Bug‘larning kondensatsiyasi (lot. condense «to‘playman, zichlayman, quyuqlashtiraman») — moddaning bug‘simon holatdan suyuq yoki qattiq holatga o‘tishi (oxirgi jarayonga teskari jarayon sublimatsiya). Kondensatsiya sodir bo‘lishi mumkin bo‘lgan eng yuqori harorat kritik harorat deb ataladi. Bug‘ kondensatsiyalanadigan holatda to‘yingan yoki to‘yinmagan bo‘lishi mumkin.

Kondensatsiya ko‘plab issiqlik almashinish qurilmalarida (masalan, issiqlik elektr stansiyalaridagi (IES) mazut isitgichlarida), suvni chuchuklashtirish qurilmalarida va texnologik uskunalarda (distillash apparatlarida) sodir bo‘ladi. Uning IESlardagi eng muhim qo‘llanishi — bug‘ turbinalarining kondensatorlaridir. Ularda kondensatsiya suv bilan sovitiladigan quvurlarda yuz beradi. IES termodinamik siklining foydali ish koeffitsiyentini oshirish uchun kondensatsiya haroratini (bosimni pasaytirish orqali) kamaytirish muhim. Odatda bu harorat sovituvchi suv haroratiga yaqin bo‘ladi (25—30 °C gacha).

Kondensatsiya muhit hajmida (tuman, yomg‘ir) yoki sovitilayotgan sirtda sodir bo‘lishi mumkin. Issiqlik almashinish qurilmalarida kondensatsiya sovitilayotgan sirtda yuz beradi. Bunday kondensatsiyada devor sirtining harorati Tw to‘yinish harorati Ts dan past bo‘lishi, ya’ni Tw < Ts bo‘lishi kerak. O‘z navbatida, sovitilayotgan sirtdagi kondensatsiya ikki turga bo‘linadi:

• Pardali kondensatsiya — suyuqlik sirtni ho‘llaganda (suyuqlik — ho‘llovchi, sirt — ho‘llanuvchi) sodir bo‘ladi; bunda kondensat uzluksiz parda hosil qiladi.
• Tomchili kondensatsiya — kondensat sirtni ho‘llamaydigan suyuqlik bo‘lib, sirtda tomchilarga yig‘ilganda yuz beradi. Tomchilar tez oqib tushib, sirtning deyarli hammasini toza qoldiradi.

Pardali kondensatsiyada issiqlik uzatilishi ancha past bo‘ladi — bunga pardaning issiqlik qarshiligi sabab bo‘ladi (parda bug‘dan devorga issiqlik o‘tishiga to‘sqinlik qiladi). Tomchili kondensatsiyani amalga oshirish qiyin — chunki ho‘llanmaydigan materiallar va qoplamalar (masalan, ftoroplast)ning o‘zi issiqlikni yomon o‘tkazadi. Gidrofoblashtiruvchi qo‘shimchalar (suv uchun moy, kerosin kabi)dan foydalanish ham samarasiz bo‘lib chiqqan. Shu sababli odatda issiqlik almashinish qurilmalarida pardali kondensatsiya kuzatiladi. Gidrofobizator va gidrofoblik atamalari yunoncha «hydör» — «suv» va «phóbos» — «qo‘rquv» so‘zlaridan kelib chiqqan. Demak, gidrofob — suvni qaytaruvchi, ho‘llanmaydigan degani. Boshqa suyuqliklar uchun qo‘llanadigan bunday qo‘shimchalar liofobizatorlar deb ataladi.

Bu yerda «harakatsiz bug‘» deganda sezilarli majburiy harakatning yo‘qligi tushuniladi (albatta, erkin konvektiv harakat baribir sodir bo‘ladi).

