Wärmeübertragungsrohr, luftbeheizter Verdampfer und Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs

Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungsrohr, insbesondere ein Flossenrohr, für einen luftbeheizten Verdampfer zum Anwärmen und/oder Verdampfen von kryogenen Flüssigkeiten, einen luftbeheizten Verdampfer zum Anwärmen und/oder Verdampfen von kryogenen Flüssigkeiten mit einem derartigen Wärmeübertragungsrohr und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Wärmeübertragungsrohrs. Mit Hilfe von luftbeheizten Verdampfern werden kryogene Flüssigkeiten wie z.B.

flüssiger Sauerstoff, flüssiger Stickstoff, flüssiges Argon, flüssiger Wasserstoff, flüssiges Kohlendioxid und Flüssigerdgas mit Hilfe der Umgebungswärme angewärmt und/oder verdampft. An Wärmeübertragungsrohren derartiger luftbeheizter Verdampfer kann in der zur Aufheizung verwendeten Frischluft enthaltene Luftfeuchtigkeit kondensieren und gefrieren. Hierdurch bildet sich an den Wärmeübertragungsrohren eine isolierende Schicht, die zur Aufrechterhaltung der Funktionalität des Verdampfers mittels Werkzeug manuell abgeschlagen oder mit Hilfe eines Dampfstrahlers entfernt werden muss. Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Wärmeübertragungsrohr für einen luftbeheizten Verdampfer zum

Anwärmen und/oder Verdampfen von kryogenen Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen. Demgemäß wird ein Wärmeübertragungsrohr, insbesondere ein Flossenrohr, für einen luftbeheizten Verdampfer zum Anwärmen und/oder Verdampfen von kryogenen Flüssigkeiten vorgeschlagen. Das Wärmeübertragungsrohr umfasst einen

Rohrabschnitt und eine außenseitig an dem Rohrabschnitt vorgesehene Beschichtung, die einen hydrophilen Anteil und einen hydrophoben Anteil aufweist, wobei der hydrophile Anteil in der Beschichtung von dem hydrophoben Anteil umfänglich eingeschlossene Keimstellen zur Kondensation von Luftfeuchtigkeit an denselben bildet und wobei die Keimstellen eine Größe von weniger als 100 nm aufweisen. Durch das Vorsehen der Keimstellen kann die Kondensation der in der Frischluft enthaltenen Luftfeuchtigkeit an dem Wärmeübertragungsrohr so gesteuert werden, dass sich bevorzugt kugelförmige Eiskristalle bilden, die schichtweise aufwachsen. Die Eiskristalle haben aufgrund der Benetzbarkeit der Keimstellen und der Unbenetzbarkeit des hydrophoben Anteils nur an einem sehr kleinen Abschnitt ihrer Oberfläche einen Kontakt mit dem Wärmeübertragungsrohr. Hierdurch sind diese besonders leicht von dem Wärmeübertragungsrohr zu entfernen. Die Bildung einer isolierenden Schicht wird durch die gezielte Kristallisation verhindert, da die Eiskristalle frühzeitig keinen Halt mehr an dem Wärmeübertragungsrohr finden und selbsttätig abfallen oder durch den Luftzug der das Wärmeübertragungsrohr überstreichenden Frischluft von diesem entfernt werden. Hierdurch kann auf eine manuelle Entfernung einer isolierenden Schicht, wie beispielsweise einem Eispanzer, verzichtet werden, wodurch eine mechanische Beschädigung des Wärmeübertragungsrohrs ausgeschlossen ist. Ferner kann auch auf eine energieintensive Entfernung des Eises mittels Dampfstrahlen verzichtet werden. Die Keimstellen sind vorzugsweise Nanopartikel. Die Begriffe Nanopartikel bzw. Nanoteilchen bezeichnen Verbünde von einigen wenigen bis einigen tausend Atomen oder Molekülen. Die Bezeichnung Nano bezieht sich auf ihre Größe, die typischerweise bei 1 bis 100 nm liegt. Vorzugsweise sind die Keimstellen 10 bis 90 nm, weiter bevorzugt 20 bis 80 nm, weiter bevorzugt 30 bis 70 nm, weiter bevorzugt 40 bis 60 nm groß. Die Größe der Keimstellen kann ein Durchmesser, eine Länge, eine Höhe und/oder eine Breite derselben sein. Die Größe kann auch als Partikelgröße bezeichnet werden. Das Wärmeübertragungsrohr kann sich radial aus dem

Rohrabschnitt herauserstreckende Wärmeübertragungsrippen aufweisen. Das

Wärmeübertragungsrohr kann dann auch als Flossenrohr bezeichnet werden.

