Factorii care afectează viteza de evaporare a apei, platforma de conținut

Determinarea evaporare. Scopul lucrării. Relevanța Descrierea muncii a structurii de lucru.

Mecanismul de evaporare la nivel molecular. Factorii care afectează viteza de evaporare.

2.1 Efectul asupra vitezei de evaporare a temperaturii apei.

2.1.1 inegala apă caldă.

2.1.2 convectie. Laminar și condiții turbulente. Numărul Rayleigh. Mod Dependență tip de amestec lichid cu o rată de transfer de energie.

2.1.3 Temperatura și influența sa asupra temperaturii apei. Numărul Rayleigh în aer și tipul modului de amestecare a aerului.

2.2 Efectul umidității.

2.2.1 Comunicarea umidității la suprafața apei din umiditatea relativă a aerului „la infinit“.

2.2.2 Comunicarea umidității în apropierea suprafeței apei, la o rată de evaporare.

2.2.3 umiditatea Comunicarea la suprafața apei, la o rată de evacuare a vaporilor de apă de suprafață.

2.2.4 Comunicarea umiditate în apropierea suprafeței cu geometrii.

Evaporarea - trecerea de la o substanță lichidă la starea gazoasă derivată din absorbția căldurii.

Scopul acestei lucrări: pentru a identifica factorii care afectează viteza de evaporare a apei.

1. În evaporare consumă o mare cantitate de căldură, prin urmare, acest proces poate fi utilizat pentru răcire.

2. Rata de evaporare afectează în mod semnificativ umiditatea, ceea ce este decisiv in multe procese.

3. Studiul mecanismelor de evaporare va construi modele mai realiste ale distribuției de temperatură și umiditate, adică. E. Va anticipa mai precis diverse procese climatice. Pentru calcularea acestor modele folosind sisteme moderne de calculatoare, dar pentru ca acestea să funcționeze în mod corespunzător aveți nevoie de o înțelegere detaliată a tuturor proceselor care afectează formarea vremii.

În această lucrare, vom examina factorii care afectează viteza de evaporare a apei și relația lor.

La evaporare este afectată de mai mulți factori, dar cel mai important dintre ele sunt de temperatura apei de suprafață și umiditatea aerului de deasupra suprafeței apei. Fiecare dintre acești factori afectează un număr de alte persoane:

1. Temperatura apei. Acesta este influențat de temperatura mediului ambiant. Transferul de căldură de la aer la apă și din spate se realizează prin transfer de căldură (transfer de căldură directă fără agitare) și convecție. Convecție, la rândul său, poate avea loc în diferite moduri: laminară și turbulentă. Laminar - un mod în care lichidul se deplasează jeturi staționare fără agitare. Turbulent - un mod în care lichidul este amestecat în mod aleatoriu din cauza diferenței mari de temperatură.

2. Umiditatea deasupra suprafeței apei. Acesta este influentata de intensitatea evaporării apei (mai aburul iese din apă, cu atât mai mult în aer), suprafața (mai mari aria suprafeței, mai aburul iese din apă), vânt sau alte forme de convecție în aer (cât de repede se îndepărtează vaporii de apă de la suprafața apei).

Mai mult, acești factori vor fi luate în considerare mai detaliat.

Mecanismul de evaporare la nivel molecular.

Moleculele de apă care au energie cinetică suficientă și situate în apropierea suprafeței, sunt în măsură să se rupă de restul moleculelor de apă, t. apare E. Evaporare. În cazul în care moleculele sunt rapide în apă, nu pe suprafață, apoi, lovind alte molecule efectua peste ele lucrarea și își pierd energia. moleculele de apă rapide sunt desprinse de pe suprafața apei, cu o energie de transport, astfel încât energia internă a apei scade, și se răcește.

Unele molecule de vapori de apă se deplasează la întâmplare, înapoi în lichid. Acest proces se numește condensare. Rata de condensare depinde de concentrația de molecule de vapori de apă.

2.Faktory care afectează viteza de evaporare.

2.1. Efect asupra vitezei de evaporare a temperaturii apei.

La rata de evaporare este influențată de mai mulți factori, dar șef printre ei - temperatura suprafeței apei. Cu cât temperatura, cu atât este mai mare viteza medie a moleculelor și, prin urmare, mai multe molecule cu viteze mari, care pot zbura de la suprafață. Apa are aceeași temperatură pe toată grosimea, pentru studierea temperaturii vaporizarea este importantă pe suprafață. La rândul său, această temperatură este influențată de o serie de factori:

1. Temperatura în coloana de apă. Cantitatea de căldură din coloana de apă la suprafață poate fi transferată în două moduri: prin transfer de căldură prin convecție sau. Convecție începe atunci când lichidul are o temperatură mai mare, la o adâncime, în acest caz se extinde la o temperatură mai ridicată, ea începe să urce. Apa necesară pentru distribuția temperaturii evaporativ convecția se datorează faptului că apa de suprafață se evaporă devine mai rece.

