DE1230047B

DE1230047B - Boiling cooling device

Info

Publication number: DE1230047B
Application number: DEC29779A
Authority: DE
Inventors: Charles Alphonse Beurtheret
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1962-04-27
Filing date: 1963-04-26
Publication date: 1966-12-08

Description

Siedekühlvorrichtung -Die Erfindung betrifft eine Siedekühlvorrichtung, die vor allem zur Kühlung von Elektronenröhren verwendbar und mit einex mantelartig geschlossenen, axialsymmetrischen wärmeleitenden Wand ausgerüstet ist, deren Außenfläche einen durch zwei zur Symmetrieachse senkrechte Endebenen begrenzten, mit Wärmetauschelementen ausgestatteten und von der die Wärme durch Verdampfung aufnehmenden Flüssigkeit umgebenen Teil aufweist. Bekanntlich macht man sich die Vorteile der Anwendung der physikalischen Erscheinung der Verdampfung einer Flüssigkeit zur Kühlung von Wänden, insbesondere Wegen des hohen Werts der Verdampfungswärme der betreffenden Flüssig4eit zunutze. Die Ausnutzung dieser. Erscheinung bringt gewöhnlich keine sonderlichen Probleme, solange der im Hinblick auf die Kühlung. - abzugebende Wärmefluß verhältnismäßig gl&ing -bleibt -oder wenn die, Wärmequelle bestimmte Temperaturen der Wälmeaustauschwand auferlegt. Demgegenüber läßt- sich bei Systemen oder Vorrichtangen mit vorgeschriebenen -Wänneflüssen häufig feststellen, daß die störende Erscheinung -des sogehamiten Leidenfrostschen Phänomens eine irreversible überbitzung der Flüssigkeit mit sich bringt, die nur allzu leicht eine Zerstörung der Wand dadurch hervorruft, daß die Berührung gewisser Bereiche derselben mit-der Flüssigkeit verlorengeht, sobald die Fläche, die in diesen Bereichen von der Kühlflüssigkeit benetzt werden soll, eine gewisse kritische Temptikur übersteigt. Bei einer durch Wasser bespülten Kupferwand liegt diese kritische Temperatur etwa bei 125 ' C. Evaporative cooling device -The invention relates to a evaporative cooling device, which can be used primarily for cooling electron tubes and is equipped with a closed, axially symmetrical heat-conducting wall, the outer surface of which is limited by two end planes perpendicular to the axis of symmetry, equipped with heat exchange elements and which absorbs the heat by evaporation Has liquid surrounded part. It is known that the advantages of using the physical phenomenon of evaporation of a liquid to cool walls are used, in particular because of the high value of the heat of evaporation of the liquid in question. Taking advantage of this. Appearance usually does not cause any particular problems as long as that in terms of cooling. - The heat flow to be given off remains relatively smooth - or if the heat source imposes certain temperatures on the exchange wall. In contrast, with systems or devices with prescribed heat flows , it can often be determined that the disturbing appearance of the so-called Leidenfrost phenomenon causes irreversible overblown of the liquid, which all too easily causes the wall to be destroyed by touching certain areas of the same with-the liquid is lost as soon as the surface which is to be wetted by the cooling liquid in these areas exceeds a certain critical temperature. In the case of a copper wall flushed with water, this critical temperature is around 125 ° C.

