Kondensation

Der kan opstå kondens i volumenet ( tåge , regn ) og på den afkølede overflade. I varmevekslere - kondens på den afkølede overflade. Ved en sådan kondensering skal vægoverfladetemperaturen Tw være mindre end mætningstemperaturen Ts, det vil sige Tw < Ts. Til gengæld kan kondens på en afkølet overflade være af to typer [2] :

• Filmkondensering  - opstår når en væske befugter overfladen (væske - befugtning, overflade - befugtet), så danner kondensatet en kontinuerlig film.
• Drypkondens  - når kondensatet er en ikke-vædende væske og samler sig på overfladen i dråber, der hurtigt dræner, og efterlader næsten hele overfladen ren.

Med filmkondensering er varmeoverførslen meget mindre  på grund af filmens termiske modstand (filmen forhindrer fjernelse af varme fra dampen til væggen). Det er svært at implementere drypkondensering  - ikke-fugtige materialer og belægninger (såsom fluoroplast) leder ikke selv varme godt. Og brugen af ​​tilsætningsstoffer - vandafvisende midler (til vand som olie, petroleum) viste sig at være ineffektiv. Derfor  opstår der sædvanligvis filmkondensering i varmevekslere . Vandafvisende, hydrofobicitet - fra det græske "hydör" - "vand" og "phóbos" - frygt. Det vil sige hydrofobisk - det samme som vandafvisende, ikke-fugtigt. Sådanne tilsætningsstoffer til vilkårlige væsker kaldes lyophobizers.

Udtrykket "stationær damp" indebærer i dette tilfælde fraværet af betydelig tvungen bevægelse (selvfølgelig vil fri-konvektiv bevægelse finde sted).

En film af kondensat dannes på overfladen af ​​væggen. Den flyder ned, mens dens tykkelse vokser på grund af den igangværende kondensering (Fig. ...). På grund af filmens termiske modstand er vægtemperaturen mærkbart lavere end temperaturen på filmoverfladen, og på denne overflade er der et lille spring i temperaturerne for kondensat og damp (for vand er springet normalt af størrelsesordenen på 0,02-0,04 K). Temperaturen af ​​dampen i volumenet er lidt højere end mætningstemperaturen.

Først bevæger filmen sig på en stabil laminær måde - dette er et  laminært regime . Derefter vises bølger på den (med et relativt stort trin, der løber gennem filmen og samler det akkumulerede kondensat, da i et tykkere lag i bølgen er bevægelseshastigheden større, og et sådant strømningsregime er energimæssigt mere gunstigt end det stabile. ). Dette er  laminær bølgetilstand . Yderligere, med en stor mængde kondensat, kan regimet blive  turbulent .

På lodrette rør ligner billedet tilfældet med en lodret væg.

På et vandret rør er varmeoverførslen af ​​kondensering højere end på et lodret (på grund af den lavere gennemsnitlige filmtykkelse). Med damp i bevægelse øges varmeoverførslen, især når filmen blæses af.

I tilfælde af rørbundter (især i kondensatorer) finder følgende funktioner sted:

1. Damphastighederne falder, når den passerer gennem strålen på grund af dens kondens.
2. I vandrette bundter strømmer kondensat fra rør til rør, på den ene side, hvilket øger tykkelsen af ​​filmen på de nederste rør, hvilket reducerer varmeoverførslen, på den anden side forstyrrer faldet af kondensatdråber filmen på de nederste rør, øget varmeoverførsel.

Intensivering af varmeoverførsel i kondensatorer

Den vigtigste måde at intensivere på er at reducere filmtykkelsen ved at fjerne den fra varmeveksleroverfladen. Til dette formål installeres kondensathætter eller snoede ribber på lodrette rør. For eksempel øger hætter installeret i intervaller på 10 cm varmeoverførslen med 2-3 gange. Lave ribber er placeret på vandrette rør, langs hvilke kondensat hurtigt strømmer. Damptilførslen er effektiv i tynde strømme, der ødelægger filmen (varmeoverførslen øges med 3-10 gange).

Indflydelse af indblanding af gasser på kondensering

Når dampen indeholder selv en lille blanding af ikke-kondenserbare gasser, falder varmeoverførslen kraftigt, da gassen bliver ved væggen, efter at dampen er kondenseret, og akkumulerer forhindrer dampen i at bevæge sig mod væggen. Så med et indhold på 1% luft i damp falder varmeoverførslen med 2,5 gange, 2% - mere end 3 gange.

Når damp bevæger sig, er denne indflydelse meget mindre, men alligevel skal luft i industrielle installationer pumpes ud af kondensatorerne (ellers optager den apparatets volumen). Og de forsøger helt at udelukke hans tilstedeværelse i parret.

Da kondensering er den omvendte proces til kogning, er den grundlæggende beregningsformel stort set den samme som for kogning:

 er varmestrømmen fjernet fra væggen, W;  er faseovergangsvarmen, J/kg.

Denne formel tager ikke højde for varmen fra dampkøling til mætningstemperatur   og efterfølgende afkøling af kondensatet. Det er nemt at tage hensyn til dem ved kendte temperaturer på damp ved indløbet og kondensat ved udløbet. Men i modsætning til tilfældet med kogning, er det vanskeligt at estimere her selv omtrentlig værdien af ​​Q på grund af den lille temperaturforskel af varmeoverførsel (fra damp til kølevæsken, der køler væggen). Formler for forskellige tilfælde af kondens er tilgængelige i lærebøger og opslagsbøger.

