Vorgänge beim Sieden

Der Verdampfungsvorgang auf der Innenseite von Siederohren beginnt bei einer ausreichend hohen Wandtemperatur, bevorzugt an Dampfbildungskeimen der inneren Magnetit-Schutzschicht. Mit steigender Wärmestromdichte wird die Anzahl der Blasenbildungskeime größer, wobei auch weniger geeignete Bildungskeime zur Blasenbildung beitragen.

In der Umgebung des Dampfkeimes, wo keine Dampfbildung stattfindet, gibt die Heizfläche ihre Wärme an das Wasser ab. Aufgrund der Oberflächenspannung der Dampfblasen kommt es somit zu einer lokalen Überhitzung des Wassers.

Nach Ausbildung der Dampfblase verdampft das benachbarte überhitzte Wasser in die Dampfblase hinein und ihr Durchmesser nimmt hierdurch rasch zu. Die Vergrößerung der Dampfblase dauert so lange, bis sie durch den Auftrieb von der Wand weggerissen wird. Durch die Voreil-Geschwindigkeit der Dampfblasen und dem Dichteunterschied des Wassers und Wasser-Dampfes-Gemisches zwischen Fall- und Steigrohr (Siederohr) stellt der sich für Umlaufkessel typische Wasserumlauf ein.

Die Umlaufzahl hängt vom hydraulischen Widerstand des Verdampfersystems sowie dem Dampfanteil in den einzelnen Siederohren ab. D. h. die Umlaufzahl eines Verdampfers ist keine einheitliche Zahl, sondern ist von der Bauform, Kessellast und -druck, Wärmestromdichte und dynamischen Zähigkeit des Kesselwassers, etc. abhängig. Die Umlaufzahl kann sich in einem weiten Bereich, z. B. 6- bis  30-fach bewegen und ist für jedes Siederohr unterschiedlich.  

Bei einer weiteren Steigerung der Wärmestromdichte bzw. Störung im Wasserumlauf vereinigen sich die Dampfblasen zu einem geschlossenen Film. Man spricht dann von einer Filmverdampfung, die eine deutliche Erhöhung der Rohrwandtemperatur und in der Regel einen Rohrschaden zur Folge hat.

Die kritische Wärmestromdichte ist druckabhängig und erreicht bei 80 bis 90 bar ihr Maximum.