Конденсация в твердое состояние

Предложенная теория механизма конденсации в твердое состояние основана на том, что при соответствующем понижении давления средняя длина свободного пробега молекул достигает величины, близкой к размерам сосуда, содержащего газ. Молекулы газа или пара могут достигать стенок сосуда без столкновений с другими молекулами, и, таким образом, тепло передается без установления градиента температуры и давления. Так как передача тепла от нагретого объекта не зависит от размеров системы и в газе не устанавливается градиент температуры, то в этой области давлений нельзя говорить о коэффициенте теплоотдачи. Положив в основу теории конденсации процесс переноса массы и определяя в качестве первичной величины скорость конденсации пара в твердое состояние, мы смогли решить поставленную задачу без необходимости использования эмпирического коэффициента а. [c.112]

При условии пренебрежения сопротивлением вакуумных коммуникаций между сублиматором и конденсатором интенсивность процесса конденсации в твердое состояние может быть выражена уравнением [c.123]

Неравенство (250) написано применительно к процессу конденсации пара на охлаждаемой поверхности или, в случае конденсации в твердое состояние, применительно к конденсации на движущейся границе конденсата. Пока на движущейся границе давление пара остается ниже давления в объеме конденсатора, до тех пор продолжается процесс конденсации. Другими словами, помещенная в объем конденсатора поверхность (например, сферическая) с температурой ниже температуры паровоздушной смеси, находящейся в конденсаторе, оказывается поверхностью или ядром конденсации пара. В объеме конденсатора можно разместить не одну поверхность, а несколько, и притом разных размеров. Тогда условием конденсации на каждой такой поверхности будет выполнение неравенства [c.141]

Конденсация в твердое состояние в присутствии неконденсирующихся газов принципиально отличается от конденсации пара в жидкость с примесью неконденсирующихся газов. Исследование этого вопроса в условиях конденсации в твердое состояние в вакууме осложняется еще и тем, что здесь мы имеем дело с нестационарным процессом образования новой фазы. Физические и геометрические параметры образующегося в вакууме конденсата непрерывно изменяются во времени, тогда как при конденсации пара в жидкость они при определенных условиях остаются постоянными благодаря непрерывному стеканию образующейся жидкости с поверхности конденсации. В этом случае [c.155]

Из полученных опытных данных следует, что при конденсации пара в твердое состояние в вакууме у поверхности конденсата не образуется слоя, насыщенного неконденсирующимся газом, как это происходит в случае конденсации в жидкость при давлениях выше тройной точки. Однако этой гипотезы недостаточно для объяснения того факта, что при наличии неконденсирующихся газов скорость конденсации в твердое состояние при данном парциальном давлении пара выше скорости-конденсации чистого пара при том же давлении. Поэтому можно предположить, что в рассматриваемом случае молекулы газа являются как бы переносчиками молекул пара из объема к поверхности конденсации. Такой процесс представляется возможным, поскольку молекулы неконденсирующегося газа, отраженные от поверхности сублимационного льда, становятся при известных условиях центрами адсорбции молекул пара или даже ассоциированных групп при этом образуются так называемые комплексные молекулы. Комплексная молекула продолжает свое движение в объеме конденсатора, сталкиваясь с другими молекулами, и при определенных условиях достигает охлаждаемой поверхности, где распадается на молекулы пара и газа. При этом молекула пара воссоединяется с кристаллами льда, а молекула газа отражается от поверхности. [c.156]

Применим к процессу сублимации метод, использованный нами при-рассмотрении конденсации в твердое состояние, учитывая, что при наличии интенсивного испарения с поверхности, приводящего к повышению давления пара над поверхностью сублимируемого вещества, не все испарившиеся частицы пара успевают своевременно покинуть пространство испарения, а часть из них распадается на отдельные молекулы и возвращается на поверхность сублимации. С повышением давления возвращаются обратно на поверхность испарения не только отдельные молекулы, но возможно и комплексы. Тогда в уравнение (301), определяющее скорость сублимации в высоком вакууме, следует ввести коэффициент сублимации [c.184]

Рассматриваются основные особенности сублимационного метода очистки жидких веществ в сравнении с обычной дистилляцией. Показана принципиальная возможность достижения высоких коэффициентов разделения как на стадии сублимации, так и конденсации в твердое состояние. Рис. 1. [c.338]

