CH648651A5

CH648651A5 - Siedeoberflaeche fuer waermeaustauscher.

Info

Publication number: CH648651A5
Application number: CH5695/80A
Authority: CH
Inventors: Fritz Zimmermann
Original assignee: Escher Wyss Gmbh
Priority date: 1979-09-08
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1985-03-29
Also published as: GB2062207B; ZA805109B; FR2465180A1; DE2936406C2; ES494685A0; GB2062207A; NL8004997A; AR220863A1; ATA428580A; AT366493B; FR2465180B1; DE2936406A1; BR8005602A; BE885100A; IT8024448A0; ES8200765A1; IT1132642B

Description

Die Erfindung betrifft eine Siedeoberfläche für Wärmeaustauscher, bestehend aus einem metallischen Grundwerkstoff und einer aufgebrachten Metallschicht.

Bekanntlich ist man bestrebt, den Wärmeübergang von der beheizten Oberfläche eines Wärmeaustauschers an die Siedeflüssigkeit durch eine entsprechende Oberflächenstruktur zu verbessern.

So ist es bekannt, auf die glatte, aus Metall bestehende Oberfläche eine poröse Metallschicht aufzubringen, welche Kapillaren mit Austrittsöffnungen in der Oberfläche der Schicht aufweist, die als Keimstellen für die Entstehung von Dampfblasen dienen. Derartige Schichten sind aus an den Berührungsflächen miteinander verbundenen Einzelkörpern aufgebaut, so dass sich in der Schicht Hohlräume befinden, welche in statistischer Verteilung miteinander verbunden sind, wobei eine Kapillarstruktur mit zahlreichen, zur Oberfläche hin offenen Kapillaren gebildet wird.

Der zur Erzielung einer Kapillarstruktur in der Siedeschicht erforderliche Aufbau aus vielen Einzelkörpern, die nur an den Berührungsflächen miteinander verbunden sind, bewirkt, dass der Wärmetransport innerhalb der Schicht nur über die von den Berührungsstellen gebildeten Wärmebrük-ken erfolgen kann und dadurch erheblich behindert wird.

Dieses führt zu Wärmeleitwiderständen, welche den Wärmeübergang beim Sieden behindern.

Ausserdem ist die feine Kapillarstruktur der Schicht sehr empfindlich sowohl gegen Verunreinigungen bei der Herstellung bzw. Weiterverarbeitung als auch bei ihrem Einsatz als Siedeschicht gegen Verunreinigungen der Siedeflüssigkeit.

Die Herstellung solcher Schichten kann beispielsweise durch aufwendige Löt- oder Sinterverfahren erfolgen, wie sie in der US-PS 3 384 154 beschrieben sind. Bei diesem Verfahren werden metallische Zusatzstoffe oder organische Hilfsstoffe verwendet, die teilweise in der Schicht erhalten bleiben.

Die metallischen Zusatzstoffe gehen zum überwiegenden Teil Verbindungen mit dem Werkstoff der Einzelkörper der Schicht und dem Grundwerkstoff ein oder bleiben auch zum Teil metallisch rein zurück, so dass die Schicht aus einer Vielzahl von Werkstoffen bzw. deren Verbindungen aufgebaut ist.

Die beim Sintern benötigten organischen Hilfsstoffe bleiben ebenfalls in kleineren Mengen in der Schicht zurück.

Ein bedeutendes Einsatzgebiet von Wärmeaustauschern, deren Siedeschichten in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt sind, besteht im Verdampfen organischer Flüssigkeiten, die als Arbeitsmittel in Kreisprozessen dienen.

Derartige, über lange Zeit verwendete Arbeitsmittel sind äusserst empfindlich im Kontakt mit organischen und auch metallischen Fremdstoffen. Beispielsweise werden in Wärmepumpen- und Kälteanlagen als Arbeitsmittel häufig fluorierte Chlorkohlenwasserstoffe verwendet, welche geringe Beimischungen von Schmieröl der Kältemaschinen enthalten. In der Siedeschicht noch vorhandene organische Fremdstoffe gehen mit dem Arbeitsmittel-Schmierölgemisch häufig schädliche chemische Verbindungen ein, während metallische Fremdstoffe eine Zersetzung des Arbeitsmittels bewirken können.

Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von Kapillarstrukturen in Siedeschichten wird in der US-PS 3 990 862 beschrieben. Danach werden mit Hilfe eines speziellen Flammspritzverfahrens Metallteilchen auf den Grundwerkstoff aufgebracht und dabei wird aus vielen, grösstenteils stark deformierten Metallteilchen eine Siedeschicht mit der gewünschten Kapillarstruktur gebildet. Ein wesentliches Merkmal dieses Verfahrens besteht in der teilweisen Oxidation der Metallteilchen in einer mit Sauerstoffüberschuss betriebenen Flamme. Zur Sicherstellung dieser Oxidation müssen Metalle verwendet werden, die in kurzer Zeit eine erhebliche Oxidhaut bilden, die sich in ihrem Schmelzpunkt deutlich von dem des Ausgangswerkstoffes unterscheidet. Beispielsweise ist Kupfer kein derartiges Metall. Die Metalloxide sollen die ausreichende Festigkeit der Siedeschicht bei vorhandener Kapillarstruktur gewährleisten. Sie sind jedoch chemische Verbindungen, die zu Zersetzungen des Arbeitsmittels führen können, wie bereits eingangs beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung einer Siedeoberfläche für Wärmeaustauscher, welche einen sehr guten Wärmeübergang von der Siedeoberfläche an die Siedeflüssigkeit sicherstellt, keine schädlichen Verunreinigungen aufweist und einen geringen Wärmeleitwiderstand besitzt.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schicht aus teilweise zusammenhängenden, metallischen Einzelkörpern verschiedener Formen besteht, und dass die Schicht im wesentlichen frei von sie durchsetzenden Kapillaren und von geschlossenen Poren ist, und dass die Tiefe der zwischen Einzelkörpern freibleibenden und gegen die Siedeoberfläche offenen Räume im Mittel mehr als 40% der Schichtdicke beträgt, wobei die über die höchste Erhebung gemessene Schichtdicke 30 bis 300 um beträgt.

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Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Siedeoberfläche besteht darin, dass die die Einzelkörper bildenden Teilchen mit Hilfe eines Pulver-Flammspritzverfahrens auf den Grundwerkstoff derart aufgebracht werden, dass in einen durch Verbrennung von Brenngas und Sauerstoff erhitzten und mittels eines Kühlgases gekühlten und beschleunigten Gasstrom die Teilchen des Metallpulvers eingeschleust werden, durch den Gasstrom erwärmt, an ihrer Oberfläche angeschmolzen und zum Grundwerkstoff transportiert werden.

Die erfindungsgemässe Schicht besteht somit aus einem einzigen Werkstoff, so dass der bei den bekannten Kapillarstrukturen auftretende schädliche Einfluss von Fremdstoffen wegfällt.

Durch den Aufbau der Schicht aus einer Vielzahl von Einzelkörpern verschiedener Formen besitzt diese im Bereich der Grenzschicht der Siedeflüssigkeit eine vergrösserte Oberfläche. Dadurch kann ein grosses Flüssigkeitsvolumen im Grenzschichtbereich in kurzer Zeit erwärmt werden. Die entstehenden Dampfblasen führen folglich grosse Mengen erwärmter Grenzschicht-Flüssigkeit von der Siedeoberfläche weg, was den sehr guten Wärmeübergang von der Siedeoberfläche an die Siedeflüssigkeit sicherstellt.

An den Übergängen der Einzelkörper sind zahlreiche Kerben, Hinterschneidungen und ähnliche Geometrien ausgebildet, welche als Blasenkeimstellen wirken. Dadurch ist eine intensive Blasenentstehung gewährleistet, was für den Abtransport der erwärmten Grenzschicht-Flüssigkeit notwendig ist.

