λ1 « >x)H3 Ο'· Η'· Η1·· Η"' · η. OH ΟΗ ti Ο £1)0 £1)0 (1)0 ο iQG H£l)

3 Η> 3 to « aw« 30« O« 30 ’©•S

3 >> H tn O tn O 1> O .fc. O Η- H 03 r+ O £ Ό I θ' Ό I ff Ό .fe- O' 01 3 (+ (+¾

' I 3 H O O' HO tf Η I O" tf 111 h H

OH· P ' 3 P ' 3 DJOrt) 03 01 H· ί>Γ P

Ό' 3 Pi O ti Pi o H pi' H g li hh o O Pi HOH 3 tn ' 3 to ' 30' η h 03" iP 3 P H £ to O ti h 30 3 ί 3 03 Ί3 Ί3 m3 m O H< j' 3 D P >& P HiD Si P 3 >0 '3 003 03 ffi 01 iP 3 lp li ho3 3 ^ otr η!1ο hi

P3P wo '3 3 P h· 3 r+ H

Pi' 01 Hi< < ' < w <j p1 P

P fV ffi H- 01 H· H· X H p Pi ** P H Pi Hi Pi OlPi ρ,ρ 3 o < Η-Pi ffi & Hi Pi O, i HH- 01 3 HP ffip 3

3 & IV Η1 H

IP»' 01 H1 3 π Bl ' 1 ' H fel P 1“

Pi < Η- H· O O o o o 3 < ' ' ' ' ' 03 p

O 0,0 O o H

O O Η O O Η· 3 ~0 00 O tO 3 σι σι .fe· oo l-ι o r+ W >fe Η H to 3 Ό 0

H

P H3

1 P

cr

P

H

HHH HHH HHH HOO HOo > H

HHH 'HH HHH HHH HH·, H

3UH 30) H (Τι ΙΟ H H 00 tn HOui H

sudh hudh hUdh Ηίοσι i—1 to σι 0 o

lp <J 0 P P H

OO OO OOO H o h3 «1«· "· Ή ^ ^ ^ ^ \ (]) to to .fe ni in m tn mm U) to H to UIHO o P (+ HOl .fe .fe O .fe tO CO w Λ'Η oo to ό H .fe. <i o cn .g.

• 3

X

o ^ 3 to IP <

Ω P

p 3 H 3

OO OO OOO H H OlO

^ ^ > > > ·1 > ** ^ (D <3 ton toto to to to to H ?^3 o σ> .fc-H tototntn to ή tow to σι tnoo^i tn >fe ·Ηι to σι tooo tO H tn ©.

O H 3 H1 to 3 tP

• m ΓΙΟ P

η h 15 143422 X OOUl Ml O ife OOW O ti OH MiO'XlX'^

^ H"· · 0 ' · t< . X Μ' M 0 - · OM O M

0 tt 3 0 3 0 MO ‘C 0)0· d SS 5 S

g < 3 to !> g o > m o !*! iQ g R i! S. 2 ^ 3 M o UIH ® U1H 3 ^ O n> _ to W ® £ t1 £ 1 2.«

0)«Mj )¾ I O r+Log Ot'tJ' 3 Ό U) O M 0° d 5 ί *"*" R

o, moS - 1 g ro er x· Mier ' i 3 £i 3 _ m S' <; P°M OM 3 Ω (t> O 3 O tf OM 03 M g1 g . λ, λ λ h h-f n S Q H lD Øj ** φ *Osi3 HiO 00* oSm mom ''3 roo3 mom Otf ί ϋ

TIDj C pi Μί Μ M' Ol^g^MOO

m.M 03 3 o § CD03 rf=* 3w3æO M< m 3- Ui' Hh p> iQ vo 3 _ ' Φ 3 62

Hi 3 ' Ό ffi CO 05 01 M 3 MO 3 3 I*1 Hi Qto M 3 3 ® ? ιολ x*0) tu 3 οι μ ® o p ir 3 ' ro CL f • 3 ocn &' » Μ<3 ' ro g·,.® g* g, κιχ· ro ?r ιϋμ w < ® Jf g S1 ro e »(i ** ro g1 "®- 2,n 2 2 8 ro

• Qi Hi < O < & W H)0) 3< I

fl> OM 3 M ® g £ !JH· Μ M tt 3 CL n® 'g1 Q) 3 CL I Pi M o· CL (D (D (O . ® ® r R f 3 &a ' ro *· M Ρ» < MO O o o O £ £ lD O O O O O ®P.

(D o o o o o jr* ω co ΜΦ ve ^ to æ 9 „2.

< O >f» >M M ^ O^fJ

3 Ό 3 S o er g t-f ro

m 2 H

iT *->

Π H

f M

S I_1(_1[_J MOO MOO MMM MMM t> φ - - ' ' ' · > · ' ' ' ' ' ' Ma -f?

