ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость дисперсности и численной концентрации тумана от пересыщения пара из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" После того как пересыщение пара превысит критическую величину (S 5кр),, выражения для определения производной dpjdT существенно усложняются, так как р и Т изменяются не только при протекании основных процессов, вызывающих увеличение пересыщения пара, но и от трех одновременно идущих во времени процессов образования зародышей, их конденсационного роста и коагуляции. [c.261] Для того чтобы зародыши превратились в достаточно крупные капли радиусом 10 —10 см (наиболее часто встречающиеся в производственной практике), они должны увеличиться в объеме в 10 —10 2 раз. [c.262] При невысокой численной концентрации (при Л/ 10 см ), когда коагуляция не оказывает существенного влияния на величину капель, значительное увеличение их радиуса (достигаемое главным образом за счет конденсационного роста) может произойти при достаточно длительном пребывании зародышей (а затем и капель) в пересыщенном паре. К концу процесса формирования зародышей выделяется полидисперсный туман, поскольку в результате конденсационного роста радиус капель, образовавшихся в начале процесса, становится больше радиуса капель (зародышей), образовавшихся в конце этого процесса. Однако в дальнейшем, когда образование зародышей прекращается, а пересыщение пара сохраняется (5кр 5 1), полидисперсность тумана снижается тем в большей степени, чем продолжительнее время т, в течение которого капли находятся в пересыщенном паре (см. рис. 5.13). [c.262] Из приведенных данных видно, что составление уравнений для dpjdT и dS.fdx в общем виде и решение этих уравнений с целью получения представления о дисперсности и численной концентрации тумана в различных процессах, приводящих к повышению значения S, в настоящее время связаны с большими трудностями. [c.262] На протяжении первого этапа протекают одновременно три процесса — образование зародышей, их конденсационный рост и коагуляция. При этом скорость образования зародышей с течением времени увеличивается. К концу первого этапа получается полидисперсный туман, так как радиус капель, образовавшихся в начале этапа в результате конденсационного роста, становится больше радиуса капель, образовавшихся в конце этапа. [c.262] На втором этапе протекают те же процессы, что и на первом, но скорость образования зародышей уменьшается вследствие уменьшения S, а повышается конденсационный рост капель вследствие увеличения радиуса и уменьшения коэффициента ф [см. [c.262] Значение производной с(5/йт зависит от скорости, с которой протекает основной процесс, вызывающий повыщение величины 5. При адиабатическом расширении паро-газовой смеси определяющей скоростью является скорость ее расширения, выражаемая коэффициентом Б [см. уравнение (2.13)]. При смешении паро-газовой смеси с более холодным инертным газом в струе такой скоростью будет скорость потока 1 в сопле струи (стр. 107) при конденсации пара в трубе, охлаждаемой с наружной поверхности, это скорость движения паро-газовой смеси т (стр. 173) при образовании тумана в результате химической реакции — скорость реакции образования нового продукта или скорость перемешивания реагирующих веществ и т. д. [c.263] В рассмотренном ранее примере образования тумана в ре зультате адиабатического расширения паро-газовой смеси (см рис. 2.2) первый этап процесса образования тумана соответствует периоду расширения паро-газовой смеси в промежутке времени от То = 0,5-10 2 до Т1 = 10 2 сек за это время пересыщение пара повышается примерно с 5 до 15. Второй этап соответствует периоду от т = 10 2 до т = 1,4-10 2 сек пересыщение пара изменяется примерно от 15 до 7. Третий этап начинается при т== 1,4-10-2 сек, когда 5 = 5кр, и продолжается до тех пор, пока давление пара в паро-газовой смеси не будет равно давлению на сыщенного пара над каплями наименьшего радиуса [в соответствии с уравнением (1.9)]. [c.263] Уменьшение пересыщения пара во втором и третьем этапах формирования тумана происходит в результате снижения давления пара и выделения тепла конденсации за счет образования зародышей и конденсационного роста капель. Однако, поскольку радиус зародышей очень мал, расход пара на их образование и количество выделяющегося тепла незначительны и в большинстве практических случаев их можно не учитывать. Поэтому снижение пересыщения пара наступает только после того, как численная концентрация и радиус капель достигнут достаточно большой величины. [c.263] Избыток жидкости, соответствующий разности пересыщений пара в конце второго этапа (при 5 = 5кр) и в конце процесса (при 5 1), когда система приходит в равновесие, конденсируется на каплях. Поэтому представляется возможным, исходя из показателей в конце второго этапа, определить средний радиус капель в конце процесса (стр. 189). [c.263] При образовании тумана в процессе конденсации пара на более холодной поверхности характер изменения показателей на каждом этапе формирования тумана примерно такой же, как и при адиабатическом расширении паро-газовой смеси, но абсолютные значения показателей иные. [c.264] Первый этап протекает на участке трубы 100 мм (от точки а до точки б) при изменении S от 3,4 до 5,6 (см. рис. 5.13). Второй этап очень кратковременный (он протекает на участке трубы 20 мм), так как пересыщение снижается в результате конденсации пара не только в объеме (как это наблюдается при адиабатическом расширении), но и на поверхности трубы. Третий этап самый продолжительный, он протекает на участке трубы более 1000 мм, но в конце процесса количество пара, конденсирующегося на поверхности капель, незначительно, поэтому их радиус практически не изменяется. Коэффициент изменчивости а, характеризующий монодисперсность тумана [см. уравнение (1.83)], сначала увеличивается, достигает максимального значения, затем уменьщается (см. рис. 5.13). В конце трубки туман становится практически монодисперсным (а = 0,17). [c.264] При смешении в струе паро-газовых потоков неодинаковой температуры процесс образования тумана значительно сложнее, поскольку величина пересыщения пара существенно изменяется по сечению и длине струи (по осям дг и г/). В этом случае рассматривать процесс образования тумана по этапам не представляется возможным, так как каждый из них одновременно протекает в различных участках струи. Однако если смешение проводить в тройнике при высоких скоростях смешивающихся газов то в первом приближении можно принять, что смешение газов происходит мгновенно dS/dx = oo). В этом случае первый этап можно не учитывать и принять, что процесс образования тумана начинается на втором этапе при S = Smax- Этот этап определяется скоростью конденсации пара в объеме, т. е. скоростью образования зародышей / [уравнение (1.42)] и скоростью конденсации пара на поверхности капель [уравнение (1.67). [c.264] В течение третьего этапа, как и во всех других случаях образования тумана, наблюдается только конденсационный рост капель. При этом общее количество пара, конденсирующегося на поверхности капель, определяется избытком пара в пределах изменения пересыщения от S = Skp до S 1. Естественно, что третий этап тем более продолжителен, чем меньше значения N и г. [c.264] В соответствии с приведенными данными (стр. 261) дисперсность и численная концентрация тумана определяются максимальным пересыщением пара 5тах (зависящим от производной dSjdx) и давлением пара р в момент образования тумана. [c.265] Изменяя значения Smax, dS/dx и давление пара р, можно регулировать дисперсность и численную концентрацию тумана. Например, для увеличения среднего радиуса капель (при прочих равных условиях) уменьшают значение dS/dx (и соответственно S), снижают численную концентрацию тумана и повышают давление пара в момент образования тумана. Для уменьшения полидисперсности тумана увеличивают числовое значение Smax и dS/dx в первом и втором этапах и продолжительность третьего этапа, поддерживая в нем условия 5кр S 1. [c.265] Вернуться к основной статье