DE1501485A1 - Waermetauscher - Google Patents

Description

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8MiIr..,:- .. - · .·-iusir. 81

C ompag.: ;^:.e Franeai3e Thomson~Houston, YIlIe_; Boulevard Haussmann 173 {Prankreich)

"Wärmetauscher"

i'ram-iösische Priorität vom 7> Juli 1965 aus der französischen Patiintatraeldung Nr. 23 832 (Seine)

Dia Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer v'äi'it:Dal)g«l>ende Vorspränge aufweisenden wfärmeleitfähigen Wand und sineii mit ihr einsn-eine dieselbe benetzende Flüssigkeit enfchiltenden Verdampfet· bildenden Gehäuse, in dem Druck und I'smji-ratiii· der Flüssi^ai'·; auf solchen Werten gehalten sind, >?ii3s die flüssigkeit an der Oberfläche der Wärmeaustauschwand siedet und "ler hierbei erzeugte Dampf innerhalb der im Ver« 'ampfer enthaltenen Flüssigkeit kondensiert. Bei derartigen .VäüJietauFohern erfolgt alüo der Wärmeübergang im wesentlichen du:c:dt an der OberfläcJis der betreffenden Wärmeaustauachwand ■arfo.lgeno.es örtliches Sieden einer Flüssigkeit, die im übrigen auf solchen Temperaturen und Drucken gehalten wird, dass sie in <J.er Lage bleibt, duYch Mischung den in Berührung mit der Wärjiteaus tau schwand «r/engten Dampf zu kondensieren, eine

die gewöhnlich-als Oberflächensiedung bezeichnet

wird _t

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe augrunde, Wärmetauscher dieser Art zu verbessern, bei denen die Wärseaus-•1; au schwand mit netzartig verteilten, wärmeabgebenden Yorsprüngen ausgestattet ist, cie derart bemessen sind, dass ein stae Sieden bei starken Wärmeflüsaen gewährleistet ist.

.DXe bisher bekannten Wärmetauscher vorgenannter Bauweis·" zen ausserordentljch hohe Leistungen, insbesondere wenn Ihre Wärmeaustauuchwanc so beschaffen ist, dass das Leidenfrosfc.-iche Phänomen, die Hauptursache der Betriebsinstabilität solohffrWärmetausoher, durch Verwendung einer im wesentlichen anisοthermon Wärmeaustauschfläche vermieden wird« Wie diesaeitüi jecooh festgestellt werden musste, sind solche hohe Leistungen aufweisenden, nit Oberflächensiedung arbeitenden Wärmetauscher* selbst solche, die unter einem genau bestimmten Druck £,böo]Lut stabil ur.d ruhi» arbeiten, ausserordentlich ungünstig beeinflusst durch zufälLige Druckänderungen, die sich ein=» Btelleiir v/enn mar, sie ii einem eng begrenzten Raum betreibt»

I);i.ese leidige Störerscheinung findet ihren Ursprung einer«» oeit£) in der Tatsache, lass das Sieden in einem im wesentlichen unterbrochenen Ablauf erfolgt, und vor allem darin, dass die durch Mischung eintretende Kondensation völlig unbestimmte Iieistfngsänderungen aufweist, was weitgehend durch Bedingungen

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wie den Druck, die Geschwindigkeit, die Durchwirbelung, die oriTiche Tempeiatur dir Flüssigkeitsfäden und das Ausmaja unc. iic Form der Dampfsäc :e im Innern der Flüssigkeit beeinflusst ini In sehr hohen Ve.'dampfungsbereichen, auch wenn diese an sie* bei Wärmet auschern der eingangs genannten Art noch völlig zu1räglich sind, erzeugen diese zufälligen Druckänderungen, deien Grosse mehrere Atmosphären erreichen kann, Unterdrücke und örtliche Hohlräume, die sich durch Geräusche und gegebenenfalis heftige Stösse bemerkbar machen und die Stabilität des ' V/äxii.etaustauschs schädlich beeinflussen.

