蒸發與冷凝(evaporationandcondensation)
物質自液態變為氣態的過程稱為蒸發,而物質由氣態冷卻變成液態或固態的過程稱為冷凝,蒸發和冷凝是一可逆的物理過程。
蒸發在一定溫度下,物質都有一定的飽和蒸氣壓,當氣相中物質分壓低于它在該溫度下的飽和蒸氣壓時,該物質便會不斷蒸發。物質蒸發時都要吸收熱量,所產生的蒸氣要立即排去,因為當某物質的分壓與其飽和蒸氣壓相等時,蒸發便會停止。因此,蒸發的必要條件是不斷給被蒸發物質供熱,并不斷排出產生的蒸氣。蒸發可在某物質沸點溫度以上進行,也可在低于其沸點下進行,前者的蒸發速度大于后者。工業中的蒸發作業都是在被蒸發物質的沸點或升華點(稱為升華過程)以上進行。
蒸發操作可在常壓、加壓或減壓下進行。常壓操作可用敞口設備,加壓或減壓操作必須用密閉設備。在減壓下進行的蒸發稱為真空蒸發。
加熱被蒸發物質所需的熱量可通過反應器器壁間接傳熱供給,或通過直接接觸傳熱供給。蒸發設備通常由加熱室和蒸發室兩部分組成,設備種類繁多,構造各異,如夾套式、蛇管式、中央循環式、懸筐式、強制循環式、列文式、液膜式蒸發器等。
冷凝冷凝是蒸發的逆過程。氣態物質的飽和蒸氣壓隨溫度降低而下降,當氣態組分的分壓大于它在冷凝溫度下的飽和蒸氣壓時,這種氣態成分便凝聚成液相(或固相)。為使蒸氣冷凝過程進行到底,必須及時排走冷凝放出的熱量,因為隨著液相(或固相)溫度的升高,其飽和蒸氣壓也不斷增大,當該物質氣相的實際分壓與其飽和蒸氣壓相等時,冷凝過程即告停止。
有兩類冷凝方法。一類是直接冷凝法,這類方法是直接向被冷凝的氣相中噴灑溫度較低的液相物質,氣相便在液滴表面凝聚成液相。如豎罐煉鋅采用飛濺冷凝器的轉子將較低溫度的鋅液(或鉛液)揚起形成鋅雨(或鉛雨),直接冷凝鋅蒸氣。另一類是間接冷凝法,這類方法是靠換熱器冷凝蒸氣。換熱器器壁的一側為低溫載體,如冷水、鹽水或借助低沸點介質的蒸發來帶走熱量。高溫蒸氣與換熱器器壁的另一側接觸,被冷凝成液體。被冷凝液如能潤濕壁面,就在壁面上形成液膜,稱為膜狀冷凝;若被冷凝液不能潤濕壁面,便結成滴狀小液球,最后從壁面落下,讓出新的冷凝面,稱為滴狀冷凝。
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