- Jun 6, 2020
- 11,517
- 4,383
چگالش
چگالش روی شیشه بعد از باران.
چگالش زمانی روی می دهد که دمای بخار کمتر از دمای اشباع آن شود.در وسایل صنعتی این فرآیند معمولا بر اثر تماس بین بخار و یک سطح سرد بوجود می آید.
قطرات آب تشکیل شده بعد از چگالش روی ظرف.
در فرایند چگالش انرژی نهان بخار آزاد می شود،گرما به سطح انتقال می یابد،و مایع چگالیده بوجود می آید.
انواع چگالش عبارتند از:
چگالش همگن:
در آن بخار بصورت قطره های معلق در فاز گاز چگالیده می شود و مه را تشکیل می دهد.
چگالش با تماس مستقیم:
در اثر تماس بخار با یک مایع سرد روی می دهد.
چگالش می تواند در سطح،به یکی از دو نوع گفته شده انجام شودو این به شرایط سطح بستگی دارد.رایج ترین نوع چگالش به ان گونه است که فیلم مایع تمام سطح را می پوشاند و تحت تاثیر گرانش بطور پیوسته روی سطح جریان می یابد.
چگالش فیلمی
عمدتا روی سطوح تمیز و غیر آلوده بوجود می آیدولی اگر سطح با ماده ای که از خیس شدن آن جلوگیری می کند پوشیده شده باشد،امکانچگالش قطره ای وجود دارد.
چگالش قطره ای
در چگالش قطره ای،قطره ای در درزها وحفره های روی سطح تشکیل می شوند و ممکن است رشد کرده و به هم متصل شوند.معمولا بیش از 90درصد سطح با قطره هایی پوشیده می شود که قطر آنها از چند میکرومتر به بالا تغییر می کند.
قطره ها تحت تاثیر گرانش روی سطح جریان می یابند.
مایع چگالیده چه به شکل فیلم باشد و چه به شکل قطره،مقاومتی در برابر انتقال گرما بین بخار و سطح بوجود می آورد.چون این مقاومت بر حسب ضخامت مایع،که در جهت جریان افزایش می یابد،بهتر است در مواردی که چگالش فیلمی روی می دهد،از استوانه های افقی یا سطوح عمودی استفاده شود.لذا بیشتر چگالنده ها از دسته لوله های افقی تشکیل شده اند که در آنها مایع خنک کن جریان دارد و اطراف آنها بخاری که باید چگالیده شود گردش می کند.
مقایسه چگالش فیلمی و قطره ای
از نظر آهنگ انتقال گرما و چگالش زیاد،چگالش قطره ای بر چگالش فیلمی برتری دارد زیرا در چگالش قطره ای آهنگ انتقال گرمی بیشتر و حجم زیادتری از چگالش را شاهد خواهیم بود.در چگالش قطره ای،بیشتر انتقال گرما از طریق قطره ها با قطر کمتر از 100 میکرومتر روی می دهد،و آهنگ انتقال گرما بیش از 10 برابر انتقال گرما در چگالش فیلمی است.لذا معمولا از روکش هایی برای سطح استفاده می شود.این روکش ها از خیس شدن سطح جلوگیری و چگالش قطره ای را تسریع می کنند.
برای این منظور اغلب از انواع موم ها ویا اسیدهای چرب استفاده می شود.البته این روکش ها کارایی خود را بر اثر اکسیداسیون،تشکیل رسوب،یا کنده شدن به تدریج از دست می دهند و سرانجام چگالش فیلمی روی می دهد.
گرچه چگالش قطره ایی در کاربردهای صنعتی بسیار مناسب تر است،ولی در عین حال حفظ شرایط آن نیز مشکل است.به این دلیل چگالنده ها اغلب بر اساس چگالش فیلمی محاسبه و طراحی می شوند.
قطرات آب قابل دیدن روی فنجان چای
چگالش فیلمی لایه ای روی صفحه عمودی
چگالش فیلمی ساختار پیچیده ای دارد.فیلم مایع از نوک صفحه شروع می شود،و تحت تاثیر گرانش به طرف پایین جریان می یابد.به علت چگالش پیوسته در فصل مشترک مایع-بخار که در (t(sat است،ضخامت و آهنگ جریان جرمی مایع با افزایش x افزایش می یابد.
