ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм образования тумана из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" Из приведенных данных следует, что при гомогенной конденсации пара процесс формирования тумана состоит из четырех основных процессов возникновения пересыщенного пара, образования зародыщей, роста зародышей за счет конденсации пара на их поверхности и коагуляции капель. [c.53] После того как пересыщение пара становится выше критической величины, все указанные процессы протекают одновременно. Влияние каждого из этих процессов на общий процесс формирования тумана зависит главным образом от скорости, с которой повышается пересыщение пара, т. е. от производной (18/с1х. С увеличением йЗ/йт возрастают достигаемое пересыщение пара и скорость образования зародышей, что в конечном счете приводит к высокой численной концентрации тумана и повышению роли коагуляции. [c.53] Таким образом, при высокой численной концентрации тумана процесс его формирования после гомогенной конденсации определяется коагуляцией, а при низкой численной концентрации — конденсационным ростом капель. [c.54] Пересыщенный пар возникает в результате таких процессов, при которых во времени понижается температура паро-газовой смеси (т. е. йТ1йх 0) или повышается давление пара в газе (т. е. йр1с1х 0). [c.54] Повышение давления пара 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.54] На практике обычно изменяются одновременно и температура, и давление пара. Например, при адиабатическом расширении паро-газовой смеси понижается ее температура и одновременно, в результате увеличения объема газовой смеси, снижается давление пара (глава 2). Однако, поскольку зависимость равновесного давления пара от температуры является величиной экспоненциальной (уравнение 1.2), при адиабатическом расширении парогазовой смеси пересыщение пара повышается. [c.54] Интегрированием уравнения (1.92) можно определить значение р, а затем, подставив его в уравнение (1.1), не трудно определить пересыщение пара 5. [c.54] 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 и коагуляции. Когда размер и концентрация капель становятся достаточно велики (при этом появляется заметный оптический эффект), мы наблюдаем туман. [c.55] В период конденсационного роста температура капель становится выше температуры газовой смеси. Возникающий массообмен в процессе объемной конденсации способствует тому, что часть пара выводится из газовой смеси, а выделяющееся при этом тепло конденсации расходуется на нагревание газовой смеси, причем оба эти фактора повышают значение производной йр/йТ и, следовательно, снижают пересыщение пара. В конечном результате на основной процесс (в результате которого происходит повышение пересыщения пара) накладываются дополнительные процессы, приводящие к снижению величины пересыщения пара и к прекращению образования зародышей. При этом существенно усложняется уравнение для йр1йТ, поскольку уравнения для скорости образования зародышей (1.42) и конденсационного роста капель (1.67) очень громоздки. Следовательно, при изучении процесса образования пересыщенного пара необходимо строго разграничивать условия, соответствующие условиям до и после конденсации пара в объеме, т. е. когда 5 5, и 5 5кр. [c.55] На рис. 1.10 приведены кривые, отражающие изменение пересыщения пара во времени при конденсации пара на поверхности без учета гомогенной конденсации пара (кривая 1) и с учетом гомогенной конденсации пара (кривая 2). Кривая 2 располагается ниже кривой 1, потому что при т = Т1 начинается процесс образования зародышей, скорость которого возрастает с увеличением т. При этом происходит снижение значения 5 в результате конденсации пара на зародышах и выделение тепла конденсации. [c.55] Резкое снижение величины 5 после достижения максимального значения обусловлено тем, что конденсационный рост капель увеличивается с нарастающей скоростью за счет повышения значения г и уменьшения ф [уравнение (1.67)]. [c.55] По некоторым данным следует, что пересыщение пара не увеличивается беспредельно, а имеет верхнюю границу. Такое пересыщение, называемое абсолютным, соответствует условиям, при которых работа образования критического зародыща равна нулю . Наличие верхней границы для пересыщения пара может быть подтверждено также на основании представлений Ван-дер-Ваальса 38. [c.56] При наличии в газе ионов и ядер конденсации механизм процесса образования тумана такой же, как и при гомогенной конденсации, но образование капель начинается при меньщем пересыщении, т. е. как только давление пара превысит равновесное давление пара над взвещенными в газе ядрами конденсации (см. табл. 1.1). [c.56] Скорость процесса конденсации пара на поверхности ядер конденсации определяется диффузией пара к этой поверхности (процесс относительно медленный), поэтому при большом значении (151йх (т. е. в процессах, вызывающих быстрое увеличение степени пересыщения пара или связанных с малой численной концентрацией ядер) скорость диффузии может оказаться недостаточной для выравнивания давления пара во всем объеме системы. В этом случае давление пара в газовой фазе может сильно отличаться от давления пара у поверхности ядер. Соответственно возникает высокое пересыщение пара при достаточно большом пересыщении наступает гомогенная конденсация пара. [c.56] Этим объясняется наличие гомогенной конденсации пара в самых разнообразных производственных процессах, несмотря на то, что на практике газы всегда содержат ядра конденсации и газовые ионы. [c.56] Приведенные соображения подтверждаются опытными данными по определению числа капель тумана, образующихся при адиабатическом расширении паро-газовой смеси, содержащей пыль и газовые ионы Результаты опытов показывают, что с увеличением степени расширения (т. е. с увеличением пересыщения пара) число образующихся капель тумана возрастает вследствие конденсации пара на все более и более мелких ядрах конденсации и зародышах. [c.56] Ввиду сложности и отсутствия необходимых данных решение уравнения (1.95) связано с большими трудностями, поэтому важно установить зависимость численной концентрации и дисперсности тумана от основных показателей процесса. [c.57] С увеличением с18/(1х и 5 значение г уменьшается, а N возрастает. Это положение подтверждается примерами, рассматриваемыми в соответствующих разделах последующих глав. [c.57] При численной концентрации тумана N 10 см снижение концентрации пара в результате образования зародышей ничтожно, так как радиус зародышей очень мал (примерно 10 сж) невелико также общее содержание жидкости в каплях. Поэтому дисперсность тумана, образующегося при гомогенной конденсации, зависит от скорости коагуляции и количества пара, сконденсировавшегося на поверхности каждого зародыша. Но это количество пара, в свою очередь, зависит от общего количества сконденсировавшегося пара, весовой концентрации тумана [уравнение (1.94)]. [c.57] Численная концентрация капель Л/ - 10 , см- . . . . [c.58] Вернуться к основной статье