kondensation

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Kondensering af fugtighed på en kold flaske.

Kondens er overgangen af et stof fra en gasformig til en flydende aggregeringstilstand . Produktet af kondens kaldes kondensat . Kondenseret materiale på den anden side refererer generelt til stof i flydende eller fast form. Værdierne for tryk og temperatur, der hersker under kondens, kendetegner kondensationspunktet . Under kondens frigives termisk energi fra kondensatet til miljøet. Denne kondensvarme har samme værdi som fordampningsvarmen .

Kondens er en vigtig proces i forbindelse med vejret. Skyer , tåge , dug og rimfrost skyldes kondensering af vand fra luften. I dampkraftværker fordampes vand først, og derefter, efter at det er passeret gennem turbinen, vender det tilbage til sin flydende tilstand i en kondensator . Kommercielle køleskabe bruger en cyklus med fordampning og kondens til at transportere varme.

Det modsatte af kondens er fordampning , kogning eller fordampning . Overgangen fra faste stoffer til den gasformige tilstand kaldes sublimering , modsat kaldes resublimering . I fysisk sprogbrug bruges udtrykket kondens mere generelt, se f.eks. B. Kondenseret stof eller Bose-Einstein-kondensat .

Termodynamisk grundlæggende

Afhængigt af typen af nukleationsproces kan der skelnes mellem to grundlæggende kondenstyper. Under alle omstændigheder er betingelsen, at gasfasen er overmættet i forhold til kondenseringskomponenten. Hvis individuelle gaspartikler kombineres i gassen, når de mødes, taler man om homogen kondens . Til dette er det nødvendigt, at tilstrækkeligt langsomme partikler samles til at danne større strukturer uden deltagelse af grænseflader. Denne proces er kun mulig med et højt niveau af overmætning, normalt flere hundrede procent. I modsætning hertil kræves der med meget heterogen kondens meget lav overmættelse på ofte endda mindre end en procent. Denne form for kondens finder sted på allerede eksisterende overflader, dvs. normalt på faste partikler suspenderet i gasfasen, kondensationskerne eller aerosolpartikler . Disse fungerer som en slags partikelfanger i forhold til den respektive gas, med radius og partikelens kemiske egenskaber, der i det væsentlige bestemmer, hvor godt gaspartiklerne klæber til den. Dette gælder også analogt for overflader af ikke-partikulære legemer, i hvilket tilfælde man taler om en beslag.

Kondensationsprocesser i atmosfæren

Kondenseret vanddamp på en vinduesrude

I tilfælde af vand i jordens atmosfære er kondens og fordampning af særlig betydning, da faseovergangen mellem vanddamp og flydende vand er en grundlæggende proces i den naturlige vandcyklus og vejret generelt. På det makrofysiske niveau er omsætningsmængderne enorme, da det atmosfæriske vand med omkring 13 · 10 15 kg har en gennemsnitlig opbevaringstid på kun omkring 10 dage, dvs. inden for denne periode omdannes det hovedsageligt via kondens. Kondensationen er den grundlæggende proces ved hver dannelse af flydende nedbør fra vanddamp samt dannelse af tåge og sky . Jordens varmebalance er også afgørende påvirket af den latente varme .

På det mikrofysiske niveau er kondensationsprocesserne imidlertid som vist meget komplekse og kan ikke præcist forudsiges. I atmosfæren er der praktisk talt kun heterogen kernedannelse , dvs. i dette tilfælde dannelse af vanddråber fra luften. Den overmætning af luften, der kræves til dette, skal variere i styrke afhængigt af de gældende forhold for at forårsage kondens. Det kan opnås på den ene side ved at øge den absolutte luftfugtighed i løbet af fordampning eller sublimering og på den anden side ved at reducere lufttemperaturen . Afkølingen dominerer, især den adiabatiske , dvs. en reduktion i den maksimale luftfugtighed , som luften er i stand til at absorbere. Hvis aerosolpartiklernes diameter er omtrent 1 μm, er overmætning på et par tiendedele procent ofte tilstrækkelig. Desuden er det vigtigt, om overfladen af ​​partiklerne har hydrofile eller hydrofobe egenskaber, der letter eller gør akkumulering af vanddamppartikler vanskeligere. Selvfølgelig er koncentrationen af ​​aerosolpartiklerne i gasfasen lige så vigtig.

Meteorologisk og klimatologisk aerosolforskning skal derfor tage højde for en lang række påvirkningsfaktorer, idet andre faktorer såsom den rumlige og tidsmæssige forekomst af aerosolpartiklerne føjes til de allerede overvejede. Alle disse faktorer skal relateres til hinanden for at få en korrekt forståelse af nedbørsprocesser og skydannelse, som igen har indflydelse på vand- og strålingsbalancen. Selvom dette er ganske muligt på et kvalitativt niveau, er den parametre, der er kvantitativ påvirkning af disse parametre, især på globalt plan, vanskelig at bestemme og udgør en usikkerhedsfaktor i alle klimamodeller .