I -Es wurden diesseits bereits mehrfache Lösungen dieses Problems bekannt, das besonders heftig bei der Kühlung von Außenanoden von Elektronenröhren auftritt. Diese bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen bedienen sich zum Wärmeaustausch im wesentlichen nichtisothermer wärmeabgebender Flächenelemente, auf denen sich ein stetiger Temperaturgradient, d. h. fortschreitende Temperaturäfiderangen, ohne sprunghaften Übergang zwischen auf den wärmeabgebenden Elementen liegenden, untereinander benachbarten Punkten einstellt. Es wurde hierbei festgestellt, daß die kritische Temperatur von beispielsweise 1251 C durch die diesseits bereits früher vorgeschlagenen bekannten Nfittel somit zwischen weniger heißen Stellen, an denen sich ein normaler Siedevorgang einstellt, und heißeren Stellen stabilisiert ist, andenen eine übergangssiedung stattfmdet, die wohl stabilisiert ist und wirksam zum Wärmeübergang von der heißen Wand auf die Kühlflüssigkeit beiträgt. Weitere diesseits vorgeschlagene und ebenfalls bekannte Verbesserungen gestatten vor allem, im Bereich der somit stabilisierten Temperaturen bis zu dem sogenannten Leidenfrostschen Punkt, der etwa bei 2251 C liegt, und sogar darüber hinaus bis an den Anfang des Bereichs. hautartiger Verdampfung zu gehen, ohne daß jedoch die Gefahr des Auftretens des Leidenfrostschen Phänomens besteht.Several solutions to this problem have already been known on this side, which occurs particularly severely when the external anodes of electron tubes are cooled. These previously known methods and devices make use of essentially non-isothermal, heat-emitting surface elements for heat exchange, on which there is a constant temperature gradient, i. H. progressive Temperaturäfiderangen without abrupt transition between adjacent points lying on the heat-emitting elements. It was found here that the critical temperature of 1251 C, for example, is stabilized by the known mean previously proposed on this side between less hot points, where normal boiling occurs, and hotter points, where transitional boiling occurs, which is well stabilized and effectively contributes to the heat transfer from the hot wall to the coolant. Further improvements proposed on this side and also known allow, above all, in the range of the thus stabilized temperatures up to the so-called Leidenfrost's point, which is around 2251 C , and even beyond that up to the beginning of the range. skin-like evaporation to go without, however, the risk of the occurrence of the Leidenfrost phenomenon.

Bei diesseits bereits früher vorgeschlagenen bekannten Ausführungsformen von Wärmeaustauschwänden, bei denen die wärmeabgebenden Elemente, aus bestimmten Vorsprüngen, Rippen oder Höckern sowie Wülsten od. dal. bestehen, erstrecken sich die Mantelwandungen des als Drehkörper ausgebildeten Wärmetauschers zwischen oberen und unteren Endflächen. Hierbei erstreckte sich die Wärmequelle im Innem der Wärmeaustauschwand gewöhnlich zwischen den beiden Endflächen, während die äußeren wärmeabgebenden Elemente, die mit ihrer Grundfläche. mit dem vollwandigen Teil der Wandung in Berührung stehen, ihrerseits zwischen diesen beiden Endflächen verteilt angeordnet sind. Hieraus ergibt sich, daß der Wärmefluß quer durch die Wandung in Richtung deren Wandstärke gewöhnlich eine Richtung besitzt, die etwa senkrecht zu der Drehachse oder der Mittelachse derWärmeaustauschwand steht, und ferner die wärmeabgebenden Elemente der Außenfläche der Wärmeaustauschwand die Wärmemengen abgeben, die sie von den Elementarbereichen der Innenfläche der *Wand empfangen, die gerade etwa gegenüberliegen, d. h. in einer zu der Wand etwa senkrechten Richtung bei jedem der betreffenden wärmeabgebenden Elemente.In the known embodiments of heat exchange walls already proposed earlier on this side, in which the heat-emitting elements are made up of certain projections, ribs or bumps as well as beads or dal. exist, the jacket walls of the heat exchanger designed as a rotating body extend between upper and lower end surfaces. Here, the heat source in the interior of the heat exchange wall usually extended between the two end surfaces, while the outer heat-emitting elements, with their base. are in contact with the full-walled part of the wall, in turn are arranged distributed between these two end faces. From this it follows that the heat flow across the wall in the direction of its wall thickness usually has a direction which is approximately perpendicular to the axis of rotation or the central axis of the heat exchange wall, and furthermore the heat-emitting elements of the outer surface of the heat exchange wall emit the amounts of heat that they emit from the elementary areas the inner surface of the * wall which are just about opposite, d. H. in a direction approximately perpendicular to the wall for each of the relevant heat-emitting elements.

