EP1525426B1 - Mikrostrukturapparat zum erhitzen und zerstäuben eines fluids - Google Patents

Mikrostrukturapparat zum erhitzen und zerstäuben eines fluids Download PDF

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EP1525426B1
EP1525426B1 EP03766245A EP03766245A EP1525426B1 EP 1525426 B1 EP1525426 B1 EP 1525426B1 EP 03766245 A EP03766245 A EP 03766245A EP 03766245 A EP03766245 A EP 03766245A EP 1525426 B1 EP1525426 B1 EP 1525426B1
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microstructure
outer tube
fluid
microstructured
microstructured apparatus
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Klaus Schubert
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
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    • F28D7/026—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled and formed by bent members, e.g. plates, the coils having a cylindrical configuration
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    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
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    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2230/00—Sealing means
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    • F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines

Definitions

  • the invention relates to a microstructure apparatus for heating and atomizing a fluid according to the preamble of claim 1.
  • Microstructured apparatus for heating fluids are used in particular for position-independent, recondensate-free evaporation of liquids on the one hand and for continuous heating, in particular of gases.
  • Preferred fields of application are the chemical or pharmaceutical process and process technology of all kinds.
  • Microstructured devices offer the advantage of short heat transfer paths and a large specific heat transfer surface due to the principle smaller dimension, whereby a significant increase in the volume-specific heat transfer performance can be expected and also realized.
  • microstructured apparatuses with both direct and indirect electrical resistance heating for heating fluids.
  • the microstructure apparatus is constructed in layers with layers with microchannels for passing a fluid to be heated and layers with an electric heater.
  • an increase in the volume-specific heat transfer capacity is specified by at least a factor of 100.
  • several heating elements with small dimensions in the micro range are required.
  • the power add up. This is particularly necessary if the volume-specific heat transfer performance of the microstructure apparatus is not to be reduced.
  • the US 6,263,678 B1 also discloses an evaporator for cryogenic liquids, comprising an inner tube, an outer tube concentrically disposed therewith with an inner surface, connections for the fluid and a structure which a volume between the inner tube and outer tube to form at least one threaded channel completely and to the inside and Outer tube sealingly fills.
  • the VS 2044S.11S describes several manufacturers of a tempering device and 88 fs. spray dryer from Fluidens
  • the invention is therefore based on the object to propose a microstructure apparatus for heating and atomization of fluids, which is characterized by simply constructed heating elements and also does not have the disadvantages mentioned in a design for larger fluid flow rates.
  • the microstructured apparatus has a basic structure in which microchannels are arranged around a central heating.
  • a fluid is passed through the microchannels and heated therein by the heater.
  • a more macroscopic heating element has its advantages compared with several micro-heating elements, such as e.g. its comparatively simple handling or cost and benefit advantages, combined with a microstructure with the above-mentioned principal efficiency advantages in the transfer of heat to a fluid.
  • the materials from which the microstructure apparatus is made are primarily determined by the application. Basically suitable All materials, ie ceramics or other inorganic non-metal materials, metals, plastics or combinations or composites of these materials.
  • the first Mihrostruhturapparat consists, as in Fig. 1 a, of an inner tube 1 with an outer surface or another body with preferably cylindrical outer surface, a concentrically arranged around this outer tube 2 with an inner surface, sealing connections 3 between the inner and outer tube and connections 4 for a fluid, which in the region of the ends attach the outer tube, and a microstructure 5, which fills a volume between the inner and outer tubes to form at least one spiral channel completely and to the inner and outer tube sealing.
  • the microstructure is essentially enclosed by the inner and outer tubes, with the inner and outer tubes ideally touching each other fluidly at the common contact surfaces.
  • the microstructure 5 is incorporated in the illustrated apparatus as an internal thread in the inner surface of the outer tube, wherein the threads connect as a channel, the two terminals 4 together. It is basically to be ensured that the remaining areas of the cylindrical inner surface of the outer tube with a diameter corresponding to the core diameter of the thread sealingly rest on the outer surface of the inner tube.
