yoğunlaşma

Soğuk bir şişede nemin yoğunlaşması.

Yoğuşma , bir maddenin gaz halinden sıvı bir agregasyon durumuna geçişidir . Yoğuşma ürünü olarak adlandırılır yoğuşma . Yoğun madde ise genellikle sıvı veya katı haldeki maddeyi ifade eder. Yoğuşma sırasında hakim olan basınç ve sıcaklık değerleri , yoğuşma noktasını karakterize eder . Yoğuşma sırasında , yoğuşmadan çevreye termal enerji salınır . Bu yoğuşma ısısı, buharlaşma ısısı ile aynı değere sahiptir .

Yoğuşma hava ile ilgili önemli bir süreçtir. Bulutlar , sis , çiy ve kırağı havadaki suyun yoğunlaşmasından kaynaklanır. Olarak buhar santralleri , su ilk önce buharlaştırılır, ve daha sonra, geçtikten sonra türbin, sıvı halde geri bir de kondansatör . Ticari olarak temin edilebilen buzdolapları , ısıyı taşımak için bir buharlaşma ve yoğuşma döngüsü kullanır.

Yoğunlaşmanın tersi buharlaşma , kaynama veya buharlaşmadır . Gaz halinde, katı maddelerden geçiş adlandırılır süblimasyon zıt çağrılan resublimation . Fiziksel dilde yoğunlaşma terimi daha genel olarak kullanılır , örneğin bkz. B. Yoğun madde veya Bose-Einstein yoğunlaşması .

Termodinamik temeller

Çekirdeklenme işleminin türüne bağlı olarak , iki temel yoğunlaşma türü ayırt edilebilir. Her durumda, koşul, gaz fazının yoğuşma bileşenine göre aşırı doymuş olmasıdır . Gaz parçacıkları bir araya geldiklerinde gaz içinde birleşirse, homojen yoğuşma söz konusudur . Bunun için yeterince yavaş parçacıkların bir araya gelerek ara yüzlerin katılımı olmaksızın daha büyük yapılar oluşturması gereklidir. Bu süreç, yalnızca yüksek düzeyde aşırı doyma ile, genellikle yüzde birkaç yüz ile mümkündür. Buna karşılık, heterojen yoğuşma ile, yalnızca çok düşük aşırı doygunluklar, hatta genellikle yüzde birden daha az gereklidir . Bu yoğuşma biçimi, halihazırda mevcut yüzeylerde, yani genellikle gaz fazında asılı duran katı parçacıklar, yoğuşma çekirdekleri veya aerosol parçacıkları üzerinde gerçekleşir. Bunlar, ilgili gazla ilgili olarak bir tür partikül tutucu görevi görürler, bu sayede partikülün yarıçapı ve kimyasal özellikleri, gaz partiküllerinin ona ne kadar iyi yapıştığını esas olarak belirler. Bu aynı zamanda partikül olmayan cisimlerin yüzeyleri için de geçerlidir, bu durumda bir bağlantıdan söz edilir.

Atmosferdeki yoğuşma süreçleri

Bir pencere camında yoğunlaşmış su buharı

Su buharı ve sıvı su arasındaki faz geçişi , doğal su döngüsünün ve genel olarak havanın temel bir süreci olduğundan , dünya atmosferinde su olması durumunda , yoğuşma ve buharlaşma özel bir önem taşır. Makrofiziksel düzeyde, devir miktarları çok büyüktür, çünkü yaklaşık 13 · 10 15  kg olan atmosferik su, ortalama sadece 10 günlük bir kalış süresine sahiptir, yani bu süre içinde esas olarak yoğuşma yoluyla dönüştürülür. Yoğuşma, su buharından her türlü sıvı yağış oluşumunun yanı sıra sis ve bulut oluşumunun temel sürecidir . Kullanılması gizli ısısını ve davayı olan Toprak ısı bütçesi belirleyici bir etkisi vardı.

Bununla birlikte, mikrofiziksel düzeyde, yoğuşma süreçleri gösterildiği gibi çok karmaşıktır ve kesin olarak tahmin edilemez. Atmosferde pratik olarak sadece heterojen çekirdeklenme vardır , yani. bu durumda havadan su damlacıklarının oluşumu. Bunun için gerekli olan havanın aşırı doygunluğu, yoğuşmaya neden olmak için geçerli koşullara bağlı olarak mukavemet açısından değişmelidir. Bir yandan buharlaşma veya süblimleşme sırasında mutlak nemi artırarak , diğer yandan hava sıcaklığını düşürerek elde edilebilir . Soğutma, özellikle adyabatik , yani havanın emebileceği maksimum nemde bir azalma hakimdir . Aerosol parçacıklarının çapı kabaca 1 um ise, o zaman yüzde birkaç onda birlik aşırı doygunluk genellikle yeterlidir. Partiküllerin yüzeyinin , su buharı partiküllerinin birikmesini kolaylaştıran veya daha zor hale getiren hidrofilik veya hidrofobik özelliklere sahip olup olmadığı da önemlidir . Elbette gaz fazındaki aerosol partiküllerinin konsantrasyonu da aynı derecede önemlidir.

Bu nedenle, meteorolojik ve klimatolojik aerosol araştırması, aerosol parçacıklarının uzaysal ve zamansal oluşumu gibi diğer faktörlerle birlikte, halihazırda düşünülenlere ek olarak, bir dizi etki faktörünü hesaba katmalıdır. Su ve radyasyon dengesi üzerinde etkisi olan yağış ve bulut oluşumu süreçlerinin doğru bir şekilde anlaşılması için tüm bu faktörlerin birbiriyle ilişkili olması gerekir. Niteliksel düzeyde bu oldukça mümkün olsa da, özellikle küresel düzeyde bu parametrelerin nicel etkisinin belirlenmesi zordur ve tüm iklim modellerinde bir belirsizlik faktörü oluşturur .

