Filmsieden

Filmsieden ist eine Form der Verdampfung von Flüssigkeiten bei sehr hohen Wärmestromdichten. Es bildet sich auf der Heizfläche ein durchgehender Dampffilm, der im Gegensatz zur gut durchmischten Flüssigkeit beim Blasensieden eine hohe wärmeisolierende Wirkung hat. Der Wärmeübergangskoeffizient liegt beim Filmsieden um Zehnerpotenzen niedriger als beim Blasensieden, da beim Filmsieden der Wärmetransport durch die Wärmestrahlung dominiert wird. Dies hat zur Folge, dass bei gleichbleibender Wärmestromdichte auch die Wandtemperatur um Zehnerpotenzen ansteigt und bei einer dem System aufgeprägten Wärmestromdichte zur Zerstörung der Heizflächen führt.

In technischen Anwendungen muss daher darauf geachtet werden, dass die Wärmestromdichten deutlich unter dem Umschlagpunkt vom Blasen- und Filmsieden liegen. Die kritische Wärmestromdichte ist abhängig vom Sättigungsdruck des Dampfes und der Oberflächenstruktur der Heizfläche. Sie liegt bei atmosphärischem Druck für die Medienpaarung Wasserdampf / Stahl bei >1000 kW/m². Dampfkessel werden daher so ausgelegt, dass eine Wärmestromdichte von 300 kW/m² nicht überschritten wird, um vor allem bei kompakter Kesselbauweise mit dichter Siederohranordnung das Einsetzen von Filmsieden zu vermeiden. Der Übergang zum Filmsieden wird durch Öle oder einen hohen Salzgehalt im Kesselwasser herabgesetzt.

Anschaulich ist das Filmsieden durch das Verhalten eines Wassertropfens auf einer heißen Herdplatte nachvollziehbar (siehe Leidenfrost-Effekt). Unter dem Tropfen bildet sich ein Dampffilm, auf dem der Tropfen sich über die Platte bewegt. Der Wassertropfen verdampft sehr langsam aufgrund des schlechten Wärmeübergangs.