Zum besseren Verständnis der mit Hilfe der Erfindung erreichten Wirkungsweise sei auf folgenden Sachverhalt hingewiesen.

Der Siedevorgang an Oberflächen erfolgt nach Gesetzen, wie sie z.B. in der DKV-Abhandlung Nr. 18,1964 «Beitrag zur Thermodynamik des Wärmeüberganges beim Sieden»

von K. Stephan beschrieben sind, wobei an Blasenkeimstellen, die auf der Oberfläche statistisch verteilt sind, kleine Dampfblasen entstehen, bis zu ihrem Abreissdurchmesser anwachsen und dann von der Oberfläche abreissen und in 5 der Siedeflüssigkeit aufsteigen. Es entsteht eine neue Dampfblase, und der Vorgang wiederholt sich mit der sogenannten Blasenfrequenz. Wie z. B. von Han und Griffith in dem Artikel «The Mechanism of Heat Transfer in Nucleate Pool Boi-ling» Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 8, 1965, S. 887-914 io und von Beer und Durst im Artikel «Mechanismen der Wärmeübertragung beim Blasensieden und ihre Simulation», Chemie-Ing.-Tech. 40 (1968), 13, S. 632-638 nachgewiesen wird, zerfallt die durch den Begriff «Blasenfrequenz» beschriebene Zeit in zwei Teile, nämlich in die Wartezeit und i5 die eigentliche Zeit der Blasenentstehung, wobei die Wartezeit 60 bis 80% der Gesamtzeit ausmacht. In der Wartezeit wird durch Wärmeleitung die an der Siedeoberfläche haftende Flüssigkeitsgrenzschicht erwärmt. Nach dem Aufbau eines gewissen Temperaturprofils in dieser Grenzschicht, be-20 ginnt die Dampfblase zu entstehen, wächst auf den Blasen-abreissdurchmesser an und reisst von der Siedeoberfläche ab. Bei diesem Abreissen führt die Dampfblase die sie umgebende, erwärmte Flüssigkeitsgrenzschicht durch «Massen-Konvektion» oder durch ihre indizierte «Drift-Strömung» 25 von der Siedeoberfläche weg. Dabei entspricht der Einflussbereich der Driftströmung auf die Grenzschicht etwa dem Blasenabreissdurchmesser. Nach der Grenzschicht-Massen-Konvektion strömt «kalte Flüssigkeit» zur Siedeoberfläche und wird dort wieder aufgewärmt. Die Wärme wird von der 30 Siedeoberfläche also weitgehend durch instationäre Wärmeleitung abgeführt.

Wie aus den vorstehend genannten Veröffentlichungen hervorgeht, können zur Abschätzung der Grössen die nachfolgenden Beziehungen verwendet werden. Der Blasenab-35 reissdurchmesser ist dA = 0,0146 .yS °

2 . er .V' .v" g. (v" - v1)

Die Blasenfrequenz kann näherungsweise mit Hilfe der nachstehenden Beziehung bestimmt werden:

f • dA'A = 1,75 Die Grenzschichtdicke beim Ablösen der Blase beträgt

7

ÓA " a -(rwz -fa)1'/7

TT.a

Dabei sind g

§

Erdbeschleunigung dA

(m)

Blasenabreissdurchmesser

ß

(o)

Randwinkel der anhaftenden Dampfblase

5

(N/m)

Oberflächenspannung der siedenden Flüs

sigkeit

V

(m3/kg)

spez. Volumen der Flüssigkeit v"

(m3/kg)

spez. Volumen des entstehenden Dampfes f

(1/s)

Blasenfrequenz a

(m2/s)

Temperaturleitzahl der Flüssigkeit

TWz

(s)

Wartezeit

Ta

(s)

Zeit für Blasenwachstum

Sa

(m)

Grenzschichtdicke beim Ablösen

Auf Seite 15 sind in der Tabelle 1 die berechneten Werte für einige in der Kältetechnik üblichen Siedeflüssigkeiten 55 und üblichen Siedetemperaturen-Bereiche angegeben.

