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蒸发

/evaporation/
条目作者多相流

多相流

最后更新 2022-12-23
浏览 269
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发生在液体表面的汽化过程。

英文名称
evaporation
所属学科
工程热物理及动力工程

汽化是物质由液态转变为气态的相变过程。汽化有蒸发和沸腾两种形式。蒸发和沸腾的主要表观区别如下:①蒸发是液体在任何温度下都能发生的汽化现象,而沸腾是液体在一定温度(沸点)下,并继续加热,才能发生的汽化现象。②蒸发是只在液体表面发生的缓慢的汽化现象,而沸腾是在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象。③蒸发时液体温度会下降,而沸腾中液体温度保持不变(在液体表面上压强不改变的前提下)。④沸腾时有大量气泡产生,而蒸发时无气泡产生。

由于分子的热运动,使液体表面的分子离开液体,进入气体介质中。根据物质的动力学理论,表面蒸发是由液体分子的热运动所引起的。由于分子运动的不规则性,液体内各个分子的运动速度变化很大,这种变化围绕平均速度剧烈波动。一部分分子具有足以克服内聚力的动能,可以从自由液面上的液体层内逸入气体介质中,由于这些分子互相碰撞以及气体分子碰撞的结果,一部分分子返回液体表面,然后又重新脱离液体表面或者被液体所吸收(凝聚)。逸出液面的部分液体分子由于扩散及对流渗入气体介质中而永远地损失掉。由此可见,液体蒸发量取决于因热运动而逸出液面的液体分子数量与向液面冲击时被液体重新吸收的分子数量之差。

主要包括液体的表面积、液体的温度、液体表面附近的空气流速等。

蒸发时,液体内运动最快的分子首先逸出,因而其余分子的平均动能减小,即液体的温度降低。因此液体蒸发不仅吸热,还有使周围物体冷却的作用。

蒸发过程的汽化热称为蒸发热,与温度有关。蒸发的逆过程是凝结,即气相转变为液相。当两种过程达到动态平衡时,气液两相平衡共存,此时的蒸气叫饱和蒸气,其压力叫饱和蒸气压。对同一物质,饱和蒸气压随温度升高而增大,在压力-温度图上其间的关系叫汽化曲线。汽化曲线是气、液两相的分界线,曲线上各点表示气、液两相平衡共存的各个状态。

广泛存在于动力、化工、制冷除湿、食品、制药、海水淡化、污水处理等工业领域中。典型的蒸发过程有发电厂冷却塔中气水换热过程、液体燃料雾化燃烧过程、降膜蒸发过程、制冷除湿循环中的蒸发冷却过程等。

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