ما هو معدل التكاثف؟
ما هي أهمية معدل التكاثف؟
ما هي خطوات عملية تكثيف البخار؟
ما هي آلية تكثيف البخار بالتلامس المباشر على الماء البارد؟
ما هو معدل التكاثف؟

 

يمكن تعريف معدل التكاثف على أنّه عدد جزيئات بخار الماء التي تغير الطور من غاز إلى سائل كل ثانية. معدل التكاثف يعتمد بشكل أساسي على ضغط البخار في الفضاء فوق سطح السائل.

يزداد ضغط البخار مع زيادة تركيز بخار الماء في الفضاء فوق السائل، وبالتالي كلما زاد تركيز جزيئات بخار الماء فوق سطح السائل، زاد معدل التكثيف. يحدث التكثيف عندما يصطدم جزيء بخار الماء بسطح الماء السائل، ويرتبط كيميائيًا بجزيئات الماء السائل. يجب أن يكون من المنطقي أنّه كلما زاد ضغط البخار زاد معدل الاصطدامات وزاد معدل التكثيف.

التكاثف هو أحد أبسط عروض القياس النفسي وأكثرها تميزًا في الحياة اليومية، كما يمكن لمعظم الناس أن يتذكروا في طفولتهم أنهم رأوا “تعرق” علبة الصودا أو خارج كوب من الماء المثلج في أحد أيام الصيف. في ذلك الوقت، لم نفهم العوامل المادية وراء هذا العرض. في الغالب، حاولنا فقط منع الزجاج من التساقط على أنفسنا أو على طاولة أمهاتنا.

ما هي أهمية معدل التكاثف؟

 

تعتبر عمليات التكثيف مناسبة بشكل خاص لتنظيف تيارات غاز العادم منخفضة التدفق عالية التركيز. من الناحية النظرية، تعتمد معدلات الاسترداد التي يمكن تحقيقها فقط على التركيز الأولي ودرجة حرارة التنقية وضغط بخار المواد المكثفة عند درجة الحرارة تلك. ومع ذلك ومن الناحية العملية، تلعب سرعات التدفق وملامح درجة الحرارة وهندسة المعدات وما إلى ذلك أدوارًا حاسمة، مثل التأثيرات مثل تكوين الضباب (الهباء الجوي)، والتدفق غير المتكافئ في المكثفات وتكوين الجليد غير المتحكم فيه، ممّا يتداخل مع عملية التكثيف ويمنع يتم الوصول إلى تركيز التوازن في درجات الحرارة المنخفضة.

تستخدم عملية (Rekusolv 37) النيتروجين السائل لتسييل أو تجميد الأبخرة الموجودة في تيار غاز العادم. من أجل تقليل التركيزات المتبقية في العادم إلى الحدود المطلوبة قانونًا، غالبًا ما يكون من الضروري اللجوء إلى درجات حرارة أقل من -100 درجة مئوية. تُستخدم عملية (Rekusolv) بشكل شائع في الصناعة الكيميائية والصيدلانية وفي مصانع إعادة التدوير لاستعادة المذيبات.

عملية التكثيف هي عكس عملية الغليان وتتضمن تغيير طور البخار إلى الطور السائل. تمامًا كما هو مطلوب للسائل الفائق للحث على تنوي الفقاعات في الغليان، فإنّ التبريد بالبخار مطلوب للحث على تنوي القطرات في التكثيف. إذا كان المكثف يشكل فيلمًا مستمرًا، فإنّه يسمى تكثيف الفيلم (أو ببساطة تكثيف الفيلم)، والذي يحدث على الأسطح المبللة.

في التكثيف المتساقط (أو ببساطة، التكثيف المتساقط)، يتكثف البخار في قطرات سائلة صغيرة بأحجام مختلفة تلتحم وتسقط على السطح المبرد، وتحدث على الأسطح غير المبللة. يوفر تكثيف القطرات، كما يتضح من التعريف أعلاه، مقاومة حرارية أقل، وهذا يؤدي إلى معاملات نقل الحرارة بقدر 5 إلى 10 أضعاف القيم في تكثيف الفيلم. على الرغم من تفضيل تكثيف القطرات على فيلم التكثيف، إلا أنّه من الصعب تحقيق تكثيف القطرات أو الحفاظ عليه. يركز الكثير من الأبحاث الحديثة على تعزيز تكثيف القطرات باستخدام الأسطح المجهرية، وهو ما يتجاوز نطاق هذا الكتاب المدرسي. بالإضافة إلى ذلك، هناك نقص في النظريات الموثوقة لتكثيف القطرات.

ما هي خطوات عملية تكثيف البخار؟

 

تتكون عملية تكثيف البخار من خطوتين: توليد بخار مفرط التشبع من مادة