ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предотвращение образования тумана при выделении пара вымораживанием из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара" Выделение пара вымораживанием широко используется при анализе газов, а также в самых разнообразных лабораторных исследованиях. В производственной практике этот процесс часто наблюдается в тех случаях, когда газы подвергают сильному охлаждению. [c.187] В лабораторных исследованиях выделение пара вымораживанием обычно осуществляют в /-образной трубе-ловушке, погруженной в охлаждаемую жидкость. При пропускании через ловушку газовой смеси, содержащей пар, происходит конденсация его на стенках ловушки. Предполагается, что содержание пара в газовой смеси после ловушки соответствует состоянию насыщения при температуре охлаждающей жидкости. Это дает основание ожидать высокую степень полноты выделения пара при использовании охлаждающей жидкости с низкой температурой (например, смеси жидкости с твердой двуокисью углерода или жидкого воздуха). [c.187] Однако из сказанного выше следует, что при конденсации пара на поверхности практически всегда образуется пересыщен- ый пар, часть которого может конденсироваться в объеме и уноситься газовым потоком из ловушки в виде аэрозоля. Естественно, что в этом случае содержание вымораживаемого компонента в газовой смеси после ловушки будет выше, чем это соответствует давлению насыщенного пара, и будет равно сумме весовых концентраций аэрозоля и пара. [c.187] Скорость газового потока в ловушках обычно невелика, поэтому температура газовой смеси после ловушки и температура ее стенок может быть принята равной температуре охлаждающей среды. Это позволяет использовать уравнения (5.7) и (5.8) для расчета ловушек. [c.188] По мере снижения температуры газовой смеси в ловушке пересыщение пара повышается, достигает максимума, а затем снижается. [c.188] Однако в тех случаях, когда максимальное пересыщение пара выше критической величины, возникающее пересыщение пара не может достигнуть своего максимального значения, так как в момент достижения критического пересыщения пара происходит конденсация пара в объеме и образование аэрозоля. После этого пересыщение пара быстро снижается благодаря конденсации пара на поверхности аэрозольных частиц. [c.188] При расчете принято температура охлаждающей среды 7 о=213°К температура воздуха на входе в ловушку 71=293 °К давление пара в газе на входе в ловушку р, = 15 мм рт. ст. Таким образом, на входе насыщение воздуха паром спирта составляет 34,2%. Принимается, что воздух освобожден от пыли, но содержит газовые ионы. [c.188] Для расчета вся длина (У-об-разной трубки-ловушки разделена на несколько участков, в конце которых, т. е. на выходе газа из участка, принимается более низкая произвольно принятая температура. Затем по уравнению (5.7) рассчитывается давление пара этилового спирта, соответствующее этой температуре. [c.188] Например, для участка ловушки с начальной температурой воздуха (на входе) Г, =273°К принимают температуру воздуха в конце участка Т=263 °К. [c.188] Температура охлаждающей среды —60 °С начальное давление пара эти-лово) о спирта 15 мм рт. ст. [c.188] При температуре 263 °К давление насыщенного пара этилового спирта рос =5,6 мм рт. ст. Отсюда по уравнению (1.1) находим, что пересыщение 5 = 1,96. Так как пересыщение пара ниже критического (5 5,,р.), тумана не образуется. [c.189] Таким же методом проведены расчеты для других участков, где не происходит образования тумана. [c.189] При таком расчете допускается некоторая неточность, так как не учитывается скорость образования тумана и тепло конденсации. Но эта неточность невелика, особенно на последних участках, где конденсируется небольшое количество пара, и конденсация происходит на уже образовавшихся каплях тумана. Поверхность таких капель весьма значительна, поэтому процесс конденсации протекает с большой скоростью. [c.189] Концентрация тумана, образующегося на каждом участке, определялась по уравнению (1.87). [c.189] Из рис. 5.13 видно, что по мере движения воздуха в ловушке давление пара этилового спирта вначале снижается почти линейно (в результате конденсации пара на стенках ловушки), примерно так же, как это показано на рис. 5.10. Затем плавный ход кривой резко изменяется, так как возникающее пересыщение пара повышается настолько, что наступает конденсация пара в объеме и образуется туман. В дальнейшем весовая концентрация тумана повышается как за счет образования новых капель, так и конденсации пара на ранее существовавших каплях. [c.189] Из рис. 5.13 также следует, что для принятых в расчете условий содержание тумана в воздухе после ловушки составляет около 60% от общего содержания этилового спирта в воздухе на входе в ловушку. [c.189] Приведенные данные расчета подтверждаются результатами определению содержания тумана этилового спирта в воздухе после ловушки для условий, принятых в расчете. Эти опыты состоят в том, что осушенный воздух, содержавший пары этилового спирта, пропускают через медную У-образную трубку, погруженную в охлаждающую жидкость. С помощью анализа устанавливают содержание этилового спирта в воздухе на входе в ловушку и на выходе из нее. [c.190] Опытные данные показаны на рис. 5.14 кружочками, причем можно отметить удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных. [c.190] Таким образом, с понижением температуры охлаждающей среды полнота конденсации будет уменьшаться, а не увеличиваться, как это очень часто предполагается. [c.190] Приведенные данные позволяют рассчитать условия проведения процесса конденсации пара в ловушке без образования тумана и обеспечить высокую степень выделения пара в ловушке. [c.190] Вернуться к основной статье