نقش فشار خارجی در فرآیندهای تبخیر و تراکم. تبخیر مایعات چگونه فشار به تبخیر بستگی دارد

استفاده از پدیده خنک کننده مایع در حین تبخیر آن؛ وابستگی نقطه جوش آب به فشار

در حین تبخیر، یک ماده از حالت مایع به حالت گازی (بخار) می رسد. دو نوع تبخیر وجود دارد: تبخیر و جوش.

تبخیرتبخیر از سطح آزاد یک مایع رخ می دهد.

تبخیر چگونه انجام می شود؟ می دانیم که مولکول های هر مایعی در حرکت پیوسته و بی نظم هستند و برخی سریعتر و برخی دیگر کندتر حرکت می کنند. نیروهای جذب به یکدیگر مانع از پرواز آنها می شود. با این حال، اگر یک مولکول با انرژی جنبشی به اندازه کافی بزرگ در نزدیکی سطح مایع ظاهر شود، می تواند بر نیروهای جاذبه بین مولکولی غلبه کند و از مایع به بیرون پرواز کند. همین کار با یک مولکول سریع دیگر، با مولکول دوم، سوم و غیره تکرار می شود. این مولکول ها با پرواز به بیرون، در بالای مایع بخار تشکیل می دهند. تشکیل این بخار تبخیر است.

از آنجایی که سریعترین مولکولها در حین تبخیر از مایع خارج می شوند، میانگین انرژی جنبشی مولکولهای باقی مانده در مایع کوچکتر و کوچکتر می شود. در نتیجه دمای مایع در حال تبخیر کاهش می یابد: مایع خنک می شود. به همین دلیل است که مخصوصاً شخصی که لباس خیس دارد نسبت به لباس خشک (مخصوصاً زمانی که باد می‌وزد) سردتر است.

در عین حال، همه می دانند که اگر آب را داخل لیوان بریزید و آن را روی میز بگذارید، با وجود تبخیر، به طور مداوم سرد نمی شود و تا زمانی که یخ بزند سردتر می شود. چه چیزی مانع این می شود؟ پاسخ بسیار ساده است: تبادل حرارت آب با هوای گرم اطراف شیشه.

خنک شدن مایع در حین تبخیر زمانی بیشتر محسوس است که تبخیر با سرعت کافی انجام شود (به طوری که مایع به دلیل تبادل حرارت با محیط زمان لازم برای بازیابی دمای خود را نداشته باشد). مایعات فرار به سرعت تبخیر می شوند، که در آن نیروهای جاذبه بین مولکولی کوچک هستند، به عنوان مثال، اتر، الکل، بنزین. اگر چنین مایعی را روی دستتان بریزید، احساس سرما می کنیم. چنین مایعی که از سطح دست تبخیر می شود، خنک می شود و مقداری گرما را از آن می گیرد.

مواد تبخیر کننده به طور گسترده در مهندسی استفاده می شود. به عنوان مثال، در فناوری فضایی، وسایل نقلیه فرود با چنین موادی پوشیده می شوند. هنگام عبور از اتمسفر سیاره، بدن - دستگاه در نتیجه اصطکاک گرم می شود و ماده پوشاننده آن شروع به تبخیر می کند. با تبخیر، فضاپیما را خنک می کند و در نتیجه آن را از گرم شدن بیش از حد نجات می دهد.

خنک شدن آب در حین تبخیر آن در ابزار اندازه گیری رطوبت هوا نیز استفاده می شود. روان سنج ها(از یونانی "psychros" - سرد). سایکرومتر از دو دماسنج تشکیل شده است. یکی از آنها (خشک) دمای هوا را نشان می دهد و دیگری (مخزن آن با کامبریک گره خورده است و در آب فرو می رود) - دمای پایین تر به دلیل شدت تبخیر از کامبریک مرطوب. هر چه هوای خشک‌تر باشد که رطوبت آن اندازه‌گیری می‌شود، تبخیر قوی‌تر و در نتیجه میزان لامپ مرطوب کمتر می‌شود. برعکس، هر چه رطوبت هوا بیشتر باشد، شدت تبخیر کمتر می شود و در نتیجه دمای این دماسنج بالاتر می رود. بر اساس قرائت دماسنج های خشک و تر، با استفاده از جدول مخصوص (سایکرومتریک)، رطوبت هوا به صورت درصدی تعیین می شود. بیشترین رطوبت 100% است (در این رطوبت شبنم روی اجسام ظاهر می شود). برای یک فرد، مطلوب ترین رطوبت در محدوده 40 تا 60 درصد در نظر گرفته می شود.

با کمک آزمایش‌های ساده، به راحتی می توان ثابت کرد که سرعت تبخیر با افزایش دمای مایع و همچنین با افزایش سطح آزاد آن و در حضور باد افزایش می‌یابد.

چرا مایع در حضور باد سریعتر تبخیر می شود؟ واقعیت این است که همزمان با تبخیر روی سطح مایع، روند معکوس رخ می دهد - متراکم شدن. تراکم به این دلیل اتفاق می افتد که بخشی از مولکول های بخار که به طور تصادفی در بالای مایع حرکت می کنند، دوباره به آن باز می گردند. باد مولکول هایی را که از مایع خارج شده اند با خود می برد و اجازه بازگشت به آنها را نمی دهد.

هنگامی که بخار با مایع تماس نداشته باشد، میعان می تواند رخ دهد. برای مثال، تراکم است که تشکیل ابرها را توضیح می‌دهد: مولکول‌های بخار آب که در لایه‌های سردتر جو از بالای زمین بالا می‌آیند به قطرات ریز آب گروه‌بندی می‌شوند که تجمع آنها ابر است. تراکم بخار آب در جو نیز باعث باران و شبنم می شود.

دمای جوش در مقابل فشار

نقطه جوش آب 100 درجه سانتیگراد است. ممکن است فکر کنیم که این خاصیت ذاتی آب است، که آب در هر کجا و در چه شرایطی باشد، همیشه در دمای 100 درجه سانتیگراد می جوشد.

اما اینطور نیست و اهالی روستاهای مرتفع از این موضوع به خوبی آگاه هستند.

در نزدیکی قله البروس یک خانه برای گردشگران و یک ایستگاه علمی وجود دارد. مبتدیان گاهی اوقات تعجب می کنند که "جوشاندن تخم مرغ در آب جوش چقدر دشوار است" یا "چرا آب جوش نمی سوزد". تحت این شرایط، به آنها گفته می شود که آب در بالای البروس در دمای 82 درجه سانتیگراد می جوشد.

