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CN102782297B - 用于加强和降低热传递的装置及用于刺激热传递和保护温度敏感性表面的方法 - Google Patents

用于加强和降低热传递的装置及用于刺激热传递和保护温度敏感性表面的方法 Download PDF

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CN102782297B
CN102782297B CN201180012240.8A CN201180012240A CN102782297B CN 102782297 B CN102782297 B CN 102782297B CN 201180012240 A CN201180012240 A CN 201180012240A CN 102782297 B CN102782297 B CN 102782297B
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Abstract

一种换热系统包括一个电极，该电极被配置成静电地控制一种加热后的气体流在热传递表面和/或热敏感性表面附近的流动。

Description

用于加强和降低热传递的装置及用于刺激热传递和保护温度敏感性表面的方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35USC§119(e)要求美国临时专利申请序号61/294,761的优先权益，其名称为“用于电启动的热传递的方法和装置”，由DavidGoodson、ThomasS.Hartwick和ChristopherA.Wiklof发明，于2010年1月13日提交，该申请与本申请是当前共同未决的并且该申请在与此处的披露一致的范围内通过引用进行结合。
背景
典型的外部燃烧系统，如燃烧器和锅炉可以包括相对复杂的系统，以将从加热后的气体流中提取的热量最大化。一般，这样的系统可以依赖于强制的或自然的对流以从加热后的气体流通过传热表面向散热器传热。
其他的系统(可以包括上述燃烧系统，或例如可以包括其他系统如涡轮喷射发动机、冲压式喷气发动机或超音速冲压喷气式发动机、以及火箭发动机)由于关键部件受热气体的侵蚀而在燃烧温度或可靠性方面受到限制。所希望的是降低向这类系统的温度敏感性表面的热传递。
概述
根据一个实施方案，一个用于电刺激的热传递的系统可以包括至少一个第一电极和至少一个热传递表面，该第一电极位于一个加热的气体流附近，而该热传递表面位于该至少一个电极附近。该加热的气体流可以包括从燃烧反应产生的带正电和/或负电的物质。至少一个第一电极可以被电调节为将带正电和/或负电的物质吸引向该至少一个热传递表面。受到吸引的带电的物质可以夹带载热的不带电的物质。载热的带电并且不带电的物质流可以响应性地在该至少一个热传递表面附近流动并且从加热后的气体流传递热能到对应于该至少一个热传递表面的一个散热器。
根据另一个实施方案，至少一个第二电极可以选择性地从该加热后的气体流中去除一种或多种带电的物质。该加热后的气体流因此可以展现出电荷的不平衡，这种不平衡可以在该加热后的气体流在该至少一个第一电极附近流动时被保持。
根据另一个实施方案，一个热传递表面可以包括一种一体的电极，该电极被配置成静电吸引加热后的气体流中的带电的物质。受到吸引的带电的物质可以夹带加热后的不带电的物质。该一体的电极可以是与该热传递表面电绝缘的。
根据另一个实施方案，一种用于刺激热传递的方法可以包括提供一种载有带电的物质的加热后的气体、调节一个第一电极以驱动该加热后的气体在一个热传递表面附近流动、并且从该气体传递热到该热传递表面。
根据另一个实施方案，一种用于保护温度敏感性表面的方法可以包括提供一种载有带电的物质的加热后的气体并且调节一个第一电极以驱动该加热后的气体远离一个温度敏感性表面流动从而降低从该气体到该温度敏感性表面的热传递。
根据另一个实施方案，一种用于降低来自燃烧反应的热传递的装置可以包括一个温度敏感性表面以及一个第一电极，该表面位于一种来自燃烧反应的含有带电的物质的热气体流中，而该第一电极被配置成受到调节以驱动来自该燃烧反应的带电的物质到达一个离开该温度敏感性表面的位置。
至少一个第二电极可被调节为在约200Hz或更高的频率下处于正电压的范围内。
正电压的范围可包括约0伏到+500伏或更高。
调节第一电极可包括在约500Hz或更低的频率下调节该第一电极。
附图简要说明
图1是根据一个实施方案的一种系统的图，该系统被配置成使用电场来刺激到一个热传递表面的热传递。
图2是根据一个实施方案的一种系统的图，与图1的系统相比，该系统具有替代性的电极安排。
图3是根据一个实施方案的对应于图2的一体的电极和热传递表面的部分截面图。
图4是根据一个实施方案的一个波形图，显示了用于驱动图1-3的电极的示例性波形。
图5是根据一个实施方案的系统的图，该系统被配置成具有多个电极和多个热传递表面。
图6是根据一个实施方案的热传递表面的特写截面视图，展现了带电的物质撞击在边界层上的效果。
图7是根据一个实施方案的系统的图，该系统被配置成使用电场来保护一个温度敏感性表面免受热传递。
图8是根据另一个实施方案的系统的图，该系统被配置成使用电场来保护一个温度敏感性表面免受热传递。
详细说明
在以下的详细说明中，将参照附图，附图形成了本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地标示类似的部件，除非上下文中另外指出。在详细说明、附图和权利要求书中描述的展示性实施方案并非意在进行限制。在不背离在此呈现的主题的精神和范围的情况下，可以采用其他的实施方案并且可以进行其他的更改。
图1是根据一个实施方案的一种系统101的图，该系统被配置成使用电场来刺激向一个热传递表面114的热传递。系统101典型地可以包括一个火焰102，该火焰由燃烧器组件103支持。火焰102中的燃烧反应产生了加热后的气体104(具有由箭头105展示的流动)，该气体载有带电的物质106、108。典型地，带电的物质包括带正电的物质106和带负电的物质108。
提供载有带电的物质106、108的一种加热后的气体可以包括燃烧来自一个燃料源118的至少一种燃料，该燃烧反应提供了这些带电的物质和燃烧气体的至少一部分。根据某些实施方案，该燃烧反应可以提供基本上所有的带电的物质106、108。
带电的物质106、108可以包括例如未燃烧的燃料；中间体自由基，如氢化物、氢过氧化物、以及羟基自由基；粒子和其他灰分；热解产物；带电的气体分子；以及自由电子。在燃烧的不同阶段，带电的物质106、108的混合物可以变化。如将在下文描述的，某些实施方案可以去除在该加热后的气体104的一个第一部分中的这些带电的物质106或108的一部分，从而在该加热后的气体104的另一部分中造成电荷不平衡。
例如，一个实施方案可以去除负电物质108的基本上仅包括电子的一部分，从而造成在气体流104中的正电荷不平衡。然后正电物质106和剩余的负电物质108可以被静电地吸引到一个散热器116附近，从而导致对热传递的刺激作用。替代性地，可以从加热后的气体流104中去除正电物质106的一部分，从而在该气体流中产生负电不平衡。
