مطالعه تجربی اثر دمای هوا بر میزان تبخیر از سطح آزاد آب در رژیم های مختلف جریان هوا

در طبیعت و کاربردهای صنعتی شرایط مختلفی برای تبخیر از سطح آزاد آب وجود دارد که دانستن و کنترل مقدار آب تبخیر شده در هر یک از این کاربردها بسیار مفید است. اگرچه پژوهش گران مختلفی تبخیر از سطح آزاد آب را مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار داده اند، اما در تحقیقات گذشته اثر دمای هوا بر نرخ تبخیر بررسی نشده است. حال آنکه می دانیم تبخیر در هوای گرم تر از آب و در هوای سردتر از آب آهنگ متفاوتی دارد. در تحقیق حاضر به صورت آزمایشگاهی اثر دمای هوا (در بازه c 45-20(، دمای آب (در بازه c 40-25) و سرعت هوا (در بازه m/s 5/2-2/0) بر آهنگ تبخیر از سطح آزاد آب بررسی شده است. این آزمایشات در یک کانال به طول 10 متر با مساحت سطح آب 5 متر مربع انجام شده است. مقدار آب تبخیر شده با استفاده از یک ترازوی دیجیتالی با دقت gr 1/0 اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد به طور کلی افزایش دمای هوا موجب کاهش نرخ تبخیر از سطح آزاد آب می شود؛ زیرا با افزایش دمای هوا اختلاف فشار بخار بین هوا در سطح آب و هوای محیط کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان می دهد که افزایش دمای آب و سرعت هوا، آهنگ تبخیر را افزایش می دهد. در این تحقیق مشاهده می شود که رابطه نرخ تبخیر با اختلاف فشار بخار خطی نیست، بلکه توان اختلاف فشار بخار با افزایش سرعت هوا، از مقداری بزرگتر از یک به مقداری کوچکتر از یک تغییر می کند. لذا بر اساس نتایج آزمایشگاهی، رابطه جدیدی برای محاسبه نرخ تبخیر آب ارائه شده است. همچنین بر پایه تئوری تشابه بین انتقال جرم و انتقال حرارت، تاثیر دمای هوا بر آهنگ تبخیر و نیروهای به وجود آورنده آن نشان داده شده است. با بررسی تغییرات اعداد شروود، رینولدز و گراشف با تغییر شرایط آزمایش، رابطه های مناسب برای محاسبه عدد شروود در رژیم های مختلف جابجایی و برای هر دو حالت آب داغ و هوای داغ ارائه شده است.