 Verfasst am: 28. Jan 2011 17:50 Titel: |
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| wie gesagt, waeremeleitfaehigkeit ist fuer die frage was und in welchem umfang be-kondensiert wird nur einer der faktoren, das gesamtgeschehen beinhaltet halt noch weitere aspekte.
vorneweg: "metall" ist nicht gleich "metall": kupfer z.b. leitet waerme ~ 10 mal so gut wie "einfacher stahl", und dieser wiederum ~ 4 mal besser als ein hochlegierter V4A stahl. aber ok, selbst letzterer hat noch ~ die 10-fache waermeleitfaehigkeit von glas, soviel sei unbestritten. aber gehen wir das ganze mal an einem gedachten beispiel durch: ein wuerfel, allseitig gleiche wandstaerke, drei seiten glas , drei aus Va-stahl, gefuellt mit wasserdampf (der ueber einen kleinen anschluss immer hinreichend vorhanden nachgefuehrt wird usw... mithin: das ganze schon ein wenig idealisiert) der kondensationsprozess setze zunaechst an beiden flaechen +/- gleichzeitig ein (wir lassen die betrachtung der rauhigkeit mal zunaechst aussen vor), an glas und stahl kondensiert es. zwischenueberlegung: durch den stahl hindurch wird die waerme schneller an die aussenflaeche geleitet als durch das glas, ja. sofern die waerme jedoch an der aussenflaeche nicht abgefuehrt werden kann, sind glas und stahl nach kurzer zeit auf ~ der gleichen temperatur an der aussenseite. [aehnlich nivellieren sich weitere initial relevanten effekte wie unterschiedliche spez. waermekapazitaet, dichte usw. zuegig] im weiteren ist eigentlich daher wesentlich massgeblicher: wie gut kann nun die waerme dort aussen abgefuehrt werden? und hier nun kehren sich die verhaeltnisse um: waehrend der stahl praktisch ausschliesslich durch gaskonvektion gekuehlt wird (stahl, namentlich V4 , ist ein lausiger IR -strahler) , steht dem glas (welches natuerlich auch ebenfalls zusaetzlich noch per konvektion gekuehlt wird) eine ausgesprochen freundliche weitere temperaturentlastung durch IR abstrahlung gegen die umgebuind zur verfuegung. ergebnis: du hast auf der aussenseite eine unterschiedliche waermeabfuhr, wodurch die glasaussenflaeche kaelter ist als die stahlaussenflaeche. das spielchen sieht dann so aus: es ist die frage, ob der stahl bei nur-konvektionsabfuehrung dann, ausgehend von einer hoeheren temperatur, mehr energie wegschmeissen kann als das glas bei konvektion (von einem tieferen niveau aus) + IR --> da beginnn die dinge sich bereits in der dynamik zu nivellieren. ein anderer blickwinkel auf das gleiche nivellierungs-drama: entscheidend fuer die weggefuehrte waermemenge ist ja nicht allein die waermeleitfaehigkeit, sondern auch das delta T ueber die betrachtete materialstaerke. wie wir soeben herbeiargumentiert haben: das delta T beim stahl ist aber im zweifel signifikant kleiner! --> nach einer initialen benetzungs/aufheizphase die an beiden oberflaechen aehnlich verlaeuft, werden sich an den aussenseiten unterschiedliche temperaturen einstellen, wodurch die waermefluesse durch die beiden materialien nivelliert werden. der dynamisch sich im spaeteren "gleichgewicht des geschehens" (flaechenspezifisch) einstellende waermefluss ist aber direkt proportional der kondensationsleistung eben dieser flaeche (die abkuehlung der aussenseite "deckelt" damit die zugehoerige innen-kondensationsleistung), haengt aber andereseits vom produkt "lambda * delta T" ab (und nicht nur von lambda allein). der andere von mir angesprochene aspekt war "benetzung". auf einer oberflaeche kondensiert das wasser aus der gasphase in einen film aus fluessigem wsser hinein, welcher sich dort kurzfristig bildet. innerhalb dieses films ist die waermeleitfaehigkeit des fluessigen wassers maßgeblich. da diese signifikant kleiner als die von glas ist (und noch signifikant kleiner als die von "metall") , stellt dieser film eine isolierschicht dar, deren oberflaeche sich stets im thermischen gleichgewicht mit der gasphase befindet, also am taupunkt des systems ist. die dicke eines wasserfilms auf einer senkerechten materialflaeche, sowie seine abfliesseigenschaften haengen jedoch sehr stark vom unterlegenden material ab, und je dicker dieser film im zeitlichen /raeumlichen mittel ist, desto effektiver sein beitrg zur modifizierung der einzelnen waermefluese durch die matrial-unterschiedlichen flaechen. dann haetten wir da noch die tropfen-abfliess-geschwindigkeit, laminaritaet des abfliessenden films, (jetzt doch) rauhigkeit der oberflaechen und und und... kurz: das ganze ist ein bunter zirkus (einander teilweise entgegenlaufender) verschiedener effekte, und man kann da eben nicht allein mit der waermeleitfaehigkeit das systemn hinreichend umfassend beschreiben. und insofern kann es ,wenns dumm laeuft, auch locker dazu kommen dass das material welches eigentlich von der waremeleitfaehigkeit her gesehen weniger kondensation zeitigen muesste, da uns dann doch noch mal zeigt was ne harke ist und einfach was zunaechst voellig antiintuitives vorfuehrt gruss ingo |
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| Verfasst am: 28. Jan 2011 10:11 Titel: |
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| Okay, also mir war klar, dass die Temperatur nur einen Einfluss hat, wenn sie tatsächlich verschieden ist. Das mit den Kondensationskeimen macht es für mich schon anschaulicher.
Das mit der Wärmeleitfähigkeit hab ich nicht ganz verstanden. Metall hat doch eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Wasser, dh. die beim Kondensieren entstandene Wärme kann schneller weitergeführt werden und somit sollte das Kondensat doch noch eher am Metall abgelagert werden...oder? |
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| Verfasst am: 27. Jan 2011 13:37 Titel: |
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so ganz pauschal stimmt das einfach nicht: bei gleicher temperatur der oberflaechen macht es thermodynamisch in nullter naeherung keinen unterschied fuer den wasserdampf ob er da an glas oder an metall kondensiert hast du temperaturunterschiede an den oberflaechen, so wird zunaechst wiederum die kaeltere der oberflaechen fuer kondensation attraktiv sein, wiederum materialunabhaengig hat die kondesation einmal eingesetzt, wird in diesem zusammenhang kondensationsenthalpie frei, was die oberste oberflaeche des materials erwaermt. fuer die weitere kondensation ist sodann massgeblich, wie effektiv diese lokale waerme abgefuehrt werden kann. dabei spielt waermeleitfaehigkeit eine rolle, allerdings eben auch andere faktoren wie z.b. IR-transparenz (d.h. welche "hintergrundstrahlung" z.b. jenseits des glases herrscht) ein weiterer aspekt ist die frage, wie schnell die oberflaeche wieder "frei" wird (--> tropfenablauf) last not least ist es fuer die bildung fluessigen wassers vorteilhaft, wenn es sog. "kondensationskeime" vorfindet: in feuchte-uebersaettigten gasen kommt es oft (bis zu einem gewissen delta T) nicht zu einer macroskopischen nebelbildung, weil es an exakt solchen "initialstoerungen" fehlt. ein derartiges system ist metastabil. glasoberflaechen bieten (abhaengig von rauhigkeit, Si-OH gruppen usw.) i.d.r. mehr geeignete "kondensationskeim-aequivalente rauhigkeit" als metalle --> ein metastabiles gassystem kann sich an einer solchen oberflaeche vorteilhafter "erleichtern" (hierauf beruht die wirkung vieler anti-beschlag sprays etc: die glas-oberflaeche wird mit z.b. siliconen "geglaettet") die einfachste option das beschlagen auf ein bestimmtes material zu lenken besteht darin, die oberflaechen auf unterschiedlicher temperatur zu halten. zusaetzlich kann das glas wie oben beschrieben gecoatet werden. gruss ingo |
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| Verfasst am: 27. Jan 2011 12:11 Titel: Wieso Kondensat am Glas und nicht am Metall |
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| Hallo zusammen,
wieso bildet sich z.b. in einem Gehäuse Kondensat an dem Glas und nicht am Metall? Wie Kondensat entsteht ist klar. Aber dadurch das Metall eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat, sollte es doch "kühler" sein als Glas? Könnte man vlt durch ein geeignetes Material in dem Gehäuse das Kondensat vom Glas auf das andere Material "lenken"? Das Glas sollte eben ohne Beschlag, Kondensat sein.... Gruß |
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