Evaporarea - Enciclopedia chimică

Evaporarea (vaporizarea), tranziția în insulele de la un condensat (solid sau lichid), în fază gazoasă (abur); ordinul întâi de tranziție de fază. Evaporarea solid numit. sublimare (sublimare) și evaporarea în lichid volum -kipeniem. De obicei, evaporarea dau seama la vaporizarea GRATUIT. pansamente stimul fluid datorită mișcării termice a moleculelor de apă ca m-D sub punctul de fierbere. corespunzând presiunii mediului gazos, situat deasupra respectivului dressing-Stu. În aceeași moleculă. având o cinetică suficient de mare. de evacuare a energiei din suprafața stratului de lichid în mediul gazos; o parte a acestora reflectată înapoi și capturat de lichid. iar restul asociat permanent teryayutsya.I - endoterm. proces într-un rom absorbit de căldură de tranziție de fază - căldura de evaporare cheltuită în depășirea forțelor mol. de cuplare în fază lichidă și în lucrarea de expansiune atunci când sunt convertite. lichid la vapori. Sp. căldura de vaporizare menționată la 1 mol de lichid (căldura molară de evaporare, J / mol) sau la una din masa sa (caldura masa de vaporizare, J / kg). Rata de evaporare este determinată de densitatea de suprafață a JN fluxul de vapori. pătrunzând pe unitatea de timp, în fază gazoasă, cu o unitate de pansament fluid-[în mol STI / (p. m 2) sau kg / (s. m2)]. Naib. Jn este atins în vid. În prezența mediului vaporizarea gazului lichid relativ dens este încetinită deoarece rata de îndepărtare a moleculelor de vapori de lichid stimul pansament în mediul gazos devine mică în comparație cu rata emisiei de lichid. Astfel, la un amestec de gaz format strat interfaciale-dressing sti, aproape saturat cu abur. Presiunea parțială și concentrația de abur într-un anumit strat este mai mare decât în ​​DOS. amestec de vapori de masă. Încălcarea termodinamic. echilibru între lichid și vapori. conținute în amestecul de gaz datorită discontinuă t-ry la interfață. De obicei, cu toate acestea, acest salt poate fi neglijată, și să accepte, că presiunea parțială și concentrația vaporilor în interfața de Stand corespund valorilor STI lor pentru SAT. abur. având lichid pansament m-py-sti. Dacă amestecul lichid și vapori de gaz și încă influență Svob. convecția în ele ușor, eliminând vaporii rezultați din lichidul dressing-evaporare în mediul STI gazos are loc în DOS. ca urmare a dig. aspect cauzat de difuziune și acesta din urmă cu un semipermeabil (impermeabil pentru gaz) dressing-masa interfaciale sti (m. numit. Stephan), fluxul de amestec de vapori dirijat din lichidul cosmetizare în mediul STI gazos (vezi. difuzia).

Fig. Distribuția temperaturii în diferite regimuri ale lichidului de răcire prin evaporare. fluxul de căldură este: o - din faza lichidă la evaporarea cosmetizare în faza sti gaz; b - din faza lichidă numai evaporare pentru Stand stimul; în - pentru evaporarea Stand din cele două STI faze; g - un stimul dressing evaporare numai din faza gazoasă.