  • the sealing connections 3 between the inner and outer tubes are sufficiently chemically, mechanically and thermally resistant ring seals. Attached ring cover or a corresponding sealing design of the two tubes in this area, for example, as cylindrical or conical fits or also adhesive or solder joints are within the scope of the invention.
  • the inner tube or said body is directly or indirectly part of a heater as in all other embodiments.
  • the pipe or body is an integral component of the heater, such as a resistance heater.
  • the pipe or the body serves as a heat conductor between a separate heater and the fluid to be heated.
  • heaters as separate components, which are arranged in the inner tube or adapted to the body.
  • electrical resistance heating elements appear to be suitable as a heater.
  • An alternative means for this purpose are also heating media, which are passed through the inner tube and a quantity of heat to this dispensing.
  • Fig. 1b shows a second microstructure apparatus which in its basic structure to the first apparatus ( Fig. 1 a) only differs in that the microstructure 5 is incorporated as an external thread in the outer surface of the inner tube 1 (or a cylindrical body) and is covered in its entire extent by the outer tube with a smooth inner surface.
  • the two connections 4 are inserted or incorporated into the outer tube 4, but here they must be exactly aligned via the channel of the microstructure 5.
  • one of the two connections is formed by an unsealed leakage of the thread-shaped channels at the ends of the outer tube.
  • both connections are formed by an unsealed leakage of the thread-shaped channels at both ends of the outer tube.
  • Such an embodiment can be miniaturized in a particularly advantageous manner, since both separate connections as well as the sealing connections would be omitted from the outset.
  • the field of application of the invention lies in the atomization of a liquid to form a spray or aerosol, the particular advantage of the microstructure apparatus being its particularly sensitive and precisely adjustable flow controllability.
  • Fig. 2 shows a sectional view of another apparatus (see. Fig. 1 a) , which in its constructive structure, but not in the mode of action, is similar to that of the first apparatus. It also essentially consists of an inner tube 1 and an outer tube 2 with a microstructure 5 incorporated in the inner surface, two ports 4 and the two sealing connections 3. In contrast to the first device, the two ports 4 on the outer tube 2 are opposite, preferably in the Angle 180 ° to each other, but used or formed axially at the same height. They each open into an axially into the inner surface of the outer tube 2 incorporated groove 6, which connect the channels of the microstructure together.
  • a fluid to be heated is first introduced into one of the two ports 4 in the zu interviewede groove, passes from there into one of the parallel-connected channels of the microstructure 5, from there via the opposite second groove in the second serving as a drain second port 4.
  • one connection 4 and one groove 6 to form a connection spanning the microstructure 5 axially.
  • FIG. 3 Another microstructure apparatus shows Fig. 3 , Compared with all the preceding, this differs in that between the inner tube 1 (or the cylindrical body) and the outer tube 2 concentric with these one or more intermediate tubes 7 are used. All inner and outer surfaces form a fit to the respective adjacent pipe surfaces, which must be designed to be sealing, as in the previous apparatuses except for the aforementioned exceptional cases.
  • the microstructure apparatus has three intermediate tubes 7, each with its own microstructure 5, forming at least one thread-shaped channel and one fluid connection 8 bridging the intermediate tube wall to the microstructure of the adjacent intermediate, inner or outer tube.
  • all the microstructures 5 are fluidically connected in series with the connections 7 to form a microstructure chain.
  • Fig. 3 4 are each connected to the ends of this microstructure chain, wherein the preferred flow direction from the outer to the inner microstructures, ie, contrary to a prevailing Temperäturge discloses in the microstructure apparatus runs.
  • the microstructure 5 or the microstructure chain can be tapped at any desired location via additional connections.
  • fluid quantities with an intermediate temperature can be removed or introduced. Possible applications for this are found especially in chemical engineering, in which certain reagents or catalyst fluids for chemical reactions in a narrow temperature range initiate or small amounts of fluid with a certain temperature or a temperature profile, for example, to tap for an analysis.