Mættet dampkondensering

I nærvær af en væskefase af et stof opstår kondensation ved vilkårligt små overmætninger og meget hurtigt. I dette tilfælde opstår der en mobil ligevægt mellem den fordampende væske og de kondenserende dampe. Clausius-Clapeyron-ligningen bestemmer parametrene for denne ligevægt - især frigivelsen af ​​varme under kondensering og afkøling under fordampning.

Kondensation af overmættet damp

Tilstedeværelsen af ​​overmættet damp er mulig i følgende tilfælde:

• fraværet af en flydende eller fast fase af det samme stof.
• fraværet af kondensationskerner  - faste partikler eller flydende dråber suspenderet i atmosfæren samt ioner (de mest aktive kondensationskerner).
• kondensation i en atmosfære af en anden gas - i dette tilfælde er kondensationshastigheden begrænset af diffusionshastigheden af ​​dampe fra gassen til væskens overflade.

Kernefysikkens instrument, skykammeret,  er baseret på fænomenet kondensation på ioner.

I mangel af kondensationskerner kan overmætning nå op på 800-1000 procent eller mere. I dette tilfælde begynder kondensation ved udsving i damptæthed (punkter med tilfældig komprimering af stof).

Kondensering af umættet damp

Kondensation af umættede dampe er mulig i nærværelse af pulveriserede eller porøse faste stoffer. Den buede (i dette tilfælde konkave) overflade ændrer ligevægtstrykket og starter kapillær kondensation .

Solid State Condensation

Kondensation, der går uden om væskefasen, sker gennem dannelsen af ​​små krystaller ( desublimering ). Dette er muligt, hvis damptrykket er under trykket ved tredobbeltpunktet ved en reduceret temperatur.

Kondens på vinduer

Kondens på vinduerne opstår i den kolde årstid. Kondens på vinduer opstår, når overfladetemperaturen falder til under dugpunktstemperaturen . Dugpunktstemperaturen afhænger af luftens temperatur og fugtighed i rummet. Årsagen til dannelsen af ​​kondensat på vinduer kan være både en overdreven stigning i luftfugtighed inde i rummet forårsaget af en overtrædelse af ventilationen og lave varmeisolerende egenskaber af et termoruder, en metal-plastramme, en vindueskasse, en forkert monteringsdybde af et vindue i en homogen væg, en forkert monteringsdybde i forhold til vægisoleringslaget, i fuldstændig fravær eller ved dårlig kvalitetsisolering af vindueshældninger.

Dampkondensering i rør

Når dampen passerer gennem røret, kondenserer den gradvist, og der dannes en film af kondensat på væggene. I dette tilfælde falder dampstrømningshastigheden G" og dens hastighed langs rørets længde på grund af et fald i massen af ​​damp, og kondensatstrømningshastigheden G stiger. Hovedtræk ved kondensationsprocessen i rør er tilstedeværelsen af en dynamisk vekselvirkning mellem dampstrømmen og filmen. Kondensatfilmen påvirkes også af tyngdekraften. Som følge heraf kan arten af ​​kondensatets bevægelse være forskellig afhængig af rørets orientering i rummet og dampens hastighed. .I lodrette rør, når damp bevæger sig fra top til bund, falder tyngdekraften og den dynamiske effekt af dampstrømmen sammen i retning, og kondensatfilmen strømmer ned.I korte rør, ved en lav hastighed af dampstrømmen, strømmer strømmen af filmen bestemmes hovedsageligt af tyngdekraften, svarende til tilfældet med kondensering af stationær damp på en lodret væg. Intensiteten af ​​varmeoverførsel viser sig at være den samme. Med en stigning i damphastigheden, intensiteten af ​​varme Dette skyldes et fald i tykkelsen af ​​kondensatfilmen, som under påvirkning af damp strømmen flyder hurtigere. I lange rør ved høje damphastigheder bliver billedet af processen mere kompliceret. Under disse forhold observeres en delvis adskillelse af væsken fra filmoverfladen og dannelsen af ​​en damp-væskeblanding i strømmens kerne. I dette tilfælde går tyngdekraftens indflydelse gradvist tabt, og processens regelmæssighed ophører med at afhænge af rørets orientering i rummet. I vandrette rør, ved ikke særlig høje dampstrømningshastigheder, fører vekselvirkningen af ​​tyngdekraft og dampfriktion på filmen til et andet strømningsmønster. Under påvirkning af tyngdekraften flyder kondensatfilmen ned langs rørets indre overflade. Her samler kondensatet sig og danner en strøm. Denne bevægelse overlejres af kondensatets bevægelse i længderetningen under påvirkning af dampstrømmen. Som et resultat viser intensiteten af ​​varmeoverførsel sig at være variabel langs rørets omkreds: den er højere i den øvre del end i den nedre. På grund af oversvømmelsen af ​​den nederste del af tværsnittet af et vandret rør med kondensat, kan den gennemsnitlige varmeoverførselshastighed ved lave damphastigheder være endnu lavere, end når stationær damp kondenserer uden for et vandret rør med samme diameter.

Se også

• Kondensator
• Kondensat

Noter

1. ↑ Udg. I. L. Knunyants. KONDENS // Chemical Encyclopedia. — M.: Sovjetisk Encyklopædi. - 1988.
2. ↑ Typer af kondens . Studiopedia. Dato for adgang: 6. december 2017. Arkiveret fra originalen 7. december 2017. (ubestemt)

Links

• Begrebet kondens på hjemmesiden for den kemiske encyklopædi

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Fantastisk norsk Lille Brockhaus og Efron Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	BNF : 119818886 J9U : 987007553041905171 LCCN : sh85030761