Außerdem stellt sich bei den diesseits früher vorgeschlagenen bekannten, mit Siedekühlung arbeitendenWärmetauschem (belgische Patentschrift 504 253) der Wärmeaustausch- nahezu ausschließlich auf den massiven Vorsprüngen oder Rippen ein, an deren Oberfläche das Sieden durch einen Temperaturgradienten stabilisiert ist, der sich in der Richtung dieser Vorsprünge, d. h. in der zu der Oberfläche des Wärmetauschers senkrechten Richtung einstellt. In den Zwischenräumen zwischen den Vorsprüngen oder Rippen dagegen ist der Wärmeaustausch nur gering, da auf diesen nahezu isothermen Bereichen das Sieden praktisch ausschließlich als Filmverdampfung erfolgt.In addition, in the known heat exchangers that work with evaporative cooling (Belgian patent specification 504 253) proposed earlier on this side, the heat exchange occurs almost exclusively on the massive projections or ribs, on the surface of which the boiling is stabilized by a temperature gradient that extends in the direction of these projections , d. H. in the direction perpendicular to the surface of the heat exchanger. In the gaps between the projections or ribs, on the other hand, the heat exchange is only slight, since in these almost isothermal areas the boiling takes place almost exclusively as film evaporation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Siedekühlvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Sieden über die gesamte Oberfläche der Wärineaü#tauschwand einschließlich der zwischen den Vorsprüngen oder Rippen gelegenen Nuten stabilisiert ist und demzufolge die zulässigerweise zu übertragende Wärmemenge beachtlich erhöht wird, um so im Hinblick auf noch höhere Wärmeabgabemengen einen besseren Wirkungsgrad zu erzielen.The invention is based on the object of a evaporative cooling device to create the type mentioned, in which the boiling over the entire surface the heat exchange wall including that between the projections or ribs located grooves is stabilized and therefore the permissible to be transmitted The amount of heat is increased considerably, all the more so in view of even higher amounts of heat emitted to achieve better efficiency.

Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Siedekühlvorrichtung der einleitend erwähnten Art dadurch gelöst, daß- erfindungsgemäß von den beiden Endebenen des mit Wärmetauschelementen ausgestatteten Außenflächenteils wenigstens die eine sich außerhalb der beiden gegenüber den ersteren parallelen inneren Endebenen befindet, zwischen denen der im -wesentlichen die gesamte auszutauschende Wärme aufnehmende Innenflächenteil der Wärmeaustauschwand gelegen ist. Diese hier vorgeschlagene Verschiebung zwischen der die Wärme aufnehmenden Fläche und, der Wärmeabgabefläche läßt auf der gesamten Oberfläche der Wärmeaustauschwand, insbesondere auf den zwischen den vorragenden Wärmetauschelementen gelegenen Oberflächenbereichen, ebenfalls einenTemperaturgradienten auftreten, dessen Richtung parallel -zur Achse der Wärmeaustauschwand verläuft. Das Sieden wird mithin auch in den zwischen den Wärmetauschelementen der Wärmeaustauschwand befindlichen Bereichen stabilisiert und somit die zulässige Wärmeaustauschleistung beträchtlich gesteigert.This task is the case with the boiling cooling device proposed here of the type mentioned in the introduction in that, according to the invention, by the two At least end planes of the outer surface part equipped with heat exchange elements the one outside of the two opposite the former parallel inner end planes is located, between which the -essentially all of the heat to be exchanged receiving inner surface part of the heat exchange wall is located. This one suggested here Shift between the heat-absorbing surface and the heat-emitting surface leaves on the entire surface of the heat exchange wall, especially on the between surface areas located on the protruding heat exchange elements, also have a temperature gradient occur, the direction of which runs parallel to the axis of the heat exchange wall. The boiling is therefore also in the heat exchange wall between the heat exchange elements areas are stabilized and thus the permissible heat exchange capacity considerably increased.