Die bisher beschriebenen physikalischen Vorgänge beim Sieden führen zu der erfinderischen Erkenntnis, dass eine Verbesserung des Wärmeüberganges erzielt werden kann, wenn die Siedeoberfläche im Einflussbereieh der Grenz-6o schicht und der Blasen erheblich vergrössert wird.

Hierdurch kann die Zeit, die zur Ausbildung des Temperaturprofils der Grenzschicht, d.h. die Wartezeit, wesentlich verringert werden und ausserdem das Volumen der Grenzschichtflüssigkeit, welches von einer Blase von der Siede-65 Oberfläche wegtransportiert wird, wesentlich vergrössert werden.

Bei der Erfindung wurde erkannt, dass zur Erzielung des verbesserten Wärmeüberganges die der Oberflächenvergrös

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serung dienende Struktur in ihrer Gesamthöhe, d.h. in der über die höchste Erhebung gemessenen Schichtdicke, zweckmässig in der Grössenordnung der Grenzschichtdicke liegen muss, deren fünffachen Wert aber nicht überschreiten darf.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen von Siedeoberflächen und einer Vorrichtung zur Herstellung der Siedeoberflächen sowie einem zugehörigen Diagramm erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm die erzielbare Flächen-vergrösserung der Struktur in Abhängigkeit von verschiedenen Formen der Einzelkörper.

In Fig. 2 ist schematisch ein Ausschnitt eines Längsschnittes der Metallschicht dargestellt.

Fig. 3 und 4 zeigen mit einem Rasterelektronenmikroskop erstellte, photographische Aufnahmen von Oberflächenstrukturen im Massstab 100:1 bzw. 500:1.

Fig. 5 zeigt in einer vereinfachten, schematischen Darstellungsweise eine Flammspritzvorrichtung zur Herstellung einer Metallschicht während des Betriebes.

In Fig. 6 sind in einem Diagramm Messkurven der übertragenen Wärmeleistungen in Abhängigkeit von der Übertemperatur aufgetragen.

Zur Abschätzung der erzielbaren Flächenvergrösserung F/F0 gegenüber einer glatten Grundfläche Fc durch eine Feinstrukturierung der Oberfläche in der erfindungsgemäs-sen Weise wurde eine Berechnung für Einzelkörper einfacher Geometrie wie Quader, Zylinder, Pyramiden und dgl. durchgeführt. Hierzu wurde von einer dichten Anordnung der Einzelkörper auf der glatten Grundfläche ausgegangen, wobei das Verhältnis V des kürzesten Abstandes zwischen benachbarten Einzelkörpern zu der Kantenlänge bzw. dem Durchmesser ihrer Grundfläche sehr klein, d.h. V<0,2, ist.

Die sich hierbei ergebenden Flächenvergrösserungen F/ F0 sind in Abhängigkeit des Verhältnisses V für verschiedene Geometrien in Fig. 1 dargestellt. Dabei gilt die Kurve I für Quader mit einem Verhältnis ihrer Höhe h zu ihrer Kanten-

länge s von — = 1; die Kurve II für Zylinder mit einem Ver-s hältnis ihrer Höhe h zu ihrem Durchmesser d von — = 1;

