temperatuur van verdampingswarmte

[patrickwalthie]

Ik worstel met het volgende.
Als je water verdampt in een vacuüm (temp water is 65graden met de daarbij behorende onderdruk) op een oppervlak zal het water verdampen. Hiervoor is verdampingswarmte nodig. Die verdampingswarmte zal het te verdampen water onttrekken aan dat verdampingsoppervlak. Dat gaat natuurlijk niet goed. De benodigde verdampingswarmte raakt snel op.
Veronderstel nu dat ik dit verdampingsoppervlak wil voeden met nieuwe warmte, moet die warmte dan ook een temperatuur hebben van 65 graden of gaat het erom dat uitsluiten de verbruikte hoeveelheid warmte Q wordt aangevuld.
Er zijn twee meningen, de eerste zegt dat de aangevoerde verdampingswarmte ook 65 graden moet zij.
De tweede zegt dat dat niet hoeft, alleen maar de verdampingswarmte aanvullen.
Wie heeft gelijk en waarom?

[Xilvo]

Warmte heeft geen temperatuur, je kunt dus geen warmte van 65 graden toevoeren.
Als de temperatuur om te beginnen 65 graden was en je voert precies evenveel warmte toe als het verdampen kost, dan zal die temperatuur 65 graden blijven.

Vanzelfsprekend zal er een (klein) temperatuurverschil tussen warmtebron en oppervlak moeten zijn om die warmtestroom te laten lopen, de bron zal dus een temperatuur moeten hebben die een beetje hoger is dan die 65 graden.
Misschien bedoelde je dat toen je schreef dat de warmte 65 graden zou moeten zijn

[patrickwalthie]

Ik druk mij niet goed uit. Ik probeer het te verduidelijken.
Jij stelt, Als de temperatuur om te beginnen 65 graden was en je voert precies evenveel warmte toe als het verdampen kost, dan zal die temperatuur 65 graden blijven.
Zie voor de uitleg de bijlage. Die heb ik toegevoegd omdat het anders niet lukt het uit te leggen.
Het water van 65 graden verdampt en onttrekt verdampingswarmte. Die verdampingswarmte komt uit het verdampingsoppervlak. Moet de vloeistof waarop dit oppervlak rust (zie tekening) ook 65 graden zijn of gaat het uitsluitend om de verdampingstemperatuur.
Ik hoop dat ik het nu wel goed vertel.

[tempelier]

Je eerste verhaal is al onduidelijk.

Als de vacuüm ruimte groot genoeg is gaat het prima, dat wil zeggen dat alles verdampt.
Toevoegen van energie doet daar nauwelijks iets aan af.

Het proces kan natuurlijk wel stoppen als het vacuüm verdwijnt en de dampspanning voor een evenwicht zorgt.

[Xilvo]

Het collegedictaat geeft hierbij duidelijk aan dat de temperatuur van de directe omgeving blijft dalen tijdens de verdamping en dat deze verdampingswarmte moet worden toegevoegd.

Dat is niet juist, er kan ook, al tijdens het verdampen, zoveel warmte worden toegevoegd dat de temperatuur niet daalt. Wordt er meer warmte toegevoerd dan blijft de temperatuur gelijk, het water is tenslotte op z'n kookpunt. De verdampingssnelheid neemt dan toe.

Maar verder begrijp ik het beschreven apparaat niet.
Blijkbaar wordt er water verneveld dat al op kooktemperatuur is (het is dus geen waterlaag op een oppervlak). Dat water zal verdampen maar daar is warmte voor nodig.

Waar komt die warmte vandaan? Ik zie een verdampingsoppervlak, onderin het vat. Dat staat in contact met een warmtetransfervat met water van 10 graden??
Dat gaat natuurlijk niet werken. Klopt die tekst wel?

[patrickwalthie]

In de bijlage het hele verhaal. Het is alles bijeen een uit de hand gelopen hobby. Ik wil een cv ketel maken die werkt op water, lucht en elektriciteit.
In deze bijlage is de toevoeging van de warmte gedaan met een eenvoudige ventilator. En dat werkt niet. Met behulp van de eerdere tekening (een radiateur met aanzienlijk grotere ventilator) levert voldoende verdampingswarmte op.
Ik heb een proefinstallatie gemaakt en die heeft gewerkt. Alleen was de verdampingswarmte erg snel op. Vandaar de toevoeging zoals in de eerste bijlage.

Vanuit een bron. En ik moet toegeven dat ik dit niet goed begrijp, helaas. Vooral punt 1.

Evaporation is an operation that is controlled by the rate of heat transfer, and the evaporation rate depends on the following factors:

1. Temperature difference between the heating agent and the liquid to be evaporated.

The boiling temperature of the liquid to be evaporated increases as it becomes more concentrated. However, as the process is conducted under vacuum, the temperature difference between the heating agent and the liquid to be evaporated is greater as the boiling temperature if the mixture is much lower than that corresponding to atmospheric pressure. Higher temperature differences lead to higher evaporation rates.

2. Exchange area

The effective exchange area depends on the geometry of the equipment and phenomena inherent to concentration of the solution, such as the deposition of solids or crust formation on the exchange surface. Larger areas lead to a higher heat-exchange capacity and higher evaporation rate.

3. Overall heat-transfer coefficient (U)

This coefficient depends on the physical properties of the fluids concerned (heating agent and liquid to be evaporated), the materials of the walls at which heat exchange occurs, the design and geometry of the equipment, and flow parameters (fluid circulation rates, etc.). Higher values for this coefficient imply a greater ease of heat exchange in the equipment.

[Xilvo]

In de bijlage het hele verhaal. Het is alles bijeen een uit de hand gelopen hobby. Ik wil een cv ketel maken die werkt op water, lucht en elektriciteit.

De energie om het water te verdampen komt uit elektriciteit? Welk rendement verwacht je?

In deze bijlage is de toevoeging van de warmte gedaan met een eenvoudige ventilator. En dat werkt niet. Met behulp van de eerdere tekening (een radiateur met aanzienlijk grotere ventilator) levert voldoende verdampingswarmte op.

In jouw tweede document zie ik een ventilator en daarboven een koelspiraal. Waarom een koelspiraal? Het verdampende water in het vat erboven ontrekt heel veel warmte, je moet warmte toevoeren, niet koelen!

Vanuit een bron. En ik moet toegeven dat ik dit niet goed begrijp, helaas. Vooral punt 1.

Evaporation is an operation that is controlled by the rate of heat transfer, and the evaporation rate depends on the following factors:

1. Temperature difference between the heating agent and the liquid to be evaporated.

The boiling temperature of the liquid to be evaporated increases as it becomes more concentrated. However, as the process is conducted under vacuum, the temperature difference between the heating agent and the liquid to be evaporated is greater as the boiling temperature if the mixture is much lower than that corresponding to atmospheric pressure. Higher temperature differences lead to higher evaporation rates.

"The boiling temperature of the liquid to be evaporated increases as it becomes more concentrated" Ik neem aan dat ze bedoelen dat de dampdruk in het vat toeneemt, anders zou ik niet weten wat "more concentrated" wordt. Bij hogere druk neemt de kooktemperatuur inderdaad toe. Maar waarom staat direct daarna dat het onder vacuum gebeurt?

"However, as the process is conducted under vacuum, the temperature difference between the heating agent and the liquid to be evaporated is greater as the boiling temperature if the mixture is much lower than that corresponding to atmospheric pressure." Geen chocola van te maken. Moet het "greater as" misschien "greater than" zijn? Het temperatuurverschil is groter dan de kooktemperatuur?
Het mengsel is veel lager dan de atmosferische druk? Het is een onbegrijpelijke tekst. Logisch dat je het niet begrijpt, het is wartaal. Waar heb je dit vandaan?

[patrickwalthie]

Wat betreft de koelspiraal. wil de waterdampdamp condenseren moet deze waterdamp een koud object ontmoeten (vergelijk condens en een koud raam) die koude moet ergens vandaan komen vandaar de koude spiraal, door de koelspiraal door het warmtetransfervat te leiden geeft deze daar wat warmte af. De toevoeging van de warmte komt uit de radiateur en de ventilator.

de tekst komt uit:

https://blog-en.condorchem.com/basis-va ... FkG3NKg_cs

Wat de energie uit elektriciteit betreft het gaat hier over de elektriciteit die nodig is om het water eenmalig op 65 graden te brengen en eventuele verliezen op te vangen. Verder is er er elektriciteit nodig voor vacuümpomp , circulatiepomp, perspomp en ventilator. In mijn niet goed werkende installatie was dat ongeveer 0,05 kWh.

[Xilvo]

In mijn niet goed werkende installatie was dat ongeveer 0,05 kWh.

Ik neem aan dat de installatie continu in bedrijf moet zijn, dat die 0,05 kWh 0,05 kW moet zijn?
Dat is 50 watt, daarmee kun je zelfs geen bezemkast verwarmen.

De energie voor een cv installatie moet ergens vandaan komen. Als je geen warmtepomp gebruikt zal alle warmte-energie door een energiebron als gas of elektriciteit geleverd moeten worden.