Alternativ kann das Wärmeübertragungsrohr rippenlos, also glatt sein.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Keimstellen so klein, dass an den Keimstellen gebildete Eiskristalle kugelförmig sind.

Die Eiskristalle bilden sich aus an den Keimstellen kondensierter Luftfeuchtigkeit.

Dabei wachsen die Eiskristalle schichtförmig auf. Aufgrund der Oberflächenspannung von Wasser bildet sich dabei eine kugelförmige Geometrie der Eiskristalle. Mit fortschreitendem Wachstum der Eiskristalle wird die Fläche, mit der die Eiskristalle an den Keimstellen anhaften im Vergleich zu einer Gesamtoberfläche der Eiskristalle immer kleiner, so dass diese schon bei der kleinsten Berührung von dem Wärmeübertragungsrohr abfallen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Keimstellen so klein, dass die

Eiskristalle aufgrund ihres Eigengewichts von dem Wärmeübertragungsrohr abfallen.

Vorzugsweise ist das Wärmeübertragungsrohr so angeordnet, dass die Schwerkraft parallel zu der Beschichtung orientiert ist. Vorzugsweise wachsen die Eiskristalle so lange, bis sie selbsttätig von dem Wärmeübertragungsrohr abfallen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Durchmesser der Keimstellen kleiner als ein Durchmesser der an den Keimstellen gebildeten Eiskristalle.

Vorzugsweise ist der Durchmesser der Keimstellen um ein Vielfaches kleiner als der Durchmesser der Eiskristalle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Keimstellen punktförmig.

Unter punktförmig ist zu verstehen, dass die Keimstellen nur eine sehr kleine

Oberfläche aufweisen. Die Keimstellen können beispielsweise kreisrund, elliptisch, oval, vieleckig oder sternförmig sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Wärmeübertragungsrohr außenseitig an dem Rohrabschnitt vorgesehene Wärmeübertragungsrippen, an denen die Beschichtung vorgesehen ist.

Die Wärmeübertragungsrippen erstrecken sich vorzugsweise radial aus dem

Rohrabschnitt heraus. Die Beschichtung ist sowohl an dem Rohrabschnitt als auch an den Wärmeübertragungsrippen vorgesehen. Die Wärmeübertragungsrippen können verzweigt oder verästelt sein. Hierdurch vergrößert sich eine Oberfläche des

Wärmeübertragungsrohrs, wodurch eine gute Wärmeübertragung von der Frischluft auf die kryogene Flüssigkeit gewährleistet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Rohrabschnitt aus einer

Aluminiumlegierung gefertigt. Vorzugsweise ist der Rohrabschnitt materialeinstückig mit den

Wärmeübertragungsrippen ausgebildet. Beispielsweise kann der Rohrabschnitt ein Strangpressprofil sein. Durch die Verwendung von z.B. einer Aluminiumlegierung sind sehr gute Wärmeübertragungseigenschaften gewährleistet. Alternativ kann der

Rohrabschnitt beispielsweise aus einer Stahllegierung, einem Faserverbundwerkstoff, einem Kunststoffmaterial oder einem beliebigen anderen Material gefertigt sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Beschichtung eine Sol-Gel- Beschichtung.

Insbesondere ist die Beschichtung eine Nanobeschichtung oder kann als

Nanobeschichtung bezeichnet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Beschichtung ein Einkomponenten- Polysiloxan-Urethan-Einschichtbeschichtungsstoff.