d die Kurve III für Kegel mit einem Spitzenwinkel von y = 30°; die Kurve IV für Pyramiden mit einem Spitzenwinkel von y = 45 ; die Kurve V für Kegel mit einem Spitzenwinkel von y = 45' ; die Kurve VI für Halbkugeln.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, können erhebliche Flächenvergrösserungen erzielt werden, wobei diese unabhängig von der absoluten Höhe der Einzelkörper sind. Werden verschiedene Körperformen in der auf einen Grundwerkstoff aufgebrachten Schicht überlagert, so können noch erheblichere Flächenvergrösserungen erzielt werden.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellungsweise einen Längsschnitt durch eine auf einer metallischen Wand 1 aufgebrachten Schicht. Die Einzelkörper weisen unterschiedliche Formgebungen auf, die hauptsächlich bei der Herstellung, auf die später noch eingegangen wird, erzeugt werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Schicht aus nahezu kugelförmigen und stärker abgeplatteten Einzelkörpern 4 und 5 gebildet. Ein Teil der Körper haftet auf der Wand 1 bzw. haften benachbarte Körper an den Berührungsflächen 2 und 3 aneinander, wobei auch als Umklammerungen ausgebildete Berührungsflächen 6 entstehen. Derart wird eine feste Schicht mit guten Wärmeleitübergängen gebildet. Der Übergang der Oberfläche eines Körpers zur Oberfläche des angrenzenden Körpers erfolgt in vielen Fällen in Form von Kerben 7. Die verschiedenartigen Körperformen ergeben einen überaus heterogenen Aufbau der Schicht 11, wodurch sich zwischen den einzelnen Körpern Löcher 8 bis zum

Grundwerkstoff, Krater 9, langgezogene Spalte 10 und ähnliche Formen ergeben, welche sich ausgezeichnet als Blasenkeimsteilen eignen und dadurch eine mindestens vollständige Bedeckung der Siedeoberfläche mit Dampfblasen sicherstellen, auch dann, wenn die Übertemperatur T-Ts der Siedeoberfläche gegenüber der Sättigungstemperatur Ts der Siedeflüssigkeit sehr klein ist.

Die Schichtdicke 8S wird zwischen der höchsten Erhebung und der Oberfläche der wärmeabgebenden Wand gemessen und beträgt erfindungsgemäss 30 bis 300 um. Zwischen den Schichtkörpern und ihrer definierten Höhe bleiben offene Räume, deren Tiefe zwischen wenigen Prozenten und 100% der Schichtdicke liegen kann, im Mittel aber mehr als 40% der Schichtdicke beträgt. Die mit der Erfindung erzielte Oberflächenstruktur geht auch aus den Schichtaufnahmen gemäss Fig. 3 und 4 hervor, in welchen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet sind.

Wie bereits erwähnt, kann mit Hilfe der erfindungsgemäss ausgebildeten Struktur der Metallschicht gegenüber der Oberfläche des Grundwerkstoffes eine wesentliche Ober-flächenvergrösserung erzielt werden, beispielsweise in der Grössenordnung von 2 bis 10.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Schicht besteht in einer modifizierten Art des an sich bekannten Pulver-Flammspritzverfahrens, wobei die Metallteilchen des Ausgangsstoffes in angeschmolzenem oder teigigem Zustand auf den Grundwerkstoff aufgesprüht werden. Die geometrische Form der Metallteilchen vor dem Aufsprühen kann verschiedenartig sein. Es können z. B. kugelige, würfelförmige, prismatische, polyederförmige, dendritische und spratzige Formen verwendet werden. Diese Metallteilchen werden in einen heissen Gasstrom geschleust und in diesem Gasstrom gleichmässig verteilt. Der Gasstrom dient einmal als Transportmittel für die Metallteilchen zum Grundwerkstoff und andererseits als Wärmequelle für die Erwärmung der Metallteilchen. Dabei werden die Metallteilchen von ihrer Oberfläche her erwärmt, wobei man mit Hilfe der Temperatur und der Geschwindigkeit des Gasstromes sowie der Flugstrecke der Teilchen der Verweilzeit der Metallteilchen im Gasstrom und damit den Grad der Erwärmung bzw. der Anschmel-zung in bekannter Weise beeinflussen kann. Entsprechend dem Grad der Anschmelzung und der Auftreffgeschwindig-keit der Metallteilchen auf den Grundwerkstoff werden diese sich verformen und mit dem Grundwerkstoff und an den Berührungsstellen miteinander verklammern, verkrallen oder verschweissen, wie dieses aus den Fig. 2 bis 4 hervorgeht. Die Abmessungen der die Schicht bildenden Körper können durch geeignete Wahl der Abmessungen der Metallteilchen so gehalten werden, dass sie den in Tabelle 1 angegebenen Werten für die Grenzschichtdicke in der Grössenordnung entsprechen. Vorteilhaft werden als Ausgangsstoff Metallteilchen kugeliger Form mit Durchmessern zwischen d = 30 und 150 Jim verwendet.

