Garavimo slėgis. Skysčio virimo temperatūros priklausomybė nuo slėgio

Tarp temperatūros yra tiesioginis ryšys skysčio prisotinimas ir aplinkiniai spaudimas. Kaip minėta anksčiau, didėjantis skysčio slėgis padidina prisotinimo temperatūrą. Ir atvirkščiai, skysčio slėgio sumažinimas sumažina prisotinimo temperatūrą.

Apsvarstykite uždarą indą, pripildytą 22,2 °C temperatūros vandens. Procesui valdyti inde sumontuotas droselio vožtuvas, manometras ir du termometrai. Vožtuvas reguliuoja slėgį inde. Manometras rodo slėgį inde, o termometrai matuoja garų ir skysto vandens temperatūrą. Atmosferos slėgis aplink indą yra 101,3 kPa.

Susiformavo inde vakuumas ir vožtuvas uždarytas. At vidinis slėgis esant 68,9 kPa vandens prisotinimo temperatūra 89,6°C. Tai reiškia, kad virimas neįvyks tol, kol garų slėgis nepasieks 68,9 kPa. Nes maksimalus slėgis pora esant 22,2 ° C 2,7 kPa skysčio temperatūrai, nebus virimo, jei apie skystį nepranešama didelis skaičius energijos.

Užuot verdęs tokiomis sąlygomis, prasidės garavimas, nes skysčio garų slėgis yra mažesnis už slėgį sočiųjų garų , kuris priklauso nuo vandens temperatūros. Tai tęsis tol, kol virš skysčio esantis tūris bus prisotintas vandens garų. Pasiekus pusiausvyros būseną, skysčio ir aplinkos temperatūra bus vienoda, šilumos perdavimas sustos, nuo vandens atskirtų ir į jį sugrąžintų garų molekulių skaičius bus toks pat, o garų slėgis vienodas. iki skysčio prisotinimo slėgio, kuris priklauso nuo jo temperatūros. Pasiekus pusiausvyrą, pasieks garų slėgis maksimali vertė 2,7 kPa ir skysčio tūris išliks pastovus.

Jei, pasiekus pradinę pusiausvyros būseną, vožtuvas atidaromas, slėgis inde greitai padidės iki 101,3 kPa. Todėl vandens virimo temperatūra pakils iki 100°С. Kadangi vandens temperatūra išlieka 22,2°C, vandens garų slėgis išlieka 2,7 kPa. Vandens garų slėgis sumažės, kai garai išeis iš indo per vožtuvą ir vėl prasidės garavimo procesas.

Padidėjus šilumos perdavimui į indą dėl kuro degimo, vandens temperatūra pradeda kilti iki 100°C. Vandens temperatūros padidėjimas sukelia daugiau garų molekulės dėl kinetinės energijos padidėjimo, dėl kurio garų slėgis padidėja iki 101,3 kPa. Garų slėgio padidėjimas yra skysto vandens temperatūros kitimo pasekmė. Kylant skysčio temperatūrai, didėja ir garų slėgis. Pasiekus garų slėgį Atmosferos slėgis, prasideda verdantis. Remiantis potencinė energija būsenos pasikeitimo procesas dėl virimo vyksta pastovioje temperatūroje. Vanduo priverstinai pakeis būseną į dujinę tol, kol indas gaus pakankamai šilumos.

Kai garų molekulės atsiskiria nuo skysčio paviršiaus ir juda inde, kai kurios molekulės praranda savo kinetinė energija dėl susidūrimų ir įkritimo į skystį. Kai kurios molekulės išeina iš indo per atvirą vožtuvą ir pasklinda į atmosferą. Kol vožtuvas išleidžia garą, garo slėgis ir slėgis inde išliks 101,3 kPa. Tokiu atveju garai išliks prisotinti, o jų temperatūra ir slėgis bus tokie patys kaip skysčio: 100 ° C esant 101,3 kPa. Garų tankis esant tokiai temperatūrai ir slėgiui yra 0,596 kg/m3, o savitasis tūris yra tankio atvirkštinė vertė, lygi 1,669 mg/kg.

Garavimas

Garavimas yra subtilus termodinaminis procesas, kurį sukelia lėtas šilumos perdavimas skysčiui iš aplinkos. Procesas garinimas sukelia greitus skysčio tūrio ar masės pokyčius. Garavimas atsiranda dėl absorbcijos skysčio molekulėse šiluminė energija nuo aplinkos dėl nedidelių temperatūrų skirtumų. Šis energijos padidėjimas atitinkamai padidina skysčio kinetinę energiją. Perduodami kinetinę energiją dėl susidūrimų, kai kurios molekulės šalia paviršiaus pasiekia greitį, kuris yra daug didesnis nei Vidutinis greitis kaimyninės molekulės. Kai kurios didelės energijos molekulės artėja prie skysčio paviršiaus, jos nutraukia ryšius, įveikia traukos jėgą ir patenka į atmosferą kaip garų molekulės.

garinimas Garavimas įvyksta, jei garų slėgis virš skysčio yra mažesnis už soties slėgį, kuris atitinka skysčio temperatūrą. Kitaip tariant, garavimas įvyksta, kai skysčio garų slėgio ir temperatūros linijos susikerta ties soties temperatūros linija taške, žemiau atmosferos slėgio. Šios sąlygos yra prisotinimo temperatūros linijosžemiau horizontali linija garų slėgis, kuris atitinka skysčio temperatūrą.

Garuojančio skysčio tūris nuolat mažėja, kai molekulės yra atskiriamos nuo paviršiaus ir patenka į supančią atmosferą. Po atskyrimo kai kurios garų molekulės susiduria su kitomis atmosferoje, perkeldamos dalį kinetinės energijos. Kai dėl energijos sumažėjimo garų molekulių greitis sumažėja žemiau atskyrimo nuo skysčio lygio, jos krenta atgal ir taip atgauna dalį prarasto tūrio. Kai molekulių, atsiskiriančių nuo skysčio, skaičius yra lygus krentančių atgal skaičiui, yra pusiausvyros būsena. Atsiradus tokiai sąlygai, skysčio tūris išliks nepakitęs, kol pasikeitus garų slėgiui arba temperatūrai, pasikeis atitinkamas garavimo greitis.

Garų slėgis

Garų slėgio reikšmę atmosferos ore galima aiškiai iliustruoti tokiu eksperimentu. Jei į gyvsidabrio barometro vamzdelį iš apačios pipete įlašinami keli aukštyn plūduriuojančio vandens lašai, po kurio laiko gyvsidabrio lygis barometre sumažės dėl Torricelli tuštumos susidarymo. vandens garai. Pastarasis sukuria savo dalinis slėgis pH, vienodai veikiantis visomis kryptimis, įskaitant žemutinį gyvsidabrio paviršių.