Die Betriebsbedingungen in einem begrenzten Raum stellen sich selbstverständlich vor allem in den mit Oberflächensie~ dung arbeitenden Wärmetauschern ein, die völlig geschlossen sind«, Der Verdampfer onthält in diesem Fall eine unveränderliche Fluidmenga in Form einer Flüssigkeit, von der ein Teil in verdampftem und während des Betriebes in wiederkondensiertem Zustand vorliegt. Zu ciesem Zweck besitzt der Verdampfer einen Nebenwärmetausaier zwisehen dieser Flüssigkeit und einem ausse- ( ren Fluids

Die Erfahrung zeigt jedoch, dass die zuvor beschriebene Störersoheinung sich euch bei einer anderen Art mit Oberflächensiedung arbeitenden Wärmetauscher einstellt, der nämlich mit anmittelbarim Umsirom betrieben wird und dessen Verdampfer ein=m Zufluss und einen Abfluss aufweist, über die er in einen lint;¹? Druck ste.ienden Flüssigkeitsstrom eingesetzt ist_o Die

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Wärmeübertragung erfolgt hierbei durch Örtliche Verdampfung und Condenaieruiig des erzeugten Dampfes durch Mischung mit c.er Lm Umstrom befindlichen Flüssigkeit« Bei dieser Wärmetau3 3herart musii das Auftreten der Störerscheinung an die Tatsac.'rs geknüpft tiein, dass die durch die in den Zufluss- und Abf i .isskanälen enthaltene Flüssigkeit dargebotene Trägheit sic.'a jeglicher raschen und zufälligen Änderung der in einem gegebenen Augenblick im Verdampfer enthaltenen Flüseigkeitarnen,? ^ entgegenstellt. Die auf die zufälligen Druckänderungen i^zuführenden Erscheinungen stellen eich folglich in diesem ii unpfer genai. wie in einem geschlossenen Gefäss ein₀

:)ie Erfindung verfolgt nun den Zweck, Wärmetauscher der ein! iitend genar.nten Art» deren Wärmeaustauschwand das Leiden» fro« ^sohe Phänoien verneidenlassende wärmeabgebende Vorsprünge auiViist, dahingehend zu verbessern, dass die zuvor erläuterte Erac- einung vermieden vird, die an das Auftreten zufälliger Dru<-\Minderungen geknüpft ist»

.'lese Auf gal e ist Dei dem hier vorgeschlagenen Wärme tau scher vor ίHem dadurch gelö3t, dass erfindungsgemäss ein Teil des Innciiiraums des Verdampfers durch zumindest einen Körper elastisch ausch'hnbaren Volumens 3ingenommen ist. Vorzugsweise weist dieser Körper elastisch aisdehnbaren Volumens eine der folgenden Ausbildungen auf:

a) !«or Körper kann aus einem einfachen Dampf sack bestehen, wobei die Anordnung des Verdampfers und die Bedingungen seiner

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Kühlung derart sinI, dass sich ein Dampfsack oberhalb des Plüssigkeitepegels ausbildet„ Diese Form der Ausbildung lässt sich am leicitesten bei den mit unmittelbarem Flue» jiigke it sumst rom betriebenen Wärmetauschern realisieren

b) Der Körper elaetisih ausdehnbaren Volumens kann aus einer 4ichten Hülle bestehen, die aus einem biegsamen Y/erkstoff gefertigt und mit Jinem Gas in so hinreichend geringer Menge ί efüllt ist« dass diese nur einen Teil des vollen Körper- ä vaiumens unter dem im Verdampfer herrechenden mittleren Pruck und Tesiperatir einnimmt» Der so ausgebildete Körper Kann sowohl bei völlig geschlossenen Wärmetauschern als auch bei mit unmittelbarem ümstrom betriebenen Wärmetauechern verwendet werden« 3ei den erateren läset er sich beispielsweise in die Nähe les Nebenwärmetauschers anordnen und gegebenenfalls von d jr Primärwärmeaustauschwand durch einen /blenkschirm getrennt sein; seine Wirksamkeit bleibt jedoch gewöhnlich ausreichend, wenn er in einen abnehmbaren, als Verschluss dienend m Teil des Verdampfers gesetzt ist. Bei cen mit unmittelbarem Umstrom arbeitenden Wärmetauechern lässt sich der Körner vorzugsweise in einem Abteil vorsehen, das mit der Wärmeaustauschwand den PlUesigkeitsetröaungelaum bildet und mi ; letzterem an Stellen in Verbindung steht, cie entweder gegenüber der Wärmeaustauschwand oder nahe des iustrlttsbereichs der Flüssigkeit liegen, der gewöhnlich durch einen lustrittssammler gebildet ist*

