ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вывод расчетных формул для пересыщения пара из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" Относительная роль турбулентной и молекулярной диффузии при смешении газов определяется отношением а/О, где со — коэффициент турбулентной диффузии, О — коэффициент молекулярной диффузии. [c.86] В этих уравнениях Сн — теплоемкость некоденсирующегося газа М — масса моля неконденсируюшегося газа Сп — теплоемкость пара Мп —масса одного моля вещества в парообразном состоянии Р — общее давление. [c.88] Из уравнения (3.10) следует, что функциональная зависимость пересыщения пара от параметра п может иметь максимум. [c.89] Значение параметра п, при котором создается максимальное пересыщение пара, может быть найдено путем исследования уравнения (3.10) на максимум обычным способом. [c.89] Подставив значение п в уравнение (3.10), можно вычислить максимальное пересыщение пара в зоне смешения газов. Это пересыщение зависит от давления пара в смешивающихся газах и от температур этих газов, т. е. чем больше разность температур, тем выше максимальное пересыщение пара. [c.90] На рис. 3.2 показана зависимость пересыщения пара от параметра п. Кривые построены на основании расчетов по уравнению (3.10), в которых температура первого газового потока (воздуха) и содержание в нем пара (воды) во всех случаях были постоянными (if = 80° и pi = 355,1 мм рт. ст.). Температура второго потока (сухого воздуха, не содерж. ащего пары воды) принималась равной последовательно 0,10 и 20 °С. [c.90] Кривая 4 (см. рис. 3.2), рассчитанная по уравнению (1.61), соответствует критическому пересыщению пара, когда скорость образования зародыщей необходимо учитывать (/ 1). [c.91] Ход кривой 1 между точками пересечения ее с кривой 4 (см. рис. 3.2) показан условно, поскольку это состояние существует только в том случае, если отсутствует конденсация пара в объеме. В действительности возникающее пересыщение пара в этой области больше критической величины (5 5кр), здесь происходить образование зародышей и величина пересыщения пара становится меньше значений, получаемых расчетом по приведенным выше уравнениям. [c.91] В результате можно сделать крайне важный вывод зная природу смэшивающихся газов, их температуру и давление пара, по уравнениям (3.13) и (3 10) можно определить возможность образования тумана при смешении газовых потоков без проведения громоздкого вычисления температур и концентраций для различных областей смешения. Необходимо также указать, что функция 5 = /(п) в некоторых случаях не имеет максимума. Отсутствие последнего не трудно установить, если учесть, что параметр п изменяется т О до + Поэ ому, если оба параметра п, вычисленные по уравнению (3.13), имеют отрицательные значения, это у азывает на т ,утствие максимума. [c.91] Свободная струя представляет собой поток газа, выбрасываемого из трубы (сопла) с большой скоростью в тот же или в другой, но спокойный газ (рис. 3.3). Выходя из сопла, поток газа создает разрежение, вследствие чего в струю всасывается окружающий газ и перемешивается в струе. По мере удаления от сопла скорость движения газа в струе уменьшается, объем его увеличивается, и струя расширяется. [c.92] Обозначим температуру газа (или газовой смеси) через Ти давление пара через р и пересыщение пара через Струя выбрасывается в окружающую газовую смесь, имеющую температуру Тг, давление пара рг и пересыщение пара 5г. [c.92] В участке струи, начинающемся около устья сопла А — Си продолжающемся до сечения М — N (начальный участок), заключается центральное ядро неизменных скоростей потока (ЛВС). Внешние границы струи ограничены прямыми линиями, сходящимися под углом 2а в полюсе 0. В последующих рассуждениях принято, что начало координат помещается в полюсе струи. Центральное ядро струи АВС имеет характеристики Ти р и Хь соответствующие характеристикам исходного газового потока (газа, выходящего из трубы). [c.92] В области исходного газового потока параметр п равен нулю, так как в этом месте количество газа, окружающего сопло, равно нулю. В области газа, создающего среду, параметр п равен бесконечности, так как здесь отсутствует исходный газ. Таким образом, в зоне смешения газов (между границами струи) параметр п изменяется от нуля до бесконечности и проходит через все положительные значения. [c.92] Схема лабораторной установки изображена на рис. 3.4. Воздух под давлением проходит башню 2, заполненную мелкими кольцами и орошаемую водой, а затем поступает в фильтр 3, содержащий гигроскопическую вату. [c.93] Промытый И отфильтрованный воздух двумя потоками направляется в камеру смешения 6, которая представляет собой цилиндр с двойными стенками (внутренний диаметр цилиндра 100 мм и высота 250 мм). Первый поток V — 1,2 м ч) насыщается-паром воды, выходящим из колбы с кипящей водой, поступает в сопло (диаметр 3,6 мм) и выбрасывается из него в виде струи. Второй поток обдувает струю и создает среду, в которую вдувается струя. Начальный момент образования тумана в струе устанавливают по появлению эффекта Тиндаля. Для этого в камеру смешения от точечной лампы направляют пучок света, положение которого может изменяться в любом направлении. [c.93] В ходе каждого опыта температура смеси, поступающей в сопло, поддерживается постоянной. Температуру воздуха, обдувающего струю, вначале устанавливают настолько высокой, что туман в зоне смешения газов не образуется в этом случае максимум на кривой пересыщения пара ниже линии критического пересыщения. [c.93] На рис. 3.5, а изображены фотографии пучка света в струе на разном расстоянии от сопла. В зоне образования тумана видна яркая полоса света, границы которой дают представление о величине зоны. На рис. 3.5,6 показан общий вид струи при освещении этот рисунок составлен из нескольких полос, часть которых приведена на рис. 3.5, й. [c.94] В первом опыте (табл. 3.1) воздух полностью очищался фильтрацией, поэтому конденсация пара происходила на зародышах, образующихся вследствие флуктуационных сгущений (гомогенная конденсация). По температуре воздуха, соответствующей началу образования тумана, с помощью уравнения для максимума (3.13) рассчитывают значение параметра п, а затем, подставляя его в уравнение (3.10), подсчитывают максимальное пересыщение пара (в данном случае оно будет критическим). [c.94] Если проводить расчет по формулам (1.61) и (1.62), то 5кр при 41,2° С будет равно 2,77, т. е. опыт подтверждает справедливость уравнения (3.10). [c.96] В остальных опытах промытый и отфильтрованный воздух перед поступлением в камеру смешения соприкасался с раскаленной платиновой проволокой или окисью магния В результате воздух обогащался очень мелкими заряженными частицами (ядрами конденсации), на которых и происходила конденсация паров. Так как в опытах 2—5 (см. табл. 3.1) величина полученного пересыщения оказалась приблизительно равной единице, то очевидна справедливость приведенных выше уравнений. [c.96] Вернуться к основной статье