Atliekant panašų eksperimentą esant aukštesnei garų temperatūrai barometro vamzdelyje, p reikšmė padidės (gyvsidabrio paviršiuje turėtų likti šiek tiek vandens). Tokie eksperimentai rodo, kad sočiųjų garų slėgis didėja didėjant jo temperatūrai. Kai garų temperatūra vamzdyje yra 100°C, gyvsidabrio lygis jame nukris iki lygio barometro puodelyje, nes garų slėgis bus lygus Atmosferos slėgis. Šis metodas naudojamas funkcinei priklausomybei tarp nurodytų garo parametrų tirti.

Garų, kaip ir bet kokių dujų, slėgis gali būti išreikštas paskaliais. Atliekant matavimus ir skaičiavimus medienos džiovinimo įranga garų slėgis matuojamas nuo nulinės slėgio vertės. Kartais slėgio kilmė laikoma pertekliniu slėgiu palyginti su barometriniu slėgiu. Pirmasis yra didesnis nei antrasis 0,1 MPa. Pavyzdžiui, 0,6 MPa atitiks 0,5 MPa, skaitykite ant garo katilo arba garo vamzdyno manometro.

Prisotinimo temperatūra

Vadinama temperatūra, kuriai esant skystis iš skysčio virsta dujomis arba atvirkščiai prisotinimo temperatūra. Skystis ties prisotinimo temperatūra paskambino prisotintas skysčiu, o garai esant soties temperatūrai vadinami sočiųjų garų. Bet kokiai aplinkai ar spaudimui prisotinimo temperatūra- Tai Maksimali temperatūra kurioje medžiaga lieka skystoje fazėje. Taip pat ši minimali temperatūra, kurioje medžiaga egzistuoja garų pavidalu. Įvairių skysčių prisotinimo temperatūra yra skirtinga ir priklauso nuo skysčio slėgis. Esant standartiniam atmosferos slėgiui, geležis išgaruoja maždaug 2454 °C, varis – 2343 °C, švinas – 1649 °C, vanduo – 100 °C, o alkoholis – 76,7 °C. Kiti skysčiai išgaruoja tik tada, kai žemos temperatūros. Amoniakas išgaruoja esant -33°C, deguonis -182°C, o helis -269°C esant standartiniam atmosferos slėgiui.

Garavimo greitis

Atmosferos judėjimas virš garuojančio skysčio yra tiesiogiai susijęs su garavimo greitis. Jei atmosferos greitis virš skysčio paviršiaus didėja, garavimo greitis taip pat didėja, nes garų molekulės nesikaupia virš skysčio paviršiaus. Todėl garų slėgis virš skysčio išlieka mažesnis, todėl sumažėja kinetinės energijos kiekis, reikalingas molekulei atsiskirti nuo paviršiaus ir taip padidėja garavimo greitis. Jei virš indo su vandeniu pastatomas ventiliatorius, garavimo greitis padidės ir skystis išgaruos per trumpesnį laiką.

Kitas veiksnys, turintis įtakos garavimo greičiui, yra skysčio paviršiaus plotas kuri yra atvira atmosferai. Didėjant paviršiaus plotui, garavimo greitis didėja, nes garų molekulių masė plinta išilgai didesnį plotą, kuris sumažina spaudimas prie skysčio. Sumažinus garų slėgį sumažėja garų kiekis kinetinė energija reikalingos molekulėms atsiskirti nuo skysčio paviršiaus, o tai padidina garavimo greitį. Todėl, jei vandens tūris iš indo perkeliamas į butelį, skysčio paviršiaus plotas žymiai sumažės ir prireiks daugiau laiko. vandens garinimas.

Garavimo slėgiui reguliuoti naudokite KVP reguliatorių, kuris sumontuotas ant įsiurbimo linijos, esančios pasroviui nuo garintuvo (6.13 pav.).

Garavimo slėgio reguliatorius, be pagrindinės funkcijos, užtikrina apsaugą stipriai nukritus garavimo slėgiui, kad atvėsęs vanduo neužšaltų vandens aušintuvų garintuvų šilumos mainų kelyje.

Reguliatorius veikia taip: slėgiui pakilus virš nustatyto slėgio reguliatorius atsidaro, o slėgiui nukritus žemiau nustatytos vertės – užsidaro. Valdymo signalas yra tik slėgis reguliatoriaus įėjimo angoje.

Įrenginiuose su keliais garintuvais ir veikiančiuose esant skirtingam garavimo slėgiui, reguliatorius montuojamas po garintuvo, kuriame slėgis didžiausias. Siekiant išvengti šaltnešio kondensacijos sustojimų metu, iš karto po garintuvo, esant minimaliam slėgiui, ant įsiurbimo linijos sumontuotas atbulinis vožtuvas. Įrenginiuose su lygiagrečiais garintuvais ir bendras kompresorius reguliatorius sumontuotas ant įsiurbimo linijos, kad garintuvuose būtų palaikomas vienodas slėgis.

Be šio tipo reguliatoriaus, garavimo slėgis stabilizuojamas naudojant vienos ar kelių elektronines valdymo sistemas šaltos patalpos, spintos ir kt., užtikrinančios aukštą nustatytos temperatūros palaikymo tikslumą (±0,5 K) plačiame aušinimo galingumo diapazone – nuo ​​10 iki 100% vardinės vertės.

8. Veiklos reguliatoriai.

Galingumo reguliatoriai (6.14 pav.) padeda kompresoriaus aušinimo galiai prisitaikyti prie garintuvo šilumos apkrovos pokyčio įrenginiuose su labai mažu šaltnešio įkrovimu. Jie leidžia išvengti žemo siurbimo slėgio ir nenaudingų paleidimų.

Sumažėjus garintuvo šilumos apkrovai, krenta siurbimo slėgis, todėl grandinėje susidaro vakuumas, dėl kurio į įrenginį pateks drėgmės. Kai siurbimo slėgis nukrenta žemiau nustatytos vertės, reguliatorius atsidaro, todėl tam tikras karštų dujų tūris patenka iš išleidimo į įsiurbimą. Dėl to padidėja siurbimo slėgis ir sumažėja aušinimo pajėgumas. Reguliatorius reaguoja tik į slėgį siurbimo linijoje, t.y. prie išėjimo iš jo.

9. Paleidimo reguliatoriai.

Paleidimo reguliatoriai neleidžia kompresoriui veikti ir paleisti per aukštas siurbimo slėgio vertes, kurios atsiranda ilgai sustojus mašinai arba atitirpdžius garintuvą.

Paleidimo reguliatorius KVL priklauso droselio slėgio reguliatorių tipui „po savęs“. Jis palaiko pastovų slėgį siurbimo linijoje tarp reguliatoriaus ir kompresoriaus ir iškrauna kompresorių paleidžiant.

Reguliatoriaus įleidimo slėgis veikia silfoną iš apačios ir vožtuvo plokštę iš viršaus. Kadangi efektyvusis silfono plotas yra lygus angos plotui, įėjimo slėgis neutralizuojamas. Išleidimo slėgis (karteryje) veikia vožtuvo plokštę iš apačios, neutralizuodamas reguliuojamos spyruoklės įtempimo jėgą. Šios dvi jėgos yra aktyvios jėgos reguliatorius. Kai reguliuojamas slėgis išleidimo angoje (karteryje) sumažėja, vožtuvas atsidaro, aušalo garai patenka į kompresorių. Dėl šaldymo įrenginiai didelės talpos, galimas lygiagretus KVL paleidimo valdiklių montavimas. Šiuo atveju reguliatoriai parenkami iš vienodo slėgio kritimo kiekviename vamzdyne ir lygiaverčio veikimo.