Основные колебания линейной молекулы H N (С , )—два внутренних валентных колебания (vi и va типа А ) и дважды вырожденное валентное колебание (v2 типа Ех). Из таблицы характеров для группы С<х>г видно, что все эти колебания активны как в ИК-спектре, так и в спектре КР. После конденсации в твердое состояние (фаза I) позиционная симметрия молекул становится С . Следует отметить, что в этом случае оси свободной молекулы и кристаллографические оси совпадают. Операция [c.378]

Максимальную скорость перехода из газообразной фазы в твердую, т. е. максимальную скорость конденсации в твердое состояние, можно определить при следующих допущениях все молекулы газа, попавшие на криопанель, конденсируются на ней независимо от температуры криопанели поверхность криопанели энергетически однородна. [c.36]

По-другому протекают процессы при конденсации пара. При движении жидкости в условиях нормальных давлений пограничный слой образуется в результате наличия сил трения между потоком жидкости и поверхностью, что приводит к явлению прилипания движущихся слоев к неподвижной поверхности. Эти силы в какой-то степени действуют и при конденсации. Но они пренебрежимо малы по сравнению с теми новыми явлениями, которые наблюдаются в процессе фазового превращения, в процессе образования кристаллов при конденсации в твердое состояние. [c.86]

Таким образом, конденсация пара в жидкое состояние в разреженной среде охватывает диапазон давлений от 760 мм рт. ст. до тройной точки. Ниже тройной точки происходит конденсация в твердое состояние. Аппараты, в которых происходит конденсация пара в твердое состояние, называем сублимационными конденсаторами. [c.179]

Фиг. 99. Схема распределения температур при конденсации пара на поверхности а — конденсация в жидкое состояние б — конденсация в твердое состояние.

Такой способ расчета применяется при конденсации в жидкое состояние, когда устанавливается постоянная толщина образовавшейся пленки его при известных условиях можно распространять и на конденсацию в твердое состояние, в частности на скребковые конденсаторы, где образующийся слой льда имеет постоянную величину. [c.227]

Распределение конденсата и расположение эффективной поверхности. Одна из основных трудностей при изучении конденсации пара в твердое состояние состоит в определении поверхности, на которой происходит конденсация, и закона распределения льда на этой поверхности. Эта трудность почти в равной степени относится как к области конденсации пара в жидкость, так и к области конденсации в твердое состояние. Для решения этой задачи очень важен рентгеноскопический метод, благодаря применению которого удалось выяснить характер изменения эффективной и действительной поверхности при конденсации пара в твердое состояние. Определение размера площади, покрытой конденсатом, позволило построить кривые интенсивности конденсации и на их основании сделать правильный вывод о роли газовых примесей в изучаемом процессе. Важный вывод, к которому мы пришли, заключается в том, что эффективная поверхность не меняется во времени в ходе всего процесса конденсации. При заданных термодинамических параметрах пара и хладагента ее величина устанавливается мгновенно в момент впуска пара в объем конденсатора. [c.242]

Экспериментальные исследования конденсации в твердое состояние в условиях высокого вакуума сводились к определению коэффициента конденсации Нк и функции распределения конденсата. Ленгмюр и Кнудсен показали, что при конденсации паров металла на поверхности й можно считать равным единице. [c.24]

При расчете аппаратов, предназначенных для конденсации в твердое состояние (десублимации), по соотношениям, построенным аналогично формуле Нуссельта, допускается принципиальная ошибка. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности конденсата определяется по теплоте фазового превращения, в то время как в действительности этот коэффициент должен характеризовать процесс охлаждения пара до температуры насыщения. [c.138]

Сублимированную серу или серный цвет получают путем медленной дистилляции сырой серы с последующей конденсацией в твердое состояние (или сублимацией) в виде мелких, очень легких частиц. В основном, используется в виноградарстве, в химической промышленности и для вулканизации высококачественной резины. [c.33]

Таким образом, отрицательные значения вириальных коэффициентов для рассмотренных выше смесей указывают на то, что в этих смесях должны быть ассоциированные группы молекул воды и газов. Понижение температуры газа приводит к отрицательным значениям вириальных коэффициентов для смесей с водяным паром даже у газов с заполненными электронными оболочками (Аг, Не). Если вириальные коэффициенты для смеси газов (НаО + газ) отрицательны, то эти газы интенсифицируют процесс конденсации пара в твердое состояние. Справедливо и обратное заключение — если газы интенсифицируют процесс конденсации в твердое состояние (лед), то вириальные коэффициенты для этих газов отрицательны. [c.108]