موضوع اینجا چیست؟ چه عامل فیزیکی در پدیده جوش تداخل دارد؟ اهمیت ارتفاع چیست؟

این عامل فیزیکی فشار وارد بر سطح مایع است. برای بررسی صحت مطالب گفته شده نیازی به بالا رفتن از بالای کوه ندارید.

با قرار دادن آب گرم شده در زیر زنگ و پمپاژ هوا به داخل یا خارج آن، می توان متقاعد شد که نقطه جوش با افزایش فشار بالا می رود و با کاهش فشار کاهش می یابد.

آب در 100 درجه سانتیگراد فقط در یک فشار معین - 760 میلی متر جیوه می جوشد. هنر (یا 1 اتمسفر).

منحنی نقطه جوش در مقابل فشار در شکل نشان داده شده است. 4.2. در بالای البروس، فشار 0.5 اتمسفر است و این فشار مربوط به نقطه جوش 82 درجه سانتیگراد است.

برنج. 4.2

اما آب جوش در 10-15 میلی متر جیوه. هنر، شما می توانید در هوای گرم سرحال شوید. در این فشار، نقطه جوش به 10-15 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

حتی می توانید "آب جوش" را دریافت کنید که دمای آب انجماد دارد. برای این کار باید فشار را تا 4.6 میلی متر جیوه کاهش دهید. هنر

اگر یک ظرف باز با آب را زیر زنگ قرار دهید و هوا را بیرون بکشید، می توان تصویر جالبی را مشاهده کرد. پمپاژ باعث می شود که آب بجوشد، اما جوشیدن نیاز به حرارت دارد. جایی برای گرفتن آن وجود ندارد و آب باید انرژی خود را از دست بدهد. دمای آب جوش شروع به کاهش می کند، اما با ادامه پمپاژ، فشار نیز کاهش می یابد. بنابراین، جوشیدن متوقف نمی شود، آب به خنک شدن ادامه می دهد و در نهایت یخ می زند.

چنین جوشاندن آب سرد نه تنها زمانی رخ می دهد که هوا به بیرون پمپ شود. به عنوان مثال، هنگامی که پروانه کشتی می چرخد، فشار لایه ای از آب که به سرعت در نزدیکی سطح فلزی حرکت می کند، به شدت کاهش می یابد و آب در این لایه به جوش می آید، یعنی حباب های متعدد پر از بخار در آن ظاهر می شود. این پدیده کاویتاسیون (از کلمه لاتین cavitas - حفره) نامیده می شود.

با کم کردن فشار، نقطه جوش را پایین می آوریم. افزایش آن چطور؟ نموداری مانند نمودار ما به این سوال پاسخ می دهد. فشار 15 اتمسفر می تواند جوشیدن آب را به تاخیر بیاندازد، فقط در دمای 200 درجه سانتیگراد شروع می شود و فشار 80 اتمسفر باعث می شود آب فقط در دمای 300 درجه سانتیگراد بجوشد.

بنابراین، یک فشار خارجی خاص با نقطه جوش خاصی مطابقت دارد. اما این بیانیه را نیز می توان "برگرداند"، گفت: هر نقطه جوش آب با فشار خاص خود مطابقت دارد. این فشار را فشار بخار می نامند.

منحنی نشان دهنده نقطه جوش به عنوان تابعی از فشار نیز منحنی فشار بخار به عنوان تابعی از دما است.

ارقام ترسیم شده بر روی نمودار نقطه جوش (یا نمودار فشار بخار) نشان می دهد که فشار بخار با دما بسیار سریع تغییر می کند. در دمای 0 درجه سانتی گراد (یعنی 273 کلوین)، فشار بخار 4.6 میلی متر جیوه است. هنر، در 100 درجه سانتیگراد (373 K) برابر با 760 میلی متر جیوه است. هنر، یعنی 165 برابر افزایش می یابد. هنگامی که دما دو برابر می شود (از 0 درجه سانتی گراد، یعنی 273 کلوین، به 273 درجه سانتی گراد، یعنی 546 کلوین)، فشار بخار از 4.6 میلی متر جیوه افزایش می یابد. هنر تا تقریبا 60 اتمسفر، یعنی حدود 10000 بار.

بنابراین، برعکس، نقطه جوش به آرامی با فشار تغییر می کند. هنگامی که فشار از 0.5 اتمسفر به 1 اتمسفر دو برابر می شود، نقطه جوش از 82 درجه سانتی گراد (355 کلوین) به 100 درجه سانتی گراد (373 کلوین) و زمانی که فشار از 1 به 2 اتمسفر دو برابر می شود، از 100 درجه سانتی گراد (373) افزایش می یابد. K) تا 120 درجه سانتیگراد (393 K).

همان منحنی که اکنون در نظر می گیریم، تراکم (ضخیم شدن) بخار به آب را نیز کنترل می کند.

بخار را می توان با فشرده سازی یا خنک کردن به آب تبدیل کرد.

هم در هنگام جوشاندن و هم در هنگام تراکم، نقطه از منحنی خارج نمی شود تا زمانی که تبدیل بخار به آب یا آب به بخار کامل شود. این را نیز می توان به صورت زیر فرمول بندی کرد: در شرایط منحنی ما، و تنها در این شرایط، همزیستی مایع و بخار امکان پذیر است. اگر در همان زمان هیچ گرمایی اضافه یا از بین نرود، مقدار بخار و مایع در یک ظرف بسته بدون تغییر باقی می ماند. به چنین بخار و مایعی در حالت تعادل گفته می شود و بخار در تعادل با مایع خود را اشباع می گویند.

منحنی جوش و تراکم، همانطور که می بینیم، معنای دیگری دارد: منحنی تعادل مایع و بخار است. منحنی تعادل میدان نمودار را به دو قسمت تقسیم می کند. در سمت چپ و به سمت بالا (به سمت دماهای بالاتر و فشارهای کمتر) ناحیه حالت پایدار بخار قرار دارد. به سمت راست و پایین - منطقه وضعیت پایدار مایع.

منحنی تعادل بخار-مایع، یعنی وابستگی نقطه جوش به فشار یا همان فشار بخار به دما، تقریباً برای همه مایعات یکسان است. در برخی موارد، تغییر ممکن است تا حدودی شدیدتر و در برخی دیگر تا حدودی کندتر باشد، اما همیشه با افزایش دما، فشار بخار به سرعت افزایش می‌یابد.

ما بارها از واژه های گاز و بخار استفاده کرده ایم. این دو کلمه تقریباً شبیه هم هستند. می توان گفت: گاز آب بخار آب است، گاز اکسیژن بخار مایع اکسیژن است. با این وجود، عادتی در استفاده از این دو کلمه ایجاد شده است. از آنجایی که ما به محدوده دمایی نسبتاً کوچکی عادت داریم، معمولاً کلمه "گاز" را برای آن دسته از موادی که فشار بخار آنها در دماهای معمولی بالاتر از فشار اتمسفر است به کار می بریم. برعکس، زمانی از بخار صحبت می کنیم که در دمای اتاق و فشار اتمسفر، این ماده به شکل مایع پایدارتر باشد.