Reguliatorius sureguliuojamas iki didžiausių verčių, tačiau neviršijant gamintojo rekomenduojamų kompresoriui ar kondensaciniam blokui verčių. Nustatymas atliekamas pagal manometro rodmenis ant kompresoriaus įsiurbimo linijos.

Paleidimo reguliatorius montuojamas ant įsiurbimo linijos tarp garintuvo ir kompresoriaus (6.15 pav.).

Šiame reguliatoriuje galima prijungti garų ištraukimo liniją per manometrinį išėjimą ant įleidimo vamzdžio, kurio angos skersmuo yra 1/4". Taikant šį reguliavimo būdą, garų ištraukimas atliekamas "po savęs".

Paleidimo reguliatoriaus pasirinkimą lemia penki pagrindiniai rodikliai:

Šaltnešio tipas

sistemos veikimas,

projektinis siurbimo slėgis,

Maksimalus projektinis slėgis,

slėgio kritimas reguliatoriuje.

Skirtumas tarp projektinio ir didžiausio projektinio siurbimo slėgio lemia, kiek laiko atsidarys vožtuvas. Slėgio kritimas reguliatoriuje yra svarbus veiksnys, nes slėgio nuostoliai siurbimo linijoje turi įtakos mašinos veikimui. Todėl slėgio kritimas reguliatoriuje turi būti minimalus. Paprastai žemos temperatūros šaldymo sistemose slėgio kritimas yra 3...7 kPa. Daugumos šaldymo sistemų didžiausias slėgio kritimas yra 14 kPa.

Maksimaliai atidarius vožtuvą, reguliatorius, viena vertus, užtikrina maksimalų našumą, kita vertus, sukelia didelius slėgio nuostolius, o tai sumažina sistemos našumą. Todėl slėgio kritimas reguliatoriuje turi būti kuo mažesnis.

Intensyvaus skysčio garavimo procesas prasideda esant temperatūrai, kai skysčio garų slėgis viršija išorinį dujų atmosferos slėgį virš skysčio. Virimo temperatūroje garai susidaro visoje skysčio masėje ir teka beveik pastovioje temperatūroje iki visiško skysčio (vieno komponento) ir garų perėjimo. Dirbtinai sumažinus slėgį galima priversti skystį užvirti žemesnėje temperatūroje, kas plačiai naudojama technikoje, nes jį lengviau rasti tinkama medžiaga aparatūrai. Šiuolaikinės vakuuminės technologijos turi galingus rotacinius siurblius, galinčius sukurti vakuumą, kuriame liekamasis slėgis neviršija 0,001 mmHg, ir reaktyvinius difuzinius siurblius, kurie sukuria vakuumą iki 10v-7-10v-8 mmHg. Art.
Didelio grynumo metalams gauti naudojamas vakuuminis distiliavimas; Zn, Cd, Mg, Ca ir tt Paprastai jie veikia esant šiek tiek didesniam slėgiui nei distiliuoto metalo garų slėgis jo lydymosi temperatūroje. Tada distiliuojant skystą metalą gaunamas kietas kondensatas, kurį galima tepti labai paprastas dizainas distiliavimo aparatas, parodytas fig. 24. Prietaisas yra cilindras, kurio apatinėje dalyje yra indas su skystu distiliuotu metalu. Viršutinėje cilindro dalyje garai kondensuojami ant specialaus kompozitinio metalinio cilindro (kondensatoriaus) kristalinės plutos pavidalu, kuris, pasibaigus procesui, pašalinamas kartu su kondensatoriumi. Prieš kaitinant metalą pirmiausia vakuuminis siurblys iš įrenginio išpumpuojamas oras, o vėliau karts nuo karto atstatomas vakuumas, kuris keičiasi dėl oro nutekėjimo iš lauko per nesandarumus įrangoje. Jei aparatas yra pakankamai hermetiškas, tai distiliavimo proceso metu, kadangi neišsiskiria nesikondensuojančios dujos, nuolatinis vakuuminio siurblio veikimas nėra būtinas.