Атомы углерода способны соединяться друг с другом, образуя более сложные молекулы, но в, отличие от На, Ог или N2, которые насыщены и слабо притягиваются друг к другу, а потому при обычных условиях газообразны, молекулы углерода не насыщены и чрезвычайно склонны к конденсации в твердое состояние они остаются газообразными лишь при очень высоких температурах. [c.26]

Исследования процессов конденсации в твердое состояние и сублимации выявили интенсифицирующую роль неконденсирующихся газов в определенных условиях разрежения. Интенсификация процесса сублимации вызвана тем, что молекулы неконденсируюЩегося газа, достигшие поверхности испарения, ассоциируются со свободными молекулами пара и, отражаясь в этом комплексе от поверхности испарения, уносят их к поверхности конденсатора. Чем больше атомов в молекуле неко нденсирующегося газа, чем больше энергия молекул, тем эффективнее их воздействие на процесс испарения ниже тройной точки. В этом случае переносчиками молекул пара могут являться отрицательно активные молекулы газа. Такие молекулы, как и положительно активные при конденсации, служат переносчиками молекул пара. Чем больше энергии отдает молекула неконденсирующегося газа поверхности сублимируемого вещества, тем больше испаряется с этой поверхности молекул пара. В соответствии с этим в сов1ременных сублимационных аппаратах стараются вести ироцесс конденсации и испарения в присутствии остаточного газа, если это допустимо по технологическим условиям. При низких температурах наиболее эффективными частицами, интенсифицирующими процесс сублимации, являются молекулы и кванты с большой энергией, а частицами, интенсифицирующими процесс конденсации водяного пара в твердое состояние, — молекулы газа с минимальной энергией и положительные и отрицательные ионы. [c.7]

Таким образом, способ расчета, который применяется при конденсации в ж идкое состояние при постоянной по времени толщине 0 б раз0(вав-щейся пленки конденсата, может быть формально распространен на конденсацию в твердое состояние. В действительности его можно было бы применить только к скребковым конденсаторам, где образующийся слой льда непрерывно соскребается с поверхности, причем на стенке практически остается минимальный слой постоянной толщины б . В общем случае вследствие нестационарности процесса конденсации в твердое состояние использовать при расчете уравнения теплапередачи (218), (219) не удается, так как толщина слоя льда — величина переменная, зависящая от времени и расположения каждого участка поверхности конденсации по отношению к входному сечению. Соответственно температура на поверхности льда и площадь, на которой происходит конденсация,— переменные величины. Теплопроводность льда не постоянная, а зависит от термодинамических параметров, при которых происходило образование льда из водяного пара [16]. В связи с этим целесообразно подойти к расчету конденсатора с точки зрения количества [c.111]

Физическая особенность теплообмена при фазовом превращении состоит в том, что здесь можно непосредственно определить количество перенесенного вещества. Количество перенесенного вещества или скорость откачки пара холодной поверхностью конденсатора в высоком вакууме определяется непосредственно из соотнощений, полученных на основании кинетической теории газов. При повышении давления вплоть до тройной точки эти соотношения соответственно видоизменяются и могут применяться для всей области давлений, в которой происходит конденсация в твердое состояние. В совокупности с функцией распределения конденсата на поверхности они дают возможность определять необходимую повефхность конденсации при различных режимах. [c.112]

При написании уравнения следует также принимать во внимание, что наши условия принципиально отличаются от условий конденсации лара в жидкое состояние. При конденсации в твердое состояние природа неконденсируюшихся газов не может не оказывать сушественного влияния на кинетику движения парогазовой смеси в объеме конденсатора, па механизм конденсации пара с примесью газа. Например, молекулы пара при определенных условиях сравнительно свободно пробираются 1к поверхности конденсации через движущиеся во всем объеме конденсатора молекулы водорода, хотя скорость последних в 3 раза больше скорости пара. При тех же самых условиях молекулы дифтордихлорметана являются большим препятствием для движения молекул пара. Поэтому процесс конденсации пара в твердое состояние в присутствии газовых примесей зависит не только от скорости движения молекул каждого компонента в отдельности, но и от его молекулярного веса. [c.161]