فرآیند تبخیر شدید یک مایع در دمایی آغاز می شود که فشار بخار مایع از فشار خارجی اتمسفر گاز بالای مایع بیشتر شود. در نقطه جوش، تشکیل بخار در کل جرم مایع رخ می دهد و در دمای تقریباً ثابت تا انتقال کامل مایع (تک جزئی) و بخار جریان می یابد. با کاهش مصنوعی فشار، می توان مایع را در دماهای پایین تر به جوش آورد، که به طور گسترده ای در فناوری استفاده می شود، زیرا یافتن مواد مناسب برای تجهیزات برای کار در دماهای پایین آسان تر است. فن‌آوری مدرن خلاء پمپ‌های دوار قدرتمندی را در اختیار دارد که قادر به ایجاد خلاء هستند که در آن فشار باقیمانده از 0.001 میلی‌متر جیوه تجاوز نمی‌کند، و پمپ‌های انتشار جت که خلاء تا 10v-7-10v-8 میلی‌متر جیوه را ایجاد می‌کنند. هنر
تقطیر خلاء برای به دست آوردن فلزات با خلوص بالا استفاده می شود. روی، کادمیوم، منیزیم، کلسیم و غیره معمولاً در فشارهایی کمی بالاتر از فشار بخار فلز مقطر در نقطه ذوب آن کار می کنند. سپس با تقطیر فلز مایع، یک میعانات جامد به دست می آید که امکان اعمال طرح بسیار ساده از دستگاه تقطیر نشان داده شده در شکل 1 را فراهم می کند. 24. دستگاه استوانه ای است که در قسمت زیرین آن ظرفی با فلز مقطر مایع قرار دارد. بخارات در قسمت بالایی استوانه بر روی یک استوانه فلزی کامپوزیت مخصوص (کندانسور) به صورت پوسته کریستالی متراکم می شوند که پس از پایان فرآیند به همراه کندانسور خارج می شود. قبل از گرم کردن فلز ابتدا هوا با پمپ خلاء از دستگاه خارج می شود و سپس هر از چند گاهی خلاء بازیابی می شود که در اثر نشت هوا از بیرون از طریق نشتی تجهیزات تغییر می کند. اگر دستگاه به اندازه کافی هرمتیک باشد، در طول فرآیند تقطیر، از آنجایی که گازهای غیر قابل تراکم آزاد نمی شوند، عملکرد مداوم پمپ خلاء ضروری نیست.

دستگاه توصیف شده بسیار ساده است، از فولاد یا آلیاژهای فلزی مقاوم در برابر حرارت ساخته شده است. آنچه که اهمیت ویژه ای دارد این است که پوشش آن و تمام قطعات آب بندی - آب بندی با آب خنک می شوند، یعنی در دمای اتاق کار می کنند، که امکان استفاده از درزگیرهای بسیار پیشرفته - لاستیک، بتونه های خلاء و غیره را فراهم می کند. استفاده از جاروبرقی امکان تمیز کردن را با تقطیر در دماهای نسبتاً پایین (700-900 درجه) مانند فلزات شیمیایی فعال و بسیار تهاجمی مانند کلسیم، منیزیم، باریم که تقطیر آنها در فشار اتمسفر به دلیل عدم امکان انتخاب مواد برای تجهیزات امکان پذیر نیست.
اجازه دهید ویژگی های فرآیند تبخیر در خلاء را در نظر بگیریم.
نمودار حالت مایع - بخار با فشار کاهشی دارای ویژگی مشابه نمودارهای فشار اتمسفر است، فقط خطوط مایع و بخار به منطقه با دماهای پایین تر حرکت می کنند. نتیجه این است که راندمان جداسازی اجزا در هنگام تبخیر محلول آنها در خلاء تقریباً مشابه فشار اتمسفر است ، اما در دماهای پایین تر انجام می شود. هر چه خلاء اعمال شده عمیق تر باشد دما کمتر است. یکی از ویژگی های عملکرد خلاء عدم وجود قطرات کوچک مایع همراه با بخارات است که همیشه هنگام کار تحت فشار اتمسفر مشاهده می شود. در حین جوشاندن سریع مایع، حباب های بخار که از عمق مایع خارج می شوند، پاشیده می شوند که توسط بخارات به داخل کندانسور منتقل می شود و تقطیر را آلوده می کند. در خلاء (به اندازه کافی عمیق)، پاشیدگی رخ نمی دهد، زیرا فرآیند جوش اساساً با جوش در فشار اتمسفر متفاوت است. در خلاء، تشکیل بخار فقط در سطح مایع رخ می دهد، حباب هایی در داخل مایع ایجاد نمی شود، سطح آرام است، نمی جوشد، بنابراین، پاشش نمی تواند رخ دهد. بنابراین، تقطیر در خلاء، تقطیر خالص‌تری نسبت به تقطیر جوی ایجاد می‌کند.
اجازه دهید از یک مثال برای نشان دادن ویژگی های فرآیند جوشش در خلاء استفاده کنیم. در یک مورد اجازه دهید آب در ظرفی با عمق لایه 250 میلی متر در فشار اتمسفر (760 میلی متر جیوه) بجوشد. سپس بخار آزاد شده از سطح آب برای غلبه بر فشار خارجی باید دارای فشار اتمسفر (760 میلی متر جیوه) باشد که در دمای سطح آب 100 درجه ایجاد می شود. حباب بخار تشکیل شده در پایین ظرف باید فشار بیشتری داشته باشد، زیرا علاوه بر فشار جو، باید بر فشار هیدرواستاتیک یک ستون آب به ارتفاع 250 میلی متر غلبه کند که مربوط به فشار اضافی 18 است. میلی متر جیوه هنر بنابراین، بخار آزاد شده از کف ظرف باید دارای فشار 760 + 18 = 778 میلی متر جیوه باشد. هنر، که مربوط به دمای آب در پایین ظرف 100.6 درجه است. چنین گرمای بیش از حد کوچکی از آب در پایین (0.6 درجه) کاملاً واقعی است و فرآیند جوش به گونه ای پیش می رود که بخار در کل جرم لایه تشکیل می شود. آب به شدت می جوشد و با شکستن حباب ها روی سطح پاشیده می شود.
حال در نظر بگیرید که همان لایه آب را در خلاء 4.58 میلی متر جیوه بجوشانید. هنر برای جوشاندن، لایه سطحی آب باید دمای 0 درجه داشته باشد که در آن فشار بخار اشباع شده 4.58 میلی متر جیوه است. هنر حبابی که در پایین تشکیل می شود باید بر فشار هیدرواستاتیک یک ستون آب 250 میلی متری غلبه کند که با فشار 18 میلی متر جیوه مطابقت دارد. هنر، و فشار کلی 4.58 + 18 = 22.58 میلی متر جیوه دارند. هنر آب در دمای ~ 23 درجه دارای چنین فشار بخار اشباع شده ای خواهد بود، یعنی برای اینکه یک حباب بخار در انتهای ظرف تشکیل شود، لازم است دمای 23 درجه در پایین وجود داشته باشد. دستیابی به چنین تفاوتی بین دماهای نزدیک به پایین و سطح غیرممکن است، زیرا با جریانهای همرفتی از این امر جلوگیری می شود. در نتیجه، حباب هایی در عمق لایه مایع تشکیل نمی شود و تبخیر فقط از سطح مایع انجام می شود.
مذاب های فلزی رسانایی حرارتی بالایی دارند که از گرم شدن موضعی مایع و در نتیجه جوشیدن با تشکیل حباب جلوگیری می کند.
تا زمانی که فشار در دستگاه بسیار کم شود، تبادل مولکول‌ها بین سطح مایع و بخار صورت می‌گیرد و تعادل مایع و بخار متحرک برقرار می‌شود. یک جریان گاز معمولی از بخار به سمت کندانسور جریان می یابد و نتایج فرآیند تقطیر توسط نمودار حالت مایع-بخار تعیین می شود.
اگر فشار در دستگاه به حدی کم باشد که میانگین مسیر آزاد مولکول ها از ابعاد دستگاه بزرگتر شود، ماهیت فرآیند تقطیر به طور اساسی تغییر می کند.
در این شرایط، هیچ تبادل مولکولی بین بخار و مایع وجود ندارد، تعادل مایع-بخار متحرک برقرار نیست، و نمودار حالت مایع-بخار فرآیند تبخیر را توصیف نمی کند. اسکار گاز معمولی بین اواپراتور و کندانسور. او تشکیل می شود، مولکول های بخار جدا شده از سطح مایع یک مسیر مستقیم را دنبال می کنند، بدون اینکه با مولکول های دیگر برخورد کنند، روی سطح سرد کندانسور می افتند و در آنجا باقی می مانند - متراکم می شوند. فرآیند تبخیر کاملا غیرقابل برگشت است و ویژگی تبخیر مولکولی دارد. نتیجه تقطیر با نرخ تبخیر تعیین می شود که بستگی به نوع ماده تبخیر شده و دما دارد و مستقل از فشار خارجی در سیستم است، در صورتی که این فشار به اندازه کافی کم باشد. نرخ تبخیر در این شرایط را می توان با استفاده از فرمول لانگمویر محاسبه کرد:

