Kondenzace

Ke kondenzaci může docházet v objemu ( mlha , déšť ) a na ochlazovaném povrchu. Ve výměnících tepla - kondenzace na chlazeném povrchu. Při takové kondenzaci musí být povrchová teplota stěny Tw nižší než teplota nasycení Ts, tj. Tw < Ts. Kondenzace na chlazeném povrchu může být dvou typů [2] :

• Kondenzace filmu  - nastává, když kapalina smáčí povrch (kapalina - smáčení, povrch - smáčená), pak kondenzát tvoří souvislý film.
• Odkapávající kondenzát  – když je kondenzát nesmáčivá kapalina a shromažďuje se na povrchu v kapičkách, které rychle stékají, takže téměř celý povrch zůstává čistý.

Při kondenzaci fólie je přenos tepla mnohem menší  díky tepelnému odporu fólie (fólie brání odvodu tepla z páry do stěny). Je obtížné realizovat kapkovou kondenzaci  - nesmáčivé materiály a povlaky (např. fluoroplast) samy o sobě nevedou dobře teplo. A použití aditiv - vodoodpudivých látek (pro vodu jako olej, petrolej) se ukázalo jako neúčinné. Ve výměnících tepla proto  obvykle dochází ke kondenzaci filmu . Vodoodpudivost, hydrofobnost - z řeckého "hydör" - "voda" a "phobos" - strach. Tedy hydrofobní – stejné jako vodoodpudivé, nesmáčivé. Takové přísady pro libovolné kapaliny se nazývají lyofobizéry.

Pojem "stacionární pára" v tomto případě implikuje absenci výrazného nuceného pohybu (samozřejmě bude probíhat volně konvektivní pohyb).

Na povrchu stěny se vytvoří film kondenzátu. Stéká dolů, přičemž jeho tloušťka roste vlivem probíhající kondenzace (obr ...). Vzhledem k tepelnému odporu fólie je teplota stěny znatelně nižší než teplota povrchu fólie a na tomto povrchu dochází k malému skoku teplot kondenzátu a páry (u vody je skok obvykle řádově 0,02–0,04 K). Teplota páry v objemu je o něco vyšší než teplota nasycení.

Zpočátku se fólie pohybuje stabilně laminárním způsobem - jedná se o  laminární režim . Pak se na ní objevují vlny (s poměrně velkým krokem, probíhají fólií a sbírají nahromaděný kondenzát, protože v silnější vrstvě ve vlně je rychlost pohybu větší a takový režim proudění je energeticky výhodnější než ustálený ). Toto je  režim laminárních vln . Navíc s velkým množstvím kondenzátu může být režim  turbulentní .

Na svislých trubkách je obrázek podobný jako u svislé stěny.

Na vodorovném potrubí je přenos tepla kondenzátu vyšší než na svislém (kvůli nižší průměrné tloušťce filmu). S pohybující se párou se přenos tepla zvyšuje, zejména při odfukování fólie.

V případě svazků trubek (zejména v kondenzátorech) se vyskytují následující vlastnosti:

1. Rychlosti páry se při průchodu paprskem snižují v důsledku jeho kondenzace.
2. Ve vodorovných svazcích proudí kondenzát z trubky do trubky, na jedné straně se zvětšuje tloušťka fólie na spodních trubkách, což snižuje přenos tepla, na druhé straně pád kapek kondenzátu narušuje fólii na spodních trubkách, zvýšení přenosu tepla.

Intenzifikace přenosu tepla v kondenzátorech

Hlavním způsobem intenzifikace je snížení tloušťky filmu odstraněním z teplosměnné plochy. Za tímto účelem se na svislé potrubí instalují uzávěry kondenzátu nebo kroucená žebra. Například kryty instalované v krocích po 10 cm zvyšují přenos tepla 2-3krát. Nízká žebra jsou umístěna na vodorovných potrubích, podél kterých rychle proudí kondenzát. Přívod páry je účinný v tenkých pramíncích, které narušují fólii (přenos tepla se zvyšuje 3–10krát).

Vliv příměsí plynů na kondenzaci

Když pára obsahuje byť jen nepatrnou příměs nekondenzovatelných plynů, přenos tepla prudce klesá, protože plyn po zkondenzování páry zůstává u stěny a hromaděním brání páře v pohybu směrem ke stěně. Takže s obsahem 1% vzduchu v páře klesá přenos tepla 2,5krát, 2% - více než 3krát.

Při pohybu páry je tento vliv mnohem menší, ale přesto v průmyslových instalacích musí být vzduch z kondenzátorů odčerpáván (jinak zabírá objem zařízení). A snaží se jeho přítomnost v páru úplně vyloučit.

Protože kondenzace je proces obrácený k varu, je základní výpočetní vzorec v podstatě stejný jako pro var:

 je tepelný tok odváděný ze stěny, W;  je teplo fázového přechodu, J/kg.

Tento vzorec nebere v úvahu teplo z chlazení páry na teplotu nasycení   a následné ochlazení kondenzátu. Je snadné je zohlednit při známých teplotách páry na vstupu a kondenzátu na výstupu. Ale na rozdíl od varu je zde obtížné odhadnout byť jen přibližně hodnotu Q kvůli malému teplotnímu rozdílu přenosu tepla (z páry do chladiva, které ochlazuje stěnu). Vzorce pro různé případy kondenzace jsou k dispozici v učebnicích a referenčních knihách.

