ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адиабатические процессы в природе и производственной практике из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" Представление о влиянии различных факторов на численную концентрацию капель можно составить на основании теоретических исследований процесса конденсации при адиабатическом расширении парогазовых смесейили результатов расчетов . [c.68] На рис. 2.2 приведены кривые, построенные на основе результатов постадийного расчета процесса гомогенной конденсации пара воды по уравнению (1.46) при адиабатическом расширении паро-воздушной смеси от начального объема 1 до конечного объема Уг в течение т = / = 10 сек. При этом = 1,5. Начальная температура смеси Т = 291 °К, давление пара воды р= 15,33 мм рт. ст. (расчет приведен на стр. 74). [c.68] Необходимость продолжения расчета после того, как процесс расширения заканчивается, вызвана тем, что в некоторых случаях гомогенное образование зародышей продолжается еще некоторое время и после окончания расширения. [c.69] В расчете учитывается тепло, выделяющееся в результате конденсации пара на каплях, температура этих капель, а также зависимость скорости конденсации от радиуса капель (который существенно изменяется во времени). [c.69] Из рис. 2.2 видно, что характер кривых, соответствующих температуре, давлению пара и пересыщению, резко меняется в момент окончания расширения. Кривые, соответствующие численной концентрации капель и их среднему радиусу, изменяются менее резко, так как процесс образования капель и их рост продолжаются и после расширения. [c.69] Кривая 3 построена по результатам расчета по уравнению (1.48). При этом получают более высокие значения /, чем при расчете по уравнению (1.46). Процесс образования зародышей прекращается до окончания расширения (при т = 9,5-10 сек), поэтому в конце расширения и после него кривая 3 параллельна оси абсцисс. Прекращение образования зародышей объясняется тем, что к указанному времени достигается высокая весовая концентрация тумана, а радиус капель становится достаточно большим, вследствие этого заметно снижается давление пара воды в воздухе (в результате конденсации пара в объеме) и повышается температура паро-газовой смеси за счет выделения тепла конденсации. Оба эти процесса приводят к снижению величины 5. [c.70] Таким образом, характер кривых Л = /(т) при адиабатическом расширении паро-газовой смеси существенно зависит от времени t, в течение которого производится расширение смеси от объема до Кг, т. е. от скорости расширения. [c.70] Пересыщение пара также зависит от скорости расширения. Это подтверждается приведенными на рис. 2.4 данными, полученными расчетом для указанных ранее условий (стр. 68), но при разном значении /, а следовательно, и коэффициента Б [см. уравнение (2.13)]. [c.70] При 1 = 1 сек (кривая 1) образование зародышей начинается при Кг/У] = 1,30. Вначале этот процесс не оказывает заметного влияния на величину 5, так как размер зародышей мал ( 10 см) и расход жидкости на их образование незначителен. Поэтому кривая 1 и кривая, отражающая процесс, в котором не учитывается образование капель, практически совпадают. [c.70] По мере увеличения N я г повышается скорость конденсации пара на поверхности капель [в соответствии с уравнением (1.67)] и все более заметно проявляется влияние этого процесса на величину 5. [c.70] Образование зародышей прекращается при У/ = 1,47 (5 снижается до 5кр, V — объем газа в момент времени т). Следовательно, в течение отрезка времени от У/У) = 1,3 до У У = 1,47 протекают оба процесса — образование зародышей и их конденсационный рост. Вследствие этого туман как из крупных капель, образовавшихся в начале процесса, так и мелких, образовавшихся в конце процесса. По достижении степени расширения 1/г/У1 = 1,47 продолжается конденсационный рост крупных и испарение мелких капель, так как давление насыщенного пара над мелкими каплями больше, чем над крупными (изотермическая перегонка). [c.70] Чтобы получить уравнение для йр/йТ и й81(1х, необходимо сначала найти производные йр1йТ и с1Т/йх и подставить их значения в уравнение (1.7). [c.71] Первое слагаемое правой части уравнения (2.16) выражает скорость процесса конденсации пара на поверхности капель, имеющихся в газовой смеси, второе — скорость перехода пара в жидкое состояние в результате образования зародышей. Так как радиус зародышей очень мал (л 10 см), количество жидкости в этих зародышах весьма незначительно, поэтому второй член правой части уравнения (2.16) в большинстве практических случаев можно не учитывать. [c.71] Первое слагаемое правой части уравнения (2.21) выражает количество тепла, выделяющегося при конденсации пара на поверхности капель, находящихся в газе. Второе слагаемое — количество тепла, выделяющегося при образовании зародышей. В данном случае второе слагаемое по сравнению с первым мало, и его можно не учитывать. [c.72] Когда 5 5кр и зародыши в газе отсутствуют, К = Z = 1. В этом случае уравнение (2.27) переходит в уравнение (2.10). [c.73] Образование капель приводит к увеличению йр йТ и уменьшению 5, что вызывает снижение скорости образования зародышей. Вначале это влияние незначительное, но в дальнейшем, в результате роста N и г, а также уменьшения ф значение У становится больше единицы, I превращается в нуль, а затем становится отрицательной величиной. Вследствие этого величина 5 резко уменьшается и образование зародышей быстро прекращается. [c.73] В этот период изменение температуры газовой смеси за счет выделения тепла конденсации во много раз превышает изменение температуры в результате адиабатического расширения газовой смеси. [c.73] Решение уравнений (2.27) и (2.28) связано с большими трудностями, так как величины г, ц и Рг (Тг) [входящие в состав Л и С в уравнениях (2.18) и (2.20)] зависят от времени. [c.74] Расчет величины I ведут по уравнению (1.46). [c.74] Вернуться к основной статье