Aprašytas įrenginys itin paprastas, jis pagamintas iš plieno arba karščiui atsparių metalų lydinių. Kas ypač svarbu, jo dangtelis ir visos sandarinimo – sandarinimo dalys yra aušinamos vandeniu, t.y. kambario temperatūra, leidžiantis naudoti labai pažangius sandariklius – gumą, vakuuminius glaistus ir kt. Vakuuminis naudojimas leidžia distiliuojant palyginti žemoje temperatūroje (700-900°) išvalyti tokius chemiškai aktyvius ir labai agresyvius metalus kaip kalcis, magnis, baris. , kurio distiliavimas esant atmosferos slėgiui neįmanomas dėl to, kad neįmanoma parinkti medžiagos įrangai.
Panagrinėkime išgarinimo vakuume ypatybes.
Būsenos diagrama skystis – garai su mažėjančiu slėgiu turi tą patį pobūdį kaip ir atmosferos slėgio diagramos, tik skysčio ir garų linijos juda į žemesnės temperatūros sritį. Iš to išplaukia, kad komponentų atskyrimo efektyvumas jų tirpalo išgarinimo vakuume metu yra maždaug toks pat kaip ir esant atmosferos slėgiui, bet atliekamas žemesnėje temperatūroje; tuo žemesnė temperatūra, kuo giliau taikomas vakuumas. Vakuuminio veikimo bruožas yra tai, kad kartu su garais nepatenka mažų skysčio lašelių, o tai visada pastebima dirbant esant atmosferos slėgiui. Sparčiai verdant skysčiui, iš skysčio gelmės kylančių garų burbuliukai skleidžia purslus, kuriuos garai nuneša į kondensatorių ir užteršia distiliatą. Vakuume (pakankamai giliai) purslų nevyksta, nes virimo procesas iš esmės skiriasi nuo virimo atmosferos slėgyje. Vakuume garai susidaro tik skysčio paviršiuje, skysčio viduje burbuliukai nesusidaro, paviršius ramus, neverda, todėl purslų atsirasti negali. Todėl distiliuojant vakuume gaunamas grynesnis distiliatas nei atmosferinis distiliavimas.
Paimkime pavyzdį, kad parodytume virimo vakuume proceso ypatumus. Vienu atveju leiskite vandeniui 250 mm sluoksnio gylio inde užvirti esant atmosferos slėgiui (760 mm Hg). Tada iš vandens paviršiaus išsiskiriantys garai, norėdami įveikti išorinį slėgį, turi turėti atmosferos slėgį (760 mm Hg), kuris susidaro esant 100 ° vandens paviršiaus temperatūrai. Indo apačioje susidaręs garų burbulas turi turėti didesnį slėgį, nes, be atmosferos slėgio, jis turi įveikti 250 mm aukščio vandens stulpelio hidrostatinį slėgį, kuris atitinka 18 mm Hg perteklinį slėgį. Art. Taigi iš indo dugno išsiskiriančių garų slėgis turi būti 760 + 18 = 778 mm Hg. Art., kuris atitinka vandens temperatūrą indo apačioje 100,6 °. Toks nedidelis vandens perkaitimas apačioje (0,6°) yra visai realus, o virimo procesas vyksta taip, kad garai susidaro visoje sluoksnio masėje. Vanduo stipriai verda ir purslai, kai burbuliukai lūžta ant paviršiaus.
Dabar apsvarstykite galimybę užvirinti tą patį vandens sluoksnį 4,58 mm Hg vakuume. Art. Virimui vandens paviršiaus sluoksnio temperatūra turi būti 0 °, kai sočiųjų garų slėgis yra 4,58 mm Hg. Art. Apačioje susidarantis burbulas turi įveikti 250 mm vandens stulpelio hidrostatinį slėgį, kuris atitinka 18 mm Hg slėgį. Art., o bendras slėgis yra 4,58 + 18 = 22,58 mm Hg. Art. Vanduo turės tokį sočiųjų garų slėgį esant ~ 23 ° temperatūrai, t.y. norint, kad indo dugne susidarytų garų burbulas, dugne būtina turėti 23 ° temperatūrą. Neįmanoma pasiekti tokio skirtumo tarp dugno ir paviršiaus temperatūrų, nes tai užkirs kelią konvekcinėms srovėms. Vadinasi, skysčio sluoksnio gylyje nesusidarys burbuliukai, o garinimas vyks tik nuo skysčio paviršiaus.
Metalo lydalai turi aukštą šilumos laidumą, kuris apsaugo nuo vietinio skysčio perkaitimo ir dėl to virimo susidarant burbuliukams.
Kol slėgis įrenginyje tampa labai mažas, tarp skysčio paviršiaus ir garų vyksta molekulių mainai ir susidaro judri skysčio-garų pusiausvyra. Į kondensatorių teka įprastas dujų garų srautas, o distiliavimo proceso rezultatai nustatomi pagal skysčio-garų būsenos diagramą.
Jei slėgis prietaise yra toks mažas, kad vidutinis laisvas molekulių kelias tampa daugiau dydžiųĮrenginyje distiliavimo proceso pobūdis iš esmės pasikeičia.
Tokiomis sąlygomis nevyksta molekulių mainai tarp garų ir skysčio, nenustatyta judri skysčio ir garų pusiausvyra, o skysčio ir garų būsenos diagrama neapibūdina garavimo proceso. Įprastas dujų išsišakojimas tarp garintuvo ir kondensatoriaus. Jis susidaro, nuo skysčio paviršiaus atsiskyrusios garų molekulės eina tiesiu keliu, nesusidurdamos su kitomis molekulėmis, patenka ant šalto kondensatoriaus paviršiaus ir lieka ten – kondensuojasi; garavimo procesas yra visiškai negrįžtamas ir turi molekulinio garavimo pobūdį. Distiliavimo rezultatas nustatomas pagal garavimo greitį, kuris priklauso nuo išgaruojamos medžiagos rūšies ir temperatūros bei nepriklauso nuo išorinio slėgio sistemoje, jei šis slėgis yra pakankamai mažas. Garavimo greitis tokiomis sąlygomis gali būti apskaičiuojamas naudojant Langmuir formulę:

Garavimo greičiu imant medžiagos masę, kuri per sekundę išgaruoja nuo vienetinio paviršiaus, išreiškiant garų slėgį p milimetrais gyvsidabrio kolona ir pakeitę dydžius R ir π jų skaitinėmis reikšmėmis, gauname (III, 13) lygtį kitokia forma, patogia praktiniams skaičiavimams:

Molekulinio garinimo metu galima atskirti medžiagas su vienodu garų slėgiu, jei skiriasi jų molekulinė masė, kaip įrodo izotopų atskyrimo eksperimentai.

17.10.2019

Rusijos segmente „Hoffmann-group“ verslas klesti. Įmonių grupės partneriams kasmet pavyksta didinti pardavimų apimtis Rusijos Federacijoje....

17.10.2019

Plastikas yra praktiška ir pigi medžiaga. Dėl šios priežasties jis plačiai naudojamas gaminant daiktus. Tačiau jis turi ir trūkumų...

17.10.2019

Nerūdijantis plienas plačiai naudojamas įvairiose pramonės ir statybos srityse. Valcuotą metalą ir gaminius iš jo naudoja laivų statybos įmonės ir ...

17.10.2019

Mezgimo viela yra statybinė medžiaga plono sriegio pavidalo, kurio gamybai naudojamas valcuotas mažai anglies turintis plienas, veikiamas...

17.10.2019

padaryti kamštienos plokštės iš natūrali medžiaga. Tam naudojama ąžuolo žievė (kamštinis ąžuolas auga Šiaurės Afrikoje ir kai kuriose pietų ...

17.10.2019

Ekonominė veikla dažnai sustiprina natūralios dirvožemio erozijos procesą. Pamažu keičiasi reljefas, formuojasi vagos, keičiasi upės kryptis, grioviai...

17.10.2019

Etikečių funkcijos gali skirtis. Paženklinus gaminį, jie tampa duomenų apie gamintoją ir gaminius šaltiniu, naudojami kaip reklamos priemonė ir...

Skysčio aušinimo reiškinio panaudojimas jo garavimo metu; vandens virimo temperatūros priklausomybė nuo slėgio.

Garinimo metu medžiaga juda iš skysta būsenaį dujinę (garą). Yra du garinimo tipai: garinimas ir virinimas.

Garavimas Garavimas vyksta nuo laisvo skysčio paviršiaus.

Kaip vyksta garavimas? Žinome, kad bet kurio skysčio molekulės juda nepertraukiamai ir chaotiškai, kai kurios iš jų juda greičiau, kitos lėčiau. Išskristi trukdo traukos jėgos viena kitai. Tačiau jei šalia skysčio paviršiaus atsiranda pakankamai didelės kinetinės energijos molekulė, ji gali įveikti tarpmolekulinės traukos jėgas ir išskristi iš skysčio. Tas pats bus kartojamas su kita greita molekule, su antra, trečia ir tt Išskrisdamos šios molekulės virš skysčio susidaro garai. Šių garų susidarymas yra garavimas.

Kadangi išgarinant iš skysčio išeina greičiausios molekulės, vidutinė skystyje likusių molekulių kinetinė energija tampa vis mažesnė. Kaip rezultatas garuojančio skysčio temperatūra mažėja: skystis atšaldomas. Štai kodėl žmogus šlapiais drabužiais jaučiasi šaltesnis nei sausas (ypač kai pučia vėjas).