Bei dem Wärmetauscher gemäss der Erfindung weist der be-9098Α3/0 6β3

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grenzte Raum dee Verdampf era _f der dasiz bestimmt iat_t das gewünschte Flüssigkeitsvolumen in unmittelbarer Iahe der Wärmeaus t auachwand zu halten, einen Rauminhalt auf, der infolge der Anwesenheit des Körpers elastisch veränderlichen Volumens veränderbar ist., Dies hat zur Folge, daee die Grusse der momentanen Druckänderungen vermindert wird, die sieh ans sufäll.Lgen Änderungen der eingeschlossenen Daapfmenge ergeben. Ferner lässt der Wärmetausoher gemäea der Erfindung die äussurste Wärmeabgabeleistung der am meisten bekannten, mit Ober.:iäehensiedung arbeitenden V/arme tau· eher , bei denen die Wärm«sustauschwand mit netsartig verteilten wärmeabgebenden Vorsprüngen solcher Abmessungen ausgestattet iet, dass die Gefahr des Auftretens des Leidenfroetsohen Phänomene vermieden wird_f ganz beträchtlich steigern, beispielsweise verdoppeln« Bisher konnte nämlich die maximale Wärmeabgabeleistung derartiger Wärmetauscher nicht erreicht werden, well 707 alle« ihr Betrieb durch die plötzlichen und zufälligen Druokänderungen gestört wurdenο Durch Ausschaltung dieser Erscheinung laaeen sich gemäss der Erfindung auch tatsächlich diese Wärmetauscher bestimmter, theoretisch günstiger, jedoch bisher illusorischer Abmessungen sowie eine in unmittelbarer Nähe der wärmeabgebenden \7and mit grosser Geschwindigkeit in Umstrom versetzte Flüssigkeit mit Vorteil verwenden, deren Temperatur um mehrere Zehner von Celsius-Graden gegenüber ihrer Sättigungstemperatur unter dem ihr auferlegten statischen Druck niedriger bleibt» Sin wei~ terez besonderer Vorteil des Wärmetauschers nach der Erfindung besteht darin, neuartige Ausführungsformen zuzulassen, die un»

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abhängig der Schwerkraft betrieben werden können, Anordnungen, c.erew bekannte Formen bisher nur etwa in bestimmter Vertikallag3 sich betreiben Irssen-

In der Zeichnung sind Wärmetauscher der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Art in mehreren beispielsweise gewählten Aus« führungsforraen echematiach veranschaulichte Es zeigen:

Fig > 1 bis 4 Aueführungsbeispiele von Wärmetauschern, bei denen der Verdampfer völlig geschlossen ist,

Fig, 5 bis 7 AuEführungsbeispiele von Wärmetauschern mit unmittelbarem Flüssigkeitsumstrom und

Fig, 8 und 9 ausschnittsweise im Querschnitt Wärmeaustausch·

wände mit besonders vorteilhaften Abmessungen für den Wärmetauscher nach der Erfindung,

l'ig„ 1 st eilt In einem axialen Längeschnitt einen Wärme· tauscher gemäss der Erfindung dar, der dazu bestimmt ist, durch Oberflächen-iedung in einem völlig geschlossenen Verdampfer einer, heissen Körper zu kühlen, der aus einem Hohlzylinderabschnitt 1 besteht, der an seinem einen Ende geschlossen ist. Dieser Körper, der beispielsweise durch die Anode einer Elektronenröhre gebildet sein kann, durchquert eine Platte 2 und bildet mit dieser und einem glockenförmigen Gehäuse 3 einen hermetisch abgeschlossenen Verdampfer. Der im Innern des Ver» dannrfere liegende und die Wärmeaustauschwand bildende Teil 4