3 (J1WM MWU) M00LM <31 U) M <31 W M M

>j ίο η ρωσι μ ω σι omm omm 0 0 0 n rt- £ g 1 Si“ 3000 O O O M o o o oo ® □

Hl'···* -S' * * * ' '' M 3 0 <ji ω σι μ ro u> co en o w w Λ- g h oo co o co ω to ui <t* ui to o to w m ovom mom *J w o to Μ σι ® o σι oo σι ml) ιο wuifc σι σι to ^3

·. to S

Μ * 3* S g * Y - to «* σι

OJ

νο iQ Ό < n 0 P> £, m3

\000 OOO MMO o OO

CO''' ' ' ' ' ' ' ' m2

® UUM σιυΙΛ to M VO M S£<S

X U1MO 10(00 M to 00 W Όσι ωοοσι vo>c»vo cn σι to π . WOO WIJ1U1 σι Ό to U1 tool *Hl v> „ O 3 0 3 m , vq

1 CD

r+ 0 3 η m > 16 143422 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 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 opnået med forskellig maskestørrelse viser en stor variation i virkningen. Denne sammenligning kan f.eks. baseres på ΔΤ-værdi-en 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).

Metalpartikler, der er anvendt til at opbygge det porøse kogelag, kan omfatte en lang række maskestørrelser. Imidlertid skal i det mindste nogle af partiklerne kunne passere gennem en sigte med maskevidde 0,05 cm,' og fortrinsvis skal nogle passere gennem en sigte med maskevidde 0,0105 cm for at tilvejebringe porer med tilstrækkelig lille størrelse til at blive aktiv ved lille ΔΤ. Idet der henvises til fig. 2 og begyndes med de glatte overflader nr. 13 og 14, vises den formindskelse i overopvarmning, der opnås med typiske overopvarmnings-hindrende midler ved hjælp af kurverne nr. 10 og 12. Yderligere forbedring opnås ved hjælp af porøse kogeoverfladelag, der har forholdsvis store ækvivalente poreradier på mellem 0,00635 og 0,0102 cm, som vist ved hjælp af kurverne nr. 5, 6, 7, 8 og 9, der henholdsvis repræsenterer overflader med partikler opnået med maskevidder på 0,025-0,05 cm, partikler opnået med maskevidder på 0,025-0,0297 cm, partikler opnået med maskevidder på 0,025-0,05 cm, partikler opnået med maskevidder på 0,0149-0,0177 cm og partikler opnået med maskevidder på 0,0038-0,042 cm. Ifølge den foreliggende opfindelse opnås der fremragende virkning med porøse kogelag, der har små ækvivalente poreradier, d.v.s. mellem 0,000254 og 0,00635 cm som vist ved hjælp af kurverne nr. 1, 2, 3 og 4, der repræsenterer overflader med partikler opnået med maskevidder på 0,0044 cm, partikler opnået med maskevidder på 0,0044-0,0074 cm, partikler opnået med maskevidder på 0,0044 cm henholdvis partikler opnået med maskevidder på 0,0053-0,0105 cm. Følgelig skal de partikler, der anvendes til at opbygge det porøse overfladelag, være opnået med sigte-maskevidder på mellem 0,0105 og 0,0038 cm for at opnå de bedst mulige resultater, hvilket betyder, at stort set alle metalpartiklerne passerer gennem en sigte med maskevidde 0,0105 cm (USA-standardsigter) og tilbageholdes på en sigte med maskevidde 0,0038 cm. Pulver, der anvendes til fremstilling af denne foretrukne overflade, kan indeholde mindre procenter af partikler, som 17 143Λ22 er grovere eller finere end de partikler, der opnås med maskevidder inden for det foretrukne område på 0,0038-0,0105 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.

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 delvis, at de enkelte partikler, der anvendes ved fremstillllng af et givet porøst overfladelag, ikke nødvendigvis har den samme form, eller at disse partikler nødvendigvis af form svarer til de partikler med afvigende maskestørrelse, der er anvendt til fremstilling af andre porøse overflader. Desuden er partiklerne ophobet tilfældigt på den varmeledende væg, og størrelserne af de mellemliggende og indbyrdes forbundne porer kan variere betydeligt. Partikelformen vil påvirke porestørrelsen, da f.eks. kugler vil blive sammenhobet mere kompakt end partikler med uregelmæssig form, og de vil tilvejebringe mindre hulrum. Da utallige variationer, scan disse faktorer tillader, gør det upraktisk at sammenfatte alle egnede pul'féré under en enkelt specifikation. Af denne grund er den ækvivalente poreradius bestemt ved ru-tineafprøvning af prøvestykker af det færdige porøse kogeoverfladelag, som beskrevet ovenfor, en nøjagtig fremgangsmåde til identifikation.