Zwar ist an sich der über »Wärinebrücken« erfolgende Wärmetransport von der Stelle der Wärmeerzeugung zur Stelle der Wärmeabgabe sowie die Schaffung eines Temperaturgradienten längs der Oberfläche eines zu kühlenden Körpers schon bekannt (deutsche Auslegeschrift 1005172), wobei je- doch auf Grund der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Körperwand der Temperaturgradient sich nachteilig auswirkt und zu noch schlechteren KühReistun-,gen fährt. Demgegenüber führt bei der hier vorge-.schlagenen Siedekühlvorrichtung der Temperaturgradient. längs der Wärmeaustauschfläche zu dem .überraschenden Ergebnis, die Kühlleistungen beachtlich zu erhöhen.Although in the above "Wärinebrücken" taking place heat transport from the site of heat production to the site of thermal management, and the creation of a temperature gradient along the surface of a body to be cooled already known (German Auslegeschrift 1,005,172), but with JE due to the poor thermal conductivity of Body wall the temperature gradient has a disadvantageous effect and leads to even worse cooling performance. In contrast, the temperature gradient leads in the boiling cooling device proposed here. along the heat exchange surface to the .surprising result of considerably increasing the cooling performance.

Ebenso ist aucla# schon ein mit Verdampfung und Kondensation arbeitender Wärmetauscher bekannt (deutsche Auslegeschrift 1035 675), bei dem ein mit wärmetauschenden Elementen ausgestatteter Teil der Wärmeaustauschwand in einem anderen Höhenbereich liegt als der die gesamte Wärme austauschende zweite Bereich, wobei bereits Wärmeleitung mit einer waagerechten und einer lotrechten Richtungskomponente in der Wärmeaustauschwand auftritt. Bei diesem bekannten, zum Ausscheiden von in einem Gas vorhandenen Bestandteilen bestimmten Wärmetauscher ist es jedoch die die Wärme aufnehmende Fläche, die gleichzeitig einen ihrer parallelen Temperaturgradienten und einen in Richtung der Wärinetauschelemente gerichteten Temperaturgradienten aufweist, wobei der Verlauf des in diesem Wandungsteil herrschenden Temperaturgradienten ohne Einfluß auf den Temperaturgradienten ist, der in dem Wandungsbereich vorhanden ist, der von der verdampfbaren Flüssigkeit umgeben ist und die Wärmeaustrittsfläche bildet, da diese beiden Wärmeaustauschwandungsteile durch einen Wandungsabschnitt miteinander verbunden sind, der keinen Wärmeaustauschteil bildet. Dieser vorbekannte Wärmetauscher fährt daher auch nicht zu den hier vorgeschlagenen Maßnahmen, die zulässige Wärmer austauschleistung zu erhöhen, in dem ein zu der mit Wärmeaustauschelementen ausgestattetenWärmeaustrittsfläche parallel verlaufender Temperaturgradient hervorgerufen wird. Erst durch die Gesamtheit der zuvor erfindungsgemäß gekennzeichneten Merkmale der hier vorgeschlagenen Siedekühlvorrichtung, auf die insgesamt das Patentbegehren sich nur richtet, wird der hier erzielte technische Fortschritt herbeigeführt.Likewise, a heat exchanger working with evaporation and condensation is also known (German Auslegeschrift 1035 675), in which a part of the heat exchange wall equipped with heat exchanging elements lies in a different height area than the second area which exchanges the entire heat, whereby heat conduction with a horizontal one and a perpendicular directional component occurs in the heat exchange wall. In this known heat exchanger designed to remove constituents present in a gas, however, it is the heat-absorbing surface that simultaneously has one of its parallel temperature gradients and a temperature gradient directed in the direction of the heat exchange elements, the course of the temperature gradient prevailing in this wall part without any influence is on the temperature gradient that is present in the wall area which is surrounded by the evaporable liquid and forms the heat exit surface, since these two heat exchange wall parts are connected to one another by a wall section which does not form a heat exchange part. This known heat exchanger therefore also does not go to the measures proposed here to increase the permissible heat exchange capacity by producing a temperature gradient running parallel to the heat outlet surface equipped with heat exchange elements. The technical progress achieved here is only brought about by the entirety of the features of the boiling cooling device proposed here according to the invention as a whole, to which the patent application is only directed as a whole.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt mindestens die eine innere Endebene außerhalb des durch die beiden äußeren Endebenen beg .grenzten Bereichs. Hierbei ist es von weiterem Vorteil, werin beide inneren Endebenen gegenüber den ihnen entsprechenden äußeren Endebenen in gleicher Höhenrichtung verschoben sind. Ferner wirkt es sich dabei vorteilhaft aus, wenn der Abstand zwischen den bei#-den äußeren Endebenen größer ist als der Abstand zwischen den beiden inneren Endebenen.According to a further feature of the invention, there is at least one inner end plane outside the area delimited by the two outer end planes. Here it is of further advantage if both inner end planes are opposite to the their corresponding outer end planes are shifted in the same height direction. It is also advantageous if the distance between the # -den outer end planes is greater than the distance between the two inner end planes.