با در نظر گرفتن سرعت تبخیر جرم ماده ای که در هر ثانیه از یک سطح تبخیر می شود، فشار بخار p را بر حسب میلی متر جیوه بیان می کنیم و مقادیر R و π را با مقادیر عددی آنها جایگزین می کنیم، معادله را به دست می آوریم (III, 13). ) به شکلی متفاوت، مناسب برای محاسبات عملی:

در تبخیر مولکولی، در صورتی که وزن مولکولی آنها متفاوت باشد، موادی با فشار بخار یکسان را می توان از هم جدا کرد، همانطور که توسط آزمایش های جداسازی ایزوتوپی ثابت شده است.

17.10.2019

در بخش روسیه، تجارت گروه هافمن در حال رونق است. شرکای گروه شرکت ها موفق به افزایش حجم فروش در فدراسیون روسیه از سال به سال می شوند.

17.10.2019

پلاستیک یک ماده کاربردی و ارزان است. این دلیل کاربرد گسترده آن در تولید اشیا است. با این حال معایبی هم دارد...

17.10.2019

فولاد ضد زنگ به طور گسترده ای در زمینه های مختلف صنعت و ساخت و ساز استفاده می شود. نورد فلز و محصولات حاصل از آن مورد استفاده شرکت های کشتی سازی و ...

17.10.2019

سیم بافندگی مصالح ساختمانی به شکل نخ نازک است که برای ساخت آن از نورد فولاد کم کربن استفاده می شود که در معرض ...

17.10.2019

پانل های چوب پنبه از مواد طبیعی ساخته شده اند. برای این کار از پوست درخت بلوط استفاده می شود (بلوط چوب پنبه در شمال آفریقا و در برخی مناطق جنوب ...

17.10.2019

فعالیت اقتصادی انسان اغلب فرآیند فرسایش طبیعی خاک را افزایش می دهد. نقش برجسته به تدریج در حال تغییر است، کانال ها ایجاد می شوند، جهت رودخانه، خندق ها در حال تغییر هستند ...

17.10.2019

عملکردهای برچسب ممکن است متفاوت باشد. پس از برچسب گذاری بر روی یک محصول، آنها به منبع داده در مورد تولید کننده و محصولات تبدیل می شوند، به عنوان وسیله ای برای تبلیغ و ... استفاده می شوند.

تبخیر

تبخیر روی یک لیوان چای

تبخیر- فرآیند انتقال یک ماده از حالت مایع به حالت گازی که روی سطح یک ماده (بخار) رخ می دهد. فرآیند تبخیر برعکس فرآیند تراکم (انتقال از بخار به مایع) است. تبخیر (تبخیر)، انتقال یک ماده از فاز متراکم (جامد یا مایع) به گاز (بخار). انتقال فاز از نوع اول

مفهوم دقیق تری از تبخیر در فیزیک بالاتر وجود دارد.

تبخیر- این فرآیندی است که در آن ذرات (مولکول‌ها، اتم‌ها) از سطح مایع یا جامد خارج می‌شوند (پاره می‌شوند)، در حالی که E k > E p.

خصوصیات عمومی

تبخیر جسم جامد را تصعید (تععید) و تبخیر در حجم مایع را جوش می گویند. معمولاً تبخیر به عنوان تبخیر در سطح آزاد مایع در نتیجه حرکت حرارتی مولکول های آن در دمای زیر نقطه جوش مربوط به فشار محیط گازی واقع در بالای سطح مشخص شده درک می شود. در این حالت، مولکول هایی با انرژی جنبشی به اندازه کافی بزرگ از لایه سطحی مایع به محیط گازی فرار می کنند. برخی از آنها به عقب منعکس می شوند و توسط مایع جذب می شوند، در حالی که بقیه به طور جبران ناپذیری توسط مایع از بین می روند.

