Condensatie bij te sturen met elektrisch veld (video)

Druppelsgewijze condensatie zien we in de natuur, zoals bij dauwvorming, maar ook in tal van technische toepassingen zoals warmtewisselaars, ontziltings-units en apparatuur voor waterwinning. Om deze toepassingen te optimaliseren, is kennis nodig van het hele proces van condensatie, zoals de groeidynamiek en de beweeglijkheid van de druppels. Het is mogelijk deze eigenschappen te beïnvloeden door het oppervlak waarop ze condenseren aan te passen, bijvoorbeeld door een waterafstotende coating aan te brengen. UT-onderzoekers laten nu zien dat het ook mogelijk is om de condensdruppels actief te beïnvloeden via elektroden in het onderliggende oppervlak. Dit heet ook wel ‘electrowetting’.

‘Breath figures’ zijn de typische condensatiepatronen die we kennen als we op een koud oppervlak ademen. Terwijl de gewone breath figure een random verdeling van druppels laat zien, is het met electrowetting mogelijk om de condensatie te besturen. Het elektrische veld heeft invloed op de verdeling en grootte van de druppels: ze zijn eerder geneigd om, in korte tijd, samen te gaan tot grotere druppels. En ze kiezen, ten opzichte van elkaar, meer posities ‘in lijn’.

Betere warmteoverdracht

Op deze manier ondergaan ‘breath figures’ een transformatie in oppervlaktegebruik en gemiddelde druppelgrootte. Door het sneller samensmelten van druppels, neem het netto oppervlak af, zodat er weer ruimte is voor meer condensatie. Ook rollen de druppels sneller van het oppervlak. Alles komt meer in beweging, waardoor ook de warmte-overdracht verbetert, zo blijkt uit het onderzoek.

Naast de praktische toepassingen, geeft dit onderzoek veel fundamenteel inzicht in druppelsgewijze condensatie bij uiteenlopende energieniveaus: het laat bijvoorbeeld de voorkeurslocaties zien, voor de druppels in lijn met elkaar.