Tropfenweise Kondensation
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Ähnlich wie im vorherigen Kapitel werden wir in diesem Kapitel den Wärmeübergang mit Phasenwechsel diskutieren, aber in diesem Fall werden wir die Kondensation der Gasphase (Phasenwechsel von Dampf zu Flüssigkeit) diskutieren .
Kondensation ist im Allgemeinen die Änderung des Aggregatzustands von der Gasphase in die flüssige Phase und die Umkehrung der Verdampfung . Strömungsprozesse, die mit der Kondensation auf einer festen Oberfläche verbunden sind, sind fast ein Spiegelbild derjenigen, die am sieden beteiligt sind. Kondensation tritt auf, wenn die Temperatur eines Dampfes unter seine Sättigungstemperatur abgesenkt wird oder wenn der Druck eines Dampfes über seine Sättigungsparameter erhöht wird (siehe Phasendiagramm von Wasser).
Bei der Tropfenkondensation bildet der kondensierte Dampf anstelle eines kontinuierlichen Films Tröpfchen auf der Oberfläche. Tropfenkondensation kann auftreten, wenn die Oberfläche nicht benetzt ist oder diese Tröpfchen durch äußere Strömung oder durch Schwerkraft von der Oberfläche entfernt werden. Der Dampf steht über den größten Teil der Fläche in direktem Kontakt mit der Oberfläche, und die Wärmeübertragungsraten sind viel höher (mehr als 3- bis 10-mal höher), da der Wärmefluss zwischen dem Dampf und der Oberfläche kaum Widerstand leistet. Die Tröpfchen entwickeln sich an Keimbildungsstellen (Stellen mit Oberflächenfehlern wie Grübchen, Kratzern und Hohlräumen) und nehmen an Größe zu, wenn mehr Dampf auf der freiliegenden Oberfläche kondensiert. Für DampfkondensatorenEs ist üblich, Oberflächenbeschichtungen (Silikone, Teflon oder Wachse) zu verwenden, die die Benetzung hemmen und daher die tropfenweise Kondensation anregen. Beschichtungen verlieren jedoch nach und nach ihre Wirksamkeit aufgrund von Entfernung, Oxidation usw. In der Praxis zeigt sich, dass keine Oberfläche über einen längeren Zeitraum als nicht benetzend fortbesteht. Da es in den meisten technischen Anwendungen häufig schwierig ist, diesen Zustand aufrechtzuerhalten, ist es nicht ratsam, den Wert der Wärmeübertragungskoeffizienten zu verwenden, wenn für Auslegungszwecke eine tropfenweise Kondensation angenommen wird.