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dies 33 Körpers 1 enthi.lt in seinem zylindrischen Bereich netz artig verteilte Vorsprünge 5» die so bemessen sind« um die Oier· fläche dieses Teile im Betrieb anieotherm zu machen _o Im linierη des Verdampfers ist ein Nebenwäraetauscher vorgesehen, der aus einer Kupferschlange 6 gebildet ist« die mit «re! Rohransätzen 7 und 8 ausgestattet ist, im in ihr Wasser uaen zu lassen» Der Verdampfer kann über einen dicht veriessenden Pfropfen 10 mit einer Flüssigkeit 9 gefüllt

Brfindungsgemäss enthält der Verdampfer einen oder mehrere Kör D^r elastisch ausdehnbaren Volumens in Form der Hohlkörper 11 .ms einem biegsamen Y/erkstoff, die zuvor mit eines Qae unter einon gegenüber dem gewünschten Betriebsdruck niedrigeren Drui);:s aufgeblaeen worden sind«. Diese Hohlkörper können beispielsweise mit Luft aufgeblasene Ballons aus künstlichem Kautschuk mit Kugel- oder Ringform sein» Im Betrieb verformen sie $ich unter dem Einfluss der Auedehnung der Flüssigkeit und ihrer teilweisen Verdampfung, wie diee der Körper 12 zeigt, und 6ind dadurch in der Lage, jegliche augenblickliche Änderung, vor allem jede plötzliche Minderung des Drucks in der Flüssig« keit 9 abzuschwächen oder zu dämpfen,

Man sieht im übrigen_F dass der Wärmekontakt zwischen der Flüssigkeit 9 und den Peilen 4 und 6 von der Schwerkraft unab» hänpg ist, da nämlich der Verdampfer mit Flüeeigkeit unter ΟπκΙς gefüllt ist,, Demzufolge kann der Wärmetauscher in einer

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gegs.iüber der lotrechten beliebige α lage betrieben werden, selbst bei Fehlen der Schwerkraft.., also in einem Falle, der prasiisch an Bo:*d eines Raumfahrzeuges eintreten kann» Es könace auch nützlich sein, die Hohlkörper 11 in einem von der Wärn>iaustauschw£ind 4 entfernt liegenden Bereich festzulegen, um au vermeiden_;. dass sie die Konvektionsbewegungen in der Flüssigkeit hindern»

Gemäss einer anderen Ausführungsform des Wärmetauschers der ^i¹Ig₉ 1 lässt sich in gewissen Fällen der Körper 11 in einem abnehmbaren Teil des Verdampfers, beispielsweise in einen den Pfropfen 8 ersetzenden hohlen Verschluss anordneη„ Figo 2 gibt einen solchen Hohlversohluss 13 wieder, bei dem der Körper 11 durch einen Rost 14 zurückgehalten wird_e

Nach einer weiteren AuBführungsform enthält der Verschluss selbst ein Abteil, das mit einem Gas gefüllt und durch eine biegsame Wand von einem Raun getrennt ist, der mit dem Hau;r-;raum des Verdampfers in Verbindung steht. Fig· 3 gibt einen so ausgebildeten Verschluss wieder* Entsprechend einer bei dem ^Aufbau von Stossdämpfern für hydraulische Systeme von Kraftfahrzeugen verwendeten Technik besteht er aus ewei halbkugelförmigen Teilen 15, 16, swlschen die eine biegsame Wand mit ihrem umlaufenden Rand eingefügt istο Das Teil 1$ besitst einon Gewinderohrstutzen 18, der in die öffnung des Verdampfers eingeschraubt 1st, und das Teil 16 weist eine mit einem Pfropfen 19 verschlossene Öffnung auf, über die ein Gas in den durch

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das '.L¹OiI 16 und die biegsame Wand 17 gebildeten Raum eingeleitet wird ο

Pig. 4 veranschaulicht einen Wärmetauscher, der eich von den vorhergehenden dadurch unterscheidet, dass der heiase Körper 1, der 'beispielsweise die Anode einer Elektronenröhre oder ein Zylinder eines Wärmemotors sein kann, das Gehäuse 3 des Verdampfers durchquert, anstatt in ihn lediglich einzudringenο Der Körper elastisch ausdehnbaren Volumens ist durch eine Rinßhülle 20 biegsamen Materials gebildet, die mit einem Sas aufzublasen, koaxial zur heissen Wand 4 angeordnet und von dieser durch eine Ablenkplatte 21 getrennt ist₀ Letztere dient dazu, die durch den Thermoeiphoneffekt eintretende starke Be« wegiuig der Flüssigkeit zu begünstigen, indem sie den aufsteigenden von dem absteigenden Strom trennt« Durch ihre umgebogoiien Ränder 22 hält die Ablenkplatte 21 den Körper 20 in Lago,