Tuo pačiu metu visi žino, kad jei įpilsite vandens į stiklinę ir paliksite jį ant stalo, tada, nepaisant išgaravimo, jis nebus nuolat vėsinamas, vis labiau šaltas, kol užšals. Kas tam trukdo? Atsakymas labai paprastas: vandens šilumos mainai su šiltu oru, supančiu stiklą.

Skysčio atšalimas garavimo metu yra labiau pastebimas, kai išgaruoja pakankamai greitai (kad skystis nespėtų atkurti temperatūros dėl šilumos mainų su aplinką). Greitai išgaruoja lakieji skysčiai, kuriuose tarpmolekulinės traukos jėgos nedidelės, pavyzdžiui, eteris, alkoholis, benzinas. Jei tokį skystį nuleisite ant rankos, mums bus šalta. Išgaruodamas nuo rankos paviršiaus, toks skystis atvės ir atims iš jo šiek tiek šilumos.

Garuojančios medžiagos plačiai naudojamos inžinerijoje. Pavyzdžiui, kosmoso technikoje tokiomis medžiagomis padengiamos nusileidžiančios transporto priemonės. Praeidamas per planetos atmosferą, kūnas-aparatas dėl trinties įkaista, o jį dengianti medžiaga pradeda garuoti. Išgaruodamas, jis atvėsta erdvėlaivis taip apsaugodamas jį nuo perkaitimo.

Vandens aušinimas jo garavimo metu taip pat naudojamas prietaisuose, naudojamuose oro drėgmei matuoti - psichrometrai(iš graikų kalbos „psychros“ – šaltis). Psichrometras susideda iš dviejų termometrų. Vienas iš jų (sausas) rodo oro temperatūrą, o kitas (kurio bakas surištas kembriku, nuleistas į vandenį) - daugiau žema temperatūra, dėl garavimo intensyvumo iš šlapio kambro. Kuo sausesnis oras, kurio drėgnumas matuojamas, tuo stipresnis išgaravimas, taigi, tuo mažesnis šlapios temperatūros rodmuo. Ir atvirkščiai, kuo didesnė oro drėgmė, tuo mažiau intensyvus garavimas, todėl aukštos temperatūros rodo šį termometrą. Remiantis sausų ir drėgnų termometrų rodmenimis, naudojant specialią (psichrometrinę) lentelę, nustatoma oro drėgmė, išreikšta procentais. Didžiausia drėgmė yra 100% (esant tokiai drėgmei, ant daiktų atsiranda rasa). Žmogui palankiausia oro drėgmė yra nuo 40 iki 60%.

Naudojant paprasti eksperimentai nesunku nustatyti, kad garavimo greitis didėja kylant skysčio temperatūrai, taip pat didėjant jo laisvo paviršiaus plotui ir esant vėjui.

Kodėl esant vėjui skystis greičiau išgaruoja? Faktas yra tas, kad tuo pačiu metu, kai išgaruoja skysčio paviršius, vyksta atvirkštinis procesas - kondensacija. Kondensacija atsiranda dėl to, kad dalis garų molekulių, atsitiktinai judančių virš skysčio, vėl grįžta į jį. Vėjas išneša iš skysčio išskridusias molekules ir neleidžia joms grįžti atgal.

Kondensacija taip pat gali atsirasti, kai garai nesiliečia su skysčiu. Būtent kondensacija, pavyzdžiui, paaiškina debesų susidarymą: šaltesniuose atmosferos sluoksniuose virš žemės kylančios vandens garų molekulės susigrupuoja į mažyčius vandens lašelius, kurių sankaupos yra debesys. Vandens garų kondensacija atmosferoje taip pat sukelia lietų ir rasą.

Virimo temperatūra ir slėgis

Vandens virimo temperatūra yra 100°C; galima manyti, kad tai yra būdinga vandens savybė, kad vanduo, kad ir kokiomis sąlygomis jis būtų, visada verda 100 ° C temperatūroje.

Tačiau taip nėra, o kalnų kaimų gyventojai tai puikiai žino.

Netoli Elbruso viršūnės yra turistų namas ir mokslo stotis. Pradedantiesiems kartais kyla klausimas, „kaip sunku išvirti kiaušinį verdančiame vandenyje“ arba „kodėl verdantis vanduo nedega“. Tokiomis sąlygomis jiems sakoma, kad vanduo Elbruso viršūnėje užverda jau 82°C temperatūroje.

Kas čia per reikalas? Koks fizinis veiksnys trukdo virimo reiškiniui? Kokia yra aukščio reikšmė?

Šis fizikinis veiksnys yra slėgis, veikiantis skysčio paviršių. Jums nereikia lipti į kalno viršūnę, kad patikrintumėte to, kas pasakyta.

Padėjus po varpu pašildytą vandenį ir pumpuojant orą į jį arba iš jo galima įsitikinti, kad didėjant slėgiui virimo temperatūra kyla, o mažėjant – krenta.

Vanduo užverda 100°C temperatūroje tik esant tam tikram slėgiui – 760 mm Hg. Art. (arba 1 atm).

Virimo temperatūros ir slėgio kreivė parodyta fig. 4.2. Elbruso viršuje slėgis yra 0,5 atm, o šis slėgis atitinka 82 ° C virimo temperatūrą.

Ryžiai. 4.2

Bet vanduo verdantis 10-15 mm Hg. Art., galite atsigaivinti karštu oru. Esant tokiam slėgiui, virimo temperatūra nukris iki 10-15°C.

Galite gauti net „verdančio vandens“, kurio temperatūra prilygsta užšąlančio vandens temperatūrai. Norėdami tai padaryti, turėsite sumažinti slėgį iki 4,6 mm Hg. Art.

įdomus vaizdas galima pastebėti, jei po varpu pastatysite atvirą indą su vandeniu ir išsiurbsite orą. Pumpuojant vanduo užvirs, bet verdant reikia šilumos. Nėra iš kur jo paimti, o vanduo turės atiduoti savo energiją. Verdančio vandens temperatūra pradės kristi, tačiau siurbiant toliau mažės ir slėgis. Todėl virimas nesiliaus, vanduo toliau vės ir galiausiai užšals.

Toks virimas saltas vanduo atsiranda ne tik siurbiant orą. Pavyzdžiui, kai sukasi laivo sraigtas, slėgis greitai juda metalinis paviršius vandens sluoksnis stipriai krenta ir šiame sluoksnyje esantis vanduo užverda, t.y., jame atsiranda daugybė garų pripildytų burbulų. Šis reiškinys vadinamas kavitacija (iš lotyniško žodžio cavitas – ertmė).

Sumažindami slėgį, sumažiname virimo temperatūrą. O kaip tai padidinti? Toks grafikas kaip mūsų atsako į šį klausimą. 15 atm slėgis gali uždelsti vandens virimą, jis prasidės tik esant 200°C, o esant 80 atm slėgiui vanduo užvirs tik 300°C temperatūroje.

Taigi, tam tikras išorinis slėgis atitinka tam tikrą virimo temperatūrą. Bet šį teiginį galima ir „apversti“, sakant taip: kiekviena vandens virimo temperatūra atitinka savo specifinį slėgį. Šis slėgis vadinamas garų slėgiu.

