ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разные случаи образования тумана при турбулентном смешении газов из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара" Пересыщенный пар, существование которого является необ-ходимым условием для образования тумана, может быть получен не только адиабатическим расширением, как это имеет место в камере Вильсона, но и другими методами. Поэтому камера Вильсона может быть заменена более простыми приборами непрерывного действия. [c.116] Описанные выше опыты были поставлены с целью изучения условий образования пересыщенного пара при смешивании газов, содержащих пар, при различной температуре (см. табл. 3.1). Критическое пересыщение (для паров воды и этилового спирта) было определено по образованию тумана в свободной струе. Этот метод, отличаясь простотой, обладает высокой чувствительностью, так как при этом измеряется только температура, что может быть произведено с большой точностью. [c.116] На рис. 3.11 изображена схема установки для определения критического пересыщения пара серной кислоты. Сухой, тщательно отфильтрованный воздух направляют двумя потоками в установку. Первый поток поступает в испаритель 1 для насыщения паром серной кислоты, а затем через сопло выбрасывается в камеру смешения 3, создавая тем самым свободную струю. Второй поток также направляется в камеру смешения и здесь образует среду, в которую вдувается струя. [c.116] Для поддержания определенной температуры камеру смешения помещают в термостат. Температуру обоих потоков измеряют термоэлементами б, состоящими из четырех последовательно соединенных медь-константановых термопар. Образование тумана устанавливают по появлению конуса Тиндаля, для чего на струю направляют пучок света от точечной лампы 4. [c.117] По температуре начала образования тумана из уравнения (3.13) находят значение параметра п, при котором создается максимальное пересыщение пара. Подставляя полученное таким путем значение параметра п в уравнение (3.10), определяют мак. и-мальное пересыщение, которое принимают равным критическому пересыщению пара. Техника вычислений та же, что и при обработке данных, помещенных в табл. 3.1. [c.117] При обработке экспериментальных данных учитывают, что с повышением температуры степень диссоциации пара серной кислоты увеличивается, вследствие чего средний молекулярный вес газовой смеси уменьшается. [c.117] Возможность определения критического пересыщения пара по образованию тумана при смещении газов подтверждается также результатами опытов по образованию тумана при дыхании, а также над поверхностью воды. [c.118] Метод определения критического пересыщения пара смешением газов может быть использован для определения зависимости критического пересыщения от температуры, давления и других факторов, а также для определения присутствия в газах ядер конденсации, в частности газовых ионов. [c.118] Достоинство описанного метода в сравнении с камерой Вильсона состоит в том, что пересыщенный пар образуется в свободной струе, степень пересыщения его не меняется на протяжении опыта, что позволяет вести непрерывные измерения. Степень пересыщения легко регулируется изменением температуры смешивающихся потоков и содержанием в них пара. Перед поступлением в камеру смешения газовую смесь можно освободить от центров конденсации фильтрацией или же воздействием электрического поля, а также подвергнуть поочередному или совместному воздействию нескольких факторов после прекращения воздействия этих факторов можно легко и быстро зафиксировать первоначальное состояние. Кроме того, возникновение ионов может быть автоматически зафиксировано при помощи фотоэлемента или фотоаппарата по рассеянию света образующимся туманом. [c.118] Образование пересыщенного пара и тумана при смешении газов очень часто встречается в природе и в самых разнообразных процессах, с которыми сталкивается человек в своей практической деятельности. Например, при сжигании топлива в топках жилых помещений, паровозов, пароходов и многочисленных промышленных предприятий в зоне горения развивается высокая температура, благодаря которой некоторые вещества, входящие в состав топлива, и продукты сгорания топлива выделяются в парообразном состоянии. При выходе топочных газов в атмосферу происходит их смешение с более холодным окружающим воздухом, что приводит к образованию пересыщенного пара в отдельных областях смешения и, следовательно, к образованию тумана. [c.118] Существование максимума для величины пересыщения пара позволяет предсказать