évaporation
L'évaporation désigne le passage progressif d'un liquide à l'état gazeux à une température inférieure à son point d'ébullition. Ce processus se produit exclusivement à la surface libre du liquide. Des molécules isolées quittent le liquide lorsque leur énergie cinétique est suffisante pour surmonter les forces de liaison.
L'évaporation est un processus continu de transfert de matière. Elle est influencée par la température, le mouvement de l'air, la pression et l'humidité relative. Les températures élevées et une faible humidité de l'air accélèrent l'évaporation. Une baisse de la pression atmosphérique augmente également le taux d'évaporation.
La température de la surface du liquide est déterminante pour l'évaporation. Elle détermine la pression de vapeur saturante locale. L'évaporation est donc un processus couplé de transfert de chaleur et de matière. Une baisse de la pression ambiante ou une hausse de la température augmentent considérablement le taux d'évaporation.
Contrairement à l'ébullition, l'évaporation se produit sans formation de bulles à l'intérieur du liquide. Il s'agit d'un phénomène de surface. Dans les procédés de séchage industriels, l'évaporation constitue souvent la deuxième étape après la déshumidification mécanique.
Le taux d'évaporation peut être décrit par :
m˙ = k · A · [exp ( −ΔH_vap / (R · T_L ) + C )−p]
- m˙ est le débit d'évaporation (kg/s)
- k est le coefficient de transfert de masse
- A est la surface d'évaporation (m²)
- ΔH_vap est l'enthalpie d'évaporation (J/mol)
- R est la constante universelle des gaz (J/(mol·K))
- T_L est la température de la surface du liquide (K)
- C est la constante de molalité
- p est la pression de vapeur de l'environnement du processus (Pa)
L'évaporation joue un rôle important dans le séchage, le refroidissement, les pompes à chaleur, le revêtement et la séparation des solvants.