چگالش روی بال هواپیما
چگالش روی بال
فشار هوا روی سطح بال کمتر از فشار جو است چون هواپیما باید پرواز کند. کم شدن فشار هوا باعث می‌شود که هوا سرد شود و سرد شدن هوا باعث می‌شود که بخار آب موجود در هوا به صورت قطرات ریز آب در بیاید. به این پدیده چگالش روی بال می‌گویند. یک نمونه‌ی ساده‌تر چگالش، تشکیل قطرات ریز آب روی سطح یک لیوان آب یخ است. در شکل بالا دقیقا همان اتفاق افتاده است.
روشن است كه هر چه مقدار بخار آب موجود در هوا بيشتر باشد، احتمال برخورد مولكول هاي بخار آب با سطح مايع و بازگشت آن ها به مايع بيشتر است. در بعضي از مناطق كشور ما ، در فصل تابستان، گاهي هوا از بخار آب سير مي شود،در اين حالت مي گويند هوا شرجي شده است. در هواي شرجي گرچه بدن انسان عرق مي كند، اما به دليل كند بودن سرعت تبخير، عرق روي پوست بدن خيلي دير بخارمي شود و چندان كمكي به خنك شدن بدن نمي كند. البته ميعان هميشه بر روي سطح مايع صورت نمي گيرد، بلكه هر وقت بخار يك ماده سرد شود، در هر نقطه اي و روي هر سطحي ممكن است ميعان صورت گيرد.
چگالش همیشه خوب و پر کاربرد نیست مثلاوقتی لوله کشی وتجهیزات در دمایی کمتر از دمای محیط کار می کنند ، رطوبت موجود در هوا روی یا داخل سطح عایقی ، یا روی سطح سرد لوله تقطیر می شود یا یخ می زند. ممکن است عایق خیس شود ، باعث خوردگی شود و بی اثر گردد مگر اینکه سیستم با قطر کافی و با بخار زدایی مناسب محافظت شده باشد. تعیین قطر مناسب عایق به همراه یک سیستم بخار زدای موثر، کار آمدترین روش برای ایجاد سیستمی جهت کنترل تقطیر روی سطح غشا و داخل سیستم عایقی، روی لوله کشی سرد، مجاوری، سرد کننده ها و ناودان های پشت بام است.
قطر مناسب عایق لازم است تا دمای سطح غشا را بالای بیشترین دمایی نقطه شبنم هوایی محیط نگه دارد تا تقطیر روی سطح تشکیل نشود. حرکت رطوبت در داخل سیستم از طریق روکش ها ، اتصالات ، درزها، مدخل ها ،آویزها،پایه و ستون ها ، با استفاده از یک سیستم بخار زدایي موثر ، محدود می شود.
طراح سیستم با کنترل تقطیر ، موارد زیر را کنترل می کند:
1- کاهش عمر و ميزان کار آیی سیستم 2- رشد کیک و امکان ایجاد مشکلات بهداشتی در نتیجه آب حاصل از تقطیر 3- زنگ زدگی لوله ها ، دریچه ها واتصالات به علت آب منبع شده و باقی مانده در سيستم عایق
آنتالپی میعان مولی
وقتی یک مول بر اثر تراکم به مایع تبدیل می‌شود، انرژی آزاد می‌شود. این تغییر آنتالپی را "آنتالپی میعان مولی" می‌نامیم. این کمیت دارای علامت منفی است. ولی از نظر عددی برابر با گرمای تبخیر مولی در همان دما می‌باشد. یعنی:
H2O(g) → H2O(l) ∆Hc = -43.8kj
آنتالپی میعان یک گاز با آنتالپی تبخیر مولی از نظر عددی برابر است. آنتالپی تبخیر یک مایع با افزایش دما کاهش می‌یابد و در دمای بحرانی جسم ، مقدار آن به صفر می‌رسد. پس برای میعان یک گاز باید دما را کاهش دهیم و این کاهش باید بطور منظم انجام گیرد.
از مبدل های حرارتی نیز گاهی برای میعان آب گرم و برای استفاده دوباره استفاده می شود که در پایین از یک نمونه مبدل پوسته لوله برای این کار استفاده شده است.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
چگالش روی شیشه بعد از باران.