Kreivė, vaizduojanti virimo temperatūrą kaip slėgio funkciją, taip pat yra garų slėgio kreivė kaip temperatūros funkcija.

Virimo taško grafike (arba garų slėgio grafike) pavaizduoti skaičiai rodo, kad garų slėgis labai greitai kinta priklausomai nuo temperatūros. Esant 0 °C (t. y. 273 K) garų slėgis yra 4,6 mm Hg. Art., 100 ° C (373 K) temperatūroje jis yra lygus 760 mm Hg. Art., t.y., padidėja 165 kartus. Kai temperatūra padvigubėja (nuo 0 ° C, t. y. 273 K, iki 273 ° C, t. y. 546 K), garų slėgis padidėja nuo 4,6 mm Hg. Art. iki beveik 60 atm, t.y., apie 10 000 kartų.

Todėl, priešingai, virimo temperatūra keičiasi gana lėtai dėl slėgio. Kai slėgis padvigubinamas nuo 0,5 atm iki 1 atm, virimo temperatūra pakyla nuo 82°C (355 K) iki 100°C (373 K), o padvigubėjus slėgiui nuo 1 iki 2 atm, nuo 100°C (373). K) iki 120°C (393 K).

Ta pati kreivė, kurią dabar svarstome, taip pat kontroliuoja garų kondensaciją (sutirštėjimą) į vandenį.

Garai gali būti paverčiami vandeniu suspaudimo arba aušinimo būdu.

Tiek verdant, tiek kondensuojantis taškas nenukryps nuo kreivės tol, kol nebus baigtas garų pavertimas vandeniu arba vandens garais. Tai galima suformuluoti ir taip: mūsų kreivės sąlygomis ir tik tokiomis sąlygomis galimas skysčio ir garų sambūvis. Jei tuo pačiu metu nepridedama ar nepaimama šilumos, garų ir skysčio kiekiai uždarame inde išliks nepakitę. Sakoma, kad tokie garai ir skystis yra pusiausvyroje, o garai, esantys pusiausvyroje su skysčiu, yra sotūs.

Virimo ir kondensacijos kreivė, kaip matome, turi kitą reikšmę: tai skysčio ir garų pusiausvyros kreivė. Pusiausvyros kreivė padalija diagramos lauką į dvi dalis. Kairėje ir aukštyn (aukštesnės temperatūros ir mažesnio slėgio link) yra pastovios garų būsenos sritis. Į dešinę ir į apačią - stabilios skysčio būsenos sritis.

Garų ir skysčių pusiausvyros kreivė, ty virimo taško priklausomybė nuo slėgio arba, kas yra tas pats, garų slėgio nuo temperatūros, yra maždaug vienodas visiems skysčiams. Kai kuriais atvejais pokytis gali būti kiek staigesnis, kitais – kiek lėtesnis, tačiau visada garų slėgis sparčiai didėja kylant temperatūrai.

Daug kartų vartojome žodžius „dujos“ ir „garas“. Šie du žodžiai yra beveik vienodi. Galime sakyti: vandens dujos yra vandens garai, dujinis deguonis yra deguonies skysčio garai. Nepaisant to, vartojant šiuos du žodžius susiformavo tam tikras įprotis. Kadangi esame pripratę prie tam tikro santykinai mažo temperatūrų diapazono, žodį „dujos“ dažniausiai vartojame toms medžiagoms, kurių garų slėgis įprastoje temperatūroje viršija atmosferos slėgį. Priešingai, mes kalbame apie garus, kai kambario temperatūroje ir atmosferos slėgyje medžiaga yra stabilesnė skysčio pavidalu.

Garavimas

Išgarinimas virš arbatos puodelio

Garavimas- medžiagos perėjimo iš skystos būsenos į dujinę būseną procesas, vykstantis medžiagos (garų) paviršiuje. Garavimo procesas yra atvirkštinis kondensacijos procesas (perėjimas iš garų į skystį). Garinimas (garinimas), medžiagos perėjimas iš kondensuotos (kietos arba skystos) fazės į dujinę (garą); pirmosios eilės fazinis perėjimas.

Aukštojoje fizikoje yra detalesnė garavimo samprata.

Garavimas- tai procesas, kurio metu dalelės (molekulės, atomai) išskrenda (atsiplėšia) nuo skysčio ar kietos medžiagos paviršiaus, o E k > E p.

bendrosios charakteristikos

Kieto kūno garavimas vadinamas sublimacija (sublimacija), o garavimas skysčio tūryje – virimu. Paprastai garinimas suprantamas kaip išgarinimas laisvajame skysčio paviršiuje dėl jo molekulių terminio judėjimo, esant temperatūrai, žemesnei už virimo tašką, atitinkantį dujinės terpės, esančios virš nurodyto paviršiaus, slėgį. Tokiu atveju molekulės, turinčios pakankamai didelę kinetinę energiją, iš paviršinio skysčio sluoksnio išeina į dujinę terpę; kai kurie iš jų atsispindi atgal ir sulaikomi skysčio, o kiti negrįžtamai prarandami.

Garavimas yra endoterminis procesas, kurio metu sugeriama fazių virsmo šiluma – garavimo šiluma, išleidžiama įveikiant molekulinės sanglaudos jėgas skystoje fazėje ir plėtimosi darbui, kai skystis virsta garais. Savitoji garavimo šiluma nurodoma 1 moliui skysčio (molinė garavimo šiluma, J/mol) arba jo masės vienetui (masės garavimo šiluma, J/kg). Garavimo greitis nustatomas pagal garų srauto jп paviršiaus tankį, per laiko vienetą prasiskverbiančio į dujų fazę nuo skysčio paviršiaus vieneto [mol / (s.m 2) arba kg / (s.m 2)]. Aukščiausia vertė jп pasiekiamas vakuume. Esant santykinai tankiai dujinei terpei virš skysčio, garavimas sulėtėja dėl to, kad garų molekulių pašalinimo iš skysčio paviršiaus į dujinę terpę greitis tampa mažas, palyginti su jų išskyrimo iš skysčio greičiu. . Šiuo atveju šalia sąsajos susidaro garų-dujų mišinio sluoksnis, praktiškai prisotintas garais. Garų dalinis slėgis ir koncentracija šiame sluoksnyje yra didesni nei didžiojoje garų-dujų mišinio dalyje.

Garavimo procesas priklauso nuo molekulių šiluminio judėjimo intensyvumo: kuo greičiau juda molekulės, tuo greičiau vyksta garavimas. Be to, svarbūs veiksniai, turintys įtakos garavimo procesui, yra išorinės (medžiagos atžvilgiu) difuzijos greitis, taip pat pačios medžiagos savybės. Paprasčiau tariant, pučiant vėjui, garavimas vyksta daug greičiau. Kalbant apie medžiagos savybes, tada, pavyzdžiui, alkoholis labai išgaruoja greičiau nei vanduo. Svarbus veiksnys taip pat yra skysčio, iš kurio išgaruoja, paviršiaus plotas: iš siauro dekanterio jis vyks lėčiau nei iš plačios lėkštės.