一个第一电极110可以通过一个电压源112来进行电压调节。电压调节可以被配置成吸引带电的物质106的一部分，在此展示为正电。调节该第一电极可以包括驱动该第一电极到达一个或多个选定的电压，以便吸引带相反电荷的物质，并且所吸引的带相反电荷的物质将对加热后的气体提供动量传递。
来自被电驱动的带电的物质106的动量传递可以被认为是夹带载热的不带电粒子、未燃烧的燃料、灰分等等。调节后的第一电极110可以被配置成吸引带电的物质和其他被夹带的载热物质优先在一个热传递表面114附近流动。当载热物质在热传递表面114附近流动时，由这些物质运载的热量的一部分通过该热传递表面114传递到一个散热器116。
根据一个实施方案，第一电极110可以被安排在热传递表面114附近。标称质量流量105可以用速度来表征(包括速率和方向)。第一电极110可以被配置成相对于标称质量流速105以一个角度并且朝向热传递表面114对带电的物质106施加一个漂移速度。
如上所述，系统101可以进一步调节至少一个第二电极120以去除带电的物质106、108的一部分。根据一个实施方案，第二电极120可以优先从加热后的气体104中清除掉带负电的物质108。根据一个实施方案，第二电极120可以优先从加热后的气体104中清除掉一部分电子108。
根据一个实施方案，该至少一个第二电极120包括一个燃烧器组件103，该组件支持一个火焰102，该火焰102为该燃烧反应提供一个场所(locus)。第二电极120可以用来自电压源112的一个波形进行驱动。替代性地，第二电极可以由另一个电压源驱动。
虽然火焰102被展示为一个典型的扩散火焰的形状，但可以提供其他的燃烧反应分布，这取决于给定的实施方案。
图2是根据一个实施方案的一种系统201的图，与图1的系统101相比，该系统具有替代性的电极安排。系统201可以包括一个第一电极110，该第一电极与该热传递表面114是一体的。系统201可以另外地或替代地包括一个任选的第二电极120，该第二电极与该燃烧器组件103是分离的。如图1中的系统101，燃烧器组件103被配置成支持火焰102，该火焰为加热后的气体104中承载的带电粒子106、108的至少一部分的燃烧和生成提供场所。
散热器116可以定位在加热后的气体流104中，如图所示。当加热后的气体流流过散热器116时，流量可以被分裂，如通过箭头105所展示的。根据一个实施方案，至少一个电极110，在此展示为与邻近散热器116的热传递表面114是一体的，可以被调节为静电地吸引带电的物质106和/或108。如可能会理解的，这种吸引可以倾向于沿着相对于平均气体流速105成角度的路径来移动带电的物质106、108。
承载正电106和负电108物质穿过整个加热后的气体流104的一个可能的结果是重结合，其中正电荷106与负电荷108结合而产生一种或多种电中性的物质(未展示)。这样的重结合可能通过响应于第一电极110的电压来降低带电的物质106的浓度，而降低在第一电极110与加热后的气体104之间的耦合效率。
如对应于图1的说明，吸引正电物质的电极(例如第一电极110)和吸引负电物质的电极(例如第二电极120)的布局代表了一个实施方案。其他实施方案可以在不背离本说明的精神或范围的情况下将这种关系逆转和/或以其他方式修改图2的实施方案。
根据实施方案201，该至少一个第二电极120包括这样一个电极，与燃烧器组件103与热传递表面114之间的距离相比，这个电极定位的位置更靠近燃烧器组件103。例如，该至少一个第二电极120可以被定位或驱动为从加热后的气体104的流动中扫除电子108。该至少一个第二电极120的调节可以包括提供一个交流电压。电压驱动器112用于驱动第二电极120的电压可以将电子108吸引到第二电极120的表面。电子108可以与带正电的导体(包括该至少一个第二电极120)结合并且因此从加热后的气体流104中被除去。
虽然开放的圆柱形或圆环形的第二电极120代表了一个实施方案，但是其他形状可能也适用于替代性的实施方案。
在实施方案201中，热传递表面114包括第一电极110。图3是根据一个实施方案的一个装置301的部分截面图，该装置包括对应于图2的一体的电极110和热传递表面114。
根据一个实施方案，该一体的装置301可以形成例如一个火管或水管锅炉的壁的至少一部分。例如，热传递表面114可以包括一个管或管道壁，该壁包括邻接一个散热器116的一个相反表面302。散热器116可以包括一种流动的液体、蒸气和/或蒸汽。替代性地，该热传递表面可以从一个对流或强制的空气散热器116中分离加热后的气体流104，如在空气对空气的换热器中。根据一个实施方案，散热器116可以代表一个实心热导体、热管、或其他被配置成通过加热后的气体104而得以加热的装置。根据某些实施方案，该热传递表面可以包括散热器116的表面，该散热器表面是热导体的基本固态的表面并且可以基本上不是相反表面302。在某些实施方案中，例如在火管锅炉的实施方案的情况下，图3中描绘的半径可以是展平的或逆转的。
根据某些实施方案，可能希望的是提供一个装置301，该装置包括一体的电极110和热传递表面114，其中该电极110是与热传递表面114电绝缘的。实施方案301可以包括从热传递表面114延伸的一个热传导壁。该热传导壁可以延伸到一个相反表面302或可以延伸到热传递表面114的一个延伸部(如在圆柱形散热器116中)或者可以延伸到一个与热传递表面114不连续的、但是是绝热的相反表面上。
电绝缘体304可以被布置在该从热传递表面114延伸的热传导壁的至少一部分上。第一电极110可以包括一个电传导层，该层被布置在电绝缘体304的至少一部分上。
可以使用不同的电绝缘体304。根据多个实施方案，可以针对相对较高的介电常数(至少在该第一电极110的调节频率处)、高到足以避免降解的熔点或玻璃态转变温度、相对较高的热传导率、相对较低的热膨胀系数、和/或与从热传递表面114和/或电极层110延伸的壁中的材料较好地匹配的热膨胀系数，来选择电绝缘体304。例如，电绝缘体304可以包括聚醚醚酮、聚酰亚胺、二氧化硅、硅石玻璃、氧化铝、硅、二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡锶、或钛酸钡中的一种或多种。对于使用较低电压和/或较大绝缘体厚度的实施方案的绝缘层，较低介电的材料如聚酰亚胺、聚醚醚酮、二氧化硅、硅石玻璃、或硅可能是最适合的。
根据多个实施方案，电极110的传导层可以被选择为具有相对较高的传导性和相对较高的熔点。例如，第一电极110可以包括以下的一项或多项：石墨、铬、含铬的合金、含钼的合金、钨、含钨的合金、钽、含钽的合金、或铌掺杂的钛酸锶。
根据某些实施方案，该至少一个电极110可以包括在操作之前沉积的一个部分，例如金属、晶体或石墨，以及在操作过程中沉积的一个部分，例如碳粒子，像导电碳烟或导电灰。当该至少一个电极110的传导性的一部分是从在操作中形成的沉积物获得时，可能产生一种有用的动态特征。例如由于系统的几何形状、功率输出、化学计量比、和/或燃料流动/加热后空气的流速，展现出增高的耦合效率的电极和电极区域可能倾向于吸引相对较大的粒子碰撞。相对较大的粒子碰撞可能倾向于侵蚀或替代所沉积的物质。形成了该电极的一部分的、所沉积的物质的去除可能造成对加热后气体104的耦合效率的降低。所造成的在耦合效率上的降低可能降低粒子碰撞的量，并且因此降低侵蚀。根据一个实施方案，这些效果可以帮助提供伪平衡，该伪平衡可以在一个电极的范围内或者一个电极阵列的范围内使对带电粒子的“拉力”等同。