  • the microstructure apparatus can be designed as a chemical microreactor. Depending on the use, one or more reaction spaces, ie one or more local cross-sectional widenings of the channels between the terminals 4, are provided in the microstructure 5 or microstructure chain. Furthermore, a production of the entire microstructure apparatus or parts thereof, for example, the interior; Intermediate or outer tube made of a catalytically active material or a coating of the microstructure 5 at the contact surfaces to the fluid with a catalyst material. A further increase in the volume-specific heat transfer performance is achieved by increasing volume-specific heat transfer surfaces, in the microstructure 5, for example, with a porous coating or roughened heat transfer surfaces, this porous coating is also made of a catalyst and the roughened heat transfer surfaces with a catalyst or coated. In addition, the heat transfer surfaces to avoid corrosion and cavitation with a protective layer, such as chemically resistant plastics or metals or from a wear protection layer of chemically or physically applied metals, hard materials or ceramics.
  • a protective layer such as chemically resistant plastics or metal

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mikrostrukturapparat zum Erhitzen und Zerstänben eines Fluids gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Mikrostrukturapparate zum Erhitzen von Fluiden werden insbesondere zur lageunabhängigen, rückkondensatfreien Verdampfen von Flüssigkeiten einerseits und zur Durchlauferhitzung insbesondere von Gasen eingesetzt. Bevorzugte Einsatzgebiete bieten die chemische oder pharmazeutische Prozess- und Verfahrenstechnik aller Art.
  • Allgemein ist bekannt, Fluide durch elektrische Heizelemente zu erhitzen, was den Vorteil hat, dass sich die Temperaturregelung bei der Wärmeübertragung schnell und einfach mit Hilfe einer elektrischen Leistungsregelung realisieren lässt. Hier bieten Mikrostrukturapparate aufgrund der prinzipiell geringeren Abmessung den Vorteil der kurzen Wärmeübertragungswege und einer großen spezifischen Wärmeübertragungsfläche, womit eine deutliche Erhöhung der volumenspezifischen Wärmeübertragungsleistung zu erwarten und auch realisierbar ist.
  • In der DE 199 17 521 A1 sind derartige Mikrostrukturapparate sowohl mit direkter als auch mit indirekter elektrischer Widerstandsheizung zur Erwärmung von Fluiden offenbart. Der Mikrostrukturapparat ist schichtweise mit Schichten mit Mikrokanälen zur Durchleitung eines aufzuheizende Fluids und Schichten mit einer elektrischen Heizung aufgebaut. Gegenüber einem nicht mikrostrukturierten konventionellen Wärmetauscher wird eine Steigerung der volumenspezifischen Wärmeübertragungsleistung um mindestens dem Faktor 100 angegeben. Für den vorgeschlagenen Mikrostrukturapparat sind jedoch mehrere Heizelemente mit geringen Abmessungen im Mikrobereich erforderlich. Für eine Auslegung des Mikrostrukturapparats für größere Fluiddurchsätze müssen zudem eine mit dem Durchsatz ansteigende Anzahl dieser Heizelemente eingesetzt werden, deren Leistung sich addieren. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn die volumenspezifische Wärmeübertragungsleistung des Mikrostrukturapparats nicht reduziert werden soll.
  • Die US 6.263.678 B1 offenbart zudem einen Verdampfer für tiefkalter Flüssigkeiten, umfassend ein Innenrohr, ein konzentrisch um dieses angeordnetes Außenrohr mit einer Innenfläche, Anschlüsse für das Fluid sowie einer Struktur, welche ein Volumen zwischen Innenrohr und Außenrohr unter Bildung mindestens eines gewindeförmigen Kanals vollständig und zu dem innen- und Außenrohr dichtend ausfüllt. Die VS 2044S.11S beschreibt nehrere Ausfuhrurgen einer vorrichtung zum Temperieren und 88 fs. sprühtrockner von Fluidens
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Mikrostrukturapparat zur Erhitzung und Zerstäubung von Fluiden vorzuschlagen, welcher sich durch einfach aufgebaute Heizelemente auszeichnet und zudem die genannten Nachteile bei einer Auslegung für größere Fluiddurchsätze nicht aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale in Anspruch 1 gelöst; die hierauf bezogenen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen dieser Lösung.
