加快水蒸气的方法

热水放在空气中为什么会蒸发？这不是空气有容纳水蒸气的能力，热水放在任何气体中都会蒸发，是因为水和水蒸气的性质决定的-----水的温度和水面形成的水蒸气的压力是一一对应的，也就是所谓的饱和水蒸气。水的温度越高，蒸发的水蒸气就越多，这个多少是用水蒸气的压力来衡量的。因为在一个大气压下，水蒸气的压力最多只有一个大气压，所以一个大气压下的水温不会超过100℃。工业中产生的热水，将其放在一个池子里，它也会慢慢蒸发降温。为了加快蒸发速度，需要加大蒸发面积，于是发明了冷却塔。冷却塔在生活，工业中随处可见，比如空调用的冷却塔。它就是将热水喷淋下来，跟下雨一样，通过填料来增大与空气的接触面积。这个道理与我们洗完澡后再风中会感觉很冷是一样的。热水与空气大面积接触，一方面产生大量水蒸气，水蒸气因为比空气轻而垂直上升，这些水蒸气是与空气夹杂在一起的，随着水蒸气的上升，一部分空气也上升。另一方面因为水蒸气的温度与水温是一样的，这些温度高的水蒸气也将加热空气，使空气变轻而上浮。由于冷却塔内空气的上升，冷空气就从底部进入。常见的冷却塔，要么方的，要么圆的，塔顶装有风机，这个风机类似排风扇，是加快水蒸气和热空气的排出。这些气体跑出冷却塔后，就像冬天里我们哈气，形成白雾。普通的冷却塔：那电厂里的冷却塔是什么形状呢？按维基上的说法：许多

发电厂

的

冷却塔

结构是单叶双曲面形状。由于单叶双曲面是一种双重

直纹曲面

(

ruled surface

) ，它可以用直的钢梁建造。这样会减少风的阻力．同时也可以用最少的材料来维持结构的完整。这是从结构（双曲面实际上是由直线组成的），流线（减少风阻）说的。那么内部的流体原理又是怎样的呢？我们先考察下烟囱的拔烟原理。烟囱是用来输送热流体的，热流体的基本特征是比空气轻，所以是上浮上升的。为了减少污染，需要把烟囱做的很高，而流体在流动中将产生阻力损失。因为热流体是靠浮力上升的，所以必须保持其温度，所以烟囱都是用保温性好的材料制作的。那流动阻力怎么克服呢？流速越小阻力越小，按理烟囱应该做成越往上直径越大，这样流速减慢，阻力减少，更有利于排放。比如汽车的排放管就是排放口是扩大的。为什么实际中却做成越往上越细呢？因为热气是靠浮力上升的，产生浮力是因为密度轻，而热气在上升中温度是降低的，温度降低导致气体密度上升。此时需要减少气压来维持低密度，方法就是将热气的压力转为为速度，也就是将烟囱的流径变小。这个分析是否正确，抛砖引玉。那电厂的冷却塔为什么排放口不是像烟囱那样缩小而是扩大呢？介绍两个概念：拉瓦尔管和文丘里管：拉瓦尔管是先收缩再扩散，流体在收缩段，流速增大，压力减少；在扩散段，还是流速增大，压力减少。过拉瓦尔管最小直径处时，流体已经达到音速，出口便是超音速。图中的扩散器也就是文丘里管，虽然也是先收缩再扩散，但在收缩段，是流速减少，压力增大，在扩散段，也是流速减少，压力增大。文丘里管的喉部位置达到音速。以上针对流速达到音速的情况。而电厂冷却塔的流速是不会出现音速情况的，为什么做成文丘里形式呢？我认为这不能单从文丘里的形式分析，而要分析结构建设的需要。底部面积要大，这是稳定性的要求，同时可以容纳更多的填料，扩大水和空气的接触面积。而出口扩散是为了自然增压，以便排放到大气。普通的冷却塔塔顶装风机是机械增压吧。