Der Nebenwärmetauscher, der bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen eine eine umströmende Flüssigkeit enthaltende Schlange ist, kann durch jedes Bauelement gebildet aein, das in eier Lage ist, durch eine Kühlung der Primärflüeeigkeit die Kondensierung des Dampfes.zu bewerkstelligen. Er kann beispielsweise durch einen Bereich des Verdampfergehäueee 3 gebildet sein, der von aussen durch Rippen gekühlt wird, die einen erzwungenen Luftstrom ausgesetzt eind_o

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Figo 5 steLlt eilten mit Oberflächenaiedung arbeitenden Wärmetauscher dar, der einen Umstrom der Primärkühlflüssigkeit ausnutzt und da^u dient, einen heissen Körper 1 allgemein ayliadrischer Form wie den Zylinder eines Wärmemotors oder die /^node einer Elektronenröhre sehr grosser Leistung zu kühlen« dieser Körper durchdringt ein ringförmiges Gehäuse 23, mit 4^ero er den Verdampfer bildet. Sein im Innern des VerdanipCere gelegener Teil 4 bildet die Wärmeauetauschwand und besitzt netzartig verteilte wärmeabgebende Voreprünge 5« Die verdampf bare Flüssigkeit tritt über den Rohransatz 24 ein<> ä Vertsilt um die zylinerlache Wärmeauetauschwand 4 durch einen erßtan Sammler 25 läuft eie längs dieser Wand geführt durch einen Bylinder 26, dessen zum Zufluss 24 zugewandtes Ende einen flaoien Rand 27 besitzt, der mit dem Gehäuse 23 verbunden ist. Aufgenommen durch einen zweiten Sammler 2Θ tritt die Flüssigkeit durch den Rohransatz 29 wieder aus» Der Körper elastisch ausdehnbaren Volumens let durch eine ringförmige HUlIe 20 biegsamen Werkstoffe gebildet, die mit einem Gas aufgeblasen istο DIeBe Hülle ist in einen durch den zylindrischen Teil des Gehäuses 23, den Zylinder 26 und seinem Rand 27 gebildeten Abteil angeordnet und an dem letztgenannten Rand befestigte Der durch die Wärmeaustausohwand 4 und den Zylinder 26 gebildete ringförmige Durchgang ist von dem Sammler 2Θ durch ein Gittar 30 getrennt, das dazu dient, eine örtliche Durchwirb«» lung hervorzurufen. Man hat nämlich beobachtet, dass die Erschsinungen plöczlicher Kontraktionen und Dilatationen ihren Ursprung am häufigsten in Bereichen grosser Turbulenz nehmen»

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Dae Gitter 30 begünstigt also eine Lokalisierung der Erschei nung in dem Sammler, d.h. in einen Baum, der mit dem den elastischen Körper 20 enthaltenden Abteil unmittelbar in Ver-Mr dung steht _o

Fig. 6 zeigt eine gegenüber Fig· 5 etwas abgewandelte Ausführungsform des Wärmetauschers, bei dem das den elasti schen Körper 20 enthaltende Abteil mit dem Flüasigkeitsdurchgartg durch zahlreiche Durchbrüche 31 des Zylinders 26 selbst in Verbindung steht. Sa diese Durchbrüche ebenso wie das Gitter 30 dar Aueführungsform nach Pig«, 5 Wirbel in der Flüssigkeit hervorrufen, befindet sich der elastische Körper 20 der Ausfübrungsform der Figo 6 ebenfalls in unmittelbarer Nähe der S*;&:i:i.en_t an densn die Störerscheinung am häufigsten ihren Ausgar ii nimmt« Es wäre weniger vorteilhaft und gegebenenfalls f>o£ar ungünstig, den elastischen Körper mit dem Zuflussammler ?}\ j η Verbinduni zu bringen, insbesondere wenn die Wärmeaus·» •^r:ai,.!ä2h\vand 4 ei ie grouse Länge aufweist _B