Molekulinis lygis

Apsvarstykite šį procesą molekulinis lygis: molekulės, turinčios pakankamai energijos (greičio), kad galėtų įveikti gretimų molekulių trauką, išsiveržia iš medžiagos (skysčio) ribų. Tokiu atveju skystis netenka dalies energijos (atvėsta). Pavyzdžiui, labai karštas skystis: pučiame ant jo paviršiaus, kad atvėsintume, o kartu paspartintume garavimo procesą.

Termodinaminė pusiausvyra

Termodinaminės pusiausvyros tarp skysčio ir garų, esančių dujų-garų mišinyje, pažeidimas paaiškinamas temperatūros šuoliu ties fazės riba. Tačiau šio šuolio paprastai galima nepaisyti ir galima daryti prielaidą, kad dalinis slėgis ir garų koncentracija sąsajoje atitinka jų sočiųjų garų vertes skysčio paviršiaus temperatūroje. Jei skystis ir dujų-garų mišinys yra nejudrūs, o laisvosios konvekcijos įtaka juose yra nereikšminga, garavimo metu susidarę garai pašalinami nuo skysčio paviršiaus į dujinę terpę daugiausia dėl molekulinės difuzijos ir garų ir dujų mišinio masės (vadinamojo Stefano) srauto, nukreipto nuo skysčio paviršiaus į dujinę terpę, atsiradimas (žr. Difuzija). Temperatūros pasiskirstymas įvairiais garavimo skysčio aušinimo režimais. Šilumos srautai nukreipiami: a - iš skystosios fazės į garavimo paviršių į dujinę fazę; b - nuo skystos fazės tik iki garavimo paviršiaus; c - į garinimo paviršių iš abiejų fazių pusės; d - į garavimo paviršių tik iš dujinės fazės pusės.

Baro-, terminė difuzija

Į baro ir šiluminės difuzijos poveikį inžineriniuose skaičiavimuose paprastai neatsižvelgiama, tačiau šiluminės difuzijos poveikis gali būti reikšmingas esant dideliam dujų ir garų mišinio nehomogeniškumui (su dideliu jo komponentų molinių masių skirtumu). ir reikšmingi temperatūros gradientai. Kai viena ar abi fazės juda jų sąsajos atžvilgiu, padidėja garų-dujų mišinio ir skysčio konvekcinio medžiagos ir energijos perdavimo vaidmuo.

Nesant energijos tiekimo į skystųjų dujų sistemą iš išorinio šilumos šaltiniai Garinimas į paviršinį skysčio sluoksnį gali būti tiekiamas iš vienos arba abiejų fazių. Skirtingai nuo susidarančio medžiagos srauto, kuris visada nukreipiamas garuojant iš skysčio į dujinę terpę, šilumos srautai gali turėti skirtingomis kryptimis priklausomai nuo skysčio masės tl, fazės ribos tgr ir dujinės terpės tg temperatūrų santykio. Kai tam tikras skysčio kiekis liečiasi su pusiau begaliniu tūriu arba jo paviršių plaunančiu dujų terpės srautu ir esant aukštesnei nei dujų temperatūrai skysčio temperatūrai (tl > tgr > tg), iš šono atsiranda šilumos srautas. skysčio į sąsają: (Qlg = Qzh - Qi, kur Qi yra garavimo šiluma, Qzhg - šilumos kiekis, perduodamas iš skysčio į dujų terpę. Tokiu atveju skystis atšaldomas (vadinamoji). garuojantis aušinimas). Jei dėl tokio aušinimo pasiekiama lygybė tgr \u003d tg, šilumos perdavimas iš skysčio į dujas sustoja (Qzhg = 0) ir visa šiluma, tiekiama iš skysčio pusės į sąsają išleidžiama garinimui (Ql = Qi).

Jei yra dujinė terpė, kuri nėra prisotinta garais, pastarosios dalinis slėgis sąsajoje ir ties Ql = Qi išlieka didesnis nei didžiojoje dujų dalyje, dėl ko išgaruoja ir garuojantis aušinimas. skystis nesustoja ir tgr tampa mažesnis už tl ir tg. Šiuo atveju šiluma į sąsają tiekiama iš abiejų fazių, kol, sumažėjus tl, pasiekiama lygybė tgr = tl ir šilumos srautas iš skysčio pusės sustoja, o iš dujinės terpės pusės Qgl. tampa lygus Qi. Tolesnis skysčio išgarinimas vyksta esant pastoviai temperatūrai tm = tl = tgr, kuri vadinama skysčio aušinimo riba garuojant aušinant arba drėgno termometro temperatūra (kadangi ją rodo šlapio psichrometro termometras). Tm reikšmė priklauso nuo dujų-garų terpės parametrų ir šilumos bei masės perdavimo tarp skysčio ir dujų fazių sąlygų.

Jei skysta ir dujinė terpė, turinti įvairios temperatūros, yra riboto tūrio, kuris negauna energijos iš išorės ir jos neišduoda, Garavimas vyksta tol, kol tarp dviejų fazių susidaro termodinaminė pusiausvyra, kuriai esant pastoviai sistemos entalpijai susilygina abiejų fazių temperatūros, ir dujų fazė prisotinama garais, esant sistemos temperatūrai tad. Pastaroji, vadinama adiabatinio dujų prisotinimo temperatūra, nustatoma tik pagal pradinius abiejų fazių parametrus ir nepriklauso nuo šilumos bei masės perdavimo sąlygų.

Garavimo greitis

Izoterminio garavimo greitis [kg / (m 2 s)], kai garai sklinda viena kryptimi į fiksuotą dvigubo garų ir dujų mišinio sluoksnį, esantį virš skysčio paviršiaus, kurio storis d, [m], galima rasti pagal Stefano formulė: , kur D – abipusės difuzijos koeficientas, [m 2 /Su]; - pastovūs dujų garai, [J / (kg K)] arba [m 2 / (s 2 K)]; T – mišinio temperatūra [K]; p – dujų ir garų mišinio slėgis [Pa]; - dalinis garų slėgis prie mišinio sluoksnio sąsajos ir išorinės ribos, [Pa].

IN bendras atvejis(judantis skystis ir dujos, neizoterminės sąlygos) skysčio ribiniame sluoksnyje, esančiame greta sąsajos, impulso perdavimą lydi šilumos perdavimas, o ribiniame dujų sluoksnyje (garų-dujų mišinys), vyksta tarpusavyje susiję šilumos ir masės perdavimas. Šiuo atveju garavimo greičiui apskaičiuoti naudojami eksperimentiniai šilumos ir masės perdavimo koeficientai, o santykinai daugiau paprasti atvejai- apytiksliai metodai skaitiniai sprendimai sistemos diferencialines lygtis konjuguotiems dujų ir skysčio fazių ribiniams sluoksniams.