تبخیر یک فرآیند گرماگیر است که در آن گرمای انتقال فاز جذب می شود - گرمای تبخیر صرف غلبه بر نیروهای انسجام مولکولی در فاز مایع و کار انبساط در طول تبدیل مایع به بخار می شود. گرمای ویژه تبخیر به 1 مول مایع (گرمای مولی تبخیر، J/mol) یا واحد جرم آن (گرمای جرمی تبخیر، J/kg) گفته می شود. میزان تبخیر با چگالی سطحی شار بخار jп تعیین می‌شود که در واحد زمان از یک واحد سطح مایع [در مول/(متر مربع) یا کیلوگرم بر (مثل متر مربع)] به فاز گاز نفوذ می‌کند. بیشترین مقدار jp در خلاء به دست می آید. در حضور یک محیط گازی نسبتاً متراکم بالای مایع، تبخیر کند می شود زیرا سرعت حذف مولکول های بخار از سطح مایع به محیط گازی در مقایسه با سرعت انتشار آنها توسط مایع کم می شود. . در این حالت، لایه ای از مخلوط بخار و گاز در سطح مشترک تشکیل می شود که عملاً با بخار اشباع شده است. فشار جزئی و غلظت بخار در این لایه بیشتر از قسمت عمده مخلوط بخار و گاز است.

فرآیند تبخیر به شدت حرکت حرارتی مولکول‌ها بستگی دارد: هر چه مولکول‌ها سریع‌تر حرکت کنند، تبخیر سریع‌تر اتفاق می‌افتد. علاوه بر این، عوامل مهم مؤثر بر فرآیند تبخیر، سرعت انتشار خارجی (با توجه به ماده) و همچنین خواص خود ماده است. به زبان ساده، با باد، تبخیر بسیار سریعتر اتفاق می افتد. در مورد خواص ماده، به عنوان مثال، الکل بسیار سریعتر از آب تبخیر می شود. یک عامل مهم همچنین مساحت سطح مایعی است که تبخیر از آن رخ می دهد: از یک کانتر باریک، آهسته تر از یک صفحه گسترده رخ می دهد.

سطح مولکولی

این فرآیند را در سطح مولکولی در نظر بگیرید: مولکول هایی که انرژی (سرعت) کافی برای غلبه بر جاذبه مولکول های همسایه دارند از مرزهای ماده (مایع) خارج می شوند. در این حالت مایع مقداری از انرژی خود را از دست می دهد (خنک می شود). به عنوان مثال، یک مایع بسیار داغ: روی سطح آن باد می کنیم تا خنک شود، در حالی که فرآیند تبخیر را تسریع می کنیم.

تعادل ترمودینامیکی

نقض تعادل ترمودینامیکی بین مایع و بخار موجود در مخلوط گاز و بخار با جهش دما در مرز فاز توضیح داده می شود. با این حال، معمولاً می توان از این پرش چشم پوشی کرد و می توان فرض کرد که فشار جزئی و غلظت بخار در سطح مشترک با مقادیر آنها برای بخار اشباع شده در دمای سطح مایع مطابقت دارد. اگر مایع و مخلوط گاز و بخار بی حرکت باشند و تأثیر همرفت آزاد در آنها ناچیز باشد، حذف بخار تشکیل شده در طول تبخیر از سطح مایع به محیط گازی عمدتاً در نتیجه انتشار مولکولی و ظاهر جرم (به اصطلاح استفان) جریان مخلوط بخار-گاز که از سطح یک مایع به یک محیط گازی هدایت می شود (به انتشار مراجعه کنید). توزیع دما در حالت های مختلف خنک کننده مایع تبخیری. جریان های حرارتی هدایت می شوند: الف - از فاز مایع به سطح تبخیر به فاز گاز. ب - از فاز مایع فقط تا سطح تبخیر. ج - به سطح تبخیر از سمت هر دو فاز. د - به سطح تبخیر فقط از سمت فاز گاز.

بارو-، انتشار حرارتی

معمولاً در محاسبات مهندسی تأثیرات انتشار بارو و حرارتی در نظر گرفته نمی شود، اما تأثیر انتشار حرارتی می تواند با ناهمگنی زیاد مخلوط گاز و بخار (با تفاوت زیاد در جرم مولی اجزای آن) قابل توجه باشد. و گرادیان دما قابل توجه است. هنگامی که یک یا هر دو فاز نسبت به فصل مشترک خود حرکت می کنند، نقش انتقال همرفتی ماده و انرژی مخلوط بخار و گاز و مایع افزایش می یابد.

در صورت عدم تامین انرژی سیستم مایع-گاز از خارج. منابع حرارتی تبخیر را می توان از یک یا هر دو فاز به لایه سطحی مایع رساند. برخلاف جریان حاصل از یک ماده، که همیشه در حین تبخیر از یک مایع به یک محیط گازی هدایت می‌شود، جریان‌های حرارتی می‌توانند جهت‌های متفاوتی داشته باشند بسته به نسبت دمای قسمت عمده مایع tl، مرز فاز tgr و گازی متوسط ​​tg. هنگامی که مقدار معینی از مایع در تماس با یک حجم نیمه نامتناهی یا یک جریان گازی است که سطح آن را می‌شوید و در دمای مایع بالاتر از دمای گاز (tl > tgr > tg)، یک جریان گرما از سمت مایع به رابط: (Qlg = Qzh - Qi که Qi گرمای تبخیر است، Qzhg مقدار گرمای منتقل شده از مایع به محیط گاز است. در این حالت مایع خنک می شود (به اصطلاح خنک کننده تبخیری اگر در نتیجه چنین خنک‌کاری به برابری tgr \u003d tg رسید، انتقال حرارت از مایع به گاز متوقف می‌شود (Qzhg = 0) و تمام گرمای وارد شده از طرف مایع به رابط مصرف می‌شود. در تبخیر (Ql = Qi).

در مورد یک محیط گازی که از بخار اشباع نشده باشد، فشار جزئی آن در سطح مشترک و در Ql = Qi بیشتر از قسمت عمده گاز باقی می ماند، در نتیجه تبخیر و خنک شدن تبخیری گاز مایع متوقف نمی شود و tgr کمتر از tl و tg می شود. در این حالت گرما از هر دو فاز به سطح مشترک می رسد تا در نتیجه کاهش tl به برابری tgr = tl رسیده و جریان گرما از سمت مایع و از سمت محیط گازی Qgl متوقف شود. برابر Qi می شود. تبخیر بیشتر مایع در دمای ثابت tm = tl = tgr اتفاق می‌افتد که به آن حد خنک‌کننده مایع در طول خنک‌سازی تبخیری یا دمای دماسنج مرطوب گفته می‌شود (از آنجایی که دماسنج مرطوب روان‌سنج نشان داده می‌شود). مقدار tm به پارامترهای محیط گاز-بخار و شرایط انتقال گرما و جرم بین فازهای مایع و گاز بستگی دارد.