Kondenzace nasycených par

V přítomnosti kapalné fáze látky dochází ke kondenzaci při libovolně malých přesycení a velmi rychle. V tomto případě vzniká pohyblivá rovnováha mezi odpařující se kapalinou a kondenzujícími parami. Clausius-Clapeyronova rovnice určuje parametry této rovnováhy - zejména uvolňování tepla při kondenzaci a ochlazování při vypařování.

Kondenzace přesycené páry

Přítomnost přesycené páry je možná v následujících případech:

• nepřítomnost kapalné nebo pevné fáze téže látky.
• nepřítomnost kondenzačních jader  - pevné částice nebo kapičky kapaliny suspendované v atmosféře, stejně jako ionty (nejaktivnější kondenzační jádra).
• kondenzace v atmosféře jiného plynu - v tomto případě je rychlost kondenzace omezena rychlostí difúze par z plynu na povrch kapaliny.

Nástroj jaderné fyziky, oblaková komora,  je založen na fenoménu kondenzace na iontech.

Při absenci kondenzačních jader může přesycení dosáhnout 800-1000 procent nebo více. V tomto případě začíná kondenzace při kolísání hustoty par (body náhodného zhutnění hmoty).

Kondenzace nenasycených par

Kondenzace nenasycených par je možná v přítomnosti práškových nebo porézních pevných látek. Zakřivený (v tomto případě konkávní) povrch mění rovnovážný tlak a iniciuje kapilární kondenzaci .

Pevná kondenzace

Ke kondenzaci, která obchází kapalnou fázi, dochází tvorbou malých krystalů ( desublimace ). To je možné, pokud je tlak par nižší než tlak v trojném bodě při snížené teplotě.

Kondenzace na oknech

Kondenzace na oknech se objevuje během chladného období. Ke kondenzaci na oknech dochází, když povrchová teplota klesne pod teplotu rosného bodu . Teplota rosného bodu závisí na teplotě a vlhkosti vzduchu v místnosti. Příčinou tvorby kondenzátu na oknech může být jak nadměrné zvýšení vlhkosti v místnosti způsobené porušením větrání, tak nízké tepelně-izolační vlastnosti okna s dvojitým zasklením, kovoplastového rámu, okenního boxu, nesprávná montážní hloubka okna v homogenní stěně, nesprávná montážní hloubka vzhledem k izolační vrstvě stěny, při úplné absenci nebo při nekvalitní izolaci sklonů oken.

Kondenzace páry v potrubí

Jak pára prochází potrubím, postupně kondenzuje a na stěnách se tvoří film kondenzátu. V tomto případě se průtok páry G" a její rychlost snižují po délce potrubí v důsledku poklesu hmotnosti páry a zvyšuje se průtok kondenzátu G. Hlavním rysem procesu kondenzace v potrubí je přítomnost dynamické interakce mezi proudem páry a filmem. Na film kondenzátu má také vliv gravitace. Výsledkem je, že v závislosti na orientaci potrubí v prostoru a rychlosti páry může být charakter pohybu kondenzátu různý .Ve vertikálním potrubí, kdy se pára pohybuje shora dolů, se gravitační síly a dynamický účinek proudu páry ve směru shodují a film kondenzátu stéká dolů.V krátkých potrubích při nízké rychlosti proudění páry proudí film je určován především gravitační silou, podobně jako v případě kondenzace stacionární páry na svislé stěně Intenzita přenosu tepla se ukazuje jako stejná S nárůstem rychlosti páry intenzita tepla přenos se zvyšuje.To je způsobeno snížením tloušťky filmu kondenzátu, který vlivem páry proud teče rychleji. V dlouhých trubkách při vysokých rychlostech páry se obraz procesu stává složitějším. Za těchto podmínek je pozorováno částečné oddělení kapaliny od povrchu filmu a tvorba směsi pára-kapalina v jádru toku. V tomto případě se postupně ztrácí vliv gravitace a zákonitosti procesu přestávají záviset na orientaci potrubí v prostoru. Ve vodorovných trubkách vede při nepříliš vysokých rychlostech proudění páry interakce gravitace a tření páry na fólii k odlišnému vzoru proudění. Vlivem gravitace stéká film kondenzátu po vnitřním povrchu potrubí. Zde se kondenzát hromadí a tvoří proud. Tento pohyb je superponován pohybem kondenzátu v podélném směru vlivem proudu páry. V důsledku toho se intenzita prostupu tepla po obvodu trubky ukazuje jako proměnná: v horní části je vyšší než ve spodní. V důsledku zaplavení spodní části průřezu vodorovného potrubí kondenzátem může být průměrná rychlost přenosu tepla při nízkých rychlostech páry ještě nižší, než když stacionární pára kondenzuje mimo vodorovné potrubí stejného průměru.

Viz také

• Kondenzátor
• Kondenzát

Poznámky

1. ↑ Ed. I. L. Knunyants. KONDENZACE // Chemická encyklopedie. — M.: Sovětská encyklopedie. — 1988.
2. ↑ Typy kondenzace . Studiopedie. Datum přístupu: 6. prosince 2017. Archivováno z originálu 7. prosince 2017. (neurčitý)

Odkazy

• Pojem kondenzace na stránkách chemické encyklopedie

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Velká Katalánština Skvělý norský Skvělý norský Malý Brockhaus a Efron Britannica (online)
V bibliografických katalozích	BNF : 119818886 J9U : 987007553041905171 LCCN : sh85030761