Nach einer bezüglich des Wirkungsgrades und leichter Herstellbarkeit besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist bei der hier vorgeschlagenen Siedekühlvorrichtung in der Nähe einer äußeren Endebene ein weit vorstehender Ringflansch vorgesehen, dessen äußerer Teil aus einem Metall mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit besteht, als sie das die Wärmeaustauschwand im wesentlichen bildende Metall aufweist. Dieser Ringflansch dient zur Abstützung der Teile der Vorrichtung, die mit der Siedekühlvorrichtung verbunden ist. Es ist je- doch bereits bekannt, für gewisse Teile von Wärmetauschern einen Werkstoff geringerer Wärmeleitfähigkeit in bezug auf andere Teile zu verwenden (belgische Patentschrift 504 253). According to an embodiment of the invention that is particularly advantageous in terms of efficiency and ease of manufacture, a protruding ring flange is provided in the vicinity of an outer end plane in the boiling cooling device proposed here, the outer part of which consists of a metal with a lower thermal conductivity than the heat exchange wall essentially having forming metal. This annular flange is used to support the parts of the device that is connected to the evaporative cooling device. It's JE but already known for certain parts of heat exchangers a material lower thermal conductivity with respect to other parts to be used (Belgian Patent 504,253).

Bei allem bringt es einen weiteren Vorteil, wenn in dem Teil der Innenfläche der Wärmeaustauschwand, der im wesentlichen die gesamte auszutauschende Wärme aufnimmt, schmale Schlitze vorgesehen sind. In Wärmetauscher bildenden Metalle teilen Flüssigkeitskanäle vorzusehen, ist zwar an sich bekannt (britische Patentschrift 685 430). Die hier vorgeschlagenen offenen Schlitze dagegen üben die besondere Funktion aus, die Wärmeaustauschwand vor gefährlichen Wärmespannungen zu bewahren, die sich besonders schädlich in Körpern auswirken, in denen sich die Temperatur sowohl in radialer als auch in axialer Richtung stark ändert.In all cases, there is a further advantage if narrow slots are provided in that part of the inner surface of the heat exchange wall which essentially absorbs all of the heat to be exchanged. In metals forming heat exchangers to share liquid channels is known per se (British patent 685 430). The open slots proposed here, on the other hand, have the special function of protecting the heat exchange wall from dangerous thermal stresses, which are particularly harmful in bodies in which the temperature changes sharply in both the radial and axial directions.

In der Zeichnung ist eine Siedekühlvorrichtung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform in einer teilweise im Axialschnitt gehaltenen Darstellung schematisch veranschaulicht.In the drawing, a boiling cooling device is according to the invention proposed type in an example chosen embodiment in a partially schematically illustrated in the axial section held representation.

F i g. 1 zeigt hierbei die die Siedekühlung betreffenden Teile einer mit Dichtesteuerung arbeitenden Elektronenröhre; F i g. 2 bringt in einem schematisch gehaltenen Tei-Ischnitt die Wärmeaustauschwand der Siedekühlvorrichtung gemäß F i g. 1 unter Darstellung der Kurven isothermer Temperaturen.F i g. 1 shows the parts relating to evaporative cooling of an electron tube operating with density control; F i g. 2 shows, in a schematic partial section, the heat exchange wall of the evaporative cooling device according to FIG . 1 showing the curves of isothermal temperatures.