  • Erfindungsgemäß weist der Mikrostrukturapparat einen Grundaufbau auf, bei dem Mikrokanäle um eine zentrale Heizung angeordnet sind. Für einen Betrieb des Mikrostrukturapparats wird ein Fluid durch die Mikrokanäle geleitet und in diesen durch die Heizung erhitzt. Wesentlich hierbei ist, dass ein eher makroskopisches Heizelement seinen gegenüber mehreren Mikroheizelementen betrieblichen Vorteilen, wie z.B. sein vergleichsweise einfaches Handling oder Kosten- und Nutzenvorteile, mit einer Mikrostruktur mit den eingangs genannten prinzipiellen Effizienzvorteilen bei der Übertragung von Wärme auf ein Fluid kombiniert wird.
  • Die Materialien, aus denen der Mikrostrukturapparat hergestellt wird, werden primär durch den Einsatzzweck bestimmt. Grundsätzlich eignen sich alle Werkstoffe, d.h. Keramiken oder andere anorganische Nichtmetallwerkstoffe, Metalle, Kunststoffe oder auch Kombinationen oder Verbünde dieser Materialien.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsformen mit Hilfe der folgenden Figuren erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1a und b Schnittdarstellungen zweier Mikrostrukturapparate,
    • Fig. 1c eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
    • Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Mikrostrukturapparates mit Zu-und Abfluss für ein Fluid, welche auf gleicher Höhe gegenüberliegend auf der Außenfläche des Außenrohrs ansetzen, sowie
    • Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines weiteren Mikrostrukturapparates mit drei Zwischenrohren zwischen Innen-und Außenrohr.
  • Der erste Mihrostruhturapparat besteht, wie in Fig. 1 a dargestellt, aus einem Innenrohr 1 mit einer Außenfläche oder einem anderen Körper mit bevorzugt zylindrischer Außenfläche, einem konzentrisch um dieses angeordnetes Außenrohr 2 mit einer Innenfläche, dichtenden Verbindungen 3 zwischen Innen- und Außenrohr sowie Anschlüssen 4 für ein Fluid, welche im Bereich der Enden des Außenrohrs ansetzen, sowie einer Mikrostruktur 5, welche ein Volumen zwischen Innen- und Außenrohr unter Bildung mindestens eines spiralförmigen Kanals vollständig und zu dem Innen- und Außenrohr dichtend ausfüllt.
  • Die Mikrostruktur ist im Wesentlichen vom Innen- und Außenrohr eingeschlossen, wobei sich Innen- und Außenrohr im Idealfall an den gemeinsamen Berührungsflächen fluidicht berühren.
  • Die Mikrostruktur 5 ist bei dem gezeigten Apparat als Innengewinde in die Innenfläche des Außenrohrs eingearbeitet, wobei die Gewindegänge als Kanal die beiden Anschlüsse 4 miteinander verbinden. Dabei ist grundsätzlich sicherzustellen, dass die verbleibenden Bereiche der zylindrischen Innenfläche des Außenrohrs mit einem Durchmesser dem Kerndurchmesser des Gewindes entsprechend dichtend auf der Außenfläche des Innenrohrs aufliegen.
  • Die dichtenden Verbindungen 3 zwischen Innen- und Außenrohr sind ausreichend chemisch, mechanisch und thermisch resistente Ringdichtungen. Aufgesetzte Ringdeckel oder eine entsprechende dichtende Gestaltung der beiden Rohre in diesem Bereich beispielsweise als zylindrische oder kegelförmige Passungen oder auch Kleb- oder Lötverbindungen liegen im Äguivalenzbereich der Erfindung.