回头参照图1和2，电压源112可以被配置成用电波形来驱动该至少一个第一电极110以及任选地至少一个第二电极120。如上所述，调节该至少一个第一电极110可以包括驱动该第一电极110到达一个或多个选定的电压，以便吸引带相反电荷的物质106、108，并且所吸引的带相反电荷的物质则可以对加热后的气体提供动量传递。任选的至少一个第二电极120可以用波形来驱动，该波形被选择为从该加热后的气体104的流动中至少部分地扫除一些带电的物质106、108，如电子108。驱动该至少一个第一电极110以及任选的至少一个第二电极120的电波形可以包括dc电压波形、ac电压波形、具有dc偏压的ac电压、非周期性波动的波形、和/或其组合。
图4是根据一个实施方案的一个波形图401，显示了用于驱动图1-3的电极110、120的示例性波形。波形402描绘了用于驱动该至少一个第一电极110的一个展示性途径。对于多电极110系统，一个共用的波形402可以驱动所有的电极110。替代性地，该多个电极110中的一个或多个可以通过一个与用于驱动其他多个电极110的波形402不同的波形402来驱动。
根据一个实施方案，波形402可以在一个高电压VH和一个低电压VL之间以一个由周期P1表征的样式来进行调节。高电压VH和低电压VL可以被选择为在一个平均电压V01之上和之下的等幅度变化量。平均电压V01可以是接地电压或可以是代表从接地偏移了dc的一个恒定的或可变的电压V01。绝对值|VH-V01|＝|VL-V01|可以大于、小于或约等于绝对值|V01|。换言之，该高电压VH可以高于、约等于、或低于接地，这取决于实施方案。类似地，低电压VL可以是高于、约等于、或低于接地，这取决于实施方案。
周期P1包括一个对应于低电压VL的时长tL和另一个对应于高电压VH的时长tH。根据某些实施方案tL+tH＝P1。根据其他实施方案(未展示)，该周期可以包括电压可能保持在平均电压V01处的时间的一部分，以造成tL+tH<P1。对于VL低于接地的实施方案，正电物质的工作周期D+可以定义为D+＝tL/(tL+tH)。类似地，对于VH高于接地的实施方案，负电物质的工作周期D-可以定义为D-＝tH/(tL+tH)。对于单个电极110，正电物质的工作周期D+和负电物质的工作周期D-不是线性独立的。然而，线性独立的正电物质和负电物质工作周期D+、D-可以是通过在空间上分离的多个电极110提供的。
对于在图1和2中展示的实施方案110、210，并且假定常数VL<0并且常数VH>0，将描述波形402的效果。在周期P1的部分tL的过程中，电极110提供了对加热后的气体流104中的正电物质106的静电吸引并且对正电物质106朝向电极110施加了一个漂移速度。当电极110横向于质量流速105定位时，该漂移速度可以与质量流速105成一个角度。在部分tL的过程中，电极110可以倾向于排斥在加热后的气体流104中夹带的负电物质108。
在周期P1的部分tH的过程中，电极110提供了对加热后的气体流104中的负电物质108的静电吸引并且对负电物质108朝向电极110施加了一个漂移速度。当电极110横向于质量流速105定位时，漂移速度可以与质量流速105成一个角度。在部分tH的过程中，电极110可以倾向于排斥在加热后的气体流104中夹带的正电物质106。
对于基本恒定的VL，较大的正电物质工作周期D+提供了较大量的正电物质106的吸引，而较小的正电物质工作周期D+提供了较小量的正电物质106的吸引。由电压源112提供的正电物质工作周期D+可以根据希望施加在加热后的气体流104上的漂移动量的量值来变化。例如，在较高的流速105下，较高的正电物质工作周期D+可以用于使正电物质106的通量最大化，并且因此使从加热后的气体104中的热提取最大化。
类似地，对于基本恒定的VH，较大的负电物质工作周期D-提供了较大量的负电物质108的吸引，而较小的负电物质工作周期D-提供了较小量的负电物质108的吸引。由电压源112提供的负电物质工作周期D-可以根据希望施加在加热后的气体流104上的漂移动量的量值来变化。例如，在较高的流速105下，较高的负电物质工作周期D-可以用于使负电物质108的通量最大化，并且因此使从加热后的气体104中的热提取最大化。
周期P1可以根据一系列的考虑因素来选择。例如，正电和/或负电物质106、108在加热后的气体流中的浓度可以至少部分地决定有效阻抗和/或与有效的相对介电常数相关的传导率，这进而可能影响对加热后气体104的静电耦合效率的频率依赖性。根据另一个实例，正电和/或负电物质的质量/电荷比可能影响其依赖频率的、对波形402的动量响应。在其他情况相同时，较大的周期P1可以提供对更重物质106、108的更高的静电耦合效率。另一方面，较短的周期P1对于避免击穿可能是有利的，尤其是当电压VH和/或VL相对于邻接该加热后气体104的接地表面具有很大的绝对幅值时。
取决于在该至少一个电极110和热传递表面114周围的正电物质106和负电物质108的混合，该正电物质工作周期D+或该负电物质工作周期D-中的一个或另一个可能对于提高到达热传递表面114的热通量而言具有更大的重要性。如上所述，至少一个第二电极120可以定位为与该至少一个第一电极110相比距燃烧器组件103和燃烧场所102更近，该第二电极可以用于从加热后的气体104中清除带电的物质106或108的一部分。在加热后的气体横穿该至少一个第一电极110和热传递表面114周围的一个区域的同时，从加热后的气体104中清除带电的物质106或108的一部分可以倾向于降低电荷的重结合并且相应地减少存在的带电的物质106或108。此外，清除带电的物质106或108的一部分可以造成在该至少一个第一电极110和热传递表面114周围的区域中的电荷不平衡。电荷不平和可以通过优先吸引较高浓度的物质来有利地加以利用。
例如，电子108可以通过至少一个第二电极120被扫出该加热后的气体104中。再返回图4，波形404展示了一个可以由电压源112提供给该至少一个第二电极120的波形，用于从加热后的气体柱104中扫出一种或多种带电的物质。例如，该至少一个第二电极可以从气体流104中扫出电子，从而造成在在该至少一个第一电极110和热传递表面114周围的区域中的正电荷不平衡。电子可以与带正电的导体(包括该至少一个第二电极120)结合并且因此被传导到电压源112。
根据一个实施方案，波形404可以在一个高电压VH2与一个低电压VL2之间以一个由周期P2表征的样式来进行调节。高电压VH2和低电压VL2可以被选择为在一个平均电压V02之上和之下的等幅度变化量。平均电压V02可以是接地电压或可以是代表从接地偏移了dc的一个恒定的或可变的电压V02。绝对值|VH2-V02|＝|VL2-V02|可以大于、小于或约等于绝对值|V02|。换言之，高电压VH2可以是高于、约等于、或低于接地，这取决于实施方案。类似地，低电压VL2可以是高于、约等于、或低于接地，这取决于实施方案。