اگر یک مایع و یک محیط گازی با دماهای متفاوت در حجم محدودی باشند که از بیرون انرژی دریافت نکند و آن را خارج نکند، تبخیر اتفاق می‌افتد تا زمانی که تعادل ترمودینامیکی بین دو فاز ایجاد شود که در آن دمای هر دو فاز ایجاد می‌شود. در یک آنتالپی ثابت سیستم یکسان می شوند و فاز گاز در دمای سیستم با بخار اشباع می شود. دومی که دمای اشباع آدیاباتیک گاز نامیده می شود، تنها با پارامترهای اولیه هر دو فاز تعیین می شود و به شرایط انتقال گرما و جرم بستگی ندارد.

میزان تبخیر

نرخ تبخیر همدما [kg / (m2 s)] با انتشار بخار یک طرفه به یک لایه ثابت از مخلوط بخار-گاز دوتایی واقع در بالای سطح مایع با ضخامت d، [m] را می‌توان با فرمول استفان پیدا کرد: ، جایی که D ضریب انتشار متقابل است، [m 2 /with]. - بخار ثابت گاز، [J / (kg K)] یا [m 2 / (s 2 K)]؛ T دمای مخلوط، [K] است. p فشار مخلوط گاز و بخار، [Pa] است. - فشار بخار جزئی در سطح مشترک و در مرز بیرونی لایه مخلوط، [Pa].

در حالت کلی (مایع و گاز متحرک، شرایط غیر همدما)، در لایه مرزی مایع مجاور سطح مشترک، انتقال تکانه با انتقال حرارت همراه است و در لایه مرزی گاز (بخار-گاز) مخلوط)، انتقال گرما و جرم به هم پیوسته رخ می دهد. در این مورد، برای محاسبه نرخ تبخیر، از ضرایب انتقال حرارت و جرم تجربی و در موارد نسبتا ساده‌تر، از روش‌های تقریبی برای حل عددی سیستم معادلات دیفرانسیل برای لایه‌های مرزی مزدوج فازهای گاز و مایع استفاده می‌شود.

شدت انتقال جرم در طول تبخیر به تفاوت در پتانسیل های شیمیایی بخار در سطح مشترک و در قسمت عمده مخلوط بخار و گاز بستگی دارد. با این حال، اگر بتوان انتشار بارو و حرارتی را نادیده گرفت، اختلاف پتانسیل های شیمیایی با اختلاف فشار جزئی یا غلظت بخار جایگزین می شود و به موارد زیر می رسد: cp، gr - cn، osn)، که در آن bp، bc - ضریب انتقال جرم، p - فشار مخلوط، pp - فشار بخار جزئی، yp = pp / p - غلظت بخار مولی، cp = rp / r - غلظت بخار جرمی، rp، r - چگالی محلی بخارها و مخلوط ها. شاخص ها به معنی: "gr" - در مرز فاز، "اصلی" - در اصلی. جرم مخلوط چگالی شار حرارتی منتشر شده در طول تبخیر توسط مایع [به J/(m2 s)] است: q = azh(tl - tgr) = rjp + ag (tgr - tg)، که در آن azh، ag انتقال حرارت هستند. ضریب از طرف مایع و گاز، [W / (m 2 K)]؛ r - تبخیر حرارتی، [J/kg].

در شعاع های بسیار کوچک انحنای سطح تبخیر (به عنوان مثال، در هنگام تبخیر قطرات کوچک مایع)، تأثیر کشش سطحی مایع در نظر گرفته می شود، که منجر به این واقعیت می شود که فشار بخار تعادلی بالاتر از سطح مشترک بالاتر از فشار بخار اشباع شده همان مایع در بالای یک سطح صاف است. اگر tgr ~ tl باشد، پس هنگام محاسبه تبخیر، تنها انتقال گرما و جرم در فاز گاز را می توان در نظر گرفت. در شدت انتقال جرم نسبتاً کم، قیاس بین فرآیندهای انتقال جرم و گرما تقریباً معتبر است، که از آن چنین است: Nu/Nu0 = Sh*/Sh0، که در آن Nu = ag l/lg عدد ناسلت است، l اندازه مشخصه سطح تبخیر است، lg رسانایی حرارتی مخلوط بخار و گاز است، Sh* = bpyg، grl/Dp = bccg، grl/D عدد شروود برای جزء انتشار جریان بخار است، Dp = D/ RpT ضریب انتشار مربوط به گرادیان فشار جزئی بخار است. مقادیر bp و bc از نسبت‌های بالا محاسبه می‌شوند، اعداد Nu0 و Sh0 با jp: 0 مطابقت دارند و می‌توانند از داده‌های فرآیندهای انتقال گرما و جرم به طور جداگانه تعیین شوند. عدد Sh0 برای جریان بخار کل (انتشاری و همرفتی) با تقسیم Sh* بر غلظت گاز مولی (yg, gr) یا جرمی (sg, gr) در سطح مشترک پیدا می‌شود، بسته به اینکه کدام نیروی محرکه جرم ضریب را منتقل می‌کند. b اختصاص داده شده است.

معادلات

معادلات شباهت برای Nu و Sh* در طول تبخیر، علاوه بر معیارهای معمول (اعداد رینولدز Re، ارشمیدس Ar، Prandtl Pr یا Schmidt Sc و پارامترهای geom.)، پارامترهایی است که تأثیر جریان عرضی بخار و درجه ناهمگنی مخلوط بخار و گاز (نسبت جرم مولی یا ثابت گاز اجزای آن) بر روی نیمرخ، سرعت، دما یا غلظت در مقطع لایه مرزی.

در jp کوچک، که رژیم هیدرودینامیکی حرکت مخلوط گاز و بخار را نقض نمی کند (به عنوان مثال، در حین تبخیر آب به هوای اتمسفر) و شباهت شرایط مرزی میدان های دما و غلظت، تأثیر آرگومان های اضافی در معادلات شباهت ناچیز است و با فرض Nu = Sh می توان آنها را نادیده گرفت. هنگامی که مخلوط های چند جزئی تبخیر می شوند، این نظم ها بسیار پیچیده تر می شوند. در این حالت گرمای تبخیر اجزای مخلوط و ترکیبات فازهای مایع و بخار-گاز که با یکدیگر در تعادل هستند متفاوت بوده و به دما بستگی دارد. هنگامی که یک مخلوط مایع دوتایی تبخیر می‌شود، مخلوط بخار حاصل از یک جزء فرارتر نسبتاً غنی‌تر است، تنها مخلوط‌های آزئوتروپیک که در نقاط انتهایی (حداکثر یا حداقل) منحنی‌های حالت تبخیر می‌شوند به‌عنوان یک مایع خالص حذف می‌شوند.

