ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм образования тумана из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара" Из приведенных данных следует, что необходимым условием образования тумана является наличие таких процессов, при которых повышается пересыщение пара, т. е. в результате понижения температуры газовой смеси во времени (когда Г/ х 0) или повышения давления паров в газе (когда йр1йхуО). [c.56] Повышение давления паров в газовой смеси и образование пересыщенного пара может происходить при химической реакции газообразных веществ в объеме в результате смешения газовых потоков, содержащих реагирующие между собой вещества, или воздействия на газовую смесь различных агентов, вызывающих реакцию (фотосинтез, радиационное облучение и др.). [c.56] На практике обычно изменяются одновременно и температура, и давление пара, поэтому соответственно изменяется во времени и (181(1-. Например, при адиабатическом расширении парогазовой смеси понижается ее температура и одновременно, в результате увеличения объема газовой смеси, снижается давление пара (гл. П). Однако, поскольку зависимость равновесного давления пара от температуры является величиной экспоненциальной (уравнение 1.2), при адиабатическом расширении паро-газовой смеси пересыщение пара повышается. [c.56] Для всех перечисленных процессов, вызывающих образование пересыщенного пара, зависимость между температурой и давлением пара различна, поэтому и уравнения для пересыщения пара отличаются друг от друга. В связи с этим каждый из перечисленных вариантов образования пересыщенного пара и тумана рассматривается в последующих главах. [c.56] Механизм образования тумана в газовой смеси, освобожденной от ионов и ядер конденсации (гомогенная конденсация) состоит в том, что по мере увеличения пересыщения возрастает скорость образования зародышей. Возникнув, такие зародыши увеличиваются до размеров капель тумана за счет конденсационного роста. Когда размер и концентрация капель становятся достаточно велики (при этом появляется заметной оптический эффект), мы наблюдаем туман. [c.56] На рис. 1.11 приведены кривые, отражающие изменения пересыщения пара во времени без учета гомогенной конденсации пара (кривая У) и с учетом гомогенной конденсации пара (кривая 2). Кривая 2 располагается ниже кривой 1, потому что при =TJ начинается процесс образования зародышей, скорость которого возрастает с увеличением т. При этом происходит снижение 5 в результате конденсации пара на зародышах и выделение тепла конденсации. [c.57] Следует указать, что по некоторым данным пересыщение пара не увеличивается беспредельно, а имеет верхнюю границу. Такое пересыщение, называемое абсолютным пересыщением, соответствует условиям, при которых работа образования критического зародыша равна нулю . Наличие верхней границы для пересыщения пара может быть подтверждено также на основании представлений Ван-дер-Ваальса (установлено Буйковым и Бахановым). [c.57] Прн наличии в газе ионов и ядер конденсации механизм процесса образования тумана такой же, как и при гомогенной конденсации, но образование капель начинается при меньшем пересыщении, т. е. кж только пересыщение превысит равновесное давление пара над взвешенными в газе ядрами конденсации (см. табл. 1.1). [c.57] Этим объясняется возможность гомогенной конденсации пара в самых разнообразных производственных процессах, несмотря на то, что на практике газы всегда содержат ядра конденсации и газовые ионы. [c.58] Приведенные соображения подтверждаются опытными данными по определению числа капель тумана, образующихся при адиабатическом расширении паро-газовой смеси, содержащей пыль и газовые ионь . Результаты опытов показывают, что с увеличением степени расширения (или с увеличением пересыщения пара) число образующихся капель тумана увеличивается вследствие конденсации пара на все более и более мелких ядрах конденсации и зародышах. [c.58] Поскольку, ввиду сложности и отсутствия необходимых данных, решение уравнения (1.90) связано с большими трудностями, важно установить зависимость численной концентрации и дисперсности тумана от основных показателей процесса. [c.59] С увеличением 5 и dS/di значение г уменьшается, а N возрастает. Это положение подтверждается примерами, рассматриваемыми в соответствующих разделах последующих глав. [c.59] Снижение концентрации пара в результате образования зародышей ничтожно, так как радиус зародыша очень мал (гг 10 см). Поэтому дисперсность тумана, образующегося при гомогенной конденсации, зависит от количества пара, сконденсировавшегося на поверхности каждого зародыша. Но это количество пара в свою очередь зависит от общего количества сконденсировавшегося пара, весовой концентрации тумана [уравнение (1.87)], числа капель и численной концентрации тумана [уравнение (1.89)]. Из уравнения (1.87) следует, что при прочих равных условиях с увеличением давления пара в газе радиус капель тумана увеличивается, так как при гомогенной конденсации значение р в несколько раз больше роо- Все эти соображения подтверждаются результатами экспериментальных исследований , в которых измерялся радиус капель тумана, образующегося при конденсации серной кислоты в объеме пара. Пар серной кислоты был получен при смешении потоков воздуха, содержащих серный ангидрид и пары воды. [c.59] С увеличением давления серного ангидрида и паров воды в смешивающихся потоках увеличивается давление паров серной кислоты и соответственно увеличивается радиус капель тумана . [c.59] На рис. 1.12 видно, что с увеличением давления насыщенного пара воды над серной кислотой (Рн о) Радиус капель вначале увеличивается. Когда Рн,о достигнет такой величины (0,06 мм рт. ст., см. рис. 1.12), что поток молекул воды, выделяющихся с поверхности серной кислоты, становится достаточным для связывания всего серного ангидрида, радиус капель остается постоянным. [c.60] Увеличение среднего радиуса капель с повышением начального давления конденсирующегося пара подтверждается также результатами расчета процесса конденсации пара серной кислоты в полой трубе (гл. V, стр. 167). [c.60] Если температура газа становится ниже температуры кристаллизации жидкости, капли превращаются в твердые частицы и туман становится пылью. Но мелкие капли способны к переохлаждению, поэтому температура замерзания жидкости в мелких каплях значительно ниже табличных данных для соответствующих температур замерзания жидкостей больших объемов. Например, капли воды переохлаждаются до —40 °С. Для многих веществ наблюдается более значительное переохлаждение, чем для воды. Это подтверждается тем, что во многих случаях при гомогенной конденсации пара, происходящей при температуре ниже температуры кристаллизации жидкости, образующиеся в результате твердые частицы в большинстве случаев имеют сферическую форму с гладкой поверхностью (например, сажа ° , ЗЮз , порошки металлов и их окислы и др.). [c.60] По Оствальду во всех случаях молекулы пересыщенного пара сначала конденсируются в капли переохлажденной жидкости, которые затем уже кристаллизуются. В то же время имеются указания на то, что в ряде случаев переход вещества из газообразной фазы в кристаллическую осуществляется непосредственно, а не через жидкую фазу . [c.61] АН СССР, 1961, стр. 28. [c.61] Вернуться к основной статье