Die Wärmetaischer der in Fig_o 5 und 6 wiedergegebenen Art ktr-sian derart D33chaflen sein, um einen Wärmeaustausch mit bj£li3r unzulässigen V/jlrmeflüssen durchzuführen, beispielsweise υπ· :lLe Anode ei.ier Elektronenröhre zu kühlen, in der der Elektronenbeschuss der Innenwand eine Wärmeabgabe verlangt, die ohne weiteres ein Kilowatt pro Quadratzentimeter überschreiten und beispielsweise 2 KW/om auf der Gesamtheit der Innenwand ' annehmen kann»

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Pie Abführung eine·: solchen Wärmeflussdichte an einer :, die mehrere Qualratdezimeter erreichen kann, über=» :;chfeiiet die Möglichkeiten der fortschrittlichsten Formen der bisher bekannten Technic. Man löst dieses Problem bei dem Wärme~ tauscher gnmäas der Erfindung, wie «in solcher in den Fig_e 5 und ■:> /eyaaschaulicht ist u;id der von einem genügend grossen Strom eine**- stark untersättigten Flüssigkeit durchquert wird und desiien W&rmeaustauschwand nach einer der in Fig, 8 und 9 wieder-.v|ßgebenen, bereits früher diesseits vorgeschlagenen Arten ausgebiJ.öet ist,

He in Fig. 8 aussohnittsweise im Querschnitt wiedergegebene WärmeEuetauschwand 4 besitzt nutenförmige Kanäle, deren mittlere Breite d weniger als ein Drittel ihrer Tiefe b^ beträgt, wobei die tischen den Kanälen liegenden Teile der Wand 4 in Querrichtung zu den Kanälen eine mittlere Stärke a aufweisen, die mit der Kanaltiefe b₁ sowie der Wärmeleitfähigkeit ο des die Wand 4 bildenden Werkstoffs durch die Gleichung

b< =111 ι a ° c

verknüpft ist, wobei b₁ und a in Zentimeter und c in W/cm ° ⁰C einzusetzen sind und m ein zwischen 0,7 und 1,8 liegender numerischer Faktor iet_ö

Bei der in Figo 9 ausschnittsweise im Querschnitt darger/telJ tsn Wärmeaus tau schv/and 4 stossen deren Vor Sprünge mit ihren (!πίπαflächen praktisch aneinander und sind zumindest über einen weberrtliehen Teil ihrer Hübe b₂ sich von ihrer Grundfläche zu

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ihrem Aussenbereich hin verjüngend ausgebildet, wobei folgen de Beziehungen gelten:

b₂ = k c

= k

s_a p q

wobei 8_a und S₁ die Grundfläch· und die gesamte Seitenfläche eines Yorsprungee,

c der WärmeleitungskoeffiBient dea die TorsprUnge bildenden Materials,

q die kritische Wärneflueedichte für die mu verdampfende Flüssigkeit bei Betriebsdruck,

ö der zwischen der Grundfläche und des äueseren Endbereich der Vorsprünge auläseige Temperatürabfall,

0 die auf die Wärmeeintrittefläche besogene maximale Wärmeflussdichte,

k ein sswischen 1 und 2 wählbarer numerischer Sicherheitsfaktor und

ρ ein sswischen 0,8 und 1,6 liegender numerischer Leistungsfaktor sind.

Die /erta von b_?, s_ft, S₁, c, 0, 0 und q. lassen sich in einem belistigen kohärenten Hassystem ausdrucken.