[patrickwalthie]

Ja, de installatie moet continue werken. De vacuümpomp heeft een verbruik van 7 watt. Dat kan zo klein zijn omdat verdampend water een veel groter volume in waterdamp aanneemt. 1 liter wordt 1600 dm3. Als dit in de condensor komt wordt het weer water, hierdoor verkleint het volume en daardoor ontstaat een vacuüm. De https://blog-en.condorchem.com/basis-va ... FkG3NKg_cs verpompt dus in hoofdzaak het weer gecondenseerde water. In Mainz maken ze op die manier drinkwater sinds 1880 (zoiets). De overige pompen hebben ook zo'n verbruik, alles bijeen gaat het natuurlijk om de verdamping van 6 liter water per uur.
De rest van de elektra is voor de ventilator. 6 Liter water per uur verdampen en de warmteopslag opslaan is voldoende voor een dagelijks verbruik. Dat doet een zonneboiler ook overdag opslaan voor de rest van de dag.

[Xilvo]

Een cv dient toch om het huis te verwarmen? Waar komt de energie vandaan?

[patrickwalthie]

Water verdampt (even afgezien van de oorspronkelijke vraag over de herkomst van de verdampingswarmte) en neemt in dat proces verdampingswarmte op. Per liter verdampt water is dat 2240KJ latente warmte. Als de waterdamp gaat condenseren blijft het gecondenseerde water 65 graden (met wellicht 1 of 2 graden verlies). De verdampingswarmte wordt als condensatiewarmte (voelbare warmte) overgedragen aan de condensor die opwarmt tot de temperatuur van het gecondenseerde water. De koperen condensor geeft deze warmte af aan het vat waarin deze is geplaatst. Zie tekening. Ook hier weer tot maximaal de temperatuur van het verdampte water. Meer kan niet. Als er meer temperatuur nodig is, in een koude winter of kouder klimaat, kun je met warmer water gaan verdampen tot 80 graden.
Maar steeds weer blijft de vraag of het verdampingsoppervlak waarop het te verdampen water wordt vernevelt ook 65 graden moet zijn om alleen maar de verdampingswarmte beschikbaar moet stellen.

[Xilvo]

Water verdampt (even afgezien van de oorspronkelijke vraag over de herkomst van de verdampingswarmte)

Waar die warmte vandaan komt lijkt mij juist de essentie.

Als de waterdamp gaat condenseren blijft het gecondenseerde water 65 graden (met wellicht 1 of 2 graden verlies). De verdampingswarmte wordt als condensatiewarmte (voelbare warmte) overgedragen aan de condensor die opwarmt tot de temperatuur van het gecondenseerde water. De koperen condensor geeft deze warmte af aan het vat waarin deze is geplaatst. Zie tekening. Ook hier weer tot maximaal de temperatuur van het verdampte water. Meer kan niet.

Meer kan niet. Maar (veel) minder wel. Het condenserende water draagt warmte over aan de condensor. De temperatuur daalt daardoor. Die warmte moet weer gedeeld worden met het vat, de temperatuur wordt nog lager. En al helemaal als je die warmte gaat afvoeren om het huis te verwarmen.

Als je bijvoorbeeld 5 kW nodig hebt om het huis op temperatuur te houden, dan ontkom je er niet aan om er aan de voorkant (minstens) 5 kW in de cv installatie te stoppen.

[patrickwalthie]

je stelt Het condenserende water draagt warmte over aan de condensor. De temperatuur daalt daardoor.
Ja, dat klopt. Tijdens het opstarten is het rendement erg laag. De hele installatie moet op temperatuur zijn. Zolang dat niet het geval is verliest het gecondenseerde water inderdaad warmte. Maar als als warm is is dat niet meer zo. De aanloopenergie is relatief hoog. En dat geld ook voor het vat. Ik heb een energiebalans gemaakt die ik zal aanpassen en uitbreiden met je vraag betreffende de verliesbalans. Gezien het tijdstip en de tijd die nodig is om die balans te maken lukt dat vandaag niet meer. In de loop van morgenochtend komt die.
Maar dan blijft de vraag natuurlijk overeind, welke temperatuur moet de verdampingswarmte hebben. Want ook jij zegt dat (verdampings) warmte geen temperatuur heeft.

[Xilvo]

Maar dan blijft de vraag natuurlijk overeind, welke temperatuur moet de verdampingswarmte hebben. Want ook jij zegt dat (verdampings) warmte geen temperatuur heeft.

Warmte heeft geen temperatuur. Maar warmte stroomt alleen van hogere temperatuur naar lagere temperatuur.
Een badkuip vol water van 10 graden bevat behoorlijk wat warmte (energie in de vorm van warmte). Maar je kunt er geen kamer mee verwarmen, integendeel, zet je 'm in je kamer, dan wordt je kamer kouder en het water wordt warmer.

Als je het verdampingsoppervlak op 65 graden houden zal je de warmte op een temperatuur minsten iets hoger dan die 65 graden moeten toevoeren.