Devor yuzasida kondensat pardasi hosil bo‘ladi. U pastga oqib tushadi va kondensatsiya davom etgani sari qalinlashadi (rasm …). Pardaning issiqlik qarshiligi tufayli devor harorati parda sirtining haroratidan sezilarli darajada past bo‘ladi. Shu sirtda kondensat va bug‘ haroratlari o‘rtasida kichik tafovut ham mavjud (suv uchun bu tafovut odatda 0,02–0,04 K atrofida). Muhit hajmidagi bug‘ harorati esa to‘yinish haroratidan biroz yuqori bo‘ladi.

Dastlab parda barqaror laminar oqimda harakatlanadi — bu laminar rejim. Keyin uning yuzasida to‘lqinlar paydo bo‘ladi (ular nisbatan katta oraliq bilan parda bo‘ylab harakatlanib, to‘planayotgan kondensatni yig‘ib boradi, chunki to‘lqindagi qalinroq qatlamda oqim tezligi kattaroq bo‘ladi va bunday oqish rejimi barqarorlashgan rejimga qaraganda energetik jihatdan foydaliroq). Bu laminar-to‘lqinli rejim. Keyinchalik kondensat miqdori ko‘payganda oqim turbulent rejimga o‘tishi mumkin.

Vertikal quvurlarda ham jarayon vertikal devordagi holatga o‘xshaydi.

Gorizontal quvurda kondensatsiya paytidagi issiqlik uzatilishi vertikal quvurdagidan yuqoriroq bo‘ladi (chunki pardaning o‘rtacha qalinligi kichikroq). Bug‘ harakatlanganda, ayniqsa parda oqim ta’sirida surib yuborilganda, issiqlik uzatilishi kuchayadi.

Quvurlar to‘plami (xususan, kondensatorlar) uchun quyidagi xususiyatlar xos:

1. Bug‘ quvurlar to‘plamidan o‘tgan sari kondensatsiyalanishi natijasida uning tezligi kamayadi.
2. Gorizontal quvurlar to‘plamida kondensat bir quvurdan boshqasiga oqib tushadi. Bir tomondan, bu quyi quvurlardagi parda qalinligini oshirib, issiqlik uzatilishini kamaytiradi. Ikkinchi tomondan esa kondensat tomchilarining tushishi quyi quvurlardagi pardani tebrantirib, issiqlik uzatilishini kuchaytiradi.

Kondensatorlarda issiqlik almashinuvini jadallashtirish

Jadallashtirishning asosiy yo‘li — pardani issiqlik almashinish sirtidan olib tashlash orqali uning qalinligini kamaytirish. Shu maqsadda vertikal quvurlarga kondensatni chiqaruvchi qalpoqchalar yoki spiralsimon qovurg‘alar o‘rnatiladi. Masalan, har 10 sm oraliqda o‘rnatilgan qalpoqchalar issiqlik almashinuvini 2-3 barobar oshiradi. Gorizontal quvurlarga esa kondensat tez oqib tushadigan past qovurg‘alar o‘rnatiladi. Pardani buzib yuboruvchi ingichka bug‘ oqimlarini yo‘naltirish ham samarali (issiqlik almashinuvi 3÷10 barobar oshadi).

Gaz aralashmalarining kondensatsiyaga ta’siri

Bug‘ tarkibida kondensatsiyalanmaydigan gazlar juda oz miqdorda bo‘lsa ham, issiqlik uzatilishi keskin kamayadi. Chunki bug‘ kondensatsiyalangach, gaz devor yonida qoladi va to‘planib, bug‘ning devorga yetib borishiga to‘sqinlik qiladi. Masalan, bug‘da 1 % havo bo‘lsa, issiqlik uzatilishi 2,5 barobar, 2 % bo‘lsa, 3 barobardan ko‘proq kamayadi.

Bug‘ harakatlanganda bu ta’sir ancha zaiflashadi. Shunga qaramay, sanoat qurilmalarida havoni kondensatorlardan so‘rib chiqarishga to‘g‘ri keladi (aks holda u qurilma ichidagi hajmni egallaydi). Umuman, bug‘ tarkibida havo bo‘lmasligiga harakat qilinadi.