Beispielsweise kann als Bindemittelbasis ein Polysiloxan-Urethan-Harz eingesetzt werden, das mit Nanopartikeln gefüllt ist. Die Beschichtung kann beispielsweise eine Schichtdicke von 3 - 10 μηι nach ihrer Härtung aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Keimstellen in dem hydrophoben Anteil gleichmäßig verteilt angeordnet. Alternativ können die Keimstellen in dem hydrophoben Anteil ungleichmäßig verteilt angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Keimstellen so voneinander beabstandet, dass die gebildeten Eiskristalle vor dem Abfallen von dem Wärmeübertragungsrohr einander nicht berühren. Hierdurch wird die Bildung eines Eispanzers zuverlässig verhindert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Wärmeübertragungsrohr ferner eine Einrichtung zum Einbringen von Stößen und/oder Vibrationen in das

Wärmeübertragungsrohr auf. Hierdurch wird die Entfernung der Eiskristalle vereinfacht. Die Einrichtung kann beispielsweise ständig oder in regelmäßigen Abständen aktiviert werden. Die

Einrichtung kann beispielsweise einen federvorgespannten Hammer aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Keimstellen so in den hydrophoben Anteil eingebettet, dass eine jeweilige Oberfläche der Keimstellen von dem

hydrophoben Anteil unbedeckt ist.

Das heißt, die Oberfläche der Keimstellen ist von dem hydrophoben Anteil unbenetzt.

Weiterhin wird ein luftbeheizter Verdampfer zum Anwärmen und/oder Verdampfen von kryogenen Flüssigkeiten mit zumindest einem derartigen Wärmeübertragungsrohr vorgeschlagen. Der luftbeheizte Verdampfer kann eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren aufweisen. Vorzugsweise sind die Wärmeübertragungsrohre vertikal positioniert.

Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Wärmeübertragungsrohre in Serie geschaltet.

Die Wärmeübertragungsrohre sind bevorzugt mit Hilfe von Rohrbögen miteinander verbunden. Die Wärmeübertragungsrohre können auch parallel geschaltet sein. Die Wärmeübertragungsrohre können auf einem Traggestell montiert sein. Das Traggestell kann an einem Fundament, insbesondere einer Betonplatte, befestigt sein.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs, insbesondere eines Flossenrohrs, für einen luftbeheizten Verdampfer zum Anwärmen und/oder Verdampfen von kryogenen Flüssigkeiten vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Rohrabschnitts und außenseitiges Beschichten des Rohrabschnitts mit einer Beschichtung, die einen hydrophilen Anteil und einen hydrophoben Anteil aufweist, wobei der hydrophile Anteil in der

Beschichtung von dem hydrophoben Anteil umfänglich eingeschlossene Keimstellen zur Kondensation von Luftfeuchtigkeit an denselben bildet und wobei die Keimstellen eine Größe von weniger als 100 nm aufweisen. Der Rohrabschnitt umfasst vorzugsweise Wärmeübertragungsrippen, die sich radial aus diesem herauserstrecken. Der Rohrabschnitt kann auch rippenlos, also glatt sein. Die Wärmeübertragungsrippen werden ebenfalls mit der Beschichtung versehen. Die Beschichtung kann beispielsweise mittels eines Spritzverfahrens, eines

Tauchverfahrens oder eines Flutverfahrens auf das Wärmeübertragungsrohr bzw. auf den Rohrabschnitt und die Wärmeübertragungsrippen aufgebracht werden. Die Beschichtung kann bei einer erhöhten Temperatur in das Wärmeübertragungsrohr eingebrannt werden. Weitere mögliche Implementierungen des Wärmeübertragungsrohrs, des luftbeheizten Verdampfers und/oder des Verfahrens umfassen auch nicht explizit genannte

Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Wärmeübertragungsrohrs, des luftbeheizten Verdampfers und/oder des Verfahrens hinzufügen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte des Wärmeübertragungsrohrs, des luftbeheizten Verdampfers und/oder des Verfahrens sind Gegenstand der

Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Wärmeübertragungsrohrs, des luftbeheizten Verdampfers und/oder des Verfahrens. Im Weiteren werden das Wärmeübertragungsrohr, der luftbeheizte Verdampfer und/oder das Verfahren anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter

Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines

luftbeheizten Verdampfers;

Fig. 2 zeigt eine weitere schematische Seitenansicht des luftbeheizten Verdampfers gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 zeigt eine schematische Aufsicht des luftbeheizten Verdampfers gemäß Fig. 1 ;

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines

Wärmeübertragungsrohrs für den luftbeheizten Verdampfer gemäß Fig. 1 ; Fig. 5 zeigt die Detailansicht V gemäß der Fig. 4;

Die Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht gemäß der Schnittlinie Vl-Vl der Fig. 5, und

Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines

Verfahrens zum Herstellen eines Wärmeübertragungsrohrs gemäß Fig. 4. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben

Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines luftbeheizten Verdampfers 1 zum Anwärmen und/oder Verdampfen von kryogenen Flüssigkeiten. Die Fig. 2 zeigt eine weitere schematische Seitenansicht des

Verdampfers 1 und die Fig. 3 zeigt eine schematische Aufsicht des Verdampfers 1. Im Folgenden wird auf die Fig. 1 bis 3 gleichzeitig Bezug genommen.

