Мы рассмотрели конденсатор воздушного охлаждения, конденсатор водяного охлаждения (проточная вода) и сухую градирню. Продолжим изучение способов конденсации и типов конденсаторов. Нельзя ли создать еще более высокопроизводительную систему, которая сможет, например, охладить воду до 30°С даже если температура наружного воздуха 35°С? При температуре воды на входе в конденсатор равной 30°С (вместо 45°С для сухой градирни) мы могли бы иметь температуру конденсации 45°С вместо 60°С: это была бы почти идеальная система!
Такой способ существует и вы его, вероятно, знаете по собственному опыту. Представьте себе, что вы отдыхаете на море. Погода теплая, но ветренная. Вы окунулись и выходите из воды мокрыми, и когда вы оказываетесь на ветру, то начинаете дрожать и стучать зубами. Знаете, почему?
Если вы после купания не обтерлись полотенцем, вас начинает сушить ветер. Ветер - это атмосферный воздух, состоящий из смеси невидимых газов. Он содержит, главным образом, азот, кислород, углекислый газ... и водяной пар.


Откуда взялся водяной пар? Над поверхностью моря воздух насыщается водяным паром, образующимся при испарении морской воды. Пар поднимается все выше и выше, в верхних слоях атмосферы он охлаждается и тогда часть пара начинает конденсироваться. Когда идет дождь или когда образуется туман, это значит, что часть водяных паров сконденсировалась, и тогда холодный воздух, насыщенный водяным паром, начинает выделять воду, которая в нем находится.
Воздух является смесью газов, он может поглощать воду только в виде пара.
Следовательно, капельки воды, которые стекают с вашего тела после купания, обязательно должны превращаться в водяной пар, чтобы быть поглощенными ветром.
Давайте вспомним, что испарение -это изменение фазового состояния, возможное только в том случае, если к жидкости, которую мы хотим испарять, подводится тепло.
Это то же самое, что происходит в испарителе холодильной машины: хладагент, проходя через расширительное устройство (ТРВ, капиллярную трубку и т.п.), вскипает и при кипении в испарителе поглощает тепло из окружающей его среды.
На рис. 71.2 в качестве такой среды выступает воздух, в результате чего температура воздуха понижается с 21 до 15°С.

Теперь вернемся к нашему мокрому купальщику, которого обдувает ветром. Если он после выхода из моря с головы до ног покрыт капельками воды, количество которой в этом случае по всему телу может доходить до четверти литра (что вовсе не является преувеличением), то количество тепла, которое может быть отобрано от его тела для испарения этой воды, составляет около 600 килоджоулей (кДж). Выполним простой подсчет: если ветру нужно, например, 2 минуты, чтобы осушить купальщика, значит холодопроизводительность этого процесса составит 600 кДж / 120 с = 5 кВт! Не удивительно, что купальщика пробивает дрожь и он стучит зубами: это эквивалентно 5 небольшим холодильникам!

А сейчас посмотрим, что происходит, когда капля воды с температурой, например, 32°С попадет в очень сухой воздух (который практически не содержит водяного пара) с температурой 35°С
Сухой воздух жадно впитывает влагу, но он может поглощать влагу только в виде водяного пара. Капля воды, попавшая в него, со всех сторон окружена сухим воздухом. В результате тонкая пленка на поверхности капли, находящаяся в контакте с сухим воздухом, начинает испаряться, а сухой воздух увлажняется.


Но для того, чтобы вода испарялась, нужен подвод тепла, иначе никакое изменение фазового состояния невозможно: источником этого тепла в нашем случае является сама капля воды!

Итак, капля, которая находится в воздухе, испаряется, слегка уменьшаясь в размерах. Кроме того, от капли отводится тепло, которое расходуется на ее испарение, следовательно капля сама себя охлаждает!
Если время нахождения капли в воздухе достаточно велико, она может охладиться на несколько градусов.
Следовательно, если падающие сверху капли воды собирать в какой-либо емкости, то в этой емкости можно без труда накопить воду с температурой ниже, чем температура окружающего воздуха (см. рис. 71.4)!
Мы знаем, что для испарения одного литра воды необходимо затратить очень большое количество тепла: 1 кг воды, испаряющейся при температуре 35°С, поглощает 2450 кДж (для сравнения, 1 кг R22 при тех же условиях способен поглотить только 178 кДж).
Итак, сухой воздух, испаряющий воду, одновременно и охлаждает ее, и количество содержащегося в воде тепла, поглощенного в результате ее испарения, огромно: это, так сказать, очень простая и очень эффективная холодильная машина!

Что произойдет, если капля будет находиться не в сухом воздухе, как в нашем предыдущем примере, а в воздухе, полностью насыщенном водяным паром!

Понятие "насыщенный воздух" означает, что количество водяного пара, которое может в нем находиться при данной температуре, достигло максимального значения и этот воздух не может содержать большего количества водяного пара.
Иначе говоря, воздух в отношении водяного пара ведет себя точно так же, как любая емкость: если емкость полна, туда уже ничего не добавить.
Если воздух при температуре 35°С стал насыщенным, то он не сможет больше поглощать водяной пар.
Поэтому капля воды, находящаяся в таком воздухе, не сможет больше ни испаряться, ни охлаждаться: когда воздух насыщен, он "не хочет больше пить" и никакое испарение невозможно.
В нашем примере, падающая в таком воздухе водяная капля с температурой 32°С, испаряться не будет и попадет в емкость с той же температурой 32°С.
Заметим, что это хорошо известная ситуация. Летом, после дождя, наружный воздух очень теплый и очень влажный.
Если в таких условиях вы занимаетесь каким-либо физическим трудом, то сильно потеете и у вас возникает неприятное ощущение влажности и духоты.
Это происходит потому, что пот (который есть ни что иное как влага) не может больше испаряться с поверхности вашего тела, поскольку окружающий вас воздух полностью насыщен влагой: поскольку нет испарения, то нет и охлаждения!