周期P2包括一个对应于低电压VL2的时长tL2和另一个对应于高电压VH2的时长tH2。根据某些实施方案，tL2+tH2＝P2。根据其他实施方案(未展示)，该周期可以包括电压可能保持在平均电压V02处的时间的一部分，以造成tL2+tH2<P2。对于VL2低于接地的实施方案，正电物质的工作周期D+2可以定义为D+2＝tL2/(tL2+tH2)。类似地，对于VH高于接地的实施方案，负电物质的工作周期D-2可以定义为D-2＝tH2/(tL2+tH2)。对于单个电极120，正电物质的工作周期D+2和负电物质的工作周期D-2不是线性独立的。然而，线性独立的正电物质和负电物质工作周期D+2、D-2可以是通过在空间上分离的多个电极120提供的。
对于在图1和2中展示的实施方案110、210，并且假定常数VL2<0并且常数VH2>0，将描述波形404的效果。在周期P2的部分tL2的过程中，电极120提供了对加热后的气体流104中的正电物质106的静电吸引并且对正电物质106朝向电极120施加了一个漂移速度。当电极120横向于质量流速105定位时，该漂移速度可以与质量流速105成一个角度。在部分tL2的过程中，电极120可以倾向于排斥在加热后的气体流104中夹带的负电物质108。
在周期P2的部分tH2的过程中，电极120提供了对加热后的气体流104中的负电物质108的静电吸引并且对负电物质108朝向电极120施加了一个漂移速度。当电极120横向于质量流速105定位时，该漂移速度可以与质量流速105成一个角度。在部分tH2的过程中，电极120可以倾向于排斥在加热后的气体流104中夹带的正电物质106。
对于基本恒定的VL2，较大的正电物质工作周期D+2提供了较大量的正电物质106的吸引，而较小的正电物质工作周期D+2提供了较小量的正电物质106的吸引。由电压源112提供的正电物质工作周期D+2可以根据希望从加热后的气体流104中去除的正电物质106的量值来变化。例如，在较高的流速105下，较高的正电物质工作周期D+2可以用于使正电物质106的通量最大化，并且因此使从加热后的气体104中正电物质的提取最大化。
类似地，对于基本恒定的VH2，较大的负电物质工作周期D-2提供了较大量的负电物质108的吸引，而较小的负电物质工作周期D-2提供了较小量的负电物质108的吸引。由电压源112提供的负电物质工作周期D-2可以根据希望从加热后的气体流104中去除的负电物质的量值来变化。例如，在较高的流速105下，较高的负电物质工作周期D-2可以用于使负电物质108的通量最大化，并且因此使从加热后的气体104中负电物质的提取最大化。
周期P2可以根据一系列的考虑因素来选择。例如，正电和/或负电物质106、108在加热后的气体流中的浓度可以至少部分地决定有效阻抗和/或与有效的相对介电常数相关的传导率，这进而可能影响对加热后气体104的静电耦合效率的频率依赖性。根据另一个实例，正电和/或负电物质的质量/电荷比可能影响其依赖频率的、对波形404的动量响应。在其他情况相同时，较大的周期P2可以提供对更重物质106、108的更高的静电耦合效率。另一方面，较短的周期P2对于避免击穿或者避免不希望地去除更重的带电的物质106、108而言可能是有利的，尤其是当电压VH2和/或VL2相对于邻接该加热后气体104的接地表面具有很大的绝对幅值时。
根据一个展示性实施方案，至少一个第二电极120可以被配置成从加热后的气体104中扫出一部分电子，但是避免从加热后的气体104中扫出其他负电物质。例如，第二电极调节的周期P2可以被选择为对电子施加足够的动量以抽出一部分自由电子。更重的负电粒子对由电场施加的力响应(加速)得更慢，因为力与加速度之间是质量反比关系。因此，相对短的周期P2可能造成电子加速到第二电极的表面，但是更重的负电物质留在加热后的气体104中。
至少一个第一电极110可以被配置成朝向一个热传递表面114主要驱动剩余的且相对重的正电物质，包括未燃烧的燃料和灰分。例如，对于包括7.6cm直径的、封闭了加热体积的管并且包括约90cm/秒的加热后气体104速度的系统，该至少一个第一电极110可以按一个97％工作周期下约300Hz的频率被调节到约0伏和-10000伏之间。这造成该至少一个第一电极110被周期性地调节到-10kV持续3.22毫秒、然后到0V持续0.1毫秒，总周期为3.32毫秒(301.2Hz)。
根据一个实施方案，该至少一个第一电极110可以产生一个约1kV/cm的电场强度。由于在加热后的气体104中存在物质间的大量碰撞，加速度可以忽略并且在流中(与所夹带的气体和粒子一起)中等质量的带正电的物质106(例如CO+、C3H8+、等)可以近似为受到了一个朝向第一电极110(并且因此朝向该热传递表面114)的约1000cm/秒的标称漂移速度。与具有约100cm/秒的典型气体流速的实施方案相比，可以理解的是，驱动该至少一个第一电极110可以显著地影响通过热传递表面114进行的热传递。
至少一个第二电极120可以被配置成主要将电子从加热后的气体104中驱逐出来。例如对于使用一个在7.6cm直径的管中居中的燃烧器喷嘴作为第二电极120并且使用约90cm/秒的加热后气体速度的系统，第二电极120可以在97％工作周期内在约300Hz的频率下被调节到约0伏与+10000伏之间。这造成该至少一个第二电极120被周期性地调节到+10kV持续3.22毫秒、然后到0V持续0.1毫秒，总周期为3.32毫秒(301.2Hz)。另一个第二电极120调节方案可以提供在694.4kHz频率下在0V与+10300V之间的50％的工作周期的调节。
根据一个实施方案，该至少一个第二电极120可以产生约1kV/cm的电场强度。由于在加热后的气体104中存在物质间的大量碰撞，加速度可以忽略并且在该流中低质量的带负电的物质106(例如e-)可以近似为受到了一个朝向第二电极120的约105cm/秒的标称漂移速度，这个速度远远足以克服100cm/秒的展示性的气体流速。然而，由于电子的低质量，相对很少的动量被传递给了加热后气体104中的其他物质，因此避免了夹带，并且可以避免向第二电极120的显著的热流动。
图5是根据一个实施方案的一种系统501的图，该系统被配置成具有多个第一电极110a、110b和多个热传递表面114a、114b、114c。该多个第一电极110a-b和热传递表面114a-c可以安排为相应地驱动并且接收来自加热后气体流104的热传递作用，该气体流是通过至少一个燃烧器组件103所支持的至少一个燃烧场所或火焰102产生的。由该至少一个燃烧器组件103支持的至少一个燃烧反应可以使带正电的物质106和带负电的物质108生成加热后的气体流104。
该多个第一电极可以用一个来自电压源112的共用波形或者多个分离的波形来驱动。该多个第一电极110a、110b可以被配置成相对于一个标称质量流速105以多个角度对带正电的物质106和/或带负电的物质108施加漂移速度。一种热传递表面可以包括多个热传递表面114a-c。该多个热传递表面114a-c可以对应于一个共用的散热器或对应的多个散热器116a-c。