Masės perdavimo intensyvumas garuojant priklauso nuo garų cheminių potencialų skirtumo sąsajoje ir garų-dujų mišinio tūryje. Tačiau jei galima nepaisyti baro ir šiluminės difuzijos, cheminių potencialų skirtumas pakeičiamas dalinių slėgių arba garų koncentracijų skirtumu ir gaunamas: cp, gr - cp, osn), kur bp, bc - masės perdavimo koeficientas, p - mišinio slėgis, pp - dalinis garų slėgis, yp = pp / p - molinė garų koncentracija, cp = rp / r - masės garų koncentracija, rp, r - vietinis garų ir mišinių tankis; indeksai reiškia: „gr“ – ties fazės riba, „pagrindinis“ – pagrindinėje. mišinio masės. Skysčio garavimo metu išsiskiriančio šilumos srauto tankis yra [J/(m2 s)]: q = azh(tl - tgr) = rjp + ag (tgr - tg), kur azh, ag yra šilumos perdavimas koeficientas iš skysčio ir dujų pusės , [W / (m 2 K)]; r - šiluma Garavimas, [J/kg].

Esant labai mažiems garavimo paviršiaus kreivio spinduliams (pavyzdžiui, garuojant mažiems skysčio lašeliams), įtaka paviršiaus įtempimas skystis, o tai lemia tai, kad pusiausvyros garų slėgis virš sąsajos yra didesnis už slėgį sočiųjų garų tas pats skystis ant lygaus paviršiaus. Jei tgr ~ tl, tai skaičiuojant garavimą galima atsižvelgti tik į šilumos ir masės perdavimą dujų fazėje. Esant santykinai mažam masės perdavimo intensyvumui, apytiksliai galioja šilumos ir masės perdavimo procesų analogija, iš kurios išplaukia: Nu/Nu0 = Sh*/Sh0, kur Nu = ag l/lg yra Nuselto skaičius, l yra būdingas garavimo paviršiaus dydis, lg yra garų ir dujų mišinio šilumos laidumo koeficientas, Sh* = bpyg, grl/Dp = bccg, grl/D yra garų srauto difuzijos komponento Šervudo skaičius, Dp = D/ RpT yra difuzijos koeficientas, susijęs su gradientu dalinis slėgis pora. Bp ir bc reikšmės apskaičiuojamos pagal aukščiau pateiktus santykius, skaičiai Nu0 ir Sh0 atitinka jp: 0 ir gali būti nustatomi iš duomenų apie atskirai vykstančius šilumos ir masės perdavimo procesus. Bendro (difuzinio ir konvekcinio) garų srauto skaičius Sh0 randamas Sh* padalijus iš molinės (yg, gr) arba masės (sg, gr) dujų koncentracijos sąsajoje, priklausomai nuo to, kokia masės perdavimo varomoji jėga yra koeficientas. b yra priskirtas.

Lygtys

Nu ir Sh* panašumo lygtys garinimo metu, be įprastų kriterijų (Reynoldso skaičiai Re, Archimedo Ar, Prandtl Pr arba Schmidt Sc ir geom. parametrai), apima parametrus, kuriuose atsižvelgiama į skersinio garų srauto įtaką ir garų ir dujų mišinio nehomogeniškumo laipsnis (jo komponentų molinių masių arba dujų konstantų santykis) profiliams, greičiams, temperatūroms ar koncentracijoms ribinio sluoksnio skerspjūvyje.

Esant mažiems jp, kurie reikšmingai nepažeidžia dujų ir garų mišinio judėjimo hidrodinaminio režimo (pavyzdžiui, garinant vandenį į atmosferos orą) ir temperatūros bei koncentracijos laukų kraštinių sąlygų panašumo, įtaka papildomi argumentai panašumo lygtyse yra nereikšmingi ir jų galima nepaisyti, darant prielaidą, kad Nu = Sh. Išgaravus daugiakomponentiams mišiniams, šie dėsningumai tampa daug sudėtingesni. Tuo pačiu metu mišinio komponentų garavimo šiluma ir skystųjų bei garų-dujų fazių, kurios yra pusiausvyroje, yra skirtingos ir priklauso nuo temperatūros. Kai išgaruoja dvejetainis skysčio mišinys, gautame garų mišinyje yra santykinai daugiau lakesnio komponento, neįskaitant tik azeotropinių mišinių, kurie išgaruoja kraštutiniuose (maksimiausiuose arba mažiausiuosiuose) būsenos kreivių taškuose kaip grynas skystis.

Aparatų dizainas

Bendras garuojančio skysčio kiekis didėja didėjant skysčio ir dujų fazių kontaktiniam paviršiui, todėl prietaisų, kuriuose vyksta garavimas, konstrukcija numato garavimo paviršiaus padidėjimą sukuriant didelį skysčio veidrodį, suskaidant jį į purkštukai ir lašai, arba plonų plėvelių susidarymas, tekantis žemyn ant purkštukų paviršiaus. Šilumos ir masės perdavimo intensyvumo padidėjimas garuojant taip pat pasiekiamas didinant dujinės terpės greitį skysčio paviršiaus atžvilgiu. Tačiau padidinus šį greitį, dujinė terpė neturėtų pernelyg įsiskverbti į skystį ir žymiai padidinti aparato hidraulinį pasipriešinimą.

Taikymas

Garinimas plačiai naudojamas pramoninėje praktikoje valant medžiagas, džiovinant medžiagas, atskiriant skystus mišinius ir kondicionuojant. Išgaruojantis aušinimas vanduo naudojamas įmonių cirkuliacinėse vandens tiekimo sistemose.

taip pat žr

Literatūra

• // Brockhauso ir Efrono enciklopedinis žodynas: 86 tomai (82 tomai ir 4 papildomi). - Sankt Peterburgas. , 1890–1907 m.
• Berman L.D., Išgarinamasis cirkuliuojančio vandens aušinimas, 2 leidimas, M.-L., 1957;
• Fuchs N. A., Lašų garavimas ir augimas dujinėje terpėje, M., 1958;
• Byrd R., Stuart W., Lightfoot E., Transfer Phenomena, vert. iš anglų k., M., 1974;
• Bermanas L. D. “ Teorinis pagrindas chem. technologijos“, 1974, 8 t., 6, p. 811-22;
• Sherwood T., Pigford R., Wilkie C., Masinis perdavimas, vert. iš anglų k., M., 1982. L. D. Berman.

Nuorodos

Wikimedia fondas. 2010 m.

Sinonimai:

Pažiūrėkite, kas yra „Išgarinimas“ kituose žodynuose:

Perėjimas prie va iš skysto arba kieto agregacijos būsenaį dujinę (garą). I. paprastai suprantamas kaip skysčio perėjimas į garus, vykstantis laisvajame skysčio paviršiuje. I. kietieji kūnai vadinami. sublimacija arba sublimacija. Priklausomybė nuo slėgio ...... Fizinė enciklopedija

Garavimas vyksta ant laisvo skysčio paviršiaus. Garavimas nuo kietos medžiagos paviršiaus vadinamas sublimacija... Didelis enciklopedinis žodynas