У этого термина существуют и другие значения, см. Конденсация (значения).
Конденса́ция паров (лат. condense — накопляю, уплотняю, сгущаю) — переход вещества в жидкое или твёрдое[1] состояние из газообразного (обратный последнему процессу называется сублимация). Максимальная температура, ниже которой происходит конденсация, называется критической. Пар, из которого может происходить конденсация, бывает насыщенным или ненасыщенным.
Роса на паутине
Конденсация на бутылке холодной воды
Конденсация водяного пара в воздухе над чашкой горячей воды
Изотермы реального газа:
P — давление;
V — объём;
K — критическая точка;
b, c — точки начала кипения;
e, d — точки окончания кипения (точки начала конденсации, точки росы);
be, cd — линии конденсации;
abcK — нижняя пограничная кривая;
Kdef — верхняя пограничная кривая (линия росы);
abcKdef — бинодаль (граница между однофазным и двухфазным состояниями; область под колоколом бинодали — область двухфазного равновесия жидкость — пар)
Содержание
- 1 Виды конденсации
- 2 Конденсация насыщенных паров
- 3 Конденсация перенасыщенного пара
- 4 Конденсация ненасыщенного пара
- 5 Конденсация в твёрдую фазу
- 6 Конденсат на окнах
- 7 Конденсация пара в трубах
- 8 См. также
- 9 Ссылки
- 10 Примечания
Виды конденсации
Соотношения для разных видов конденсации выведены на основе опытных данных, а также статистической физики и термодинамики.
Конденсация насыщенных паров
При наличии жидкой фазы вещества конденсация происходит при сколь угодно малых пересыщениях и очень быстро.В этом случае возникает подвижное равновесие между испаряющейся жидкостью и конденсирующимися парами.Уравнение Клапейрона — Клаузиуса определяет параметры этого равновесия — в частности, выделение тепла при конденсации и охлаждение при испарении.
Конденсация перенасыщенного пара
Наличие перенасыщенного пара возможно в следующих случаях:
- отсутствие жидкой или твёрдой фазы того же вещества.
- отсутствие ядер конденсации — взвешенных в атмосфере твёрдых частиц или капелек жидкости, а также ионов (наиболее активные ядра конденсации).
- конденсация в атмосфере другого газа — в этом случае скорость конденсации ограничена скоростью диффузии паров из газа к поверхности жидкости.
Прибор ядерной физики — камера Вильсона — основана на явлении конденсации на ионах.
При отсутствии ядер конденсации пересыщение может достигать 800—1000 и более процентов.В этом случае конденсация начинается во флуктуациях плотности пара (точках случайного уплотнения вещества).
Конденсация ненасыщенного пара
Конденсация ненасыщенного пара возможна в присутствии порошкообразных или твёрдых пористых тел. Кривая (в данном случае вогнутая) поверхность изменяет равновесное давление и инициирует капиллярную конденсацию.
Конденсация в твёрдую фазу
Конденсация, минуя жидкую фазу, происходит через образование мелких кристалликов (десублимация). Это возможно в случае давления паров ниже давления в тройной точке при пониженной температуре.
Конденсат на окнах
Образование конденсата на стеклах происходит в холодное время года. С точки зрения физики, образование конденсата на окнах происходит из-за понижения температуры поверхности ниже температуры точки росы. Температура точки росы зависит от температуры и влажности воздуха в помещении. Причина образования конденсата на окнах может состоять как в чрезмерном повышении влажности внутри помещения, вызванном нарушением вентиляции, так и в невысоких теплоизолирующих свойствах стеклопакета, металлопластиковой рамы, оконной коробки, в неправильной глубине монтажа окна в однородной стене, неправильной глубине монтажа относительно слоя стенового утеплителя, в полном отсутствии, либо в некачественном утеплении оконных откосов.
Конденсация пара в трубах
По мере прохождения по трубе пар постепенно конденсируется и на стенках образуется пленка конденсата. При этом расход пара G» и его скорость в связи с уменьшением массы пара уменьшаются по длине трубы, а расход конденсата G увеличивается. Основной особенностью процесса конденсации в трубах является наличие динамического взаимодействия между паровым потоком и пленкой. На пленку конденсата действует также сила тяжести. В итоге в зависимости от ориентации трубы в пространстве и скорости пара характер движения конденсата может быть различным. В вертикальных трубах при движении пара сверху вниз силы тяжести и динамического воздействия парового потока совпадают по направлению и пленка конденсата стекает вниз. В коротких трубах при небольшой скорости парового потока течение пленки в основном определяется силой тяжести аналогично случаю конденсации неподвижного пара на вертикальной стенке. Такой же оказывается и интенсивность теплоотдачи. При увеличении скорости пара интенсивность теплоотдачи растет. Это объясняется уменьшением толщины конденсатной пленки, которая под воздействием парового потока течёт быстрее. В длинных трубах при больших скоростях движения пара картина процесса усложняется. В этих условиях наблюдаются частичный срыв жидкости с поверхности пленки и образование парожидкостной смеси в ядре потока. При этом влияние силы тяжести постепенно утрачивается, и закономерности процесса перестают зависеть от ориентации трубы в пространстве. В горизонтальных трубах при не очень больших скоростях парового потока взаимодействие сил тяжести и трения пара о пленку приводит к иной картине течения. Под влиянием силы тяжести пленка конденсата стекает по внутренней поверхности трубы вниз. Здесь конденсат накапливается и образует ручей. На это движение накладывается движение конденсата в продольном направлении под воздействием парового потока. В итоге интенсивность теплоотдачи оказывается переменной по окружности трубы: в верхней части более высокая, чем в нижней. Из-за затопления нижней части сечения горизонтальной трубы конденсатом средняя интенсивность теплоотдачи при небольших скоростях пара может оказываться даже более низкой, чем при конденсации неподвижного пара снаружи горизонтальной трубы того же диаметра.
См. также
Ссылки
- Явление конденсации в Толковом словаре Яндекса (недоступная ссылка с 14-06-2016 [2474 дня])
- Понятие конденсации на сайте химической энциклопедии
Примечания
- ↑ Конденсация (неопр.).