例如，一个共用的散热器116a可以对应于在锅炉中的一个水管。这个水管例如可以包括一个形成在基本上整个水管上的电绝缘层(未展示)。多个电极110a-b可以作为有图案的导体形成在该水管116a上的绝缘层(未展示)上。该多个热传递表面114a-c可以对应于这些有图案的电极110a-b之间的区域。
根据一个替代性实施方案，该多个热传递表面114a-c可以对应于多个散热器116a-c。例如，该多个第一电极110a、110b的至少一部分可以与该多个热传递表面114a-c的至少一部分交错结合。散热器116a-c和热传递表面114a-c可以任选地是导电的。该多个第一电极110a-b可以通过气隙与这些热传递表面114a-c分离。这些气隙可以将该多个第一电极110a-b与该多个热传递表面114a-c和/或该多个散热器116a-c绝缘。
多个热传递表面114a-c以及相应的多个散热器116a-c可以形成一个散热器阵列502。一个系统501可以包括多个散热器阵列502、502b、502c。散热器阵列502、502b、502c可以包括多个电极，这些电极由一个共用的电压源112或由对应的多个电压源(未展示)来驱动。
图6是根据一个实施方案的热传递表面114a、114b的特写截面视图601，展示了带电的物质106、108(以及任何夹带的不带电的物质)撞击在边界层602a、602b上的效果。加热后的气体流104包括一个总体流速105。热传递表面114a、114b可以布置在加热后的气体流104附近。
一个第一热传递表面114a可以不包括对应的电极或可以表示这样一个时刻：在此过程中一个对应的电极没有被调节为吸引带电的物质。边界层602a处于热传递表面114a之上。边界层602a可以代表相对静止的空气的厚度，跨过该厚度，热扩散和/或辐射可以作为超过对流热传递的主导性热传递机制。即使在加热后的空气流104整体以足够的速度105移动以提供对流热传递的情况下，例如湍流，也可以存在边界层602a。在加热后的空气平均速度105足够高以致于达到湍流的雷诺数特征的情况下，边界层602a可以表征为湍流边界层。
对流热传递和/或在边界层602a外部的区域之间的热传递的特征是比跨过边界层602a的热传递更高的热传递系数。边界层602a的厚度可以与其对于从加热后空气流104到热传递表面114a的热传递的阻力是成比例的。
一个第二热传递表面114b包括一个对应的电极110b，该电极被调节或通电以从加热后的空气流104吸引带电的物质106。对应的电极110b例如可以在一个传导壁中包括一个传导路径，该传导壁至少部分地由热传递表面114b限定。当壁是电绝缘的并且处于基本不传导的散热器附近时，这可能是特别适合的，例如在一个空气对空气的换热器中。替代性地，对应的电极110b可以覆盖热传递表面114b，例如根据图3所对应的实施方案。替代性地，对应的电极100b可以布置在热传递表面114b附近。如将要理解的，虽然布置在热传递表面114b附近的一个电极110b可能不驱动带电的物质106朝向热传递表面加速，但是它可以向带电的物质106(以及夹带在其中的任何不带电或带相反电荷的物质)施加足够的动量以致使它们撞击在热传递表面114b上，如示意性地示出的。
撞击在热传递表面114b上的带电的物质106可以通过穿透一个边界层602b而这样做。带电的物质106的穿透可能导致边界层602b比边界层602a更薄。带电的物质106的穿透可能还有效地充分升高雷诺数以便实质上将一个层流边界层602a转换为湍流边界层602b。边界层602b通过撞击的带电的物质、任何夹带的不带电的物质、以及任何夹带的带相反电荷的物质造成的混合或分裂可能导致用于从加热后的气体流104通过热传递表面114b进行的热传递的热传递系数增大。
此外，带电的物质106与相反的载流子在电极110b中的结合可能释放缔合热，这种热对应于中性物质的较低的能态。此外，撞击在热传递表面114b上的带电的物质106(以及其他夹带的物质)的动能可以转化为额外的热能。
虽然在图1、2和5中以气体燃烧器和火焰的形式描绘了火焰102和燃烧器组件103，然而可以设想各种燃烧器实施方案。例如，该燃烧器组件可以包括以下的一项或多项：流化床、壁炉、移动壁炉、粉煤喷嘴、气体燃烧器、气体喷嘴、油燃烧器、燃烧器组件阵列、或其他实施方案。火焰102可以包括层状火焰、其他扩散火焰、预混的火焰、湍流火焰、搅拌火焰、化学计量比火焰、非化学计量比火焰、或其组合。
从表面驱走热量
虽然以上说明是集中在朝向一个表面驱动热能，但其他实施方案可以将热能从表面驱走。一般，这可以通过反转气体流中最高浓度的带电的物质的极性、通过移动电极相对于热传递(或温度敏感性)表面的位置、通过反转施加到电极上的电压波形、或者通过对波形施加(相反标记)偏压来实现。在大多数燃烧系统中，最高质量和最高稳定性的带电的物质是带正电的。因此，对于大多数涉及燃烧系统的实际解决方案，最好的选择可能是移动电极、基本上反转施加到电极上的电压波形、或者通过对电压波形施加或反转偏压。
图7是根据一个实施方案的一种系统701的图，该系统被配置成保护一个温度敏感性表面702和/或一个下方的温度敏感性结构704免受热传递。系统701的操作可以对应于图1中展示的系统101的操作，除了电场或带电的物质种群发生了反转。
系统701典型地可以包括一个火焰102，该火焰由燃烧器组件103支持。火焰102中的燃烧反应产生了加热后的气体104(展示出由箭头105展示的质量流动)，该气体载有带电的物质106、108。典型地，这些带电的物质包括带正电的物质106和带负电的物质108。
提供载有带电的物质106、108的加热后的气体可以包括燃烧来自一个燃料源118的至少一种燃料，该燃烧反应提供了这些带电的物质和燃烧气体的至少一部分。根据某些实施方案，该燃烧反应可以提供基本上所有的带电的物质106、108。
带电的物质106、108可以包括例如未燃烧的燃料；中间体自由基，如氢化物、氢过氧化物、以及羟基自由基；粒子和其他灰分；热解产物；带电的气体分子；以及自由电子。在燃烧的不同阶段，带电的物质106、108的混合物可以变化。如将在下文描述的，某些实施方案可以去除在该加热后的气体104的一个第一部分中的这些带电的物质106或108的一部分，从而在该加热后的气体104的另一部分中造成电荷不平衡。
例如，一个实施方案可以去除负电物质108的基本上仅包括电子的一部分，从而造成在气体流104中的正电荷不平衡。然后正电物质106可以被静电地吸引离开结构704周围，从而导致在结构704的温度敏感性表面702上以及到达温度敏感性结构704本身的热传递降低。替代性地，可以从加热后的气体流104中去除正电物质106的一部分，从而在气体流中产生负电荷不平衡。虽然负电物质108被展示为具有朝向结构704和温度敏感性表面702的漂移速度，但施加给电压源的波形实际上可以造成沿质量流动105的一个净中性路径或者还可以将带负电的物质从的结构704提供其温度敏感性表面驱走。这可以通过以对应于负电物质108的电荷/质量比的方式控制调节的开-关循环以及波形的工作周期来完成。替代性地，在足够低的质量的负电物质108和/或缺乏负电物质108时，负电物质108可能对气体流104施加可忽略的动量，并且因此不会造成加热后气体朝向结构104和温度敏感性表面702的实质性移动。
