ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разные случаи образования тумана в результате химической реакции газов в объеме из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" В атмосфере непрерывно протекают химические реакции газов с образованием новых веществ, обладающих более низким давлением насыщенного пара, чем исходные вещества. В результате происходит конденсация продуктов реакции в объеме с образованием жидких или твердых частиц —ядер конденсации, играющих важную роль в процессе образования облаков в атмосфере. [c.239] Возникновению атмосферных ядер конденсационного происхождения посвящено большое число исследований в связи с изысканиями способов искусственного вызывания осадков, а также методов защиты атмосферы от загрязнения вредными аэрозолями. [c.239] К числу веществ, играющих наибольшую роль в образовании ядер конденсации, относятся азотная и серная кислота, а также ряд соединений на основе этих кислот. [c.239] Газообразные вещества выбрасываются в атмосферу с отходящими газами или попадают в нее в результате протекающих в природе естественных процессов. [c.239] Источники отходящих газов, засоряющих атмосферу (и участвующих в дальнейшем в химических процессах), весьма многочисленны и разнообразны. Различаются они как по качеству содержащихся в них примесей, так и по объему отходящих газов грузовые и легковые автомашины, тракторы, корабли, паровозы и тепловозы, промышленные предприятия, нефтеперерабатывающие заводы, разнообразные химические и металлургические заводы и комбинаты, тепловые электроцентрали и т. д. Трудно назвать предприятие, которое не выбрасывало бы в атмосферу газообразные продукты. [c.239] Реакция (б) сдвигается вправо при температуре ниже 140 °С, при этом константа скорости реакции увеличивается с понижением температуры Результаты исследований по изучению реакции (в) показывают что реакция протекает в газовой фазе и приводит к образованию тумана азотной кислоты, если давление пара азотной кислоты выше давления насыщенного пара. [c.240] Сернистый ангидрид образуется почти во всех процессах горения, так как большинство видов топлива (уголь, нефть, горючие газы и др.) содержит серосодержащие вещества. Большое количество сернистого ангидрида поступает в атмосферу с отходящими газами цветной и черной металлургии, образующимися при обжиге сульфидных руд и агломерации руд черных и цветных металлов. Кроме того, сернистый ангидрид образуется в атмосфере в результате окисления сероводорода, поступающего в нее при разложении различных органических продуктов. [c.240] 60 млн. т в год. Если учесть и другие виды серосодержащего сырья, сжигаемого на предприятиях других отраслей промышленности, а также газы вулканических извержений, то общее количество сернистого ангидрида, выбрасываемого в атмосферу, составит около 100 млн. т в год. Весь этот сернистый ангидрид превращается в серную кислоту и ее соли, а затем в виде жидких и твердых частиц (аэрозолей) или вместе с каплями дождя (образовавшимися на этих частицах как на ядрах конденсации) осаждается на поверхности земли. [c.240] Гомогенная конденсация в результате химических реакций газообразных веществ в объеме способствует образованию туманов в городах и крупных промышленных центрах, где в атмосферу выбрасывается большое количество отходящих газов, содержащих 502, окислы азота и др. Образующиеся при химических реакциях вещества обычно гигроскопичны и служат активными ядрами конденсации, на которых конденсация паров воды происходит при 5 1. [c.241] Газообразные вещества отходящих газов под действием молекулярной и турбулентной диффузий рассеиваются в атмосфере. При образовании тумана вредные вещества находятся в каплях, которые под действием силы тяжести опускаются из верхних слоев атмосферы в приземный слой воздуха и могут долго в нем задерживаться (особенно в тихую погоду), создавая опасность для здоровья и жизни людей. Это наглядно подтверждается трагическими событиями, происшедшими в Лондоне с 5 по 9 декабря 1952 года. В этот период в Лондоне была безветренная погода и образовался густой туман, насыщенный отходящими газами домашних топок и промышленных предприятий. Заболеваемость и смертность резко повысились, в особенности среди пожилых людей и детей, в течение недели в Лондоне умерло 2464 человека, смертность в эти дни достигла уровня, наблюдавшегося в холерную эпидемию 1866 г.зо. [c.241] Сажа представляет собой весьма тонкий черный порошок, состоящий из высокодисперсных частиц углерода, средний радиус которых составляет 10 —10 см. Удельная поверхность сажи (суммарная поверхность частиц, содержащихся в 1 г сажи) составляет от 10 до 200 чем больше удельная поверхность сажи, тем выше ее качество. [c.241] Сырьем для получения сажи служат углеводороды, которые сжигаются при недостатке кислорода либо подвергаются термическому разложению. Образующиеся мельчайшие частицы углерода затем коагулируют в более крупные агрегаты. [c.242] В литературе отсутствуют надежные данные о механизме процесса образования сажи 1. Можно предположить, что образующийся пар углерода конденсируется в объеме в соответствии с общими закономерностями, установленными для гомогенной конденсации пара. Исходя из этого предположения, рассмотрим реакцию-разложения метана, положенную в основу термического метода получения сажи, а также определим оптимальные условия процесса получения высокодисперсной сажи, основываясь на приведенных в настоящей работе данных по теории образования тумана. [c.242] Углерод конденсируется частично на насадке и частично в объеме с образованием частиц углерода сферической формы. Эти частицы осаждаются (они и образуют сажу), а водород используется как товарный продукт. [c.242] В действительности одновременно протекает ряд побочных процессов, однако они здесь не рассматриваются, так как не меняют сущности основного процесса. [c.242] Поскольку реакция разложения СН4 эндотермична, насадка постепенно охлаждается. Когда ее температура снизится до 1473 °К, прекращают подачу СН4, насадку нагревают и цикл повторяют вновь. По мере снижения температуры насадки дисперсность сажи снижается. [c.242] В настоящее время отсутствуют надежные данные о влиянии различных факторов на скорость образования сажи, поэтому получить уравнение для dSjdx, учитывающее процесс образования пара углерода (и, следовательно, S), скорость образования зародышей (поскольку отсутствуют данные о поверхностном натяжении углерода и в каком агрегатном состоянии находятся зародыши), скорость роста зародышей и другие факторы, невозможно. [c.243] Для приближенного решения поставленной задачи в уравнение (1.7) подставляют значения dpldx и dTjdx без учета образования зародышей. Такое допущение в некоторой степени может быть оправдано тем, что в начальный период образования зародышей (радиус зародыша 10 см) снижение величины р и повышение Т вследствие образования зародышей незначительно. [c.243] Температура в печи в период разогрева достигает 1570— 1670°К, а в рабочий период постепенно снижается до 1370—1470°К. Таким образом, путем расчетов получена более низкая температура. Однако, учитывая приближенный характер расчета (как указывалось выше), соответствие расчетных и практических данных нужно признать удовлетворительным. [c.244] Вернуться к основной статье