DE102007044997A1 - Geometrically modified surface for cooking pot base for tempering liquid i.e. water, leads to increase of convective heat flow in liquid i.e. water, to be heated, where yielded energy is used for tempering liquid - Google Patents

Geometrically modified surface for cooking pot base for tempering liquid i.e. water, leads to increase of convective heat flow in liquid i.e. water, to be heated, where yielded energy is used for tempering liquid Download PDF

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Abstract

The geometrically modified surface leads to an increase of a convective heat flow in liquid i.e. water, to be heated according to a preset formula, where yielded energy is used for tempering the liquid. An additional material is saved by the geometrical modification of the surface. The formula relates to the convective heat flow, a convective heat transmission coefficient, a surface of fixed body, surface temperature of fixed body, and temperature of the surrounding liquid.

Description

Die Erfindung betrifft die Oberflächen zum Temperieren von FlüssigkeitenThe The invention relates to the surfaces for tempering liquids

Es ist bekannt, Flüssigkeiten mit Hilfe von Energiezufuhr in Form von Wärme zu temperieren. Hierbei bedient man sich den physikalischen Prinzipien der Wärmeleitung, der Wärmestrahlung und der Konvektion. Üblicherweise werden hierbei ebene Oberflächen verwendet.It is known to liquids with the help of energy in the form of heat to temper. Here you use the physical principles of heat conduction, heat radiation and convection. Usually, these are flat surfaces used.

Bei Nutzung ebener Oberflächen ist der Wirkungsgrad der Energieausnutzung allerdings nicht voll ausgeschöpft.at Use of even surfaces is the efficiency of energy utilization but not fully exhausted.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Wirkungsgrad der Energieausnutzung beim Temperieren von Flüssigkeiten zu erhöhen.Of the The invention defined in claim 1 is based on the problem the efficiency of energy utilization when tempering liquids to increase.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This Problem is indicated by the in claim 1 Characteristics solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, den Wirkungsgrad der Energieausnutzung durch die geometrisch modifizierte Oberfläche und den daraus resultierenden größeren konvektiven Wärmestrom zu verbessern. Die geometrisch modifizierte Oberfläche führt zu einer Veränderung des konvektiven Wärmestromes, gemäß der Formel QK = h·A·(TBoden – TFL)mit folgenden Größen:

QK
= konvektiver Wärmestrom
h
= konvektiver Wärmeübergangkoeffizient
A
= Oberfläche des festen Körpers
TBoden
= Oberflächentemperatur des festen Körpers
TFL
= Temperatur der umgebenden Flüssigkeit.
The advantages achieved by the invention are in particular to improve the efficiency of energy utilization by the geometrically modified surface and the resulting larger convective heat flow. The geometrically modified surface leads to a change in the convective heat flow, according to the formula Q K = h · A · (T ground - T FL ) with the following sizes:
Q K
= convective heat flow
H
= convective heat transfer coefficient
A
= Surface of the solid body
T ground
= Surface temperature of the solid body
T FL
= Temperature of the surrounding liquid.

Dadurch wird die eingebrachte Energie für das Temperieren der Flüssigkeit effektiver ausgenutzt.Thereby becomes the introduced energy for the tempering of the liquid exploited more effectively.

Wie in Patentanspruch 2 beschrieben, wird durch die geometrisch modifizierte Oberfläche zusätzlich Material eingespart.As described in claim 2 is characterized by the geometrically modified Surface additionally saved material.

Die technische Umsetzung der Patentansprüche 1 und 2 ist durch die Anwendung bekannter und bewährter Herstellungsverfahren realisierbar.The technical implementation of claims 1 and 2 is by the application of well-known and proven manufacturing processes realizable.

Theoretische Grundlagen, die den Patenansprüchen 1 und 2 zu Grunde liegen sind unter anderem der folgenden Quelle zu entnehmen:
Dissertation: Hans-Georg Willschütz „Thermomechanische Modellierung eines Reaktordruckbehälters in der Spätphase eines Kernschmelzunfalls" (Kapitel 3.6.2. Temperaturfeldänderung durch Geometrieänderung) Theoretical principles underlying the claims 1 and 2 are to be found, inter alia, the following source:
Dissertation: Hans-Georg Willschütz "Thermomechanical modeling of a reactor pressure vessel in the late phase of a core melt accident" (Chapter 3.6.2.

Ausführungsbeispielembodiment

Gezielt geometrisch modifizierte Oberfläche eines Kochtopfbodens, um den Wirkungsgrad der Energieausnutzung beim Temperieren von Flüssigkeiten zu erhöhen.targeted geometrically modified surface of a saucepan bottom, to the efficiency of energy utilization in the control of liquids to increase.

Wie im Patentanspruch 1 beschrieben ist es möglich, das Temperaturfeld und den konvektiven Wärmestrom durch Geometrieveränderung der wärmeabstrahlenden Oberfläche zu beeinflussen. Dieses Prinzip liegt dem folgenden Ausführungsbeispiel zu Grunde.As described in claim 1, it is possible, the temperature field and the convective heat flow through geometry change to influence the heat radiating surface. This principle is the following embodiment Reasons.