Teknik uygulamalar

Buhar santrali

Olarak buhar santralleri , egzoz buhar , buhar türbini olup ayrıca soğutuldu de kondansatör ve su içerisine yoğunlaştırıldı. Bu su yine buhar jeneratörü için besleme suyu olarak kullanılır . Bu kapalı bir döngü ile sonuçlanır.

Isıtma ağları

Olarak kimyasal tesisler , yoğunlaşma su buharı olan , çünkü ekonomik açıdan önemli bir değişken enerji kimyasal işlemler için su buharı ile birlikte verilir. Termal enerji serbest bırakıldıktan sonra, halka hatları yoluyla toplanan yoğuşmuş su vardır . Bu normalde "saf" su , kalite kontrolleri ve olası arıtmadan sonra buhar üretmek için besleme suyu olarak adlandırılan buhar jeneratörüne geri beslenir. Böyle bir kondensat dönüşü, büyük tasarrufların yapılmasını sağlar.

Demiryolu trenlerindeki veya binalardaki ısıtma ağları da ısıyı taşımak için (et) bir miktar ıslak buhar kullanır. Radyatör sıcaklığı kendini maksimum yaklaşık 100 °C'ye ayarlar (kullanılan düşük aşırı basınçlarda suyun yoğuşma sıcaklığı).

Baca gazı yoğuşması

Fosil yakıtların , biyojenik malzemelerin ve evsel atıkların yanmasından kaynaklanan egzoz gazları yüksek oranda su buharı içerir.

Modern Feuerungs'ta , bir kondenserdeki egzoz gazı tesisatları soğutulur. Odak noktası, buhar bölümünün gizli ısısının kullanımıdır . Suya ek olarak, ayrılan yoğuşma , baca gazı yoğuşması tarafından çevreye salınması azaltılan diğer eşlik eden maddeleri içerir.

soğutma

Kış bahçesindeki sıcak havanın buharlaştığı ve yükselen nemli havanın kış bahçesinin en yüksek noktasından emildiği "hipo-eşanjör" adı verilen bir sistem ile kış bahçelerinde aşırı ısınma veya cereyan sorunlarının önüne geçilebilir. ve daha soğuk zemindeki hipokaust borulardan geçirilir , bunun üzerine su buharı orada yoğunlaşır ve açığa çıkan yoğuşma ısısı toprağa verilir . Sudaki buharlaşma ısısını kullanan klima sistemleri de benzer şekilde çalışır .

nem alma

Nem alıcılar genellikle yeni binalarda bina nemini kurutmak ve duvarları kurutmak ve yüksek miktarda su buharı oluşan ıslak odalar (yüzme havuzları) için kullanılır . Bunlar emilen oda havasındaki su buharını yoğunlaştırır ve cihazdan çıkan kuru hava daha sonra nemi tekrar emebilir. Çamaşır kurutmak için kullanılan yoğuşmalı kurutucular da benzer şekilde çalışır.

Egzoz gazı temizliği

Olarak egzoz gazı arıtma , yoğunlaşma işlemleri ayrılması ve geri kazanılması için, özellikle, kullanılan çözücüler . Bunlar genellikle çok düşük çiy noktası sıcaklıklarına sahip olduklarından , yoğuşma soğutucuları genellikle bir sonraki temizleme aşamasından önce ön ayırıcı olarak kullanılır. Tek ayırma aşaması olarak, yoğuşma süreçleri genellikle emisyon sınır değerlerine uymamaktadır.

Tütün kullanımı

Tütün dumanından gelen yoğuşma hava yollarında ve aktif ve pasif içicilerin alveollerinde yoğunlaşır . CRT TV ekranları, elektrik yüklü oldukları için özellikle pencere camlarında, duvarlarda ve mobilyalarda çekiciydi.

damıtma

Damıtma , bir termal ayırma işlemidir . Farklı kaynama noktalarına sahip buharlaşabilir sıvıları, örneğin alkolü sudan ayırmak için kullanılabilir. Başlangıç ​​karışımı (örneğin şarap) kaynama noktasına getirilir ; ortaya çıkan buhar, bir kondansatörde soğutularak tekrar sıvılaştırılır.

Edebiyat

  • Frank Frössel: Dairelerde küf. Baulino Verlag, Waldshut-Tiengen 2006, ISBN 3-938537-18-3 .
  • Werner Riedel, Heribert Oberhaus, Frank Frössel, Wolfgang Haegele: Termal yalıtım kompozit sistemleri. 2. Baskı. Baulino 2008, ISBN 978-3-938537-01-5 .

İnternet linkleri

Commons : Yoğunlaştırma  - resim, video ve ses dosyalarının toplanması

Bireysel kanıt

  1. ↑ a b VDI 2264: 2001-07 Gaz akımlarından gaz ve partikül maddelerin uzaklaştırılması için ayırıcı sistemlerin devreye alınması, çalıştırılması ve bakımı . Beuth Verlag, Berlin, s. 58.
  2. ↑ Götz-Gerald Börger, Uwe Listner, Martin Schulle: ACHEMA '94'te egzoz havası temizliği. İçinde: Toz - temizlik. hava . 54, No. 12, 1994, ISSN  0949-8036 , sayfa 471-474.