The mean condensate heat resistance of dropwise condensation with flowing, inert gases

The quantification of the condensate heat resistance is studied for dropwise condensation from flowing air-steam mixtures. Flows are essentially laminar and stable with gas Reynolds numbers around 900 and 2000. The condensate shaping up as hemispheres on a plastic plane wall and the presence of inert gases make it possible that thermocapillary convection occurs making the resistance less than the mean condensate thickness (ca. 0.185 mm) divided by the heat conduction coefficient. The analysis of experiments shows that the effective mean condensate resistance might indeed be less, by a factor of 0.8+0.2. The analysis takes account of the sensible heat transfer which may be as large as 35% of the total heat transfer if inlet vapor concentration, cin, is low (ca. 0.07). A method is presented to determine the gas-condensate interface temperature, ti, that is needed in the analysis of the heat resistance. The highest temperature differences (t i tw) , t w being the mean temperature of the condenser plate at the gas side, have been found to occur for relatively high values of Cin (ca. 0.3). zeigt, dab der effektive mittlere Kondensatwiderstand tatsfichlich um einen Faktor 0,8+0,2 kleiner sein kann. Der Energieanteil infolge Kondensatunterkfihlung wird berficksichtigt, er kann bis zu 35% der gesamten Wfirmefibertragung ausmachen, falls die Dampfkonzentration Cin am Eintritt klein ist (ca. 0,07). Zur Bestimmung der in die Berechnung des thermischen Widerstandes eingehende Temperatur an der Grenzfl/iche zwischen Gas und Kondensat t i, wird eine spezielle Methode entwickelt. Die gr6fgte Temperaturdifferenz ( t i tw) ergibt sich bei relativ hohen Cin-Werten (ca. 0,3), wobei t w die mittlere Temperatur der Kondensatorplatte auf der Gasseite ist. Nomenclature A surface area [m 2] B length of condenser plates Ira] c vapor mass fraction or vapor concenc; d Der mittlere thermische Widerstand des Kondensats bei Tropfenkondensation aus einem Luft-Dampf-Gemisch ID Zusammenfassung Es wird der thermische KondensationswiD H derstand bei Tropfenkondensation aus einem str6menden Luft-Dampf-Gemisch untersucht. Die Str6mung ist laminar e und station/ir mit Gas Reynolds-Zahlen zwischen 900 und E 2000. In Anwesenheit von Inertgas kann thermokapillare Konvektion am halbkugelf6rmigen Kondensattropfen auftreten, f wobei der thermische Widerstand kleiner ist, als der Quotient Fconv aus der mittleren Kondensatdicke (ca. 0,185 ram) und dem W/irmetibergangskoeffizienten. Die Analyse der Experimente Received on 28 December 1994 Dr. C. W. M. van der Geld, Associate Professor Eindhoven University of Technology Faculty of Mechanical Engineering W-Hoog 3.144 P.O. Box 513 NL-5600 MB Eindhoven The Netherlands Dr. H. J. H. Brouwers University of Twente NL-7500 AE Enschede The Netherlands The authors express their gratitude to C. de Jong, A. van Hoof, F. Ganzevles, D. Vlaicu and J. Schoonen for their contributions. Correspondence to: C. W. M. van der Geld rh P q Q