Beispiele für kryogene Flüssigkeiten oder verflüssigte tiefkalte Gase sind flüssiger Sauerstoff, flüssiger Stickstoff, flüssiges Argon, flüssiger Wasserstoff, flüssiges

Kohlendioxid, flüssiges Ethen oder Ethylen, flüssiges Ethan, flüssiges Helium oder Flüssigerdgas (Liquefied Natural Gas, LNG). Der Verdampfer 1 kann beispielsweise bei der Anwärmung und/oder Verdampfung von kryogenen Flüssigkeiten im Bereich der Metallverarbeitung, der Medizintechnik, der Elektronik, der Wasseraufbereitung, der Energieerzeugung, der Nahrungsmittelindustrie, der Umwelttechnologie oder ähnlichen Bereichen Anwendung finden. Der Verdampfer 1 ist dazu eingerichtet, kryogene Flüssigkeiten mit Hilfe der Wärme der Umgebungsluft zu erwärmen und/oder zu verdampfen. Der Verdampfer 1 umfasst eine Vielzahl an Wärmeübertragungsrohren 2, von denen in den Fig. 1 bis 3 jeweils nur zwei mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Anzahl der Wärmeübertragungsrohre 2 ist beliebig. Beispielsweise kann der Verdampfer 1 , wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, 30 Wärmeübertragungsrohre 2 aufweisen. Alternativ kann der Verdampfer 1 auch nur 24, 16, 12, 6, oder 4 Wärmeübertragungsrohre 2 umfassen. Mehrere Wärmeübertragungsrohre 2 können eine Rohranordnung 3 des Verdampfers 1 bilden. Wie die Fig. 3 zeigt, können jeder Rohranordnung 3 sechs hintereinander geschaltete Wärmeübertragungsrohre 2 zugeordnet sein. Die

Wärmeübertragungsrohre 2 einer Rohranordnung 3 sind mit Hilfe von Rohrbögen 4 fluidisch miteinander verbunden. Ferner sind auch die Rohranordnungen 3 mit Hilfe von Rohrbögen 4 miteinander verbunden.

Der Verdampfer 1 weist weiterhin einen ersten Anschluss 5 und einen zweiten

Anschluss 6 auf. Beispielsweise kann eine kryogene Flüssigkeit durch den Anschluss 5 in den Verdampfer 1 eingeleitet werden, wobei es alle Wärmeübertragungsrohre 2 des Verdampfers 1 nacheinander durchströmt, um im erwärmten oder verdampften

Zustand aus dem Anschluss 6 wieder aus dem Verdampfer 1 abgeführt zu werden. Im Betrieb des Verdampfers 1 werden die Wärmeübertragungsrohre 2 von Frischluft L überstrichen. Die Frischluft L gibt Wärme an die Wärmeübertragungsrohre 2 ab. Dabei wird die Frischluft L abgekühlt und die Wärmeübertragungsrohre 2 werden erwärmt.

Der Verdampfer 1 umfasst weiterhin ein Traggestell 7, auf dem die Rohranordnungen 3 angeordnet sind. Die Rohranordnungen 3 können mit dem Traggestell 7 beispielsweise verschraubt oder verschweißt sein. Das Traggestell 7 kann auf einem in den Fig. 1 bis 3 nicht gezeigten Fundament, insbesondere einem Betonfundament, angeordnet sein. Der Verdampfer 1 kann ohne das Traggestell 7 eine Höhe n von beispielsweise 3 bis 6 m aufweisen. Der Verdampfer 1 kann weiterhin eine Breite bi von beispielsweise 30 cm bis 2 m aufweisen. Ferner kann der Verdampfer 1 eine Tiefe ^ von

beispielsweise 50 cm bis 1 ,5 m aufweisen. Die Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines

Wärmeübertragungsrohrs 2. Das Wärmeübertragungsrohr 2 weist einen Rohrabschnitt 8 auf, durch dessen Innenraum 9 eine kryogene Flüssigkeit geleitet wird. Zur