一个第一电极110可以通过一个电压源112来进行电压调节。电压调节作用可以被配置成产生一个跨过加热后气体流104的电压电势以便将一部分的带电的物质106(在此展示为正电)从结构704和温度敏感性表面702驱走。调节该第一电极可以包括驱动该第一电极到达一个或多个选定的电压，以便与一个反电极706相组合地排斥带相反电荷的物质，并且所排斥的带相反电荷的物质对加热后的气体提供动量传递。
来自被电驱动的带电的物质106的动量可以被传递给载热的不带电粒子、未燃烧的燃料、灰分、空气等等。调节后的第一电极110可以被配置成排斥带电的物质和其他夹带的载热物质使其优先离开温度敏感性表面702进行流动。由于载热物质远离热传递表面114流动，由加热后气体105承载的热量的更小部分通过温度敏感性表面702传递到结构704。
根据一个实施方案，第一电极110可以被安排在温度敏感性表面702附近。标称质量流量105可以用速度来表征(包括速率和方向)。第一电极110可以被配置成相对于标称质量流速105以一个角度并且离开温度敏感性表面702对带电的物质106施加一个漂移速度。
如上所述，系统701可以进一步调节至少一个第二电极120以去除带电的物质106、108的一部分。根据一个实施方案，第二电极120可以优先从加热后的气体104中清除带负电的物质108。根据一个实施方案，第二电极120可以优先从加热后的气体104中清除一部分电子108。
根据一个实施方案，该至少一个第二电极120可以包括一个燃烧器组件103，该组件支持一个火焰102，该火焰102为该燃烧反应提供一个场所。第二电极120可以用来自电压源112的一个波形驱动。替代性地，第二电极可以由另一个电压源驱动或者保持接地。
反电极706，也可以被称为第三电极(无论是否存在任选的第二电极)，展示为电联接至接地。第三电极706可以任选地形成为接地的燃烧系统结构，并且因此可以不是一种外在结构。任选地，第三电极706可以由电压源112(通过替代该接地连线的一条未展示的连线)或另一个电压源(未展示)以一个波形驱动，该波形在标志上与施加到电极110的波形相反。
任选地，电极110可以是与结构704组合的，或者可以是形成在结构704的表面上。例如，第一电极110可以布置在一个电绝缘体上并且该电绝缘体被布置在该温度敏感性表面702上，或者该电极110可以由结构704和/或温度敏感性表面702形成。电绝缘体例如可以包括聚醚醚酮、聚酰亚胺、二氧化硅、硅石玻璃、氧化铝、硅、二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡锶、或钛酸钡中的至少一种。第一电极110可以包括以下的至少一种：石墨、铬、含铬的合金、含钼的合金、钨、含钨的合金、钽、含钽的合金、或铌掺杂的钛酸锶。
结构704和温度敏感性表面702、任选地电绝缘体(未展示)、以及第一电极110可以形成一个火管或水管锅炉的壁的至少一部分。在另一个实例中，温度敏感性表面702和结构704可以包括涡轮机叶片或其他结构，这些结构由于暴露在热气体流104中而遭受退化。在此示出的温度保护途径于是可以用于通过在不使温度敏感性结构704和/或温度敏感性表面702退化的情况下允许更热的燃烧气体104穿过来延长涡轮机(或其他结构)的寿命，改进可靠性，降低重量，和/或增加推力。温度敏感性表面702(和任选的结构704)可以包括以下的一项或多项：钛、钛合金、铝、铝合金、钢、不锈钢、复合材料、纤维玻璃和环氧材料、凯夫拉和环氧材料、或者碳纤维和环氧材料。
任选地，电极110可以定位为离开结构704和温度敏感性表面702，以直接对主要物质106施加吸引力。图8是根据一个实施方案的一种系统的图，该系统被配置成保护一个温度敏感性表面702和/或一个下方的温度敏感性结构704免受热传递，其中该电极110定位为远离结构704和表面702。系统701的操作可以对应于图1中所示的系统101的操作，除了电极110的位置被移动为离开表面702。
系统801典型地可以包括一个火焰102，该火焰由燃烧器组件103支持。火焰102中的燃烧反应产生了加热后的气体104(展示出由箭头105展示的质量流动)，该气体载有带电的物质106、108。典型地，带电的物质包括带正电的物质106和带负电的物质108。系统801的燃烧部分和任选的第二电极120的操作可以与系统701的操作基本上相同，如上所述。
然后正电物质106和剩余的负电物质108可以被静电地吸引离开结构704周围，从而导致在结构704的温度敏感性表面702上以及到达温度敏感性结构704本身的热传递降低。替代性地，可以从加热后的气体流104中去除正电物质106的一部分，从而在气体流中产生负电荷不平衡。
一个第一电极110可以通过一个电压源112来进行电压调节。电压调节作用可以被配置成产生一个跨过加热后气体流104的电压电势以便将一部分的带电的物质106(在此展示为正电)从结构704和温度敏感性表面702驱走。调节该第一电极可以包括驱动该第一电极到达一个或多个选定的电压，以便与一个反电极706相组合地吸引带相反电荷的物质，并且所吸引的带相反电荷的物质对加热后的气体104提供动量传递。如上所述，虽然负电物质108被展示为具有朝向结构704和温度敏感性表面702的漂移速度，但施加给该电压源的波形实际上可以造成沿质量流动105的一个净中性路径或者还可以将带负电的物质从结构704上通过其温度敏感性表面702驱走。
来自被电驱动的带电的物质106的动量可以被传递给载热的不带电粒子、未燃烧的燃料、灰分、空气等等。调节后的第一电极110可以被配置成吸引带电的物质和其他被夹带的载热物质使其优先离开热传递表面702进行流动。由于载热物质离开热敏感性表面702流动，由加热后气体105承载的热量的更小部分通过温度敏感性表面702传递到结构704。
反电极706，也可以被称为第三电极(无论是否存在任选的第二电极)，展示为电联接至接地。第三电极706可以任选地形成为接地的燃烧系统结构，并且因此可以不是一种外在结构。任选地，第三电极706可以由电压源112(通过替代该接地连线的一条未展示的连线)或另一个电压源(未展示)以一个波形驱动，该波形在标志上与施加到电极110的波形相反。
任选地，电极706可以是与结构704组合的，或者可以是形成在结构704的表面上。例如，第三电极706可以布置在一个电绝缘体上并且该电绝缘体布置在该温度敏感性表面702上，或者该第三电极706可以由结构704和/或温度敏感性表面702形成。电绝缘体例如可以包括聚醚醚酮、聚酰亚胺、二氧化硅、硅石玻璃、氧化铝、硅、二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡锶、或钛酸钡中的至少一种。第三电极706可以包括以下的至少一种：石墨、铬、含铬的合金、含钼的合金、钨、含钨的合金、钽、含钽的合金、或铌掺杂的钛酸锶。
结构704和温度敏感性表面702、任选地电绝缘体(未展示)、以及第三电极706可以形成一个火管或水管锅炉的壁的至少一部分。在另一个实例中，温度敏感性表面702和结构704可以包括一个涡轮叶片或其他结构，这些结构由于暴露在热气体流104中而遭受退化。在此示出的温度保护途径于是可以用于通过在不使温度敏感性结构704和/或温度敏感性表面702退化的情况下允许更热的燃烧气体104穿过而延长涡轮机(或其他结构)的寿命，改进可靠性，降低重量，和/或增加推力。温度敏感性表面702(和任选的结构704)可以包括以下的一项或多项：钛、钛合金、铝、铝合金、钢、不锈钢、复合材料、纤维玻璃和环氧材料、凯夫拉和环氧材料、或者碳纤维和环氧材料。
