imported>Alex NB OT: замена имён и значений устаревшего неподдерживаемого InternetArchiveBot формата параметров доступности ссылок (1), замена устаревших имён параметров (1)

2025-07-16T10:12:38Z

замена имён и значений устаревшего неподдерживаемого InternetArchiveBot формата параметров доступности ссылок (1), замена устаревших имён параметров (1)

Новая страница

{{Другие значения}}
[[Файл:Water drops on spider web.jpg|thumb|Роса на паутине]]
[[Файл:Condensation on water bottle.jpg|thumb|Конденсация на бутылке холодной воды]]
[[Файл:Watervapor cup.jpg|thumb|Конденсация водяного пара в воздухе над чашкой горячей воды]]
[[Файл:Van der Waals isotherms.png|thumb|[[Изотермический процесс|Изотермы]] [[Реальный газ|реального газа]]: 
''P'' — [[давление]]; 
''V'' — [[объём]]; 
''K'' — [[Критическая точка (термодинамика)|критическая точка]]; 
''b'', ''й'' — точки начала [[Кипение|кипения]]; 
''м'', ''у'' — точки окончания кипения (точки начала конденсации, [[точка росы|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)]]
[[Файл:Фазовые переходы первого рода на фазовой диаграмме.svg|мини|360пкс|Фазовые переходы первого рода на фазовой диаграмме]]

'''Конденса́ция''' паров ({{lang-la|condense}} «накопляю, уплотняю, сгущаю») — переход вещества в жидкое или твёрдое<ref>{{книга|заглавие=Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия|часть=КОНДЕНСАЦИЯ|год=1988|автор=Под ред. И. Л. Кнунянца}}</ref> состояние из парообразного (обратный последнему процессу называется ''[[Сублимация (физика)|сублимация]]''). Максимальная [[температура]], ниже которой происходит конденсация, называется критической. [[Пар]], из которого может происходить конденсация, бывает [[Насыщенный пар|насыщенным]] или [[Ненасыщенный пар|ненасыщенным]].

Конденсация имеет место во многих теплообменных аппаратах (например, в мазутоподогревателях на ТЭС), в опреснительных установках, технологических аппаратах (перегонные аппараты). Важнейшее применение на ТЭС — конденсаторы паровых турбин. В них конденсация происходит на охлаждаемых водой трубах. Для повышения КПД термодинамического цикла ТЭС важно снижать температуру конденсации (за счёт понижения давления), и обычно она близка к температуре охлаждающей воды (до 25—30 °C).

==== Виды конденсации ====
Конденсация может происходить в объёме ([[туман]], [[дождь]]) и на охлаждаемой поверхности. В теплообменных аппаратах — конденсация на охлаждаемой поверхности. При такой конденсации температура поверхности стенки Tw должна быть меньше температуры насыщения Ts, то есть Tw < Ts. В свою очередь, конденсация на охлаждаемой поверхности может быть двух видов<ref>{{Cite web|url=https://studopedia.ru/17_61025_vidi-kondensatsii.html|title=Виды конденсации|publisher=Studopedia|access-date=2017-12-06|archive-date=2017-12-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20171207014314/https://studopedia.ru/17_61025_vidi-kondensatsii.html|url-status=live}}</ref>:
* '''Плёночная конденсация''' — имеет место, когда жидкость смачивает поверхность (жидкость — смачивающая, поверхность — смачиваемая), тогда конденсат образует сплошную плёнку.
* '''Капельная конденсация''' — когда конденсат — несмачивающая жидкость и собирается на поверхности в капли, которые быстро стекают, оставляя почти всю поверхность чистой.
'''При плёночной конденсации теплоотдача намного меньше''' из-за термического сопротивления плёнки (плёнка мешает отводу тепла от пара к стенке). ''Реализовать капельную конденсацию сложно'' — несмачиваемые материалы и покрытия (типа фторопласта) сами плохо проводят тепло. А использование добавок — гидрофобизаторов (для воды типа масла, керосина) оказалось неэффективным. Поэтому обычно '''''в теплообменных аппаратах имеет место пленочная конденсация'''''. Гидрофобизатор, гидрофобность — от греческих «hydör» — «вода» и «phóbos» — страх. То есть гидрофобный — то же, что водоотталкивающий, несмачиваемый. Такие добавки для произвольных жидкостей называются лиофобизаторами.

Термин «неподвижный пар» в данном случае подразумевает отсутствие существенного вынужденного движения (разумеется, свободно-конвективное движение будет иметь место).

На поверхности стенки образуется плёнка конденсата. Она стекает вниз, при этом её толщина растёт благодаря продолжающейся конденсации (рис. …). Из-за термического сопротивления плёнки температура стенки заметно меньше температуры поверхности плёнки, причём на этой поверхности имеется небольшой скачок температур конденсата и пара (для воды скачок обычно порядка 0,02–0,04 К). Температура пара в объёме несколько выше температуры насыщения.