. Die in F i g. 1 dargestellte Elektronenröhre ist eine zum Betrieb bei sehr kurzen Wellen bestimmte Tetrode. Ihre Anode A-B bildet einen Teil der Innenfläche der Wärmeaustauschwand 1. Verschiedene weitere Elektroden und besondere elektrische oder elektronische Teile dieser Röhre sind der Einfachheit halber nicht dargestellt, da sie auch nicht Gegenstand vorliegender Erfindung sind. Aus Hochfrequenzgründen besitzt die Anode A-B in ihrer in der Zeichnung dargestellten Höhe eine Länge, die kleiner als ihr Durchmesser ist, und ebenfalls aus elektrischen Gründen liegt die Anode nahe an den Metallringen 2, 3 und 4, welche die Anschlußstüc - ke für die nicht dargestellten Elektroden der Elektronenröhre bilden, nämlich des Schirmgitters, des Steuergitters und der Kathode. Diese nahe Anordnung erfolgt trotz der unvermeidlichen Anwesenheit des Isolierinantels 5. . The in F i g. 1 is a tetrode designed for operation with very short waves. Its anode AB forms part of the inner surface of the heat exchange wall 1. Various other electrodes and special electrical or electronic parts of this tube are not shown for the sake of simplicity, since they are also not the subject of the present invention. Radio frequency grounds the anode AB has in its illustrated in the drawing height a length which is smaller than its diameter, and also electrical reasons is the anode close to the metal rings 2, 3 and 4 that the Anschlußstüc - ke for the unillustrated Form electrodes of the electron tube, namely the screen grid, the control grid and the cathode. This close arrangement takes place despite the inevitable presence of the insulating jacket 5.

Die wärmeabgebenden Elemente 6 a, 6 b usw. der Außenfläche C-D der Wand 1, welche die Anode A-B enthält, sind in bereits früher diesseits vorgeschlagener Weise durch Nuten als massive Höcker oder Rippen ausgebildet. Die Grundfläche jedes dieser wärmeabgebenden Elemente erhält die abzugebende Wärme durch die Außenfläche C-D der Vollwandung der Anodenwand 1. Gemäß dem Hauptmerkmal des hier vorgeschlagenen Wärmeaustauschers hegen die durch die Punkte C und D senkrecht zur Achse Y-Y der Röhre einander parallel verlaufenden Ebenen zumindest teilweise auf einem, anderen Niveau als die durch die Punkte A und B sich erstreckenden Ebenen, welche den wirksamen Teil der In-nenfläche der Anodenwand 1 begrenzen, der die eigentliche Anodenwand bildet und daher den im Innern der Anodenwand erzeugten Wärmefluß aufnimmt und nach außen abzugeben hat. Aus dieser gegenseitigen Anordnung der inneren Erdebenen A, B zu den äußeren Endebenen C, D ergibt sich, daß der Wärmefluß, quer durch die Wärmeaustauschwand 1 gegenüber den Loten auf dieser Wand schräg und/ oder gekrümmt verläuft. Demzufolge sind die Strekken einander ungleich, welche die verschiedenen Eleinentarteile dieses Wärmeflusses zu durchlaufen haben, bevor sie die verschiedenen wärmeabgebenden Elemente 6 a-6 b usw. erreichen. Die Schrägheit, Gekrümmtheit oder Ungleichheit der Wege sind aus F i g. 2 klar ersichtlich, in der vor allem elf Temperaturisofhermen für von 150 bis 600' C anwachsende Werte dargestellt sind.The heat-emitting elements 6 a, 6 b , etc. of the outer surface CD of the wall 1, which contains the anode AB, are formed by grooves as massive humps or ribs in a manner already proposed on this side. The base of each of these heat-emitting elements receives the heat to be emitted through the outer surface CD of the solid wall of the anode wall 1. According to the main feature of the heat exchanger proposed here , the planes running parallel to each other through points C and D perpendicular to the axis YY of the tube lie at least partially on a, other level than the planes extending through points A and B, which limit the effective part of the inner surface of the anode wall 1 , which forms the actual anode wall and therefore absorbs the heat flow generated inside the anode wall and has to give it off to the outside. This mutual arrangement of the inner earth planes A, B to the outer end planes C, D results in the heat flow transversely through the heat exchange wall 1 being inclined and / or curved with respect to the perpendiculars on this wall. Consequently, the Strekken each other unequal, which have to go through the various Eleinentarteile this heat flux before the various heat-emitting elements 6a-6b reach so. The obliqueness, curvature or inequality of the paths are shown in FIG. 2 clearly visible, in which eleven temperature isofherms are shown for values increasing from 150 to 600 ° C.