Tekniske applikationer

Dampkraftværk

I dampkraftværker afkøles udstødningsdampen fra dampturbinen yderligere ved kondensatoren og kondenseres til vand. Dette vand bruges igen som fødevand til dampgeneratoren . Dette resulterer i en lukket cyklus.

Varme netværk

I kemiske anlæg er kondensering af vanddamp en økonomisk vigtig variabel, da energien til kemiske processer forsynes med vanddamp. Efter at termisk energi er frigivet, er der kondenseret vand, som opsamles via ringledninger . Dette normalt "rene" vand føres tilbage til dampgeneratoren som såkaldt fødevand til frembringelse af damp efter kvalitetskontrol og mulig behandling. Et sådant kondensatafkast giver mulighed for massive besparelser.

Opvarmningsnet i jernbanetog eller bygninger bruger (et) også lidt våd damp til at transportere varme. Kølertemperaturen justerer sig selv til maksimalt ca. 100 ° C (kondensvandstemperatur for vandet ved de lave overtryk, der anvendes).

Røggaskondensation

Udstødningsgasser fra forbrænding af fossile brændstoffer , biogene materialer og husholdningsaffald indeholder store mængder vanddamp.

I moderne forbrændingssystemer afkøles udstødningsgassen i en kondensator . Fokus er på brugen af ​​den latente varme i dampdelen. Ud over vand indeholder det separerede kondensat andre ledsagende stoffer, hvis frigivelse til miljøet reduceres ved røggaskondensationen.

køling

I vinterhaver kan overophedning eller trækproblemer undgås med et såkaldt "hypo-veksler" -system, hvor den varme luft i vinterhaven fordamper og den fugtige luft, der er steget, suges af på vinterhaveens højeste punkt og ledes gennem hypocaustrør på den koldere grund, hvorefter vanddampen kondenserer der, og den frigivne kondensvarme afgives til jorden. Klimaanlæg, der bruger fordampningsvarmen fra vand, fungerer også på en lignende måde.

Affugtning

Affugtere bruges ofte til at tørre bygningsfugtigheden i nye bygninger og til at tørre vægge og til vådrum, hvor der forekommer store mængder vanddamp (svømmebassiner). Disse kondenserer vanddampen fra rumluften, der suges ind, og den tørrede luft, der forlader enheden, kan derefter absorbere fugt igen. Kondens tørretumblere , der bruges til at tørre vasketøj, fungerer på samme måde.

Rengøring af udstødningsgas

Ved udstødningsgasrensning anvendes kondensationsprocesser især til separering og genvinding [1] af opløsningsmidler . Da disse ofte har meget lave dugpunktstemperaturer , bruges kondensvandskølere normalt som præ-separatorer inden et yderligere rengøringstrin. [2] Som det eneste adskillelsestrin er kondensationsprocesser normalt ikke i stand til at overholde emissionsgrænseværdier . [1]

Tobaksbrug

Kondensat af tobaksrøg udfældes i luftvejene op til alveolerne af aktive og passive rygere. CRT -tv -skærme var også særligt attraktive på vinduesglas og vægge og møbler, da de var elektrisk ladede.

destillation

Destillation er en termisk separationsproces . Det kan bruges til at adskille fordampelige væsker med forskellige kogepunkter, f.eks. Alkohol fra vand. Startblandingen (f.eks. Vin) bringes i kog ; den resulterende damp flydende igen ved afkøling i en kondensator .

litteratur

  • Frank Frössel: Skimmelsvamp i lejligheder. Baulino Verlag, Waldshut-Tiengen 2006, ISBN 3-938537-18-3 .
  • Werner Riedel, Heribert Oberhaus, Frank Frössel, Wolfgang Haegele: Termiske isoleringskomposit systemer. 2. udgave. Baulino 2008, ISBN 978-3-938537-01-5 .

Weblinks

Commons : Kondens - samling af billeder, videoer og lydfiler

Individuelle beviser

  1. a b VDI 2264: 2001-07 Idriftsættelse, drift og vedligeholdelse af separatorsystemer til fjernelse af gasformige og partikelformige stoffer fra gasstrømme . Beuth Verlag, Berlin, s. 58.
  2. Götz-Gerald Borger, Uwe Listner, Martin Schulle: Afkast rengøring ved ACHEMA '94. I: Støv - renlighed. Luft . 54, nr. 12, 1994, ISSN 0949-8036 , s. 471-474.