Almindeligvis er et hvilket som helst metalmateriale egnet til fremstilling af den porøse kogeoverflade, forudsat at det har god varmeledningsevne, er tilgængeligt som et fint pulver, kan sammenbindes i sig selv og med basismetalltet og let kan befugtes af den væske, der skal koges. Pulverpartiklerne, der anvendes ved fremstilling af den porøse kogeoverflade, 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.

Det partikelformede materiale skal fortrinsvis have en stor varmeledningsevne, som det er anført ovenfor. Bl.a. er porøse kogeoverfladelagsmaterialer af nikkel hhv. kobber på kobberbasismetai blevet afprøvet under ens betingelser; varmeovergangstallet for kobber-på-kobber er omkring tre gange så stort som for nikke1-på-kobber- 18 143422 kombinationen, hvilket kunne forventes på grund af kobbers større varmeledningsevne. Kobber udviser også nogle fordele i forhold til aluminium, idet ledningsevnen for disse metaller er 0,926 hhv. 0,484 gcal/sek ’ cm2 ’ °C/cm. Til korroderende anvendelser kan legeringer, såsom rustfrit stål, der er modstandsdygtigt overfor kemiske angreb, anvendes.

Tykkelsen af det porøse kogeoverfladelag kan variere med i det mindste en faktor 10 uden alvorlig skade og påvirkes kun i ringe grad af kogevæskens fysiske egenskaber. Tykkelsen skal være større end middelpartikeldiameteren og fortrinsvis være mindst to gange middel-partikeldiameteren. Med fine partikler, såsom partikler opnået med en maskevidde på 0 > 0044 cm, vil belægningens ensartethed og fuldstændige kontinuitet sædvanligvis bestemme den mindste tykkelse, der påføres.

En praktisk minimumstykkelse er omkring 0,1 mm (0,01 cm).

Funktionsmæssigt reguleres den maksimale tykkelse, der uden skade kan anvendes, kun af overfladens kapillarvirkning og af overfladens evne tilat afgive dampen, der tilvejebringes ved kogning. Ved anvendelse skal overfladen være i stand til at føre væsken hele vejen t 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 kogeoverfladelag på prøve nr. 3 i tabel II og på fig. 2 fra 0,4 til 0,5 cm tykt.

En egnet porøs overflade ifølge opfindelsen kan fremstilles ved at sintre varmeledende metalpartikler - f.eks. af kobber - som er opnået med sigte-maskevidder på 0,0038-0,0149 cm, til den varme væg, der tilfører varme til kogevæsken. Partiklerne påføres i en sådan mængde, at der tilvejebringes en porøs lagtykkelse på ca. 0,043 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 således tilvejebringes, vil variere meget i størrelse, og mange vil ligge mellem 0,00152 og 0,00762 cm i diameter, hvilket er påvist mikroskopisk. Der vil være et stort antal porer pr. arealenhed af overfladen.

Der kan anvendes forskellige fremgangsmåder til fremstilling af en sintret porøs metalkogeoverflade på et basismetal. En foretruk-ken fremgangsmåde er at anvende et midlertidigt bindemiddel, såsom et formstofmateriale 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 sintringsbe- 19 143422 handlingen. Et sådant formstof er en isobutylenpolymer, der har en molekylvægt på ca. 140.000, og som markedsføres under betegnelsen "Vistanex".

Formstofbindemidlet opløses i et passende opløsningsmiddel, såsom petroleum eller carbontetrachlorid, og der tilsættes tilstrækkeligt metalpulver til at opnå en ensartet viskos opslæmning med et metal-formstof-vægtforhold på ca. 92:1. 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 formstofopløsningen for at lette befugtning af opslæmningen for derved at opnå en mere ensartet fordeling.

Der kan anvendes en række 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 fremgangsmåder, der med held har været anvendt.

Belægningen lufttørres enten under eller efter påføringen. Hovedmængden af opløsningsmiddel fjernes således ved fordampning, idet det efterlader et fast selvbærende lag, der holdes pfi 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 dekomponeringsprodukterne fra overfladematerialerne. I tilfælde af kobber sintres belægningen ved omkring 100°C under dens smeltepunkt eller omkring 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 omhyggelig gennemført overstrøningsfremgangsmåde kan der opnås et meget ensartet lag, der har formindsket tendens til at løbe eller falde sammen. Overtræk-ningsoverdrysningstrinnene kan om ønsket gentages for at opbygge relativt tykke lag under anvendelse af tynde påføringer.