Um beispielsweise mehrere hundert freigewordener Kilo·* watt mit einer Wärmeflussdichte von wesentlich höher als KW/cm abzugeben, wird man destilliertes Wasser Mit einer Menge von nur 0,35 Liter/Minute pro abzugebendes Kilowatt verwenden, wo»

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ταυs eich eine Erwärmung von etwa 40⁰C ergibt. Man könnte am Zufluss 24 eine Temperatur von 5O⁰C und an Auefluee 20 eine Temperatur von 90⁰C unter der Bedingung zulassen, dass das aus a ere Pumpeyoteri in den Verdampfer 3 einen statischen Druotc von mindestens 4 Atmosphären vorschreibt, der einer Sättigungβtemperatür von etwa 140⁰C entspricht und einen Unterriättigungeab^tand herbeiführt, der nicht kleiner als lot,

In Fig. 7 Ist ein besonders einfaches Anwendungebeispiel dee ffärmetauschare gemäss der Erfindung veranschaulicht, der für den häufigsten Fall eines in stabiler Vertikallage arbeitendan Geräts bestimmt ist_o In diesem Falle ist es möglich, die nit einem Gis aufgeblasener Hohlkörper 11 oder 20 durch einu.i Puffer re itlichen Dampfes zu ersetzen« der sich in einen ungesuhlten Bereich angesammelt hat und aueserhalb des allgemein 3n PlUsaigk !itsumetrome bleibt. Zu diesem Zweck enthält das Verdampfergahäuse 3 in seinem oberen Bereich eine Kuppel 32, die auf einem höheren Niveau als dasjenige liegt, wo das imiare Ende 33 <tes Ausflussrohrstutzens 29 für die Flüssigkeit 28 lindetr Beispielsweise ist dieses Ende 33 in Form einer GIo.:.ce dargeste.lt, die den keine V/ärme von dem heissen Körper abgebenden Boden 34 umfasst· Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein«:- solche Anordnung selbstjatabil sein kann und dass das Hlveau der flüssigkeit sich höher als die durch diese Glocke 33 bestiiunte Ausfluss öffnung einstellt und so in der Kuppel 32 eine ausreichende Daiipfmenge bestehen lässt, um die Zündung der Stör-

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er3iiheinung zu l-ewirkei,

Der V/ärmetcruHOher nach, der Erfindung findet Anwendungen j η ^Ί'« rsohieäenexi gewerblichen Bereichen, insbesondere zur Küh< lun;; von Anoden und Kollektoren von Elektronenröhren und zur Küh.'.vng von Teilen, di=. in V/ärmemaachinen oder chemischen
Eeal:1oren starke Wärme flücae abgeben müssen₀

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Claims (1)

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V. ten tannprüclre:

■,Viirü-:'"i"au:j-:ihö .· πι.¹ t einer wärmeabgebende Vorsprünge aufwei- £--iaclsi? v/ärm:ii.3it.f?ihijen Wand und einem mit ihr einen eine d 5.3a-.-l.be be:: 5fczencl· 1? Lässigkeit enthaltenden Verdampfer r: ι. Kii:nß3n £-:$ j.äu&e, Ln dem DruaL und Temperatur der Flüssig-L-£i.i.-auf solchen Weiten gehalten sind, dass die Flüssigkeit an der Oberfläche der Wärmeauatauschwand siedet und der M hierbei erzeugte Dqmpf innerhalb der im Verdampfer enthal- *snen PAüssi_;;keit kondensiert, dadurch gekennzeichnet, dass ti.n 'luii de.i Enr.env-aums des Veidampfers (3) durch zumindeet rLae/i Körper (5';-_f Ί2) elastisch ausdehnbaren Volumens ein= .;ϋ£ππ; nan Is*: !Pig 1) -.

Wär/iietausch·:: ? ne.oh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ;i-.:r "Körper 1» I" elastisch ausdehnbaren VolumenB durch in Lnc.· ρ tens wine dichte Hülle aus biegsamem Werkstoff gebildet ist» die mit ejnem Gas in so hinreichend geringer Menge gefüllt ist, dass (iese nur einen Teil des vollen Körperwnlumens unter dem im Verdampfer (3) herrschenden mittleren Druck und Tempsrati r einnimmt (Pig- 1)»

»Värmetauacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass d?r Körper (i1) elt.stisch ausdehnbaren Volumens in einem als Verschluss dielenden abnehmbaren Teil (13) dee Veriimpiera i3) angeoidnet ist (Pig, 2)₀