2. Temperatura aerului este de obicei mai mare decât temperatura la suprafață, deoarece suprafața apei se evaporă și se răcește. Prin urmare, de obicei, furnizarea de energie termică are loc de aer la suprafață. În cazul în care temperatura aerului este mai mică, fluxul de căldură este în direcția opusă, în care viteza de îndepărtare a căldurii depinde de convecție a aerului deasupra suprafeței apei.

3. Rata de evaporare afectează temperatura apei la suprafață. Rata mai mare de evaporare, mai multă energie este realizată moleculă, iar temperatura suprafeței inferioare. Cu cât temperatura, mai puțină energie în apă, iar cea inferioara intensitatea evaporare.

Vedem că toți acești factori sunt strâns legate între ele, în cazul în care creșterea ratei de evaporare, temperatura suprafeței lichidului scade, crescând astfel transferul de căldură între suprafața și coloana de apă, pe de altă parte, crește schimbul de căldură între suprafața apei și a aerului, dar, de asemenea, fluxul convectiv al apei .

Desigur, ține seama pe deplin de toți acești factori pot doar model de calculator.

2.1.1 inegala apă caldă.

Luați în considerare mai în detaliu procesul de transfer de căldură în apă. Condițiile aproape întotdeauna nu idealizate la diferite locații variază temperatura lichidului: numai apa se evapora din partea de sus, astfel răcește doar partea de sus. încălzirea apei, de asemenea, de obicei, are loc în mod inegal. De exemplu, razele solare pătrund în coloana de apă și sunt încălzite în moduri diferite, în funcție de claritate a apei. Orice altă sursă de temperaturi mai mari sau mai mici sunt, de asemenea, transmite căldura în mod uniform, de exemplu mâna omului vas de păstrare.

Dacă temperatura apei este mai mică decât în ​​partea de sus, apoi începe să apară prin convecție: apă rece este mai greu decât apa caldă și rece, prin urmare, coboară și la cald - creșteri. Cu toate acestea, deoarece lichidul nu se amestecă complet și se mută volume integrale, temperaturii este distribuit neuniform. In cazul convectie fluidului începe să se miște întregi „bucăți.“ În cazul în care, în acest caz, pentru a plasa termometrul într-un anumit punct al lichidului, acesta va prezenta o variație a temperaturii, și care va reflecta această mișcare „bucăți“ de lichid cald sau rece.

2.1.2. Convectie. Laminar și condiții turbulente. Numărul Rayleigh. Mod Dependență tip de amestec lichid cu o rată de transfer de energie.

După cum sa menționat mai sus, convectie - un fenomen în care are loc schimbul de căldură prin amestecarea substanței. Cu ajutorul se mută de apă caldă din stratul de suprafață și răcită datorită evaporării apei, la rândul său, se deplasează de la suprafață la fund.

Lichid, prin încălzirea răcire inferioară sau superioară poate trezi în două moduri: laminar și turbulent.

flux laminar - este fluxul în care fluidul se deplasează jeturi staționare fără agitare și schimbări rapide de viteză dezordonate. În cazul mișcării de curgere laminară a lichidului poate fi vizualizată cu ajutorul liniilor de curent: linii imaginare de-a lungul care particulele de apă.

Curgerea turbulentă - este fluxul în care fluidul amestecat aleatoriu din cauza diferenței mari de temperatură. În acest caz, nu puteți specifica un anumit traiectorii de particule.

In cazul curgerii turbulente este mai uniform amestecarea prin lichid. Dacă în cazul laminar amestecare mutat întregi „bucăți“ anumită temperatură, în cazul lichidului turbulent are aproape aceeași temperatură pe tot volumul.

modul de tip (laminar sau turbulent) este determinată de numărul Rayleigh. Numărul Rayleigh - o cantitate adimensionala, este considerat de formula

g - accelerația gravitațională; măsurată în m / s2.

# 946; - coeficientul de dilatare termică a lichidului; Se calculează cu formula

, unde # 916; V - modificări ale volumului de corp, V - volumul inițial al corpului, # 916; T - schimbarea temperaturii; măsurată în K-1. [1]

# 916; T - diferența de temperatură între suprafața și coloana de apă; măsurată în K.

L - determinarea dimensiunea liniară a suprafeței de transfer de căldură; Se măsoară în metri pe lungimea maximă a suprafeței vasului, de exemplu, pentru un recipient rotund este diametrul, o formă dreptunghiulară. - diagonală, etc ...

