ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физическая и химическая конденсация пара из "Очистка газов" При длительном соприкосновении поверхности жидкости, находящейся в замкнутом пространстве, с ее паром при данной температуре устанавливается определенное для каждой жидкости равновесное давления пара, называемое давлением насыщенного пара. При этом даже бесконечно малое увеличение давления пара над поверхностью жидкости приводит к конденсации пара на этой поверхности, а бесконечно малое уменьшение давления вызывает испарение жидкости с ее поверхности. [c.49] Соотношение (2.3) представляет собой условие фазового равновесия. В пространстве переменных 1,р Т линия пересечения поверхностей и, = и, и и, = и, представляют собой линию сосуществования двух фаз. При переходе через эту линию происходит фазовое превращение. Всегда реализуется фаза с меньшим значением химического потенциала Д., поскольку она более устойчива. [c.50] Значение коэффициентов А В приведены в справочной литературе [8, 9] для некоторых веществ значения этих коэффициентов даны в табл.2.1, которая является незначительным фрагментом из большой таблицы, приводимой в справочниках. Попутно заметим, что хотя в настоящее время стараются всемерно придерживаться единиц измерения международной системы СИ, в отношении параметров аэрозольных систем это правило часто нарушается. Это обстоятельство обусловлено тем, что при линейном размере частиц, исчисляемом в мкм, строгое соблюдение системы СИ приводит к появлению в выражениях лишенных физического смысла множителей в виде 10 в больших отрицательных степенях. По этой причине мы в дальнейшем наряду с единицами измерения СИ будем иногда пользоваться и несистемными единицами эрг, дина, мм ртутного столба и т.п. [c.51] Процесс перехода пара в жидкость — конденсация — может происходить лишь на поверхности, давление насыщенного пара над которой меньше, чем давление пара в газе. [c.51] Над выпуклой поверхностью, которую имеют мелкие капли жидкости (и вообще центры конденсации), давление насыщенного пара больше, чем над плоской поверхностью, и увеличивается с уменьшением радиуса кривизны. Поэтому необходимым условием конденсации пара в объеме и образования тумана является наличие пересыщенного пара. [c.51] Процесс гетерогенной конденсации пара можно разделить на две стадии образование пересыщенного пара и конденсация этого пара на ядрах конденсации или газовых ионах с ростом их до размеров капель. [c.51] Процесс гомогенной конденсации существенно отличается от гетерогенной конденсации пара и состоит из трех стадий образование пересыщенного пара, образование зародышей, конденсация пара на поверхности зародышей и их рост до размеров капель тумана. [c.51] Конденсация пара в объеме начинается при определенном пересыщении, называемом критическим пересыщением 5 . Процесс перехода пара в туман происходит скачкообразно, когда = 5 . [c.51] Помимо вышеописанных процессов, обусловленных чисто физическими явлениями, имеет место образование пересыщенного пара и тумана (в общем случае конденсационного аэрозоля) в результате химических реакций газообразных веществ в объеме. [c.52] Необходимым условием образования пересыщенного пара при химических реакциях газообразных веществ в объеме является выделение таких продуктов реакции у которых давление насыщенного пара меньше, чем давление насыщенного пара исходных реагентов. Химические реакции могут протекать в газовой фазе при столкновении молекул реагирующих веществ в результате турбулентного или диффузионного перемешивания газов или воздействия на газы (или смеси газов) различных агентов, инициирующих реакцию теплоты, лучей (световых, рентгеновских или радиоактивных), ультразвука и т.д. [c.52] Например, при столкновении молекул серного ангидрида 80 и паров воды Н О и многих других веществ происходит образование паров новых соединений (сернистой кислоты Н ЗО и др,), обладающих низким давлением насыщенного пара. В результате возникает высокое пересыщение паров продуктов реакции они конденсируются в объеме с образованием тумана. [c.52] При высоких температурах в результате нагревания паров пентакарбонил железа Ре(СО) и тетракарбонил никеля N (00) , образующихся при некоторых технологических процессах металлургии, происходит разложение этих продуктов с выделением паров металлов, которые конденсируются в объеме и осаждаются в виде металлических порошков. При выпуске чугуна из доменных печей или вагранок пары карбидов различных элементов переходят в атмосферу и, взаимодействуя с кислородом воздуха и водяными парами, распадаются, образуя графитную спель, имеющую большую ценность как сырье для получения остродефицитной графитовой продукции. Аналогично происходит разложение некоторых углеводородов при нагревании их в отсутствие или при недостатке кислорода. Углеводороды разлагаются с выделением паров углерода, которые конденсируются в объеме в виде мельчайших частичек, образующих высокодисперсную сажу. [c.52] В структурном отношении частица сажи представляет собой множество беспорядочно расположенных графитовых кристаллитов, в промежутках между которыми располагается аморфное вещество. В саже, кроме углерода, содержится всегда небольшое количество водорода. С повышением температуры и времени контакта происходит наиболее глубокое разложение метана с образованием сажи и водорода. В ряде процессов специально получают сажу для удовлетворения потребностей резиновой и других отраслей промышленности. [c.52] Образование сажи при термическом разложении углеводородов представляет собой физико-химический процесс возникновения новой твердой фазы, подчиняющийся двум одновременно развивающимся стадиям образованию зародышей новой фазы и их росту. Скорости этих процессов определяются, главным образом, степенью пересыщения системы. Термодинамически наиболее трудной и требующей наибольшего пересыщения стадией является образование зародышей. Рост образовавшихся зародышей происходит быстро при меньшем пересыщении системы, сильным падением которого он всегда сопровождается. Скорость процесса в целом и дисперсность получаемой сажи зависят от скорости образования зародышей и, следовательно, от степени пересыщения системы. В процессе сажеобразования пересыщение системы обусловлено повышением температуры. Таким образом, чем быстрее возрастает температура углеводорода, тем больше скорость образования зародышей и тем выше должна быть дисперсность получающейся сажи. [c.52] Вернуться к основной статье