Ein solcher in bei 100' C siedendes Wasser eingetauchter Aufbau weist im Betrieb längs der Außenfläche C-D der Wärmeaustauschwand 1 ohne sprunghaften übergang einen stetigen Temperaturgradienten zwischen dem Punkt C, welcher der kälteste Punkt ist und beispielsweise eine Temperatur von etwa 110' C besitzt, und dem Punkt D auf, welcher der heißeste Punkt ist, dessen Temperatur 3001 C ohne Gefahr des Auftretens des Leidenfrostschen Phänomens auf Grund der Stetigkeit des Temperaturgradienten zwischen dem heißesten Punkt D und dem verhältnismäßig kältesten Punkt C überschreiten kann. Gegenüber diesseits bereits früher vorgeschlagenen bekannten Wärmeaustauschern gestattet daher der hier vorgeschlagene Wärmeaustauscher, die einen Temperaturgradienten besitzende und die Stabilisierung des Siedevorgaiigs bewirkende Wandfläche beträchtlich zu vergrößern. Bei den früheren Einrichtungen haben nämlich nahezu ausschließlich die Flanken der Rippen oder Höcker oder sonstigen wärineabgebenden Elemente diese Funktion ausgeübt. Demgegenüber sichert bei dem Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung der Boden der durch die wärmeabgebenden Elemente begrenzten Nuten für einen höheren Wert der abgegebenen Leistung einen stabilen Siedevorgang.Such a structure immersed in water boiling at 100 ° C has, during operation, along the outer surface CD of the heat exchange wall 1, without a sudden transition, a constant temperature gradient between point C, which is the coldest point and, for example, has a temperature of about 110 ° C , and the Point D , which is the hottest point, the temperature of which can exceed 3001 C without risk of the Leidenfrost phenomenon occurring due to the continuity of the temperature gradient between the hottest point D and the relatively coldest point C. Compared to known heat exchangers already proposed earlier on this side, the heat exchanger proposed here therefore allows the wall surface, which has a temperature gradient and stabilizes the pre-boiling, to be increased considerably. In the earlier devices this function was almost exclusively performed by the flanks of the ribs or humps or other elements that give off heat. In contrast, in the heat exchanger according to the invention, the bottom of the grooves delimited by the heat-emitting elements ensures a stable boiling process for a higher value of the output power.

Wie ein genaueres Studium zeigt, ist die Anodenfläche A-B der beschriebenen Röhre weit davon entfernt, isotherin zu sein. Der Punkt B kann eine weitaus höhere Temperatur als der Punkt A, nämlich beispielsweise mehr als 600 gegenüber 4001 C bei A erreichen, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist. Unter Berücksichtigung dieser Gegebenheit besitzt die Anodenwand gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung schmale radiale Schlitze 7 a, 7 b usw., welche den Elementen des aktiven Teils der Anode erlauben, die hauptsächlich zwischen den Punkten A und B auftretenden unterschiedlichen Dilatationen aufzunehmen, ohne in den Bereichen von C und D gefährliche mechanische Kräfte hervorzurufen. Diese Schlitze können beispielsweise in der Anzahl von zwölf vorliegen und eine Breite von etwa 1 mm oder etwas darunter besitzen.As a closer study shows, the anode surface AB of the tube described is far from being isothermal. The point B can reach a much higher temperature than the point A, namely, for example, more than 600 compared to 4001 C at A , as shown in FIG. 2 can be seen. Taking this into account, the anode wall has, according to a further advantageous feature of the invention, narrow radial slots 7 a, 7 b , etc., which allow the elements of the active part of the anode to accommodate the different dilatations occurring mainly between points A and B, without in cause dangerous mechanical forces in the areas of C and D. These slots can be, for example, twelve in number and have a width of about 1 mm or slightly less.