Kondensatsiya qaynashga teskari jarayon bo‘lgani uchun asosiy hisoblash formulasi mohiyatan qaynashdagi formula bilan bir xil:

${\displaystyle G=Q/\gamma ,}$

bu yerda ${\displaystyle G}$ — hosil bo‘layotgan kondensat (kondensatsiyalanayotgan bug‘) miqdori, kg/s;

${\displaystyle Q}$ — devordan olib chiqilayotgan issiqlik oqimi, W; ${\displaystyle \gamma }$ — fazaviy o‘tish issiqligi, J/kg.

Bu formula bug‘ning to‘yinish harorati ${\displaystyle t_s}$ gacha sovishida hamda keyinchalik kondensatning sovishida ajraladigan issiqlikni hisobga olmaydi. Bug‘ning kirishdagi va kondensatning chiqishdagi haroratlari ma’lum bo‘lsa, ularni hisobga olish qiyin emas. Biroq qaynash holatidan farqli ravishda, bu yerda issiqlik uzatishdagi haroratlar farqi kichikligi sababli Q miqdorini hatto taxminan baholash ham qiyin (bug‘dan devorni sovitayotgan issiqlik tashuvchiga uzatilish paytida). Kondensatsiyaning turli holatlariga oid formulalar darslik va ma’lumotnomalarda keltirilgan.

Moddaning suyuq fazasi mavjud bo‘lganda, kondensatsiya juda kichik o‘ta to‘yinish darajasida ham nihoyatda tez sodir bo‘ladi. Bunday holatda bug‘lanayotgan suyuqlik bilan kondensatsiyalanayotgan bug‘ o‘rtasida dinamik muvozanat yuzaga keladi. Klapeyron — Klauzius tenglamasi bu muvozanat parametrlarini, jumladan, kondensatsiyada issiqlik ajralishini va bug‘lanishda sovishni belgilaydi.

O‘ta to‘yingan bug‘ quyidagi hollarda mavjud bo‘lishi mumkin:

• shu moddaning suyuq yoki qattiq fazasi bo‘lmaganda.
• quyidagilarning yo‘qligi: kondensatsiya yadrolari — atmosferada muallaq turgan qattiq zarrachalar yoki suyuqlik tomchilari, shuningdek, ionlar (kondensatsiyaning eng faol yadrolari).
• boshqa gaz muhitida kondensatsiyalanganda — bu holatda kondensatsiya tezligi bug‘ning gazdan suyuqlik sirtiga diffuziya yo‘li bilan o‘tish tezligi bilan cheklanadi.

Yadro fizikasi asbobi — Vilson kamerasi — ionlarda kondensatsiyalanish hodisasiga asoslangan.

Agar kondensatsiya yadrolari bo‘lmasa, o‘ta to‘yinish 800—1000 foizga va undan ham yuqoriga yetishi mumkin. Bunday holatda kondensatsiya bug‘ zichligining fluktuatsiyalarida (modda tasodifan zichlashadigan nuqtalarda) boshlanadi.

To‘yinmagan bug‘ kukunsimon yoki qattiq g‘ovak jismlar mavjudligida kondensatsiyalanishi mumkin. Egri (bu holatda botiq) sirt muvozanat bosimini o‘zgartirib, kapillyar kondensatsiyani yuzaga keltiradi.

Suyuq fazani chetlab o‘tib kondensatsiyalanish mayda kristallarning hosil bo‘lishi orqali yuz beradi (desublimatsiya). Bu harorat pasayganda, bug‘ bosimi uchlamchi nuqtadagi bosimdan past bo‘lgan holatda sodir bo‘lishi mumkin.