Die Geometrie eines Kochtopfbodens wurde gezielt verändert, indem kalottenförmige Vertiefungen gemäß den 1 und 2 in den Kochtopfboden eingebracht wurden.The geometry of a saucepan bottom was deliberately changed by dome-shaped depressions according to the 1 and 2 were placed in the saucepan bottom.

Durch diese Modifizierung der Bodenoberfläche konnte ein, gegenüber der ebenen Bodenstruktur, beschleunigtes Temperieren von Wasser in dem Kochtopf nachgewiesen werden. Die 3 stellt den Temperatur-Zeit-Verlauf (T-t-Verlauf) der ebenen Bodenstruktur und der geometrisch modifizierten Bodenstruktur gegenüber. Der Verlauf der Kurve der modifizierte Bodengeometrie zeigt einen steileren Anstieg gegenüber dem Verlauf der Kurve der ebenen Bodengeometrie.As a result of this modification of the soil surface, it was possible to detect an accelerated temperature control of water in the cooking pot compared with the flat soil structure. The 3 represents the temperature-time course (Tt-course) of the flat soil structure and the geometrically modified soil structure. The course of the curve of the modified ground geometry shows a steeper increase compared to the course of the curve of the flat bottom geometry.

Die dargestellten Temperatur-Zeit-Verläufe wurden durch jeweils sieben wiederholte Messungen bestätigt.The shown temperature-time courses were by each seven repeated measurements confirmed.

Durch die geometrische Modifikation der Oberfläche des Kochtopfboden konnte bei gleicher Energiezufuhr eine Verkürzung der Kochzeit des Wassers um 11% erzielt werden. Der oben beschriebene Versuch dient der Demonstration, dass durch eine geometrisch modifizierte Oberfläche mit einhergehender Vergrößerung des konvektiven Wärmestromes eine deutliche Energieersparnis beim Temperieren von Flüssigkeiten erzielt werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass durch eine Optimierung der Modifiktion der Oberfläche (z. B. veränderte Form und Anordnung der Kalotten..) die Attraktivität der Energieersparnis noch verbessert werden kann.By the geometric modification of the surface of the saucepan bottom could shorten the cooking time with the same energy supply of water by 11%. The experiment described above serves the demonstration that by a geometrically modified Surface with accompanying enlargement the convective heat flow a significant energy savings can be achieved when tempering liquids. It should be noted that by optimizing the modification the surface (eg changed shape and arrangement the dome ..) the attractiveness of energy saving can still be improved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1: Draufsicht auf einen Kochtopf mit geometrisch modifizierter Bodenoberfläche (schematische Skizze) 1 : Top view of a cooking pot with geometrically modified soil surface (schematic sketch)

2: Übersicht der geometrisch modifizierten und ebenen Oberfläche und den resultierenden Temperaturfeldern (Querschnitt AB) 2 : Overview of geometrically modified surface and the resulting temperature fields (cross section AB)

3: Vergleich der Temperaturverläufe beim Temperieren von Wasser mit ebener und geometrisch modifizierter Oberfläche in einem Kochtopf 3 : Comparison of the temperature curves during the tempering of water with a flat and geometrically modified surface in a saucepan

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Hans-Georg Willschütz „Thermomechanische Modellierung eines Reaktordruckbehälters in der Spätphase eines Kernschmelzunfalls" (Kapitel 3.6.2. Temperaturfeldänderung durch Geometrieänderung) [0010] - Hans-Georg Willschütz "Thermomechanical modeling of a reactor pressure vessel in the late phase of a core melt accident" (Chapter 3.6.2., Temperature field change by geometry change) [0010]

Claims (2)

Geometrisch modifizierte Oberfläche zum Temperieren von Flüssigkeiten. Die geometrisch modifizierte Oberfläche führt zu einer Vergrößerung des konvektiven Wärmestromes in der zu erwärmenden Flüssigkeit, und die eingebrachte Energie für das Temperieren der Flüssigkeit wird effektiver ausgenutzt.Geometrically modified surface for tempering liquids. The geometrically modified Surface leads to an enlargement the convective heat flow in the liquid to be heated, and the introduced energy for tempering the liquid is used more effectively. Geometrisch modifizierte Oberfläche zum Temperieren von Flüssigkeiten nach Patentanspruch 1, bei dem durch die geometrische Modifikation der Oberfläche zusätzlich Material eingespart wird.Geometrically modified surface for tempering of liquids according to claim 1, wherein by the geometric modification of the surface in addition Material is saved.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3638264A1 (en) * 1985-11-08 1987-05-14 Erling Jensen Frying pot, frying pan or similar cooking utensil
DE20015128U1 (en) * 2000-08-31 2000-12-14 Elo Stahlwaren Karl Gruenewald Cookware

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE20015128U1 (en) * 2000-08-31 2000-12-14 Elo Stahlwaren Karl Gruenewald Cookware

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hans-Georg Willschütz "Thermomechanische Modellierung eines Reaktordruckbehälters in der Spätphase eines Kernschmelzunfalls" (Kapitel 3.6.2. Temperaturfeldänderung durch Geometrieänderung)

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