возможность образования пересыщенного пара и, следовательно, тумана при смешении газов, содержащих пар, без учета абсолютных количеств смешивающихся потоков. [c.119] С помощью уравнений (3.10) и (3.13) можно рассчитать образование тумана над градирнями и другими установками, т. е. во всех случаях смешения водяного пара или теплых воздушных масс, содержащих пар, с более холодным окружающим воздухом. [c.119] Особенно часты случаи образования тумана при проведении разнообразных химических процессов в производстве серной кислоты, серы, фосфора, органических продуктов и т. д. Это объясняется тем, что при смешении паров жидкости, обладающей высокой температурой кипения, с более холодным газом образуется очень устойчивый туман, поскольку скорость испарения капель тем меньше, чем меньше давление насыщенного пара жидкости. [c.119] По описанной выше схеме (смешение газов в струе) получают ядра кристаллизации, служащие в дальнейшем центрами образования капель при воздействии на облака с целью вызвать искусственное выпадение осадков. [c.119] За последние годы проведены многочисленные научные исследования по изучению условий конденсации пара воды на ядрах кристаллизации различных веществ, а также проведены полевые опыты по искусственному вызыванию осадков введением в атмосферные облака (состоящие из переохлажденных капель) ядер кри- тaллизauии Наиболее эффективными для этой цели оказались иодистое серебро и иодистый свинец, которые обычно вводятся в отходящие газы самолета. При высокой температуре эти вещества испаряются и вместе с отходящими газами выбрасываются в атмосферу через выхлопную трубу-сопло. При смешении с воздухом отходящие газы охлаждаются, и иодистое серебро (или иодистый свинец) конденсируется в объеме с образованием мельчайших кристаллов вещества—ядер кристаллизации. Структура кристаллов иодистого серебра и иодистого свинца аналогична структуре кристаллов льда, поэтому, а также благодаря тому, что давление насыщенного пара над переохлажденной каплей воды выше, чем над кристаллом льда, на кристаллических ядрах конденсации начинается конденсация пара воды и рост кристаллов. В результате давление пара воды в воздухе уменьшается, и переохлажденные капли начинают испаряться. Этот процесс, называемый изотермической перегонкой, протекает до полного испарения капель. Так как кристалликов образуется сравнительно мало, они достигают больших размеров (за счет большого числа облачных капель) и осаждаются в виде крупинок снега или капель дождя. [c.119] Поверхность раздела между ними, называемая в метеорологии фронтальной поверхностью (на рис. 3.13 показана двойной линией), имеет небольшой наклон на протяжении 100—200 км поднимается на 1—2 км. При этом образуется система облаков на высоте 7—8 км появляются сначала перисто-слоистые облака, они переходят в высокослоистые и, наконец, в слоисто-дождевые облака (рис. 3.13, б). [c.120] Когда холодный воздух движется на теплый, то поверхность раздела двух воздушных масс имеет более крутой подъем. В этом случае поверхность раздела называют холодным фронтом (рис. [c.120] Для предсказания возможности образования облаков и тумана в обоих случаях не требуется учитывать количественное соотношение смешиваюишхся потоков, так как в зоне смешения газов коэффициент п [уравнение (3.1)] будет принимать любые значения от О до оо. Если возникающее при этом максимальное пересыщение пара, рассчитанное по уравнениям (3.10) и (3.13), будет больше единицы, неизбежна конденсация пара в объеме и образование облаков. Для определения численной и весовой концентрации тумана должны быть проведены соответствующие дополнительные расчеты. [c.121] Устойчивость такого облака зависит от характера движений воздушных потоков и влажности воздуха. Чем слабее ветер, тем медленнее происходит рассеяние образовавшегося тумана и тем более устойчив такой туман. С увеличением влажности воздуха уменьшается скорость испарения капель воды и, следовательно, увеличивается продолжительность существования такого тумана. Зная состав сжигаемого жидкого топлива и воздуха, а также температуру выхлопных газов и окружающего воздуха, можно предсказать возможность образования тумана позади летящего самолета и разработать мероприятия по его предотвращению. [c.121] Механизм образования тумана при дыхании в холодном помещении был установлен специальными опытами, в которых принималось, что выдыхаемый воздух насыщен парами воды . Кроме того, в течение опыта изменялась температура окружающего воздуха. [c.121] Вернуться к основной статье