Oyna sirtida kondensat sovuq mavsumda hosil bo‘ladi. Derazalarda kondensat paydo bo‘lishining sababi sirt haroratining shudring nuqtasi haroratidan pasayishidir. Shudring nuqtasi harorati xonadagi havoning harorati va namligiga bog‘liq. Derazalarda kondensat hosil bo‘lishiga xonadagi shamollatish buzilishi natijasida namlikning haddan tashqari oshishi, shuningdek, shisha paket, metall-plastik rom yoki deraza qutisining issiqlikni yetarlicha saqlamasligi, derazani bir xil tarkibli devorga noto‘g‘ri chuqurlikda o‘rnatish, devor izolyatsiyasi qatlamiga nisbatan noto‘g‘ri chuqurlikda o‘rnatish, deraza yonbag‘irlarining umuman izolyatsiya qilinmagani yoki sifatsiz izolyatsiya qilingani sabab bo‘lishi mumkin.

Bug‘ quvur bo‘ylab harakatlangan sari asta-sekin kondensatsiyalanadi va devorlarda kondensat pardasi hosil bo‘ladi. Bunda bug‘ning sarfi G" va uning tezligi bug‘ massasi kamayishi sababli quvur uzunligi bo‘ylab pasayadi, kondensat sarfi G esa ortadi. Quvurlardagi kondensatsiya jarayonining asosiy xususiyati bug‘ oqimi bilan parda o‘rtasidagi dinamik o‘zaro ta’sirdir. Kondensat pardasiga og‘irlik kuchi ham ta’sir qiladi. Natijada quvurning fazodagi joylashuvi va bug‘ tezligiga qarab, kondensatning harakatlanish xususiyati turlicha bo‘lishi mumkin. Vertikal quvurlarda bug‘ yuqoridan pastga harakatlanganda og‘irlik kuchi bilan bug‘ oqimining dinamik ta’siri bir yo‘nalishda bo‘ladi va kondensat pardasi pastga oqadi. Bug‘ oqimi tezligi kichik bo‘lgan qisqa quvurlarda parda oqimi asosan og‘irlik kuchi bilan belgilanadi; bu harakatsiz bug‘ning vertikal devorda kondensatsiyalanishiga o‘xshaydi. Issiqlik uzatilish jadalligi ham xuddi shunday bo‘ladi. Bug‘ tezligi oshganda issiqlik uzatilish jadalligi ortadi. Bunga bug‘ oqimi ta’sirida tezroq oqadigan kondensat pardasining yupqalashishi sabab bo‘ladi. Bug‘ tezligi katta bo‘lgan uzun quvurlarda jarayon yanada murakkablashadi. Bunday sharoitda suyuqlik parda sirtidan qisman uzilib ketishi va oqimning markaziy qismida bug‘-suyuqlik aralashmasi hosil bo‘lishi kuzatiladi. Bunda og‘irlik kuchining ta’siri asta-sekin kamayadi va jarayon qonuniyatlari quvurning fazodagi yo‘nalishiga bog‘liq bo‘lmay qoladi. Gorizontal quvurlarda bug‘ oqimi tezligi uncha katta bo‘lmaganda, og‘irlik kuchi bilan bug‘ning pardaga ishqalanish kuchi o‘zaro ta’sirlashib, oqimning boshqacha ko‘rinishini yuzaga keltiradi. Og‘irlik kuchi ta’sirida kondensat pardasi quvurning ichki sirti bo‘ylab pastga oqadi. Bu yerda kondensat to‘planib, kichik oqim hosil qiladi. Bunga bug‘ oqimi ta’sirida kondensatning quvur bo‘ylab uzunlamasiga harakatlanishi ham qo‘shiladi. Natijada issiqlik uzatilish jadalligi quvur aylanasining turli joylarida turlicha bo‘ladi: yuqori qismida u pastki qismiga qaraganda kattaroq. Gorizontal quvur kesimining pastki qismi kondensat bilan to‘lib qolishi sababli bug‘ tezligi kichik bo‘lganda o‘rtacha issiqlik uzatilish jadalligi hatto shu diametrdagi gorizontal quvurning tashqi sirtida harakatsiz bug‘ kondensatsiyalangandagidan ham past bo‘lishi mumkin.

• Kimyo ensiklopediyasi saytidagi kondensatsiya tushunchasi