Et andet med held anvendt bindemiddel er en methylcellulose-polymer, der har en viskositet på 4000 cps, og som markedsføres under betegnelsen "Methocel". En foretrukken opslæmning omfatter 32 g kobber- 3 pulver i 100 cm af en 2% vandopløsning af denne polymer. Efter påføring af en belægning af opslæmningen på basismetallet lufttørres 20 143422 den ved almindelige temperaturer (under vands kogepunkt) og ovntørres derefter ved omkring 399°C i en atmosfære af vandmættet udglødningsgas. Belægningen sintres derefter ved passende sintringstemperaturer .

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.

Som anført ovenfor anvendes bindemidler og opslæmninger for at lette fordelingen, og til midlertidigt 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.

En fremgangsmåde består i at påføre den porøse kogeoverflade på indersiden af varmevekslerrør. Ved en sådan anbringelse består en udmærket fremgangsmåde i til at begynde 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 rotationen og ovnsintres derefter under de ovenfor omtalte betingelser.

En anden påføringsfremgangsmåde egner sig især til plane, riflede eller ydersiden af cylindriske overflader. 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 formstof hinden 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 afdri-ves, og metalpulveret sintres til pladen. Denne fremgangsmåde egner sig især til kvantitative fremstillingsfremgangsmåder.

Den ovennævnte formstofbelægning-metaloverstrøningsfremfangs-måde foretrækkes til fremstilling af kogeoverflader på ydersiden af varmevekslerrør. Formstofbelægningen påføres let ved påaprøjtning eller påstrygning. Pulveret kan afgives fra en overliggende sigte. Som en anden mulighed kan det formstofovertrukne rør rulles i metalpulver, der derefter tilstoppes for at fjerne overskydende partikler, der ikke er fast vedhæftet.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse kan praktiseres i varmevekslere, hvor i det mindste to gennemgange er termisk 21 143A22 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 varmekilden, og den fælles væg udgør den varmeled-ende 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 gennemgang.

Dynamiske gennemstrømningsvarmevekslere, der er egnede til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan f.eks. være af pladetypen, hvor en flerhed af parallelle rumligt adskilte skilleplader er anbragt i en kernesektion, der er forsynet med passende sam-lekasser og forgreningsrør for væskestrøromene.

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. Det porøse lag er fastgjort til den ene side af rørvæggen, således at det kan berøre kogevæsken.

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 eller 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 hæftet 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, atomeller 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.

Som endnu en anden egnet varmevekslerudformning kan det porøse lag påføres de indvendige vægge i et rørbundt, der er anbragt 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 gennemsivende 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 opfindelsens gennemførelse behøver væsken, der skal koges, kun at tilvejebringe en tynd hinde over det porøse lag, sålænge 22 143422 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.

Claims (4)

23 143422 Patentkrav.

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 enkelt-partikler, hvilken kogevæske har en Kelvin-parameter 2 Co Tg/APv, der er mindre end 0,001411 cm*°K, hvor σ = overfladespænding, dyn/cm. Tg = mætningstemperatur for kogevæsken svarende til væskens damptryk, °K, λ = latent varme for kogevæsken, gcal/g, 3 PT;. = massefylde af dampen, g/cm , * _o C = omsætningsfaktor, 2,4*10 gcal/dyn’cm, kendetegnet ved, at kogelaget opbygges af partikler, hvoraf i det mindste nogle er tilstrækkelig små til at passere gennem en sigte med maskevidde 0,050 cm, hvorhos partiklerne er forbundet til væggen og til hinanden i en tilfældig sammenhobet orden til dannel se af en ensartet grundmasse, der mellem tilstødende partikler har mellemliggende og indbyrdes forbundne porer med ækvivalente poreradier på mellem 0,000254 og 0,00635 cm, at det porøse kogelag dækkes fuldstændigt med væsken, i det mindste som en væskehinde, 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 at dampen afgives som bobler, der opstår fra det porøse kogelag, til den væskehindedel, der dækker det porøse kogelag.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at partiklerne er tilstrækkelig små til at passere gennem en sigte med maskevidde 0,0105 cm og tilstrækkeliget store til at blive holdt tilbage på en sigte med maskevidde 0,0038 cm.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, ved hvilken oxygen er kogevæske, kendetegnet ved, at partiklerne er tilstrækkeligt små til at passere gennem en sigte med maskevidde 0,0105 cm og tilstrækkeligt store til at blive holdt tilbage på en sigte med maskevidde på 0,0038 cm, og at poreradierne er mellem 0,000508 og 0,00508 cm.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, ved hvilken monofluortri-chlormethan er kogevæske, kendetegnet ved, at partiklerne er tilstrækkeligt små til at passere gennem en sigte med maskevidde 0,0105 cm og tilstrækkeligt store til at blive holdt tilbage på en sigte med maskevidde 0,0038 cm, og at poreradierne er mellem 0,000762