چگالش زمانی روی می دهد که دمای بخار کمتر از دمای اشباع آن شود.در وسایل صنعتی این فرآیند معمولا بر اثر تماس بین بخار و یک سطح سرد بوجود می آید.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
قطرات آب تشکیل شده بعد از چگالش روی ظرف.
در فرایند چگالش انرژی نهان بخار آزاد می شود،گرما به سطح انتقال می یابد،و مایع چگالیده بوجود می آید.
انواع چگالش عبارتند از:
چگالش همگن:
در آن بخار بصورت قطره های معلق در فاز گاز چگالیده می شود و مه را تشکیل می دهد.
چگالش با تماس مستقیم:
در اثر تماس بخار با یک مایع سرد روی می دهد.
چگالش می تواند در سطح،به یکی از دو نوع گفته شده انجام شودو این به شرایط سطح بستگی دارد.رایج ترین نوع چگالش به ان گونه است که فیلم مایع تمام سطح را می پوشاند و تحت تاثیر گرانش بطور پیوسته روی سطح جریان می یابد.
چگالش فیلمی
عمدتا روی سطوح تمیز و غیر آلوده بوجود می آیدولی اگر سطح با ماده ای که از خیس شدن آن جلوگیری می کند پوشیده شده باشد،امکانچگالش قطره ای وجود دارد.
چگالش قطره ای
در چگالش قطره ای،قطره ای در درزها وحفره های روی سطح تشکیل می شوند و ممکن است رشد کرده و به هم متصل شوند.معمولا بیش از 90درصد سطح با قطره هایی پوشیده می شود که قطر آنها از چند میکرومتر به بالا تغییر می کند.
قطره ها تحت تاثیر گرانش روی سطح جریان می یابند.
مایع چگالیده چه به شکل فیلم باشد و چه به شکل قطره،مقاومتی در برابر انتقال گرما بین بخار و سطح بوجود می آورد.چون این مقاومت بر حسب ضخامت مایع،که در جهت جریان افزایش می یابد،بهتر است در مواردی که چگالش فیلمی روی می دهد،از استوانه های افقی یا سطوح عمودی استفاده شود.لذا بیشتر چگالنده ها از دسته لوله های افقی تشکیل شده اند که در آنها مایع خنک کن جریان دارد و اطراف آنها بخاری که باید چگالیده شود گردش می کند.
مقایسه چگالش فیلمی و قطره ای
از نظر آهنگ انتقال گرما و چگالش زیاد،چگالش قطره ای بر چگالش فیلمی برتری دارد زیرا در چگالش قطره ای آهنگ انتقال گرمی بیشتر و حجم زیادتری از چگالش را شاهد خواهیم بود.در چگالش قطره ای،بیشتر انتقال گرما از طریق قطره ها با قطر کمتر از 100 میکرومتر روی می دهد،و آهنگ انتقال گرما بیش از 10 برابر انتقال گرما در چگالش فیلمی است.لذا معمولا از روکش هایی برای سطح استفاده می شود.این روکش ها از خیس شدن سطح جلوگیری و چگالش قطره ای را تسریع می کنند.
برای این منظور اغلب از انواع موم ها ویا اسیدهای چرب استفاده می شود.البته این روکش ها کارایی خود را بر اثر اکسیداسیون،تشکیل رسوب،یا کنده شدن به تدریج از دست می دهند و سرانجام چگالش فیلمی روی می دهد.
گرچه چگالش قطره ایی در کاربردهای صنعتی بسیار مناسب تر است،ولی در عین حال حفظ شرایط آن نیز مشکل است.به این دلیل چگالنده ها اغلب بر اساس چگالش فیلمی محاسبه و طراحی می شوند.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
قطرات آب قابل دیدن روی فنجان چای
چگالش فیلمی لایه ای روی صفحه عمودی
چگالش فیلمی ساختار پیچیده ای دارد.فیلم مایع از نوک صفحه شروع می شود،و تحت تاثیر گرانش به طرف پایین جریان می یابد.به علت چگالش پیوسته در فصل مشترک مایع-بخار که در (t(sat است،ضخامت و آهنگ جریان جرمی مایع با افزایش x افزایش می یابد.