任选地，与热吸引(在图1以及其他地方展示)相关的这些途径可以同与热保护(在图7和8中展示)相关的途径进行组合。例如，电压源112可以被配置成在一个循环的一部分的过程中或在一个周期内优先对散热器116施加热，并且然后在该循环的另一个部分的过程中或在该周期结束后优先从散热器结构704去除热。这可以用于例如暂时对一个涡轮机叶片施加更高推力，如在最大战斗功率的周期中，并且然后允许涡轮机叶片冷却以避免结构失效。
虽然火焰102在图7和8中被展示为一个典型的扩散火焰的形状，但可以提供其他的燃烧反应分布，这取决于给定的实施方案。
设想了在图7和8中描绘的各种实施方案的配置。例如，第一电极110和/或第三电极706之一或每一个可以包括多个电极，这些电极被配置成相对于标称质量流速以多个角度对带电的物质施加漂移速度。第一电极110和/或第三电极706可以包括多个第一电极110和/或第三电极706，并且该温度敏感性表面702(以及结构704)可以包括多个温度敏感性表面702(704)。然后，该多个第一电极110的至少一部分可以与该多个温度敏感性表面702的至少一部分是交错结合的。
如上面指出的，由电压源112提供的电压波形可以如本文其他位置所指出地进行驱动，对于图7的安排701而言典型地是反转或在一个相反的偏压下，或者对于图8的安排801而言是直接如先前所示。对于图8的安排而言，波形可以包括dc负电压、包括负部分的ac电压、或者加在dc负偏压上的ac电压。类似地，对于图7的安排而言，波形可以包括dc正电压、包括正部分的ac电压、或者加在dc正偏压上的ac电压。
在此展示的本说明书和附图已做出了必要的简化以便容易理解。其他的实施方案和途径可以处于在此描述的本发明的范围内。在此描述的这些发明应当仅受到所附权利要求的限制，这些权利要求应当与其最宽泛的有效意义相一致。

Claims (69)

1.一种用于刺激热传递的方法，包括：
通过燃烧至少一种燃料来提供一种加热后的气体，其燃烧反应提供带电的物质；
调节一个第一电极以驱动该加热后的气体在一个热传递表面附近流动；并且
从该气体传递热到该热传递表面。
2.如权利要求1所述的刺激热传递的方法，其中调节该第一电极以驱动该加热后的气体包括驱动该第一电极到达一个或多个选定的电压，以便吸引带相反电荷的物质，并且所吸引的带相反电荷的物质对该加热后的气体提供动量传递。
3.如权利要求1所述的刺激热传递的方法，其中该燃烧反应提供了所有的带电的物质。
4.如权利要求1所述的刺激热传递的方法，进一步包括调节至少一个第二电极以从该加热后的气体中清除电子。
5.如权利要求4所述的刺激热传递的方法，其中该至少一个第二电极包括一个燃烧器组件。
6.如权利要求4所述的刺激热传递的方法，其中提供载有电离的物质的一种加热后的气体包括用一个燃烧器组件支持一个火焰；并且
其中该至少一个第二电极包括这样一个电极：该电极定位的位置同该燃烧器组件与该热传递表面之间的距离相比是更靠近该燃烧器组件的。
7.如权利要求4所述的刺激热传递的方法，其中该至少一个第二电极被定位成从该加热后的气体的流动中清扫出电子。
8.如权利要求4所述的刺激热传递的方法，其中调节该至少一个第二电极包括提供一个交流电压，该交流电压被配置成用于驱动这些电子与一个带正电的导体相结合，该导体包括该至少一个第二电极。
9.如权利要求4所述的刺激热传递的方法，其中该至少一个第二电极被调节为在≥200Hz的频率下处于正电压的范围内。
10.如权利要求9所述的刺激热传递的方法，其中该至少一个第二电极是在≥300Hz的频率下被调节。
11.如权利要求9所述的刺激热传递的方法，其中该正电压的范围包括0伏到+500伏或>+500伏。
12.如权利要求9所述的刺激热传递的方法，其中该正电压的范围包括0伏到+10KV或>+10KV。
13.如权利要求2所述的刺激热传递的方法，其中调节该第一电极包括在负电压范围内调节该第一电极。
14.如权利要求13所述的刺激热传递的方法，其中调节该第一电极包括在≤500Hz的频率下调节该第一电极。
15.如权利要求1所述的刺激热传递的方法，其中该热传递表面包括该第一电极。
16.如权利要求15所述的刺激热传递的方法，其中该热传递表面包括：
一个热传导壁；
布置在该热传导壁的至少一部分上的一个电绝缘体；以及
该第一电极，该第一电极包括布置在该电绝缘体上的一个导电层。
17.一种用于加强来自燃烧反应的热传递的装置，包括：
定位在热气体流中的一个热传递表面，该热气体流包括来自燃烧反应的带电的物质；以及
一个第一电极，该第一电极被配置成接受调节以便将来自该燃烧反应的带正电的物质吸引到该热传递表面附近；
其中该第一电极被布置在该热传递表面上。
18.如权利要求17所述的装置，其中该第一电极被安排在该热传递表面附近。
19.如权利要求17所述的装置，其中该热气体流具有一个标称质量流速，并且其中该第一电极被配置成相对于该标称质量流速以一个角度对带正电的物质施加一个漂移速度。
20.如权利要求19所述的装置，其中该第一电极包括多个电极，这些电极被配置成相对于该标称质量流速以多个角度对带正电的物质施加多个漂移速度。
21.如权利要求17所述的装置，其中该第一电极包括多个第一电极并且该热传递表面包括多个热传递表面。
22.如权利要求21所述的装置，其中该多个第一电极中的至少一部分是与该多个热传递表面中的至少一部分交错结合的。
23.如权利要求17所述的装置，其中该第一电极被布置在一个电绝缘体上，并且该电绝缘体被布置在该热传递表面上。
24.如权利要求23所述的装置，其中该电绝缘体包括以下的至少一项：聚醚醚酮、聚酰亚胺、二氧化硅、硅石玻璃、氧化铝、硅、二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡锶、或钛酸钡。
25.如权利要求23所述的装置，其中该第一电极包括以下的至少一项：石墨、铬、含铬的合金、含钼的合金、钨、含钨的合金、钽、含钽的合金、或铌掺杂的钛酸锶。
26.如权利要求23所述的装置，其中该热传递表面、绝缘体、和电绝缘体形成了一个火管或水管锅炉的壁的至少一部分。
27.如权利要求17所述的装置，进一步包括一个电压源，该电压源被配置成以波形驱动该电极。
28.如权利要求27所述的装置，其中该波形包括dc负电压、包含负部分的ac电压、或加在dc负偏压上的ac电压。
29.如权利要求17所述的装置，进一步包括一个第二电极，该第二电极被配置成从该热气体流中清扫出一部分电子。
30.如权利要求29所述的装置，其中该第二电极包括一个燃烧器组件，该燃烧器组件被配置成支持一个火焰，并且所支持的火焰为该燃烧反应提供了一个场所。
31.一种用于保护温度敏感性表面的方法，包括：
提供一种加热后的气体，该气体载有带电的物质；并且
调节一个第一电极以驱动该加热后的气体远离一个温度敏感性表面流动，以便降低从该气体到该温度敏感性表面的热传递。