Oberflächenvergrößerung ragen in den Innenraum 9 eine Vielzahl an ersten

Wärmeübertragungsrippen 10 hinein. Hierdurch wird die Wärmeübertragung von dem Rohrabschnitt 8 auf die kryogene Flüssigkeit verbessert. Außenseitig sind an dem Rohrabschnitt 8 sich aus diesem radial heraus erstreckende zweite

Wärmeübertragungsrippen 1 1 vorgesehen. Vorzugsweise sind der Rohrabschnitt 8, die ersten Wärmeübertragungsrippen 10 und die zweiten Wärmeübertragungsrippen 1 1 materialeinstückig ausgeführt. Beispielsweise ist das Wärmeübertragungsrohr 2 ein Strangpressprofil. Vorzugsweise ist das Wärmeübertragungsrohr 2 aus einem

Aluminiumwerkstoff gefertigt.

Die außenseitig an dem Rohrabschnitt 8 vorgesehenen zweiten

Wärmeübertragungsrippen 11 können Verzweigungen 12, 13 oder endseitig an den zweiten Wärmeübertragungsrippen 11 vorgesehene Endabschnitte 14 umfassen. Mit Hilfe der Verzweigungen 12, 13 und/oder der Endabschnitte 14 kann eine

Oberflächenvergrößerung des Wärmeübertragungsrohrs 2 erreicht werden. Die Wärmeübertragungsrippen 10, 1 1 können gleichmäßig über einen Umfang des

Rohrabschnitts 8 verteilt angeordnet sein. Da sich die zweiten

Wärmeübertragungsrippen 11 flossenförmig aus dem Rohrabschnitt 8

herauserstrecken, wird das Wärmeübertragungsrohr 2 auch als Flossenrohr bezeichnet. Der Rohrabschnitt 8 kann auch rippenlos, also glatt sein. Das

Wärmeübertragungsrohr 2 weist weiterhin eine in der Fig. 4 nicht gezeigte außenseitig aufgebrachte Beschichtung auf.

Die Fig. 5 zeigt eine stark vergrößerte schematische Aufsicht auf das

Wärmeübertragungsrohr 2 gemäß der Detailansicht V der Fig. 4. Die Fig. 6 zeigt eine schematische Teilschnittansicht des Wärmeübertragungsrohrs 2 gemäß der

Schnittlinie Vl-Vl der Fig. 5. Im Folgenden wird auf die Fig. 5 und 6 gleichzeitig Bezug genommen.

Außenseitig an dem Rohrabschnitt 8 und den zweiten Wärmeübertragungsrippen 11 ist eine Beschichtung 15 vorgesehen. Die Beschichtung 15 ist vorzugsweise eine sogenannte Sol-Gel-Beschichtung. Unter einer Sol-Gel-Beschichtung ist ein über einen Sol-Gel-Prozess hergestelltes anorganisches oder hybridpolymeres Filmsystem zu verstehen. Unter einem Hybridpolymer ist ein polymerer Werkstoff zu verstehen, der Struktureinheiten verschiedener Materialklassen auf molekularer Ebene in sich vereint. Ein Sol-Gel-Prozess ist ein Verfahren zur Herstellung nicht-metallischer anorganischer oder hybridpolymerer Materialien aus kolloidalen Dispersionen, den sogenannten

Solen. Die Ausgangsmaterialien werden auch als Präkursoren bezeichnet. Aus ihnen entstehen in Lösung in ersten Grundreaktionen feinste Teilchen. Durch eine spezielle Weiterverarbeitung der Sole lassen sich Pulver, Fasern, Schichten oder Aerogele erzeugen. Wegen der geringen Größe der zunächst erzeugten Solpartikel im Nanometerbereich lässt sich der Sol-Gel-Prozess als Teil der chemischen

Nanotechnologie verstehen.