چگالش روی بال هواپیما
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
چگالش روی بال
فشار هوا روی سطح بال کمتر از فشار جو است چون هواپیما باید پرواز کند. کم شدن فشار هوا باعث می‌شود که هوا سرد شود و سرد شدن هوا باعث می‌شود که بخار آب موجود در هوا به صورت قطرات ریز آب در بیاید. به این پدیده چگالش روی بال می‌گویند. یک نمونه‌ی ساده‌تر چگالش، تشکیل قطرات ریز آب روی سطح یک لیوان آب یخ است. در شکل بالا دقیقا همان اتفاق افتاده است.
روشن است كه هر چه مقدار بخار آب موجود در هوا بيشتر باشد، احتمال برخورد مولكول هاي بخار آب با سطح مايع و بازگشت آن ها به مايع بيشتر است. در بعضي از مناطق كشور ما ، در فصل تابستان، گاهي هوا از بخار آب سير مي شود،در اين حالت مي گويند هوا شرجي شده است. در هواي شرجي گرچه بدن انسان عرق مي كند، اما به دليل كند بودن سرعت تبخير، عرق روي پوست بدن خيلي دير بخارمي شود و چندان كمكي به خنك شدن بدن نمي كند. البته ميعان هميشه بر روي سطح مايع صورت نمي گيرد، بلكه هر وقت بخار يك ماده سرد شود، در هر نقطه اي و روي هر سطحي ممكن است ميعان صورت گيرد.
چگالش همیشه خوب و پر کاربرد نیست مثلاوقتی لوله کشی وتجهیزات در دمایی کمتر از دمای محیط کار می کنند ، رطوبت موجود در هوا روی یا داخل سطح عایقی ، یا روی سطح سرد لوله تقطیر می شود یا یخ می زند. ممکن است عایق خیس شود ، باعث خوردگی شود و بی اثر گردد مگر اینکه سیستم با قطر کافی و با بخار زدایی مناسب محافظت شده باشد. تعیین قطر مناسب عایق به همراه یک سیستم بخار زدای موثر، کار آمدترین روش برای ایجاد سیستمی جهت کنترل تقطیر روی سطح غشا و داخل سیستم عایقی، روی لوله کشی سرد، مجاوری، سرد کننده ها و ناودان های پشت بام است.
قطر مناسب عایق لازم است تا دمای سطح غشا را بالای بیشترین دمایی نقطه شبنم هوایی محیط نگه دارد تا تقطیر روی سطح تشکیل نشود. حرکت رطوبت در داخل سیستم از طریق روکش ها ، اتصالات ، درزها، مدخل ها ،آویزها،پایه و ستون ها ، با استفاده از یک سیستم بخار زدایي موثر ، محدود می شود.
طراح سیستم با کنترل تقطیر ، موارد زیر را کنترل می کند:
1- کاهش عمر و ميزان کار آیی سیستم 2- رشد کیک و امکان ایجاد مشکلات بهداشتی در نتیجه آب حاصل از تقطیر 3- زنگ زدگی لوله ها ، دریچه ها واتصالات به علت آب منبع شده و باقی مانده در سيستم عایق
آنتالپی میعان مولی
وقتی یک مول بر اثر تراکم به مایع تبدیل می‌شود، انرژی آزاد می‌شود. این تغییر آنتالپی را "آنتالپی میعان مولی" می‌نامیم. این کمیت دارای علامت منفی است. ولی از نظر عددی برابر با گرمای تبخیر مولی در همان دما می‌باشد. یعنی:
H2O(g) → H2O(l) ∆Hc = -43.8kj
آنتالپی میعان یک گاز با آنتالپی تبخیر مولی از نظر عددی برابر است. آنتالپی تبخیر یک مایع با افزایش دما کاهش می‌یابد و در دمای بحرانی جسم ، مقدار آن به صفر می‌رسد. پس برای میعان یک گاز باید دما را کاهش دهیم و این کاهش باید بطور منظم انجام گیرد.
از مبدل های حرارتی نیز گاهی برای میعان آب گرم و برای استفاده دوباره استفاده می شود که در پایین از یک نمونه مبدل پوسته لوله برای این کار استفاده شده است.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید