Verfahrenstechnik und Technische Chemie
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Verfahrenstechnik und Technische Chemie Das Forum für die Chemie jenseits von Reagenzgläsern und Glaskolben. Hier können Probleme der Reaktionstechnik sowie der thermischen und mechanischen Stoffwandlungs- und Trennprozesse diskutiert werden.

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Alt 13.12.2018, 21:25   #1   Druckbare Version zeigen
Synopsis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
Oberflächenvergrößerung und Kapillareffekt

Hi zusammen!
Ich bin gerade (als Hobby/Laie) am Konstruieren eines Verdampfers.
Eine der Lösungen, von denen evtl. Spuren, mit viel Pech auch größere Mengen auf die Verdampferoberfläche kommen, ist hochkorrosiv, weshalb fast die ganze Anlage aus Edelstahl ist.
Nun suche ich nach einer Möglichkeit,
1.) die Oberfläche so komplakt wie möglich zu halten und
2.) so gut wie möglich zu benetzen.
Überschlägige Rechnungen ergeben eine benötigte Oberfläche von knapp über 10m².
Meine Idee war, etwas in dieser Richtung:
(ja, ich ahne, daß das so wie beschrieben nicht geht ;-)
Wenn ich eine Metallplatte mit winzigen Kugeln in mehreren Schichten belege und diese z.B. durch extrem dickes Galvanisieren befestigen (!) würde, hätte ich Kapillarwirkung und Oberfl.vergrößerung in einem Rutsch.
Ist so etwas machbar? Z.B. eine Kupferplatte ausleveln, kleine Metallkugeln draufschütten (ja, man muß genau rechnen, wie viele), dann z.B. via Vibration sauber verteilen, mit Galvan.Bad fluten und dann etwas mehr, als die üblichen paar Atomlagen aufbringen ... eben soviel, daß die Kugeln halten.
Quasi eine Art galvanisches Schweißen ;-)
Geht so etwas irgendwie? Bin für jeden Tipp dankbar, da man korrosionsfeste Kapillarnetze leider nicht bei Aldi bekommt.


lg
Synopsis
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Alt 13.12.2018, 21:59   #2   Druckbare Version zeigen
Jonas__  
Mitglied
Beiträge: 337
AW: Oberflächenvergrößerung und Kapillareffekt

Hallo,
was heißt bei dir hochkorrosiv?
Es gibt mehrere Korrosionsmechanismen und für diese gibt es jeweils Legierungen/Beschichtungen, die gegen diese Art beständig sind.
Es gibt auch die Möglichkeit des Kaltverschweißens, bei der ein geeignetes Metall einfach durch große Kraft zusammengrückt wird und sich somit verbindet.
Du sagst du brauchst eine große Oberfläche, für was ist die, ist die zum Verdampfen von etwas? In dem Fall ist nicht nur die OF entscheident, sondern auch die Wärmeleitfähigkeit (die sollte bei Metallen gegeben sein)


Das Nutzen von unterschieldichen Metallen mit elektrischem Kontakt in korrosiven Medien ist nicht zu empfehlen, das korrodiert zu schnell.(Auch Edelstahl)
Jonas__ ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 13.12.2018, 22:48   #3   Druckbare Version zeigen
Synopsis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Oberflächenvergrößerung und Kapillareffekt

mit hochkorrosiv meinte ich ne LiBr Salzlösung, die bislang alle einfach/günstig verfügbaren Metalle ausser Edelstahl binnen Tagen zersetzt hat.
Selbst bei Alu reicht eine leichte Schramme, die Oxisschicht ist hin und dann wachsen "Blümchen" und verstopfen später alles.
In einer optimalen Welt wäre das Lösungsmittel auf dem Verdampfer auch rein, aber die Praxis wird keine 100%ige Salzfreiheit liefern können solange irgendwo Salz im Kreislauf ist, wird auch etwas auf dem Verdampfer ankommen.



"Mit großer Kraft zusammendrücken" (Kaltschweissen) wird sicher schwer, weils die Kugeln flach drücken würde ... dann hält's zwar, aber mit Kapillare und Oberfläche war's dann nix ;-)
Alles, was mit Hitze gemacht wird, würde ebenfalls selber in alle Ritzen kriechen (löten, schweissen etc.) und mir die Oberfläche klein halten. dann isses einfach nur rauh, mehr nicht. Das gibt mit viel Glück vielleicht Faktor 2-3 bei der Oberfläche und das reicht nicht. Ich kann keinen Verdampfer mit mehrerem QM Grundfläche bauen ... VIEL zu teuer und zu große Stellfläche.


Und zur Wärmeleitung: mit nem Cu-Blech/Cu-Kugeln und ner GoldBeschichtung obendrauf muß es reichen ... viel besser geht nicht.
Die Hauptfrage ist, ob man bei genug Bechichtung auf galvanischem Weg tatsächlich Haltbarkeit und auch Wärmeleitung erreicht. Viel Belastung kommt ja nicht ... nur verdampfendes Lösungsmittel, also ehr "festes Pusten" ;-) Die Wärmeleitung vom Blech auf die Kugeln macht mir mehr Sorgen.
Kann man Kupfer mit Kupfer beschichten? Ich einer Dicke, daß Wärmeleitung und Festigkeit liefert?
Und dann vergolden, dann geht's auch nicht kaputt ... so meine Theorie.



Und: das galvanische Bad ist natürlich NUR zur Herstellung der Verdampferoberfläche. Später ist da kein Strom mehr im Spiel.
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Alt 14.12.2018, 08:40   #4   Druckbare Version zeigen
donald313 Männlich
Mitglied
Beiträge: 463
AW: Oberflächenvergrößerung und Kapillareffekt

Hallo

ja und nein

es gibt Bäder, insbesondere Nickel die aus Dispersionen abscheiden. Aber da sind die Teilchen im my-meter Größe drin enthalten.

Theoretisch geht dein Ansatz, ja man kann Cu verkupfern, kein Problem. DAs Problem ist eher die Haftung auf dem Edelstahl.

Aber ich würd eher auf andere Metalle wie Titan oder so ausweichen, oder PTFE-Beschichtung oder gleich ganz PTFE, auch wenn da der Wärmeübergang nicht so toll ist.
Es gibt z.B. viele Wärmetauscher aus PTFE für galvanische Bäder. Gibts auch als Röhren-WT die haben dann eine ziemlich große Oberfläche bei kleiner Baugröße.
Die sind so ziemlich gegen alles und jedes Beständig.

Gruß
Donald
donald313 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.12.2018, 09:22   #5   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.894
AW: Oberflächenvergrößerung und Kapillareffekt

Ich kapiere jetzt nicht so richtig den Aufbau, bzw. das was Du vorhast.

Soll mit dem Verdampfen ein Feststoff "ausgeschieden" werden? Dann setzt sich der Verdampfer doch zu. Und im Gegensatz zu den Metallen ist das Salz ein hervorragender Wäremisolator.

Außerdem sollten die Kapillareffekte/Oberflächenspannung dafür sorgen, dass die Oberfläche minimiert wird.

Aluminium ist nur deswegen beständig, weil sich eine feste Oxidschicht drauf bildet. Ansonsten ist es ein extrem korrosionsunbeständiges Material.
__________________
Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim: Allein die Dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei.

Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.12.2018, 14:52   #6   Druckbare Version zeigen
Synopsis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Oberflächenvergrößerung und Kapillareffekt

Um die Verwirrung zu beseitigen:
1. es ist die kälteliefernde Stelle einer selbstgebauten Klimaanlage.
2. Salz sollte also nur als "Unfall" auf den Verdampfer kommen, aber keine Anlage arbeitet perfekt. Das bisschen Salz, das auf dem Verdampfer landet, wird von nicht verdampftem Lösungsmittel weggewaschen und unten abgeführt.
3. wenn ich den Kram später vergolde, brauche ich keinen Edelstahl untendrunter mehr und die Frage der Haftung ist durch.
4. die Kapillareffekte brauche ich, um das Kühlmittel anständig zu verteilen. Fehlt das, benötige ich zu viel Druckunterschied (den ich nicht habe und auch nicht haben will) für Düsen etc.
5. die große Oberfläche ist nötig, um die angestrebte Kühlleistung zu ermöglichen (ergibt sich rechnerisch praktisch direkt aus der Enthalpie).
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Alt 14.12.2018, 18:08   #7   Druckbare Version zeigen
donald313 Männlich
Mitglied
Beiträge: 463
AW: Oberflächenvergrößerung und Kapillareffekt

Nachtrag:

Das mit dem Gold kannst du vergessen. Bezahlbare galvanisch abgeschiedene Schichten sind < 5 my und die sind nicht so dicht, dass du Lokalelemente mit der darunter liegenden Nickelschicht verhindern kannst. Ni braucht man als Sperrschicht wenn Cu drunter ist, da Gold ins Cu eindiffundiert. Dichte Goldschichten sind mindestens 50 my dick und selbst das ist keine Garantie um Lokalelementbildung zu verhindern. Man kann zwar auch direkt auf Edelstahl vergolden, aber wie gesagt, alles eine Frage des Preises.

Gruß
Donald
donald313 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.12.2018, 19:12   #8   Druckbare Version zeigen
Jonas__  
Mitglied
Beiträge: 337
AW: Oberflächenvergrößerung und Kapillareffekt

Wenn LiBr-Lösung die einzige korrodierende Substanz ist, könntest du nach einem Stahl suchen der dagegen resistent ist.
Jonas__ ist offline   Mit Zitat antworten
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