Dinamica delle gocce e condensazione goccia a goccia su superfici strutturate

Titolo originale:

Drop Dynamics and Dropwise Condensation on Textured Surfaces

Contenuto del libro:

Questo libro è una versione ampliata della monografia Dropwise Condensation on Inclined Textured Surfaces, Springer, 2013, pubblicata in precedenza dagli autori, in cui è stato presentato un modello matematico per la condensazione a goccia di vapore puro su superfici strutturate inclinate, seguito da simulazioni e confronti con gli esperimenti. Il modello ha tenuto conto di diversi dettagli del processo complessivo quasi ciclico, ma ha approssimato quelli alla scala delle singole gocce.

Negli ultimi cinque anni, la dinamica delle gocce su superfici idrofobiche è stata ampiamente studiata. Questi risultati possono ora essere incorporati nel modello di condensazione a goccia. La condensazione a goccia è una via efficiente per il trasferimento di calore e si incontra spesso nelle principali applicazioni di generazione di energia.

Le gocce si formano durante la condensazione anche nei dispositivi di distillazione che lavorano con fluidi diversi, dall'acqua ai metalli liquidi. La progettazione di tali apparecchiature richiede un'attenta comprensione del ciclo di condensazione, a partire dalla nascita dei nuclei, seguita dagli ammassi molecolari, dalla crescita diretta delle gocce, dalla loro coalescenza, fino all'instabilità e alla caduta delle gocce condensate. Il modello qui descritto considera queste singole fasi del ciclo di condensazione.

Ulteriori discussioni includono la determinazione della forma delle gocce in condizioni statiche, uno studio fondamentale della diffusione delle gocce in configurazioni sessili e pendenti e i dettagli dei fenomeni di coalescenza delle gocce. Questi vengono successivamente incorporati nel modello di condensazione e ne vengono esaminate le conseguenze. Poiché il modello matematico si estende su più scale di lunghezza e tempo, viene presentato un approccio di parallelizzazione alla simulazione.

Tra gli argomenti speciali figurano la modellazione della linea di contatto trifase, le tecniche di preparazione delle superfici, i fondamenti dell'evaporazione e i tassi di evaporazione di una singola goccia di liquido e la misurazione del coefficiente di trasferimento di calore durante la condensazione su larga scala del vapore acqueo. Ci auguriamo che questo testo, notevolmente ampliato, soddisfi le aspettative degli ingegneri progettisti, degli analisti e dei ricercatori che lavorano in aree correlate ai fenomeni di scambio di fase e al trasferimento di calore.