Baro și efectele termice în calculele de inginerie nu sunt, de obicei numărate, dar influența m termic. B. heterogenitate semnificativă la amestecul de vapori ridicată (cu o diferență mare în mol. în greutate, a componentelor sale) și a mijloacelor. gradienti mp. Atunci când se deplasează una sau ambele faze în ceea ce privește secțiunea lor cosmetizare crește transportul STI convective în insule și energia în amestecul de gaz-vapori și lichid. În lipsa alimentării cu energie a sistemului de gaz-lichid din exterior. căldura surselor de evaporare poate fi furnizată la suprafața stratului de lichid de la una sau ambele faze. Spre deosebire de fluxul net din insule, intotdeauna directionata prin evaporare din lichid în mediul gazos, fluxurile de căldură pot avea direcții diferite în funcție de raporturile t p-DOS. lichid tzh masă. Faza de delimitare TGR și mediu gazos TG (vezi. fig.). La contactul anumit număr cu un volum semi-infinit de fluid sau de spălare a dressing-st flux și mediu de gaz pentru lichid m-D. mai mare decât temperatura gazului (tzh> TGR> TG), un flux de căldură din lichid la interfața de pansament :. sti (Qzhg = Qzh - în care q și q și evaporarea -teplota Qzhg - cantitatea de căldură transferată din mediul de gaz lichid. lichidul este răcit (t. numit. răcire prin evaporare). în cazul în care rezultatul acestei răciri este atins TGR egalitatea = TG. transferul de căldură de la lichid la gaz încetează (Qzhg = 0) și toate căldura de intrare de fluid la pansament secțiunea -sti cheltuit pe evaporare (= q și Qzh). În cazul în care mediul gazos nu este saturat cu vapori. dărnicia parțială ix ultimul moment de pansament stimul interfață și Qzh = q și este mai mare decât în ​​est. gaz greutate. prin evaporare și prin evaporare lichid de răcire este oprită și TGR devine tzh inferior și TG. În acest caz, căldura este furnizată în partea de pansament sti din ambele faze, atâta timp cât rezultatul scăderii egalității este atins tzh TGR = tzh și fluxul de căldură cu opritoarele fluide, iar din mediul gazos este egal cu q și Qgzh. evaporarea ulterioară a fluidului are loc la T = constanta Tm-D tzh = TGR. la-Rui numit. lichid limită de răcire prin evaporare sau t-Swarm termometru umed (deoarece acesta indică temperaturi umed bec) de răcire. Valoarea Tm depinde de parametrii mediului de vapori de gaz și condițiile de transfer de căldură și de masă între faze lichide și gaz. Dacă lichidul și mediul gazos având în dec. t-ry sunt într-o măsură limitată, fără a primi energie din exterior și nu dă afară, evaporarea are loc atâta timp cât cele două faze nu se produce termodinamic. echilibru. cu un rom t-turii din cele două faze sunt egalizate la entalpie constantă a sistemului, iar faza gazoasă este saturată cu abur la sistemul T tad D. Acesta din urmă, numit. Temperatura adiabatic. saturare cu gaz. Este determinată numai de parametrii inițiali ai celor două faze și nu depinde de condițiile de transfer de masă și căldură. Viteza izotermă. evaporare [kg / (m 2 s)] în difuzarea unidirecțională a vaporilor de mai sus pansamente lichide Stu pat fix dintr-un amestec gazos binar de grosime d (în m) m. b. găsit legături din formula Stefan: Jn = (D / Rp T) (p / d) ln [(p - p, c) / (p - p)] - 1, unde D - factor. difuzie reciprocă. 2 m / s; Rp - gaz de abur constant. J / kg (kg K.) Sau m 2 / (s 2 k); T - amestec t-pa, K; p - un amestec de vapori de gaz sub presiune, Pa; p, t. pn - presiunea parțială a aburului în partea de pansament și pe STI stratul limita exterioară a amestecului, Pa. În cazul general (lichidul în mișcare și gazul. Neizotermich. Condiții) în vecinătatea fazei de delimitare secțiunea de transfer strat impuls-lichid pansament sti însoțește transferul de căldură, iar în stratul limită (amestec gazos) gaz se produc interconectate căldură și transfer de masă. Astfel, pentru a calcula rata de evaporare folosind experimental. coeficienții de transfer de masă și căldură, precum și în cazuri relativ simple - metode aproximative pentru soluții numerice ale sistemului diferențiale. ur-TION pentru straturile conjugate la limită de gaz și faze lichide. Intensitatea transferului de masă în timpul evaporării depinde de diferența de produs chimic. pereche potențiale în secțiunea Stand și DOS. STI amestec de vapori de masă. Cu toate acestea, în cazul în care BARO și difuzia termică poate fi neglijată, diferența de chimice. Potențialele înlocuite de diferența de presiuni parțiale sau concentrații de abur și luați: Jn = bp (p, c - pn, est) = bp p (y, c - y, est) sau Jn = bc (JV, c - cn, est), unde b p. b c - Coef. transfer de masă, p - presiunea amestecului, pn - presiunea parțială a vaporilor. Yn = Pp / p - concentrația molară a vaporilor. JV = r n / r - concentrația vaporilor de masă. r n r - densitatea vaporilor locală și amestecuri ale acestora .; indecși înseamnă „c“ - la interfața de fază „DOS“ - în DOS. greutatea amestecului. Densitatea fluxului termic cedat evaporarea când lichid. este [în J / (m 2 c)]: q = a x (tzh - TGR) RJP + a = g (TGR - TG), în care o șină. r - factor. căldura din lichid și gaz. W / (m 2 K); r - căldura de evaporare, J / Kg. La raze foarte mici de curbură a evaporării cosmetizare sti (ex. Prin evaporarea picăturilor de lichid fine) este luată în considerare influența tensiunea superficială a lichidului. conduce la faptul că presiunea vaporilor de echilibru peste dressing-Stu așezat secțiunea presiune de mai sus. cuplu același fluid într-un apartament dressing-Stu. Dacă TGR

tzh. la calcularea evaporării poate fi luată în considerare numai transferul de căldură și de masă în faza gazoasă. La o intensitate relativ scăzută a schimbului de masă este de aproximativ analogie valabil între procesele de transfer de masă și căldură, de la un roi urmează: Nu / Nu0 = Sh * / Sh0. unde Nu = a r l / l z - numărul Nusselt, l - dimensiunea caracteristică a evaporării pansamente stimul, l r - factor. conductivitatea termică a amestecului de vapori de gaz, Sh * = b p YG, c l / Dp = b c Cg, c l / D - numărul Sherwood pentru componenta de difuzie a fluxului de vapori. Dp = D / T -koef Rp. difuzie. menționat gradientul de presiune parțială a aburului. valorile p B ale b și c se calculează din raporturile date mai sus, iar numărul Nu0 Sh0 corespund Jn. 0, și poate fi determinată conform produce separat căldură și transfer de masă. Pentru numărul total de Sh0 (difuzie și convecție) a fluxului de vapori se divid prin Sh molar * (yg, c) sau masa (c, c) concentrația de gaz în partea de pansament STI în funcție de care conduce coeficientul de transfer de masă forță este legată. b. Similarității ecuație pentru Nu și Sh * evaporativ includ pe lângă criteriile uzuale (numărul Reynolds Re, numărul Arhimede Ar Prandtl Pr sau Schmidt Sc și Geom. Parametrii) parametrii care iau în considerare influența fluxului de abur transversal și gradul de heterogenitate al amestecului abur-gaz (mol. Raportul Wt sau constantele de gaz ale componentelor sale) în profilurile, concentrațiile de viteză, sau t-ry stratului limită a secțiunii. Pentru mici Jn. nu încalcă hidrodinamic esențiale. conducere amestec gazos mod (de ex. prin evaporarea apei în atmosferă. aer) și condițiile la limită, cum ar fi câmpurile mp și concentrațiile. efectul complementului. argumente similitudine ur niyah nesemnificative și pot fi ignorate, presupunând că Nu = Sh. După evaporarea amestecurilor multicomponente ale acestor modele devin mult mai complicate. Când această căldură de evaporare a componentelor amestecului și a compozițiilor de faze lichide și vapori de gaz sunt în echilibru una cu cealaltă. sunt diferite și depind de m-turii. In evaporarea unui amestec vapori-lichid amestec binar format relativ mai bogat în componenta mai volatilă, excluzând numai azeotrope. evaporarea la curbe de puncte extremum (maxim sau minim) ca o stare lichidă pură. Numărul total de evaporare crește lichid cu contactul cosmetizare fazele lichide ITS și gaz, astfel încât proiectarea dispozitivelor într-un ryh-evaporare are loc, includ creșterea evaporării-dressing, prin crearea unei ITS oglindă mare de lichid. fragmentarea și picăturile cu jet sau formarea de pelicule subțiri. care curge în jos duzele Stand-STI. Creșterea intensității transferului de căldură și de masă în timpul evaporării sunt, de asemenea, realizată prin creșterea vitezei relative a pansamentului mediu gazos fluid stimul. Totuși, creșterea această viteză nu trebuie să ducă la antrenării excesivă a mijloacelor medii lichide și gazoase. creștere secțională hidraulică. rezistența dispozitivului. Și coaxială utilizate pe scară largă în industrie. în practică pentru curățare în, uscarea materialelor, separarea amestecurilor lichide. aer condiționat. apă evaporative răcire utilizată în sistemele de utilități de apă care circulă. Cm. Și evaporare. umidificarea de gaz. Turnuri de racire. Uscarea.
===
App. Literatura pentru articolul „evaporarea“. Berman L. D. evaporative circulația apei de răcire. 2nd ed. M.-L. 1957; Fuks N. A. Evaporarea și o creștere a picăturilor în mediu gazos, M. 1958; Bird R. E. Stewart B. Lightfoot, Fenomene de transport, Acad. din limba engleză. M. 1974; Berman L. D. "Fundamentele teoretice ale Inginerie Chimică. Tehnologie", 1974, vol.8, numărul 6, pp. 811-22; Sherwood Pigford T. R. Wilke C. transfer de masă culoar. din limba engleză. 1982. M. L. D. Berman.