Auf Grund der von dem dem Punkt D des Aufbaus benachbarten Bereich erreichten hohen Temperaturen ist es von weiterem Vorteil, wenn der Aufbau in Nähe der äußeren Endfläche D einen vorstehenden Ringflansch 13 aufweist, dessen umfänglicher Teil 14 vorzugsweise aus einem Metall mittelmäßiger Wärmeleitfähigkeit besteht, so daß dieser umfängliche Teil 14 etwa die Temperatur der Flüssigkeit 17 annimmt, die den sogenannten Siedetopf 16 ausfüllt. Dieser Siedetopf 16 ist vorzugsweise in Berührung mit dem Ringflansch 13 in Nähe dessen umfänglichen Teils 14 befestigt. An diesen kalten Bereich 14 des Ringflansclies 13 ist vorzugsweise ein Metallbund 15 angeschweißt, welcher dem Isoliermantel 5 als Stütze dient. Auf Grund dieser technologischen Maßnahmen kann der dem Punkt B be# nachbarte Bereich der Anode ohne Nachteil eine sehr hohe Temperatur annehmen, die gegebenenfalls weit über 300' C liegt. Im übrigen sind in F i g. 2 die Temperaturisothermen des Ringflansches 13-14 mit eingezeichnet. Wie zu erwarten, fallen diese Isothermen ab, je weiter man sich vom Punkt D in Richtung auf den umfänglichen Teil 14 des Ringflansches 13 entfernt.Due to the high temperatures reached by the area adjacent to the point D of the structure, it is of further advantage if the structure has a protruding annular flange 13 in the vicinity of the outer end face D, the peripheral part 14 of which is preferably made of a metal of moderate thermal conductivity, so that this circumferential part 14 assumes approximately the temperature of the liquid 17 which fills the so-called boiling pot 16. This boiling pot 16 is preferably attached in contact with the annular flange 13 in the vicinity of its peripheral part 14. These cold portion 14 of the Ringflansclies 13 a metal collar 15 is welded, preferably, the insulating jacket which 5 serves as a support. On the basis of these technological measures, the area of the anode adjacent to point B can assume a very high temperature, possibly well above 300 ° C., without any disadvantage. In addition, in FIG. 2 the temperature isotherms of the annular flange 13-14 are also shown. As expected, these isotherms decrease the further one moves away from point D in the direction of the circumferential part 14 of the annular flange 13 .

Claims

Claims: 1. Evaporative cooling device with a jacket-like closed, axially symmetrical heat-conducting wall, the outer surface of which has a part delimited by two end planes perpendicular to the axis of symmetry, equipped with heat exchange elements and surrounded by the liquid that absorbs the heat through evaporation between the two end planes (C, D) of the outer surface part equipped with heat exchange elements, at least one is located outside the two inner end planes (A, B) that are parallel to the former, between the inner surface part of the heat exchange wall (1 ) is located.

2. Evaporative cooling device according to claim 1, da7 characterized in that at least one inner end plane (B) lies outside the area delimited by the two outer end planes (C, D). 3. Evaporative cooling device according to claim 2, characterized in that both inner end planes opposite the outer end planes corresponding to them (C "D) # in the same height .richtun, -, v, exschobeii sm * d. , -4 .. SiedQkühlvorriclitung according to one of Anspräähe 1 to 3, characterized in that the distance between the two outer end planes (C, D) is greater preceding than the distance between the two inner end planes (a, B). 5. Siedekühlvorrichtung according to one of Claims, characterized by an annular flange (13-14) protruding far in the vicinity of an outer end plane (D) , the outer part (14) of which consists of a metal with a lower thermal conductivity than the metal essentially forming the heat exchange wall (1) 6. Evaporative cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that in the part (8) of the inner surface of the heat exchange wall (1) which absorbs substantially all of the heat to be exchanged there is a narrow slot e (7 a, 7 b) are provided. 7. Use of the evaporative cooling device according to one of the preceding claims for cooling electron tubes. Considered publications: - German Auslegeschriften No. -1 035 675, 1.005 172; Belgian Patent No. 504 253; British Patent No. 685 430.