طراحی های دستگاه

مقدار کل مایع در حال تبخیر با افزایش سطح تماس فازهای مایع و گاز افزایش می‌یابد؛ بنابراین، طراحی دستگاه‌هایی که در آنها تبخیر رخ می‌دهد، با ایجاد یک آینه مایع بزرگ، افزایش سطح تبخیر را فراهم می‌کند و آن را به دو قسمت تقسیم می‌کند. جت ها و قطرات، یا تشکیل لایه های نازکی که روی سطح نازل ها به سمت پایین جریان می یابند. افزایش شدت گرما و انتقال جرم در طول تبخیر نیز با افزایش سرعت محیط گازی نسبت به سطح مایع حاصل می شود. با این حال، افزایش این سرعت نباید منجر به جذب بیش از حد مایع توسط محیط گازی و افزایش قابل توجه مقاومت هیدرولیکی دستگاه شود.

کاربرد

تبخیر به طور گسترده ای در عمل صنعتی برای تمیز کردن مواد، خشک کردن مواد، جداسازی مخلوط های مایع و تهویه مطبوع استفاده می شود. خنک کننده تبخیری آب در سیستم های تامین آب در گردش شرکت ها استفاده می شود.

را نیز ببینید

ادبیات

• // فرهنگ لغت دایره المعارف بروکهاوس و افرون: در 86 جلد (82 جلد و 4 جلد اضافی). - سنت پترزبورگ. ، 1890-1907.
• Berman L.D.، تبخیری خنک کننده آب در گردش، ویرایش دوم، M.-L.، 1957;
• Fuchs N. A.، تبخیر و رشد قطره ها در یک محیط گازی، M.، 1958;
• Byrd R., Stuart W., Lightfoot E., Transfer Phenomena, trans. از انگلیسی، م.، 1974;
• برمن ال دی، «مبانی نظری شیمی. فن آوری ها»، 1353، ج 8، ش 6، ص. 811-22;
• شروود تی.، پیگفورد آر.، ویلکی سی.، انتقال انبوه، ترجمه. از انگلیسی., M., 1982. L. D. Berman.

پیوندها

بنیاد ویکی مدیا 2010 .

مترادف ها:

ببینید "تبخیر" در سایر لغت نامه ها چیست:

انتقال در وا از حالت مایع یا جامد تجمع به حالت گازی (بخار). I. معمولاً به عنوان انتقال مایع به بخار، که در سطح آزاد مایع رخ می دهد، درک می شود. I. اجسام جامد نامیده می شود. تصعید یا تصعید. وابستگی به فشار ...... دایره المعارف فیزیکی

تبخیر در سطح آزاد مایع رخ می دهد. تبخیر از سطح یک جامد را تصعید... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

احتراق مایعات

احتراق مایعات با دو پدیده مرتبط با یکدیگر مشخص می شود - تبخیر و احتراق مخلوط بخار و هوا در بالای سطح مایع. در نتیجه، احتراق مایعات نه تنها با یک واکنش شیمیایی (اکسیداسیون، تبدیل به احتراق شعله)، بلکه با پدیده های فیزیکی (تبخیر و تشکیل مخلوط بخار و هوا در بالای سطح مایع) همراه است، که بدون آن احتراق انجام می شود. غیر ممکن است.

انتقال یک ماده از حالت مایع به حالت بخار نامیده می شود تبخیر شدندو شکل از این فرآیند وجود دارد: تبخیر و جوشاندن. تبخیر- این انتقال مایع به بخار از سطح آزاد در دمای زیر نقطه جوش مایع است (شکل 4.1 را ببینید). تبخیر در نتیجه حرکت حرارتی مولکول های مایع رخ می دهد. سرعت حرکت مولکول ها به طور گسترده ای متفاوت است و به شدت در هر دو جهت از مقدار متوسط ​​آن منحرف می شود. برخی از مولکول ها با انرژی جنبشی به اندازه کافی بزرگ از لایه سطحی مایع به محیط گاز (هوا) فرار می کنند. انرژی اضافی مولکول های از دست رفته توسط مایع صرف غلبه بر نیروهای برهمکنش بین مولکول ها و کار انبساط (افزایش حجم) در هنگام تبدیل مایع به بخار می شود. غلیان- این تبخیر نه تنها از سطح، بلکه از حجم مایع با تشکیل حباب های بخار در کل حجم و انتشار آنها است. تبخیر در هر دمای مایع مشاهده می شود. جوش فقط در دمایی اتفاق می افتد که در آن فشار بخار اشباع شده به مقدار فشار خارجی (اتمسفر) می رسد.

به دلیل حرکت براونی در ناحیه گاز، فرآیند معکوس نیز انجام می شود - متراکم شدن. اگر حجم بالای مایع بسته باشد، در هر دمایی از مایع، تعادل دینامیکی بین فرآیندهای تبخیر و تراکم برقرار می شود.

بخار در حالت تعادل با مایع را بخار اشباع می گویند. حالت تعادل مربوط به غلظت بخار تعیین شده برای یک دمای معین است. فشار بخار در حالت تعادل با مایع نامیده می شود فشار بخار اشباع

برنج. 4.1. طرح تبخیر مایع در: الف) ظرف باز، ب) ظرف بسته

فشار بخار اشباع (p.p.) یک مایع معین در دمای ثابت برای آن ثابت و بدون تغییر است. مقدار فشار بخار اشباع با دمای مایع تعیین می شود: با افزایش دما، فشار بخار اشباع افزایش می یابد. این به دلیل افزایش انرژی جنبشی مولکول های مایع با افزایش دما است. در این حالت، بخش فزاینده‌ای از مولکول‌ها انرژی کافی برای عبور به بخار دارند.

بنابراین، در بالای سطح (آینه) مایع همیشه یک مخلوط بخار و هوا وجود دارد که در حالت تعادل با فشار بخارهای اشباع مایع یا غلظت آنها مشخص می شود. با افزایش دما، فشار بخار اشباع طبق معادله Claiperon-Clasius افزایش می یابد:

, (4.1)

یا به صورت یکپارچه:

, (4.2)

جایی که p n.p. - فشار بخار اشباع، Pa;

DH isp گرمای تبخیر است، مقدار گرمایی که برای تبدیل یک واحد جرم مایع به حالت بخار، kJ / mol لازم است.

T دمای مایع، K است.

