ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вывод расчетных формул из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" Такой наиболее простой вид уравнений (4.3) и (4.4) характеризует режим, установившийся между двумя поверхностями, которые находятся при неодинаковой температуре (см. рис. 4.1). [c.134] Возможность образования тумана может быть установлена и более простым путем — определением максимального пересыщения пара, возникающего между поверхностями. Действительно, если максимальное пересыщение пара превысит критическую величину, это неизбежно приведет к конденсации пара в объеме. В противном случае конденсация не будет происходить ни в одной точке объема. [c.135] Подставив это значение в уравнение (4.12), можно найти также величину максимального пересыщения пара. [c.135] При решении уравнений (4.5) и (4.6) коэффициенты диффузии и температуропроводности приняты постоянными по высоте слоя, т. е. эти коэффициенты не зависят ни от температуры, ни от состава газовой смеси. В точных расчетах эту зависимость следует учитывать тогда расчетные уравнения для давления пара, температуры и пересыщения по высоте слоя будут более сложными. [c.135] На рис. 4.2 приведены результаты расчета пересыщения паров этилового спирта в воздухе между параллельными пластинами, находящимися при различной температуре. Из рис. 4.2 видно, что с понижением температуры нижней пластины и повышением температуры верхней пластины максимальное пересыщение пара увеличивается и может значительно превысить критическое пересыщение пара. Приведенные выше рассуждения справедливы и в том случае, когда Тг Ти рг р1 и процесс диффузии осуществляется снизу вверх. В этом случае также должно соблюдаться условие, что плотность газовой смеси уменьшается в направлении от нижней поверхности к верхней. [c.136] Для кривых (см. рис. 4.2), у которых 5тах 2, приведенная зависимость 8 = 1(х1к) условна, так как уравнение (4.12) справедливо для случаев, когда 5 5кр. Если 5 5кр, характер зависимости изменяется. [c.136] На рис. 4.3 изображены кривые, относящиеся к пару этилового спирта в воздухе (/1 = 35°С, 2 = —20°С, р1 = 103,7 мм рт. ст., р2 — 2,5 мм рт. ст., = 5100). Кривая 1 построена для зависимости 8 = 1(х1к) без учета конденсации пара в объеме [рассчитана по уравнению (4.12)] кривая 3 — для критического пересыщения пара [рассчитана пе уравнению (1.61) при 0 = 0,242. [c.136] Кроме того, на рис. 4.3 показан примерный ход кривой для истинной зависимости пресыщения 8 = [ х1Н). Кривая 2 построена предположительно ее положение определяется условиями процесса и зависит от скорости образования зародышей и их конденсационного роста. [c.136] Процесс образования капель тумана в рассматриваемом случае зависит от многих факторов, определяющих численную концентрацию тумана и его дисперсность. Образование зародыщей (а затем и капель) начинается в точке пересечения кривых 1 и 3 при к 0,6 (см. рис. 4.3). Скорость этого процесса (определяемая значением 5) вначале возрастает, достигает максимального значения, а затем резко падает вследствие снижения 5 главным образом в результате конденсации пара на поверхности капель (радиус зародышей очень мал и составляет 10 см, поэтому снижение давления пара за счет их образования незначительно). Образующиеся капли движутся под действием сил термо- и диффузиофореза к поверхности, имеющей более низкую температуру, и осаждаются на ней. Капли во время движения увеличиваются в результате конденсационного роста и коагуляции. При этом все показатели, входящие в уравнения (1.42) и (1.67) и влияющие на скорость образования зародышей и их конденсационный рост [5, М, ф, Т, р — рт Тг) и др.], изменяются во времени, что затрудняет установление общей закономерности для определения дисперсности и численной концентрации тумана в общем виде, поэтому ниже приводятся данные о влиянии на эти показатели только отдельных факторов. [c.137] Некоторые представления о влиянии на величины дисперсности и численной концентрации тумана в рассматриваемом случае дают результаты опытов по конденсации алюминия В центре стеклянной колбы диаметром 8 см на витке вольфрамовой проволоки помещается навеска алюминия (100 мг). В колбе, освобожденной от воздуха, создается остаточное давление 10 мм рт. ст., после чего ее наполняют аргоном, гелием или водородом до заданного давления. При пропускании через проволоку электрического тока навеска полностью испаряется в течение 2 мин. Между проволокой и стенкой колбы протекают такие же процессы, что и между поверхностями неодинаковой температуры (см. рис. 4.1). В результате пары алюминия конденсируются в объеме с образованием мелких сферических частиц, осаждающихся на внутренней поверхности колбы. [c.137] Вследствие большой разности между температурами проволоки и стенки колбы, а также благодаря сравнительно большому расстоянию между проволокой и стенкой колбы в ней возникают конвекционные токи, оказывающие существенное влияние на процесс образования зародышей и их конденсационный рост. [c.137] Анализируя результаты опытов, можно видеть, что при повышении давления инертного газа средний размер частиц увеличивается (рис. 4.4). Это можно объяснить влиянием диффузии, скорость которой уменьшается с ростом давления инертного газа. [c.138] Расположение экспериментальных кривых для газов от гелия к аргону в зависимости от среднего размера частиц, по-видимому, объясняется снижением коэффициента температуропроводности а, т. е. он наибольший для гелия и самый малый для аргона. [c.138] Возникновение пересыщенного пара и образование капель между двумя разнотемпературными поверхностями, смоченными жидкостью, используется для определения скорости образования зародышей и критического пересыщения пара. [c.138] В первую очередь капли образуются в области максимального пересыщения пара. Если количество этих капель незначительно, то величина максимального пересыщения и расстояние от поверхности, где создается это пересыщение, могут быть установлены по приведенным уравнениям. По числу капель, осевших в единицу времени на нижней поверхности, можно определить скорость образования зародышей и установить величину 5кр. [c.138] Образование тумана в процессе конденсации пара на холодной поверхности в неподвижной среде встречается сравнительно редко, так как обычно возникают турбулентные потоки, существенно изменяющие характер процесса. [c.138] В небольших слоях, например в пограничном слое при конденсации паров в трубе, турбулентная диффузия и теплопроводность оказывают незначительное влияние на процессы передачи массы и тепла. В этом случае при нал-ичии высокого градиента температур и давления паров может возникнуть высокое пересыщение пара, что приведет к образованию тумана. [c.138] Вернуться к основной статье