In Fig. 5 ist eine Vorrichtung 20 zur Durchführung des modifizierten Pulver-Flammspritzverfahrens schematisch dargestellt.

Durch die Zuführungen 21 und 22 wird Brenngas und Sauerstoff in die Vorrichtung eingeleitet. Das Gemisch strömt durch einen Düsenring 23 und wird danach in der Flamme verbrannt. Die heissen Flammengase werden mit einem durch eine Zuführung 24 in die Vorrichtung eingeleiteten und durch einen aussenliegenden Düsenring 25 in die Flamme eingeblasenen Kühlgas vermischt und dadurch gekühlt. Ein Teil des Kühlgases wirkt ebenfalls als Transportmittel für das in die Vorrichtung durch eine Zuführung 26 eingeleitete Metallpulver. In dem Gasstrom verteilt sich das Pulver entsprechend den Strömungsverhältnissen und wird zu einer aus dem Grundwerkstoff bestehenden Wand 27

s

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transportiert und trifft dort in einer nahezu kreisförmigen Fläche auf, die mit Spritzfleck bezeichnet werden soll. Dieser Spritzfleck wird über die Oberfläche des Grundwerkstoffes geführt und derart ein flächiger Auftrag der Schicht erzielt. Die Relativgeschwindigkeit des Grundwerkstoffes senkrecht zum Spritzstrahl ist eine Einflussgrösse für die Qualität der Schicht. Bei zu kleiner Relativgeschwindigkeit wäre die Verweilzeit der aufgetragenen Schicht im Spritzstrahl zu gross und die Metallteilchen der Schicht würden aufschmelzen und eine relativ homogene Schicht ohne Körperformen und ohne eine genügend grosse Anzahl von Blasenkeimstellen bilden. Beim Aufbringen der Schicht stehen Relativgeschwindigkeit, Schichtdicke und der Pulverdurchsatz durch die Spritzdüse in einem gewissen Zusammenhang. Für die Qualität der Schicht sind weiterhin die Gasströme vor der Spritzdüse und der Abstand zwischen Spritzdüse und Grundwerkstoff der, wie bereits an vorstehender Stelle erwähnt, zusammen mit dem Gasstrom nach der Spritzdüse die Verweilzeit der Metallteilchen in diesem Gasstrom bestimmt, wesentlich. Da eine metallisch reine Schicht angestrebt wird, ist es erforderlich, dass alle, die Spritzdüse durchströmenden Gase zusammen eine stöchiometrische Bilanz zwischen Brenngas und Sauerstoff ergeben. Auf diese Weise können sicher Oxidatio-nen und andere chemische Veränderungen der Metallteilchen vermieden werden.

Als Brenngas kann beispielsweise Acetylen oder Wasserstoff und als Kühlgas z. B. getrocknete und gereinigte Luft oder Stickstoff verwendet werden. Als Werkstoff für die Metallteilchen werden vorzugsweise Kupfer und Kupferlegierungen verwendet. Jedoch können auch andere Metalle, wie z. B. Eisen und Eisenlegierungen verwendet werden.

In einem Versuch wurde eine Schicht, wie sie beispielsweise die Fig. 3 und 4 zeigen, aus Kupferkörpern auf ein Kupferrohr mit 18 mm Aussendurchmesser aufgebracht. In einer entsprechenden Apparatur wurde die Wärmeübertragungsleitung qa beim Sieden gemessen und zwar bei Bedingungen, wie sie in überfluteten Rohrbündelverdampfern von Turbo-Kältemaschinen herrschen, unter Verwendung des Kältemittels CF2C12 und bei einer Verdampfungstemperatur von 0 C.