32.如权利要求31所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中调节该第一电极以驱动该加热后的气体包括驱动该第一电极到达一个或多个选定的电压，以便吸引带相反电荷的物质，并且所吸引的带相反电荷的物质对该加热后的气体提供动量传递。
33.如权利要求31所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中提供载有带电的物质的一种加热后的气体包括燃烧至少一种燃料，燃烧反应提供了该带电的物质的至少一部分。
34.如权利要求33所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中该燃烧反应提供了所有的带电的物质。
35.如权利要求31所述的用于保护温度敏感性表面的方法，进一步包括调节至少一个第二电极以从该加热后的气体中清除电子。
36.如权利要求35所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中该至少一个第二电极包括一个燃烧器组件。
37.如权利要求35所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中提供载有电离的物质的一种加热后的气体包括用一个燃烧器组件支持一个火焰；并且
其中该至少一个第二电极包括这样一个电极：该电极定位的位置同该燃烧器组件与该温度敏感性表面之间的距离相比是更靠近该燃烧器组件的。
38.如权利要求35所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中该至少一个第二电极被定位成从该加热后的气体的流动中清扫出电子。
39.如权利要求35所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中调节该至少一个第二电极包括提供一个交流电压，该交流电压被配置成驱动这些电子与一个带正电的导体相结合，该导体包括该至少一个第二电极。
40.如权利要求35所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中该至少一个第二电极被调节为在≥200Hz的频率下处于正电压的范围内。
41.如权利要求40所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中该至少一个第二电极是在≥300Hz的频率下被调节。
42.如权利要求40所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中该正电压的范围包括0伏到+500伏或>+500伏。
43.如权利要求40所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中该正电压的范围包括0伏到+10KV或>+10KV伏。
44.如权利要求35所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中调节该第一电极包括在负电压范围内调节该第一电极。
45.如权利要求44所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中调节该第一电极包括在≤500Hz的频率下调节该第一电极。
46.如权利要求31所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中载有带电的物质的该加热后的气体包括燃烧气体。
47.如权利要求31所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中该温度敏感性表面包括该第一电极。
48.如权利要求47所述的用于保护温度敏感性表面的方法，其中该温度敏感性表面包括：
一个壁；
布置在该壁的至少一部分上的一个电绝缘体；以及
该第一电极，该第一电极包括布置在该电绝缘体上的一个导电层。
49.一种用于降低来自燃烧反应的热传递的装置，包括：
定位在热气体流中的一个温度敏感性表面，该热气体流包括来自燃烧反应的带电的物质；以及
一个第一电极，该第一电极被配置成受到调节以驱动来自该燃烧反应的带电的物质到达一个离开该温度敏感性表面的位置；
其中该第一电极被布置在一个电绝缘体上，并且该电绝缘体被布置在该温度敏感性表面上或者包括该温度敏感性表面。
50.如权利要求49所述的装置，其中该第一电极被安排在该温度敏感性表面附近。
51.如权利要求49所述的装置，其中该第一电极安排成离开该温度敏感性表面。
52.如权利要求49所述的装置，其中该带电的物质是带正电的物质。
53.如权利要求49所述的装置，其中该热气体流具有一个标称质量流速，并且其中该第一电极被配置成相对于该标称质量流速以一个角度对带电的物质施加一个漂移速度。
54.如权利要求53所述的装置，其中该第一电极包括多个电极，这些电极被配置成相对于该标称质量流速以多个角度对带电的物质施加多个漂移速度。
55.如权利要求49所述的装置，其中该第一电极包括多个第一电极并且该温度敏感性表面包括多个温度敏感性表面。
56.如权利要求55所述的装置，其中该多个第一电极中的至少一部分是与该多个温度敏感性表面中的至少一部分交错结合的。
57.如权利要求49所述的装置，其中该第一电极被布置在该温度敏感性表面上。
58.如权利要求49所述的装置，其中该电绝缘体包括以下的至少一项：聚醚醚酮、聚酰亚胺、二氧化硅、硅石玻璃、氧化铝、硅、二氧化钛、钛酸锶、钛酸钡锶、或钛酸钡。
59.如权利要求49所述的装置，其中该第一电极含以下的至少一项：石墨、铬、含铬的合金、含钼的合金、钨、含钨的合金、钽、含钽的合金、或铌掺杂的钛酸锶。
60.如权利要求49所述的装置，其中该温度敏感性表面、电绝缘体和第一电极形成了一个火管或水管锅炉的壁的至少一部分。
61.如权利要求49所述的装置，其中该温度敏感性表面包括涡轮机叶片。
62.如权利要求49所述的装置，其中该温度敏感性表面包括以下的一项或多项：钛、钛合金、铝、铝合金、钢、不锈钢、复合材料、纤维玻璃和环氧材料、凯夫拉和环氧材料、或者碳纤维和环氧材料。
63.如权利要求49所述的装置，进一步包括一个电压源，该电压源被配置成以波形驱动该电极。
64.如权利要求63所述的装置，其中第一电极被安排成离开该温度敏感性表面；并且
其中该波形包括dc负电压、包含负部分的ac电压、或加在dc负偏压上的ac电压。
65.如权利要求63所述的装置，其中第一电极被安排在该温度敏感性表面附近或与其重合；并且
其中该波形包括dc正电压、包含正部分的ac电压、或加在dc正偏压上的ac电压。
66.如权利要求49所述的装置，进一步包括一个第二电极，该第二电极被配置成从该热气体流中清扫出一部分电子。
67.如权利要求66所述的装置，其中该第二电极包括一个燃烧器组件，该燃烧器组件被配置成支持一个火焰，并且所支持的火焰为该燃烧反应提供了一个场所。
68.如权利要求49所述的装置，进一步包括一个第三电极，该第三电极被配置作为该第一电极的反电极。
69.如权利要求68所述的装置，其中该第三电极包括该温度敏感性表面或者是形成在该温度敏感性表面上。
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