  • Das Innenrohr 1, welches in allen Figuren länger als das Außenrohr 2 ist, ragt beidseitig, wenn auch nicht zwingend, aus den Enden des Außenrohrs heraus. Dies gilt auch für den anderen zuvor im Zusammenhang mit dem Innenrohr 1 erwähnten Körper mit bevorzugt zylindrischer Außenfläche. Das Innenrohr oder der genannte Körper ist wie bei allen weiteren Ausführungsformen direkt oder indirekt Teil einer Heizung. Als direktes Teil einer Heizung ist das Rohr oder der Körper eine integrale Komponente der Heizung, beispielsweise ein Widerstandsheizelement. Als indirektes Teil dient das Rohr oder der Körper als Wärmeleiter zwischen einer separaten Heizung und dem aufzuheizenden Fluid. Hier sei insbesondere auf Heizungen als separate Komponenten, welche im Innenrohr angeordnet sind oder an den Körper adaptiert sind, verwiesen. Als Heizung erscheinen hierbei insbesondere elektrische Widerstandsheizelemente als geeignet. Eine Alternaive stellen hierzu auch Heizmedien dar, welche durch das Innenrohr geleitet werden und eine Wärmemenge an dieses Abgeben.
  • Fig. 1b zeigt einer zweiten Mikrostrukturapparat welcher sich in seinem grundsätzlichen Aufbau zu dem ersten Apparat (Fig. 1 a) nur darin unterscheidet, dass die Mikrostruktur 5 als Außengewinde in die Außenfläche des Innenrohrs 1 (oder einen zylinderförmigen Körper) eingearbeitet ist und in ihrer gesamten Erstreckung vom Außenrohr mit glatter Innenfläche abgedeckt ist. Wie bei dem ersten Apparat sind die beiden Anschlüsse 4 in das Außenrohr 4 eingesetzt oder eingearbeitet, müssen hier aber über den Kanal der Mikrostruktur 5 exakt ausgerichtet werden. Bei einer entsprechenden Auslegung der Passung zwischen Innen- und Außenrohr ist deren Berührungsfläche dichtend, womit die dichtenden Verbindungen 3 in den Endbereichen des Außenrohrs entbehrlich werden.
  • Bei der erfindungsgemißen Ausführungsform nach Fig. 1 c wird einer der beiden Anschlüsse durch ein unverschlossenes Auslaufen der gewindeförmigen Kanäle an den Enden des Außenrohrs gebildet.
  • Grundsätzlich sind auch weitere Ausführungsformen denkbar, bei denen beide Anschlüsse durch ein unverschlossenes Auslaufen der gewindeförmigen Kanäle an beiden Enden des Außenrohrs gebildet werden. Eine derartige Ausführungsform lässt sich in besonders vorteilhafter Weise miniaturisieren, da sowohl separate Anschlüsse wie auch die dichtenden Verbindungen von vorneherein entfallen würden.
  • Das Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen liegt in der Zerstäubung einer Flüssigkeit zu einem Sprühnebel oder Aerosol, wobei der besondere Vorteil des Mikrostrukurapparats in seiner besonders feinfühligen und exakt einjustierbaren Durchflusssteuerbarkeit liegt.
  • Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Apparates (vgl. Fig. 1 a), welcher in seinem konstruktiven Aufbau, jedoch nicht in der Wirkweise, dem des ersten Apparates ähnlich ist. Auch er besteht im Wesentlichen aus einem Innenrohr 1 sowie einem Außenrohr 2 mit einer in der Innenfläche eingearbeiteten Mikrostruktur 5, zwei Anschlüssen 4 und den beiden dichtenden Verbindungen 3. Im Unterschied zu dem ersten Apparat sind die beiden Anschlüsse 4 am Außenrohr 2 gegenüberliegend, vorzugsweise im Winkel 180° zueinander angeordnet, aber axial auf gleicher Höhe eingesetzt oder ausgebildet. Sie münden jeweils in eine axial in die Innenfläche des Außenrohrs 2 eingearbeitete Nut 6, welche die Kanäle der Mikrostruktur miteinander verbinden. Ein zu erwärmendes Fluid wird von einem der beiden Anschlüsse 4 zunächst in die zughörige Nut eingeleitet, gelangt von dort in einen der parallel geschalteten Kanäle der Mikrostruktur 5, von dort über die gegenüberliegende zweite Nut in den zweiten als Abfluss dienenden zweiten Anschluss 4. Je nach Anwendung bietet es sich an, jeweils einen Anschluss 4 und eine Nut 6 zu einem die Mikrostruktur 5 axial überspannenden Anschluss zusammenzufassen.