In Fig. 6 sind die hierbei ermittelten Wärmeübertragungsleistungen qa in Abhängigkeit von der Übertemperatur

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AT eingetragen (siehe Kurve W), wobei zum Vergleich auch die Wärmeübertragungsleistungen eingetragen sind, die sich an Rohren mit «glatter» Oberfläche ergeben (siehe Kurve Z). In Tabelle 2 auf Seite 17 sind in einem Zahlenbeispiel die 5 Durchsatzmengen der Gasströme, des Metallpulvers sowie der zugehörige Spritzabstand und die Relativgeschwindigkeit des Grundwerkstoffes senkrecht zum Spritzstrahl für ein Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäss ausgebildeten Schicht angegeben.

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Tabelle 1

t(°Q dA 8a s (Um) (Jim)

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CF2C1.CF2C1 (R114)

60

72

589

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0

64

745

51

CF2C121 (R12)

30

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569

50

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-30

65

732

59

CHF2C1 (R22)

20

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672

53

-40

59

877

64

CF3Br (R13B1)

-20

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549

47

25

-60

68

655

54

CF3C1 (R13)

-40

72

592

47

-80

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734

54

30

Tabelle 2

Bereich vorzugsweise

Brenngas:

0,5-1,0

~ 0,74~~

(m3/h)

35 Acetylen C2H2, bei 1 bar

Oxidationsgas:

0,6-1,2

0,85

(m3/h)

Sauerstoff 02, bei 1 bar

Kühlgas: Luft, bei 1 bar

3,1-6,2

5,3

(m3/h)

Pulver: Kupfer

2,5-10

3,0

(kg/h)

40 kugelig

30-150

40-80

(um)

Spritzabstand:

5-

-15

10

(cm)

Relativgeschwindigkeit:

0,02-0,1

0,05

(m/s)

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S

4 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Siedeoberfläche für Wärmeaustauscher, bestehend aus einem metallischen Grundwerkstoff und einer aufgebrachten Metallschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus teilweise zusammenhängenden, metallischen Einzelkörpern verschiedener Formen besteht, und dass die Schicht im wesentlichen frei von sie durchsetzenden Kapillaren und von geschlossenen Poren ist, und dass die Tiefe der zwischen Einzelkörpern freibleibenden und gegen die Siedeoberfläche offenen Räume im Mittel mehr als 40% der Schichtdicke beträgt, wobei die über die höchste Erhebung gemessene Schichtdicke 30 bis 300 um beträgt.

2. Siedeoberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse des die Einzelkörper bildenden Ausgangsstoffes zwischen 30 und 150 um liegt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren zur Herstellung der Siedeoberfläche nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkörper bildenden Teilchen mit Hilfe eines Pulver-Flamm-spritzverfahrens auf den Grundwerkstoff derart aufgebracht werden, dass in einen durch Verbrennung von Brenngas und Sauerstoff erhitzten und mittels eines Kühlgases gekühlten und beschleunigten Gasstrom die Teilchen des Metallpulvers eingeschleust werden, durch den Gasstrom erwärmt, an ihrer Oberfläche angeschmolzen und zum Grundwerkstoff transportiert werden.

4„ Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver aus Kupferteilchen mit einer Korngrösse zwischen 40 und 80 jxm besteht und der Massendurchsatz des Metallpulvers zwischen 2,5 und 10 kg/h beträgt, und als Brenngas Acetylen verwendet wird mit einem Volumenstrom zwischen 0,5 und 1,0 m3/h bei 1 bar und als Oxydationsgas reiner Sauerstoff verwendet wird mit einem Volumenstrom zwischen 0,6 und 1,2 m3/h bei 1 bar, und als Kühlgas Luft von Umgebungstemperatur verwendet wird mit einem Volumenstrom zwischen 3,1 und 6,2 m3/h bei 1 bar, wobei der Spritzabstand zwischen 5 und 15 cm beträgt und die Relativgeschwindigkeit zwischen Spritzfleck und Grundwerkstoff zwischen 0,02 und 0,1 m/s beträgt.