Insbesondere kann die Beschichtung 15 ein Einkomponenten-Polysiloxan-Urethan- Einschichtbeschichtungsstoff sein, der mit Nanopartikeln gefüllt ist. Hierbei kann als Bindemittel ein Polysiloxan-Urethan-Harz verwendet werden. Die Beschichtung 15 kann mit Hilfe eines Spritz-, Tauch- oder Flutverfahrens auf das

Wärmeübertragungsrohr 2 aufgebracht werden. Die Beschichtung 15 kann bei erhöhter Temperatur eingebrannt werden. Wie die Fig. 6 zeigt, kann die Beschichtung 15 eine Dicke d ₁₅ von 3 bis 10 μιη nach der Härtung aufweisen. Die Beschichtung 15 weist einen hydrophilen Anteil 16 und einen hydrophoben Anteil 17 auf. Hydrophilie bedeutet wasserliebend, was besagt, dass ein Stoff stark mit Wasser oder anderen polaren Stoffen wechselwirkt. Das Gegenteil von Hydrophilie ist Hydrophobie. Hydrophobie bedeutet wörtlich wassermeidend. In der Chemie werden mit hydrophob Substanzen charakterisiert, die sich nicht mit Wasser mischen und es auf Oberflächen abperlen lässt. Wenn eine Oberfläche stark wasseranziehend ist, spricht man auch von

Superhydrophilie. Vorzugsweise ist der Anteil 16 superhydrophil. Nur der hydrophile Anteil 16 ist mit Wasser benetzbar. Insbesondere ist der hydrophile Anteil 16 vollständig mit Wasser benetzbar. Der hydrophobe Anteil 1 ist nicht mit Wasser benetzbar.

Der hydrophile Anteil 16 bildet in der Beschichtung 15 von dem hydrophoben Anteil 17 umfänglich eingeschlossene Keimstellen 18 aus. Die Keimstellen 18 sind vorzugsweise punktförmig. Die Keimstellen 18 können auch als Partikel bezeichnet werden. Die Keimstellen 18 sind Nanopartikel. Die Keimstellen 18 weisen eine Partikelgröße von weniger als 100 nm auf. Im Bereich der Partikeltechnologie und der

Partikelmesstechnik bzw. der Dispersitätsanalyse wird als Merkmal der

Äquivalentdurchmesser eines Partikels gewählt. Aus der allgemeinen

Häufigkeitsverteilung der Statistik wird somit die Partikelgrößenverteilung. Diese wird häufig auch als Korngrößenverteilung bezeichnet. Der Äquivalentdurchmesser ist ein Maß für die Größe eines unregelmäßig geformten Partikels wie beispielsweise eines Sandkorns. Er berechnet sich aus dem Vergleich einer Eigenschaft des

unregelmäßigen Teilchens mit einer Eigenschaft eines regelmäßig geformten

Teilchens. Die Keimstellen 18 können eine beliebige Geometrie aufweisen. Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, können die Keimstellen 18 beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen sein. Alternativ können die Keimstellen 18 auch oval, elliptisch, vieleckig, sternförmig oder dergleichen sein. Die Keimstellen 18 können gleichmäßig oder ungleichmäßig in dem hydrophoben Anteil 17 verteilt angeordnet sein. Beispielsweise weisen die Keimstellen 18 einen Durchmesser d ₈ auf. Der Durchmesser d ₁₈ kann der Äquivalentdurchmesser der Keimstellen 18 sein. Der Durchmesser d ₁₈ beträgt vorzugsweise weniger als 100 nm, weiter bevorzugt weniger als 90 nm, weiter bevorzugt weniger als 80 nm. Die Keimstellen 18 sind so in dem hydrophoben Anteil 17 eingebettet, dass eine jeweilige Oberfläche 19 der Keimstellen 18 von dem hydrophoben Anteil 17 unbedeckt ist.

Wie die Fig. 6 zeigt, können die Keimstellen 18 so in dem hydrophoben Anteil 17 eingebettet sein, dass diese den Rohrabschnitt 8 nicht berühren. Alternativ können die Keimstellen 18 den Rohrabschnitt 8 auch berühren. Die Keimstellen 18 bilden

Kristallisationspunkte für die Bildung von Eiskristallen 20 an dem

Wärmeübertragungsrohr 2. Die in der Frischluft L enthaltene Luftfeuchtigkeit kondensiert an dem Wärmeübertragungsrohr 2 und gefriert an diesem. Mit Hilfe der Keimstellen 18 wird eine gesteuerte Kondensation und Kristallisation der in der Frischluft L enthaltenen Luftfeuchtigkeit erreicht.