  • Einen weiterer Mikrostrukturapparat zeigt Fig. 3. Gegenüber allen vorangegangenen unterscheidet sich dieser dadurch, dass zwischen dem Innenrohr 1 (oder dem zylindrischen Körper) und dem Außenrohr 2 konzentrisch zu diesen ein oder mehrere Zwischenrohre 7 eingesetzt sind. Alle Innen- bzw. Außenflächen bilden zu den jeweiligen benachbarten Rohrflächen eine Passung, welche wie bei den vorangegangenen Apparaten bis auf die zuvor genannten Ausnahmefällen dichtend gestaltet sein müssen. Der Mikrostrukturapparat weist beispielhaft drei Zwischenrohre 7 mit je einer eigenen Mikrostruktur 5 unter Bildung mindestens eines gewindeförmigen Kanals und je einer die Zwischenrohrwand überbrückende Fluiverbindung 8 zu der Mikrostruktur des benachbarten Zwischen-, Innen- oder Außenrohrs auf. Dabei sind alle Mikrostrukturen 5 mit den Verbindungen 7 fluidisch hintereinander zu einer Mikrostrukturkette geschaltet. Die in Fig. 3 dargestellten Anschlüsse 4 sind jeweils mit den Enden dieser Mikrostrukturkette verbunden, wobei die bevorzugte Durchflussrichtung von den äußeren zu den inneren Mikrostrukturen, d. h. entgegen eines vorherrschenden Temperäturgefälles im Mikrostrukturapparat, verläuft.
  • Die Mikrostruktur 5 oder die Mikrostrukturkette lässt sich über zusätzliche Anschlüsse an beliebiger Stelle anzapfen. Insofern sind Fluidmengen mit einer Zwischentemperatur entnehmbar oder einleitbar. Mögliche Anwendungen hierfür finden sich vor allem in der chemischen Verfahrenstechnik, bei denen bestimmte Reagenzien oder Katalysatorfluide für chemische Reaktionen in einem engen Temperaturbereich einzuleiten oder kleine Fluidmengen mit einer bestimmten Temperatur oder einem Temperaturprofil beispielsweise für eine Analyse abzugreifen sind.
  • Grundsätzlich lässt sich der Mikrostrukturapparat als chemischer Mikroreaktor konzipieren. Je nach Verwendung werden in der Mikrostruktur 5 oder Mikrostrukturkette ein oder mehrere Reaktionsräume, d. h. eine oder mehrere lokale Querschnittserweiterungen der Kanäle zwischen den Anschlüssen 4 vorgesehen. Ferner bietet sich eine Fertigung des gesamten Mikrostrukturapparats oder Teile davon, beispielsweise des Innen-; Zwischen- oder Außenrohrs, aus einem katalytisch aktiven Material oder eine Beschichtung der Mikrostruktur 5 an den Berührungsflächen zum Fluid mit einem Katalysatormaterial an. Eine weitere Erhöhung der volumenspezifischen Wärmeübertragungsleistung erzielt man über eine Vergrößerung volumenspezifischen Wärmeübertragungsflächen, in der Mikrostruktur 5 beispielsweise mit einer porösen Beschichtung oder durch aufgeraute Wärmeübertragungsflächen, wobei diese poröse Beschichtung ebenfalls aus einem Katalysator und die aufgeraute Wärmeübertragungsflächen mit einem Katalysator besteht bzw. beschichtet ist. Zudem lassen sich die Wärmeübertragungsflächen zur Vermeidung von Korrosion und Kavitation mit einer Schutzschicht, beispielsweise aus chemisch beständigen Kunststoffen oder Metallen bzw. aus einer Verschleißschutzschicht aus chemisch oder physikalisch aufgetragenen Metallen, Hartstoffen oder Keramiken.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Innenrohr
    2
    Außenrohr
    3
    Dichtende Verbindung
    4
    Anschluss
    5
    Mikrostruktur
    6
    Nut
    7
    Zwischenrohr
    8
    Fluidverbindung

Claims (10)

  1. Mikrostrukturapparat zum Erhitzen und Zerstäuben eines Fluids, umfassend
    a) ein Innenrohr (1) oder ein Körper mit einer Außenfläche und einer Heizung,
    b) ein konzentrisch um dieses angeordnetes Außenrohr (2) mit einer Innenfläche,
    c) Anschlüsse (4) für das Fluid, sowie
    d) Einer Mikrostruktur (5), welche ein Volumen zwischen Innen-und Außenrohr unter Bildung mindestens eines gewindeförmigen Kanals vollständig und zu dem Innen- und Außenrohr dichtend ausfüllt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    e) mindestens ein Anschluss durch ein unverschlossenes Auslaufen der gewindeförmigen Kanäle an midestens einem Ende des Außenrohrs gebildet wird.
