ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гомогенная (спонтанная) конденсация пара из "Очистка газов" В газовой смеси, содержащей пар, постоянно в результате флуктуации образуются комплексы, состоящие из нескольких молекул, которые тотчас же снова испаряются. Комплексы не одинаковы по размеру, причем, чем больше размер комплексов, тем меньше их относительное содержание в газовой смеси. [c.56] Нешторые из комплексов достигают критического размера, в результате давление насыщенного пара над такими комплексами становится равным давлению пара в газовой смеси, выраженному уравнением (2.16). В этом случае комплексы становятся зародышами. Следовательно, при конденсации даже одной молекулы пара на поверхности зародыша последний становится каплей, радиус которой будет увеличиваться за счет конденсации пара с возрастающей скоростью (при = onst). [c.56] В момент испарения одной молекулы пара с поверхности зародыша он становится комплексом, радиусом меньше критического, поэтому такой комплекс испаряется. Так как скорости испарения и конденсации зародыша одинаковые, то только половина зародышей становится каплями. [c.56] С увеличением пересыщения пара радиус зародыша уменьшается, поэтому число зародышей возрастает, т.е. увеличивается скорость образования зародышей. [c.56] Таким образом, существует определенный минимальный, критический размер, которым должен обладать возникающий в метастабильной фазе зародыш новой фазы для того, чтобы он стал центром образования этой фазы. Поскольку для размеров, меньших и больших критического , устойчива одна или другая фаза, то критический зародыш находится в неустойчивом равновесии с метастабильной фазой. Ввиду быстрого убывания вероятности флуктуаций с возрастанием их размеров (по экспоненте), начало фазового перехода определяется вероятностью возникновения зародышей именно этих минимально необходимых размеров. [c.56] На рис. 2.3 представлен график зависимости от диаметра зародыша для водяного пара при Т = 293 К и различных значениях пересыщения пара. Как видно из графика, из уравнения (2.21) следует существование энергетического барьера, препятствующего росту зародышей с размерами, меньшими критического. Зародыши с размерами больше критического будут расти и превращаться в капли, поскольку для них с увеличением размера свободная энтальпия уменьшается, те. капли отдают энергию. Если же размер зародышей меньше критического, то они превращаются в комплексы и испаряются, так как при испарении комплексов их свободная энтальпия уменьшается. [c.58] Нетрудно заметить, что уравнение (2.22) — это попросту другая запись уравнения Кельвина (2.16). Следовательно, энергетика процессов гомогенной конденсации и конденсации на ядрах одинакова. [c.58] Здесь/— скорость образования зародышей, 1/(см -с) а — коэффициент конденсации (аккомодации), и нужно использовать такие размерности величин г/см р, мм. рт. ст 6, дин/см М, г/моль и Т, К. [c.58] В табл. 2.2 представлена зависимость основных параметров гомогенной конденсации от степени пересыщения пара для случая водяных паров в воздухе, находящихся при температуре 293 К и давлении 760 мм рт. ст. Из этих данных видно, что I очень сильно зависит от С другой стороны, чтобы поток зародышей стал заметным, нужно создать существенное пересыщение. Критическим (с точки зрения образования зародышей) называется такое пересыщение, при котором / = 1. [c.59] Решая кубическое уравнение (2.25), находим 1п S , а затем и критическую степень пересыщения. Например, для условий получения данных табл. 2.2 = 3,652. [c.59] Из формулы (2.24) следует, что надежность расчетного выхода частиц целиком обусловлена полнотой и достоверностью сведений технологического и физико-химического характера парциальные давления конденсирующихся паров (оксидов металла, углерода и т.п.), коэффициенты поверхностного натяжения конденсатов, коэффициенты конденсации и т.д. В настоящее время такая информация практически отсутствует в литературе. [c.59] Заметим, однако, что без решения этих вопросов качественное обеспечение экологических аспектов производства невозможно. [c.59] Вернуться к основной статье