Die Oberfläche 19 der Keimstellen 18 ist dabei so klein, dass sich an den Keimstellen 18 bildende Eiskristalle 20 kugelförmig sind. Das heißt, die Eiskristalle 20 berühren die Beschichtung 15 nur an den Keimstellen 18 und damit mit einer sehr kleinen

Oberfläche. Die Eiskristalle 20 wachsen dabei so lange, bis sie aufgrund ihres

Eigengewichts selbsttätig von dem Wärmeübertragungsrohr 2 abfallen oder durch die über das Wärmeübertragungsrohr 2 strömende Frischluft L abgetragen werden. Die Bildung einer isolierenden Schicht, wie beispielsweise eines geschlossenen

Eispanzers, auf dem Wärmeübertragungsrohr 2 wird durch die frühzeitige Entfernung der Eiskristalle 20 verhindert. Der Durchmesser d ₁₈ der Keimstellen 18 ist dabei kleiner als ein Durchmesser d ₂₀ der Eiskristalle 20. Da der hydrophobe Anteil 17 nicht mit Wasser benetzbar ist, bilden sich auf diesem auch keine Eiskristalle 20.

Um das Abfallen der Eiskristalle 20 von dem Wärmeübertragungsrohr 2 sicher zu gewährleisten, kann das Wärmeübertragungsrohr 2 eine in der Fig. 1 nur sehr vereinfacht angedeutete Einrichtung 21 zum Einbringen von Stößen, Vibrationen und/oder Schwingungen in das Wärmeübertragungsrohr 2 aufweisen. Die Einrichtung 21 kann beispielsweise einen federvorgespannten Hammer umfassen. Die Einrichtung 21 kann das Wärmeübertragungsrohr 2 beispielsweise ständig oder in regelmäßigen Abständen mit Stößen, Vibrationen und/oder Schwingungen beaufschlagen, so dass sich die Eiskristalle 20 von dem Wärmeübertragungsrohr 2 lösen.

Das Wärmeübertragungsrohr 2 weist gegenüber bekannten Wärmeübertragungsrohren die folgenden Vorteile auf. Dadurch, dass mit Hilfe der Keimstellen 18 die in der Frischluft L enthaltene Luftfeuchtigkeit gezielt kondensiert, bilden sich kugelförmige Eiskristalle 20, die solange wachsen, bis deren Eigengewicht so groß ist, dass sie entweder selbsttätig von dem Wärmeübertragungsrohr abfallen, von der Luftströmung der Frischluft L abgetragen werden oder durch das Einbringen von Stößen, Vibrationen und/oder Schwingungen mit Hilfe der Einrichtung 21 leicht von dem

Wärmeübertragungsrohr 2 lösbar sind. Durch die gezielte Bildung der Eiskristalle 20 wird die Bildung einer isolierenden Schicht, wie beispielsweise einem Eispanzer, auf dem Wärmeübertragungsrohr 2 verhindert. Hierdurch ist stets eine gute

Wärmeübertragung von der Frischluft L auf die kryogene Flüssigkeit gewährleistet. Die Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines derartigen Wärmeübertragungsrohrs 2. In einem Schritt S1 wird der Rohrabschnitt 8 mit den Wärmeübertragungsrippen 10, 1 1 bereitgestellt. In einem Schritt S2 wird der Rohrabschnitt 8 außenseitig mit der

Beschichtung 15 versehen, die den hydrophilen Anteil 16 und den hydrophoben Anteil 17 aufweist, wobei der hydrophile Anteil 16 in der Beschichtung 15 von dem

hydrophoben Anteil 17 umfänglich eingeschlossene Keimstellen 18 zur Kondensation von Luftfeuchtigkeit aus der Frischluft L an denselben bildet. Dabei weisen die

Keimstellen 18 einen Durchmesser d ₁₈ von weniger als 100 nm auf. Hierbei finden Nanopartikel als Keimstellen 18 Anwendung.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Verwendete Bezugszeichen

1 Verdampfer

2 Wärmeübertragungsrohr

3 Rohranordnung

4 Rohrbogen

5 Anschluss

6 Anschluss

7 Traggestell

8 Rohrabschnitt

9 Innenraum

10 Wärmeübertragungsrippe

11 Wärmeübertragungsrippe

12 Verzweigung

13 Verzweigung

14 Endabschnitt

15 Beschichtung

16 Hydrophiler Anteil

17 Hydrophober Anteil

18 Keimstelle

19 Oberfläche

20 Eiskristall

21 Einrichtung bi Breite

d 5 Dicke

die Durchmesser

d ₂ o Durchmesser

L Frischluft

S1 Schritt

S2 Schritt

ti Tiefe