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Wärmetauscher nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das» dor Körper eZastioci ausdehnbarem Volumens aus einer durch o:.ne biegsam*. Wand ' 17) und einem Wandungsteil (16) eines iir.t dsm Hauplraum das Verdampfers (3) in Verbindung stehen-(lon abnehmbai^ven Geh-iuses (15, H) gebildeten Kammer besteht, die mit einen* Gas in einer solchen Klenge gefüllt ist, dass 0£i nur einen Teil das gesamten Kanmervolumens unter dem im ^uf:rdampfer (5) währand des Betriebs herrschenden mittleren J)juck einnimmt (Figo 3)°

5<: Wärmetauscher nach ainem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vollkommen abgeschlossene Verdampfer (3) einen einen Zwei*>;flu8s umströmen lassenden 11«! benwärme tau scher (6) enthält, der in unmittelbarer Nähe des Körpers (20) elastisch ausdehnbaren Volumens angeordnet :,at (Figo 4K

6. YJ&rmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4# dadurch gekennzeich·"«¹1 ₁ dass der Verdampfer (23) einen Zufluss (24) und einen Abfluss (29) für unmittelbaren Umstrom der Kühlflüssigkeit (9) während seines Betriebes enthält (Pig· 5)_o

7. 't/armetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Verdampfers (23) der Körper (20) elastisch ausdehnbaren Volumens in einem mit dem dem Abfluss (29) benachbarten Bereich des Verdampfers in Verbindung stehenden Abteil (23, 26) angeordnet ist (Pig. 5)«

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8- /ärmetauschor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb dee Verdampfers (23) der Körper (20) elastisch ausdehnbaren Volumens in einem Abteil (23_f 26) vorgesehen ist, das mit der Wärmeaustauschwand (4) den Flüssigkeits«

* strömungsraum bildet und auf der Seite der Wärmeauetausch-

wand (4) Durchbrüche (31) besitzt (Pig. 6).

9e Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper elastisch ausdehnbaren Volumens durch einen mit einem ungekühlten Teil des Verdampfergehi.usee (3) in Beviüirung stehenden Dampfsack (32) gebildet ist (Figo 7)ο

K),- Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfluss (29) mit seiner Mündung (33) zum Inneren des Verdampfers sich an einer in Betriebslage unterhalb der höchsten Stelle deo Verdampfern liegenden, die Ansammlung «»ines Dampftacko (32) zulassenden Stelle befindet (Pig„ 7)

'! Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da | durch" gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschwand (4) nuten- :ürmige KaniIe besitzt, deren mittlere Breite (d) weniger v.le v.in Drittel ihrer Tiefe (b ) beträgt, und die zv/ischen den Kanälen liejenäen Teile de * V/and (4) in Querrichtung j;u den Kana en eine mittlere S :ärke (a) aufweisen, die mi'-aer Kanalti'-ife .(I)₁} sowie der ^/ärmeleitfähigkeit fc) des eie-v/and (4. bildenden Werkstoffs durch die Gleichung

I)₁ --■ ε Va c

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verknüpft let, woboi b₁ und a 3η Zentimeter und c in W/om ^0< einzusetzen -sind und m ein zwischen 0,7 und 1,8 liegender numerischer Paktor ist (Fig. 8}ο

12-, Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versprünge der Wärraeaustauschwand (4) mit ihren Grundflächen praktisch aneinanderstossen und zumindest über einen wesentlichen Teil ihrer Höhe (b«) sich von ihrer Grundfläche zu ihrem Aueeenbereich hin verjüngend ausgebildet sind, wobei folgende Beziehungen gelten:

= k

B_a P "q

wobei s und a, die Grundfläche und die gesamte Seitenfläche eines Vorsprunges,

c der Wärmeleitungskoeffizient des die Vorsprünge bildenden Materials,

q. die kritische Wärmeflussdichte für die zu verdampfende Flüssigkeit bei Betriebsdruck,

Q der zwischen der Grundfläche und dem äusseren Endbereich der Vorspränge zulässige Temperaturabfall,

Si die auf dio Wärmtelntrittsflache bezogene maximale Wärmeflussdichti s

k ein. zwischen und 2 wählbarer numerischer Sicherheitsfaktor und

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ein zwischen 0,8 und 1,6 lieg?nder numerischer Leiotungs

'".or sinr .

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