# 957; - vâscozitate cinematică a fluidului; numeric egal # 957; = 0.000183 / (# 961; (1 + 0,0337t + 0,000221t2)), unde t - temperatura și # 961; - densitatea lichidului; măsurată în 10-6 m2 / s. [2]

# 967; - fluid termic; se calculează cu formula: în care - conductivitatea termică, cp - căldura specifică, # 961; - densitate; măsurată în m2 / s. [3] [4]

Odată ce ajunge la un anumit număr de așa-numita valoare critică, curenții de convecție apar în lichid. Această valoare critică este aproximativ egală. [5] Atunci când numărul Rayleigh este mai mică de 7,4 Rakrit, se observă nici un flux. În intervalul 7.4-9.9 Rakrit Rakrit are loc un flux laminar primar cu aceleași fluctuații de frecvență și multe mici. În intervalul de 9.9-10.97 Rakrit Rakrit apare un alt flux laminar primar cu diferite oscilații de frecvență, dar fluxurile mici ramase. Până la 11.01 Rakrit există un flux laminar al treilea, cu o a treia frecvență. După 11.01 Rakrit fluxuri turbulente apar. [6]

Pentru apă și un recipient cilindric de 2,2 cm în înălțime și raza de 12,5 cm, la temperatura camerei (20) de mai jos prezintă datele pentru calcularea Rayleigh se calcule:

# 946; = 0,00015 K-1 [7]

Convecție aer

Pe convecție afectează, de asemenea vlavzhnost de aer. Deoarece. Vapori de apă având o densitate mai mică decât densitatea aerului, aerul umed este mai ușor decât uscat și începe să crească. Astfel, cea mai mare rata de evaporare, mai mare umiditatea, convecției mai intensă.

2.2. Efectul umidității.

După cum sa menționat deja, prin creșterea umidității deasupra suprafeței apei, condensarea m crește. Scade rata E. Evaporare. De aceea, încercăm să înțelegem ce influențează cantitatea de umiditate a aerului, pentru această primă stare actuală determinată de umiditate.

Umiditatea absolută și relativă.

Umiditatea absolută a aerului - este masa de vapori de apă conținută într-un metru cub de aer. Din cauza cantităților mici, de obicei, măsurată în g / m3. Umiditatea relativă a aerului - raportul dintre umiditatea absolută actuală la posibila umiditatea absolută maximă la o temperatură dată. Cu cât temperatura, cu atât este mai mare posibil umiditatea absolută maximă.

2.2.1. Umiditatea de comunicare la suprafața apei cu umiditate „la infinit“.

Air „la infinit“ se referă la aerul prins la o distanță de la suprafața lichidului care conținutul de umiditate nu depinde de prezența acestei suprafețe. Umiditatea „la infinit“ va afecta cu siguranta umiditatea aerului la suprafață. Aburul de la suprafața apei dislocă de vapori, care a fost în aer și, astfel, să depună eforturi pentru a crește umiditatea „la infinit“. Cu cât sunt mai umiditatea la infinit, cu atât mai dificil de a deplasa o pereche de umflătură situat la perechi infinit“, și mai puțin intensă evaporare.

2.2.2 Comunicarea umidității în apropierea suprafeței apei, la o rată de evaporare.

La umiditate ridicată, în esență, evaporarea are loc în același ritm, dar condensarea are loc mai repede și, prin urmare, se poate considera că are loc evaporarea lent. Condensarea - procesul de evaporare este inversă, adică trecerea de la gazoasă la starea lichidă.

2.2.3 umiditatea Comunicarea la suprafața apei, la o rată de evacuare a vaporilor de apă de suprafață.

vapori de apă, în cazul în care conținutul de umiditate diferă de umiditatea la infinit sunt mutate de la suprafața apei prin intermediul a două procese: difuzie și convecție.

Diffusion - un proces de egalizare a concentrațiilor într-o anumită cantitate de penetrare de molecule de o singură substanță la alta. Aceasta depinde de viteza moleculelor, adică la temperatura mediului ambiant. Difuzia gazelor este destul de rapid.

Convectie - un fenomen de transfer de căldură prin amestecarea substanțelor. Substanța este amestecată, datorită unei diferențe de temperatură, care poate fi cauzată de evaporare. Convecție, în comparație cu difuzia este lent.

De asemenea, puteți să rețineți că vântul, suflă abur de la suprafață, afectează rata de evaporare este mai puternică decât cei doi factori anteriori.

2.2.4 Comunicarea umiditate în apropierea suprafeței cu geometrii.

În cazul în care suprafața cu care există puțină evaporare - pereche imediat dispersate în mediu, în cazul în care majoritatea nu este corect, deoarece acestea ocupă o suprafață mare de spațiu. . Conform formulei J Dalton pentru viteza de evaporare, care conține dependența acestora de suprafața: P = AS (Ff) / H unde S - vasul de suprafață, F - limitarea elasticității la temperatura dată, f - presiunea vaporilor în mediu, H - presiunea și un - factor în funcție de natura lichidului. [12] De asemenea, o valoare de forma vasului. De exemplu, în cazul în care o suprafață egală per recipient este alungit, iar celălalt - runda, difuzia va lua vasul cu abur rapid din alungit, prin urmare, de evaporare va fi mai rapid.

Pentru a rezuma, în rata de evaporare este afectată în principal de doi factori: temperatura suprafeței și umiditatea aerului pe o suprafață, dar acești doi factori afectează mulți alții. Diagrama arată relația generală dintre ei înșiși acești factori.

În lucrarea noastră, am studiat factorii care afectează viteza de evaporare a apei. Rezultatul a constatat că rata de evaporare afectează în principal pe temperatura suprafeței apei și umiditatea aerului deasupra vasului, dar este influențată și de aria suprafeței, convecție, difuzie, umiditate „la infinit“.