Сначала плёнка движется стабильно ламинарно — это ''ламинарный режим''. Затем на ней появляются волны (со сравнительно большим шагом, пробегающие по плёнке и собирающие накапливающийся конденсат, так как в более толстом слое в волне скорость движения больше, и такой режим стекания энергетически выгоднее установившегося). Это ''ламинарно-волновой режим''. Далее при большом количестве конденсата режим может стать ''турбулентным''.

На вертикальных трубах картина аналогична случаю вертикальной стенки.

На горизонтальной трубе теплоотдача конденсации выше, чем на вертикальной (из-за меньшей в среднем толщины плёнки). При движущемся паре теплоотдача растёт, особенно при сдуве плёнки.

В случае пучков труб (в частности, в конденсаторах) имеют место особенности:
# Скорости пара по мере прохождения по пучку уменьшаются вследствие его конденсации.
# В горизонтальных пучках конденсат стекает с трубы на трубу, с одной стороны, увеличивая толщину плёнки на нижних трубах, что уменьшает теплоотдачу, с другой стороны, падение капель конденсата возмущает плёнку на нижних трубах, увеличивая теплоотдачу.

'''Интенсификация теплообмена в конденсаторах'''

Основной путь интенсификации — уменьшать толщину плёнки, удаляя её с поверхности теплообмена. С этой целью на вертикальных трубах устанавливают конденсатоотводные колпачки или закрученные рёбра. Например, колпачки, установленные с шагом 10 см, увеличивают теплообмен в 2-3 раза. На горизонтальных трубах ставят невысокие рёбра, по которым конденсат быстро стекает. Эффективна подача пара тонкими струйками, разрушающими плёнку (теплообмен увеличивается в 3÷10 раз).

'''Влияние примеси газов на конденсацию'''

При содержании в паре даже небольшой примеси неконденсирующихся газов теплоотдача резко уменьшается, так как газ остаётся у стенки после конденсации пара и, накапливаясь, препятствует продвижению пара к стенке. Так, при содержании в паре 1 % воздуха теплоотдача снижается в 2,5 раза, 2 % — более чем в 3 раза.

При движении пара это влияние много меньше, но всё равно в промышленных установках воздух приходится откачивать из конденсаторов (иначе он занимает объём аппарата). И стараются вообще исключить его присутствие в паре.

Так как конденсация — процесс, обратный к кипению, то основная расчётная формула по существу та же, что при кипении:

: <math>G=Q/\gamma,</math>

: где <math>G</math> — количество образующегося конденсата (конденсирующегося пара), кг/с;
<math>Q</math> — отводимый от стенки тепловой поток, Вт;
<math>\gamma</math> — теплота фазового перехода, Дж/кг.

Эта формула не учитывает теплоту охлаждения пара до температуры насыщения <math>t_s</math> и последующего охлаждения конденсата. Их нетрудно учесть при известных температурах пара на входе и конденсата на выходе. Но, в отличие от случая кипения, здесь сложно оценить даже приближенно величину Q из-за небольшого температурного напора теплопередачи (от пара к теплоносителю, охлаждающему стенку). Формулы для различных случаев конденсации имеются в учебниках и справочниках.

=== 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 [[ион]]ов (наиболее активные ядра конденсации).
* конденсация в атмосфере другого газа — в этом случае скорость конденсации ограничена скоростью [[Диффузия|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 [[флуктуация]]х 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 [[капиллярная конденсация|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 стёклах происходит в холодное время года. Образование конденсата на окнах происходит из-за понижения температуры поверхности ниже температуры [[точка росы|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 плёнка 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 плёнкой. На плёнку 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 плёнка конденсата стекает вниз. В коротких трубах при небольшой скорости парового потока течение плёнки 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 плёнки, 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 плёнки 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 плёнку приводит к иной картине течения. Под влиянием силы тяжести плёнка 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 ==
* [[Конденсатор (теплотехника)|Конденсатор]]
* [[Конденсат]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
{{Родственные проекты|Тема=Конденсация|Викисловарь=конденсация}}
* [http://enc-dic.com/enc_chemistry/Kondensacija-1231.html Понятие конденсации на сайте химической энциклопедии]

{{Внешние ссылки}}
{{Термодинамические состояния вещества}}

[[Категория:Теплотехника]]
[[Категория:Фазовые переходы]]

Конденсация - История изменений

imported>Alex NB OT: замена имён и значений устаревшего неподдерживаемого InternetArchiveBot формата параметров доступности ссылок (1), замена устаревших имён параметров (1)