  2. Mikrostrukturapparat nach Anspruch 1, wobei die Mikrostruktur (5) ein Innengewinde im Außenrohr (2) ist, wobei das Innengewinde einen Kerndurchmesser entsprechend einem Außendurchmesser des Innenrohrs (1) aufweist.
  3. Mikrostrukturapparat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine dichtendenden Verbindung (3) zwischen Innen- und Außenrohr (1, 2) an mindestens einem Ende des Außenrohrs vorgesehen ist, wobei dort mindestens einer der Anschlüsse als Anschlussleitung in das Außenrohr eingesetzt oder eingearbeitet ist.
  4. Mikrostrukturapparat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Kanäle der Mikrostruktur 5 mit einer porösen Beschichtung versehen oder aufgeraut sind.
  5. Mikrostrukturapparat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Kanäle der Mikrostruktur 5 mit einer verschleiß- oder korrosionsmindernden Schutzschicht versehen sind.
  6. Mikrostrukturapparat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Mikrostrukturapparats oder Teile davon aus einem katalytisch aktiven Material hergestellt oder die Mikrostruktur 5 mit einem katalytisch aktiven Material beschichtet ist.
  7. Mikrostrukturapparat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Heizung ein elektrisches Widerstandsheizelement ist.
  8. Mikrostrukturapparat nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Heizung eine separate Komponente, angeordnet im Innenrohr, ist.
  9. Mikrostrukturapparat nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Heizung integraler Bestandteil des Innenrohrs ist.
  10. Mikrostrukturapparat nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Innenrohr ein elektrischer Widerstand als integraler Bestandteil einer Widerstandsheizung ist.
EP03766245A 2002-07-26 2003-07-22 Mikrostrukturapparat zum erhitzen und zerstäuben eines fluids Expired - Lifetime EP1525426B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10234043 2002-07-26
DE10234043A DE10234043A1 (de) 2002-07-26 2002-07-26 Mikrostrukturapparat zum Erhitzen eines Fluids
PCT/EP2003/007954 WO2004013556A1 (de) 2002-07-26 2003-07-22 Mikrostrukturapparat zum erhitzen eines fluids

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EP1525426A1 EP1525426A1 (de) 2005-04-27
EP1525426B1 true EP1525426B1 (de) 2011-11-02

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EP03766245A Expired - Lifetime EP1525426B1 (de) 2002-07-26 2003-07-22 Mikrostrukturapparat zum erhitzen und zerstäuben eines fluids

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US (2) US20050061495A1 (de)
EP (1) EP1525426B1 (de)
AT (1) ATE532022T1 (de)
DE (1) DE10234043A1 (de)
WO (1) WO2004013556A1 (de)

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WO2024036206A1 (en) 2022-08-12 2024-02-15 Cargill, Incorporated Polycondensation of sugars in the presence of water using a microreactor

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