غلظت بخار اشباع C بالای سطح مایع به فشار آن با رابطه زیر مرتبط است:

. (4.3)

از (4.1 و 4.2) چنین استنباط می شود که با افزایش دمای مایع، فشار بخارات اشباع (یا غلظت آنها) به طور تصاعدی افزایش می یابد. در این راستا در دمای معین، غلظت بخار در بالای سطح مایع برابر با حد غلظت پایین انتشار شعله ایجاد می شود. به این دما، حد دمای انتشار شعله پایین (LTLP) می گویند.

بنابراین، برای هر مایعی، همیشه چنین فاصله دمایی وجود دارد که در آن غلظت بخارات اشباع بالای آینه در ناحیه احتراق، یعنی HKPRP £ j n £ VKPRP باشد.

برای تنظیم فشار تبخیر از رگولاتور KVP که بر روی خط مکش پایین دست اواپراتور نصب شده است استفاده کنید (شکل 6.13).

رگولاتور فشار تبخیر علاوه بر عملکرد اصلی خود، حفاظتی را در صورت افت شدید فشار تبخیر به منظور جلوگیری از یخ زدگی آب خنک شده در مسیر تبادل حرارتی تبخیرکننده های چیلرهای آبی، ایجاد می کند.

رگولاتور به این صورت عمل می کند: هنگامی که فشار از فشار تنظیم شده بالاتر می رود، رگولاتور باز می شود و هنگامی که فشار از مقدار تنظیم شده پایین می آید، بسته می شود. سیگنال کنترل فقط فشار در ورودی به رگولاتور است.

در تاسیساتی که دارای چند اواپراتور هستند و با فشارهای تبخیر متفاوت کار می کنند، رگولاتور بعد از اواپراتور با بیشترین فشار نصب می شود. برای جلوگیری از متراکم شدن مبرد در هنگام توقف، یک شیر بدون بازگشت بلافاصله بعد از اواپراتور با حداقل فشار روی خط مکش نصب می شود. در تاسيسات با اواپراتور موازي و كمپرسور مشترك، يك رگلاتور روي خط مكش تعبيه مي شود تا فشار يكسان در اواپراتورها حفظ شود.

علاوه بر این نوع رگولاتور، فشار تبخیر با استفاده از سیستم های کنترل الکترونیکی برای یک یا چند محفظه سردخانه، کابینت و غیره تثبیت می شود و دقت بالایی در حفظ دمای تنظیم شده (0.5 ± K) در طیف وسیعی از ظرفیت خنک کننده فراهم می کند. از 10 تا 100 درصد ارزش اسمی

8. تنظیم کننده های عملکرد.

کنترل کننده های ظرفیت (شکل 6.14) به ظرفیت خنک کننده کمپرسور کمک می کنند تا با تغییر بار حرارتی روی اواپراتور در تاسیسات با شارژ مبرد بسیار کم سازگار شود. آنها از فشار مکش کم و شروع بی فایده جلوگیری می کنند.

با کاهش بار حرارتی اواپراتور، فشار مکش کاهش می یابد و باعث ایجاد خلاء در مدار می شود که منجر به خطر ورود رطوبت به تاسیسات می شود. هنگامی که فشار مکش به کمتر از مقدار تنظیم شده می رسد، رگولاتور باز می شود و باعث می شود حجم معینی از گازهای داغ از تخلیه به مکش عبور کند. در نتیجه فشار مکش افزایش می یابد و ظرفیت خنک کننده کاهش می یابد. رگولاتور فقط به فشار در خط مکش واکنش نشان می دهد، یعنی. در خروجی از آن

9. تنظیم کننده های راه اندازی.

رگولاتورهای استارت از کارکردن و راه اندازی کمپرسور در مقادیر فشار مکش خیلی بالا که پس از توقف طولانی دستگاه یا پس از یخ زدایی اواپراتور رخ می دهد، جلوگیری می کند.

رگولاتور راه اندازی KVL متعلق به نوع تنظیم کننده فشار دریچه گاز "بعد از خود" است. فشار ثابتی را در خط مکش بین رگولاتور و کمپرسور حفظ می کند و در هنگام راه اندازی کمپرسور را تخلیه می کند.

فشار ورودی رگولاتور از پایین روی دم و از بالا روی صفحه شیر اعمال می شود. از آنجایی که مساحت موثر دم با مساحت دهانه برابر است، فشار ورودی خنثی می شود. فشار خروجی (در میل لنگ) روی صفحه سوپاپ از پایین عمل می کند و نیروی کششی فنر قابل تنظیم را خنثی می کند. این دو نیرو، نیروهای عامل تنظیم کننده هستند. هنگامی که فشار تنظیم شده در خروجی (در میل لنگ) کاهش می یابد، دریچه باز می شود و بخار مبرد را به کمپرسور می گذراند. برای سیستم های تبرید با ظرفیت بالا، نصب موازی استارت های KVL امکان پذیر است. در این حالت رگلاتورها از شرایط افت فشار یکسان در هر خط لوله و عملکرد معادل انتخاب می شوند.

تنظیم کننده به حداکثر مقادیر تنظیم می شود، اما از مقادیر توصیه شده توسط سازنده برای کمپرسور یا واحد متراکم تجاوز نمی کند. تنظیم مطابق با قرائت گیج فشار روی خط مکش کمپرسور انجام می شود.

رگولاتور استارت روی خط مکش بین اواپراتور و کمپرسور نصب می شود (شکل 6.15).

در این رگولاتور امکان اتصال خط استخراج بخار از طریق خروجی مانومتریک روی لوله ورودی با قطر سوراخ 1/4 اینچ وجود دارد که با این روش تنظیم، استخراج بخار «بعد از خود» انجام می‌شود.

انتخاب یک تنظیم کننده شروع با پنج شاخص اصلی تعیین می شود:

نوع مبرد

عملکرد سیستم،

فشار طراحی مکش،

حداکثر فشار طراحی،

افت فشار در رگولاتور

تفاوت بین طراحی و حداکثر فشار مکش طراحی تعیین کننده مدت زمان باز شدن شیر است. افت فشار در سراسر رگولاتور یک عامل مهم است، زیرا افت فشار در خط مکش بر عملکرد دستگاه تأثیر می گذارد. بنابراین، افت فشار در سراسر رگولاتور باید به حداقل برسد. به طور معمول، در سیستم های تبرید با دمای پایین، افت فشار 3 ... 7 کیلو پاسکال است. حداکثر افت فشار برای اکثر سیستم های تبرید 14 کیلو پاسکال است.

در حداکثر باز شدن شیر، رگولاتور از یک طرف حداکثر عملکرد را ارائه می دهد و از طرف دیگر باعث تلفات فشار زیادی می شود که باعث کاهش عملکرد سیستم می شود. بنابراین، افت فشار در سراسر رگولاتور باید تا حد امکان پایین نگه داشته شود.