Wärmeübergang an Tropfen und Tropfenverdampfung – ein einfaches Modell

Zusammenfassung

Die Behandlung des Wärmübergangs an Tropfen und die damit verbundene Tropfenverdampfung ist besonders interessant vor dem Hintergrund technischer Aufgabenstellungen wie beispielsweise der Luftbefeuchtung, der Gaskiihlung oder ähnlichen Prozessen. Wie schon in der Einführung dargelegt wurde, vergrößert sich die Oberfläche einer Flüssigkeit dramatisch, wenn sie in relativ kleine Tropfen, also in ein Sprüh überführt wird. Durch diese Oberflächenvergrößerung wird natürlich der Wärmeiibergang von oder zur flüssigen Phase drastisch erhöht. Oftmals stellt sich die Frage, wie viel Zeit ein Tropfen bis zur vollständigen Verdampfung in einem Gas bei sonst vorgegebenen Bedingungen benötigt. Die Lebenszeit eines Tropfens hängt im Wesentlichen von folgenden Parametem ab:

• 1. Den Stoffgrößen der zu zerstäubenden Flüssigkeit und ihres Dampfes wie Dichte, Dampfdruck, Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität

• 2. Den Stoffgrößen und dem Zustand des die Tropfen umgebenden Gases bzw. der umgebenden Luft, im einzelnen Druck, Temperatur, Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität und Viskositat

• 3. Der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Tropfen und dem umgebenden Gas

• 4. Den Anfangsbedingungen des Tropfens, insbesondere Tropfengröße und -temperatur.