Как указывалось выше, при выводе теоретических положений Нуссельта не учитывается сопротивление теплоо щаче от пара к поверхности конденсата и температура свободной поверхности конденсатной пленки принимается равной температуре пара. Это же допущение принимается и в позднейших исследованиях. В то же время из существа процесса фазового превращения видно, что на границе раздела фаз должна существовать разность давлений и температур, так называемый скачок температур и давлений, которому будет соответствовать некоторое термическое сопротивление Я р. Обычно это сопротивление не принимается во внимание при расчете, однако оценка относительной его величины представляет для нас особый интерес, так как в случае процесса конденсации в твердое состояние уже имеем дело не с пленкой жидкости, а с пленкой твердого вещества. При этом возможность пренебречь сопротивлением на границе раздела фаз приводит, аналогично формуле (4), к простому выражению для определения коэффициента теплоотдачи (а точнее термического сопротивления между паром и стенкой) в рассматриваемый момент времени (так как процесс неустановившийся) [c.11]

Исследования показали, что скорость конденсации в твердое состояние в некоторой степени зависит от материала поверхности конденсации. Однако это влияние материала далеко по своей физической сущности от того влияния поверхности, которое обнаруживается при конденсации выше тройной точки. Как свойства поверхности, так и сам материал мало влияют в определенном диапазоне на интенсивность конденсации пара. Дело в том, что материал заметно влияет на интенсивность конденсации только в том случае, если термическое сопротивление слоя конденсата оказывается меньше, чем термическое сопротивление стенки. Если же термическое сопротивление конденсата превышает (и значитеиьно) термическое сопротивление стенки конденсатора, что в основном наблюдается в рассматриваемом случае, то практически не имеет никакого значения, из какого материала сдеиан конденсатор. [c.79]

Конденсация пара в присутствии иеконденсирующихся газов относится к одной из трудных проблем теплофизики. Исследование этого вопроса в условиях конденсации в твердое состояние в вакууме осложняется еще и тем, что здесь мы имеем дело с нестационарным 94 [c.94]

Процесс конденсации в твердое состояние в присутствии некон-денсирующихся газов принципиально отличается от конденсации пара в жидкость с примесью иеконденсирующихся газов. В этом случае многочисленными опытами установлен эффект возрастания интенсивности конденсации водяного пара в лед из паро-воздушной смеси с увеличением содержания воздуха в паре в определенном диапазоне давлений при вакууме. Обнаружено, что явление возрастания скорости конденсации пара в лед имеет место в присутствии не только воздуха, но и других газов, не конденсирующихся в рассматриваемых условиях. Исследование механизма конденсации пара при давлении ниже тройной точки привело к определению границ возрастания интенсивности конденсации пара в присутствии различных газовых примесей. Кроме того, оказалось, что интенсификация процесса наблюдается не только в присутствии движущегося газа, но и при наличии неподвижного газа. [c.95]

Однако этой гипотезы недостаточно для объяснения того факта, что при наличии иеконденсирующихся газов скорость конденсации в твердое состояние при данном парциальном давлении пара выше, чем чистого пара при том же давлении. Поэтому можно предположить, что в рассматриваемом случае молекулы газа являются как бы переносчиками молекул пара из объема к поверхности конденсации. Такой процесс представляется возможным, поскольку молекулы инертного газа, отраженные от поверхности сублимационного льда по закону удара шаров, становятся при известных условиях центрами адсорбции молекул пара или даже ассоциированных групп при этом образуются так называемые комплексные молекулы. Комплексная молекула продолжает свое движение в объеме конденсатора, сталкиваясь с другими молекулами, и при определенных условиях достигает охлаждаемой поверхности, где распадается на молекулы пара и газа. При этом молекула пара воссоединяется с кристаллами льда, а молекула газа отражается от поверхности. [c.96]

В общем случае вследствие нестационарности процесса конденсации в твердое состояние пользование при расчете уравнениями теплопередачи (100), (101) очень затруднительно, так как толщина слоя льда — величина переменная, зависящая от времени и расположения каждого участка поверхности конденсации. Температура на поверхности льда и площадь, на которой происходит конденсация, — также переменные величины. Теплопроводность льда не постоянная, а зависит от термодинамических параметров, при которых происходило образование льда из водяного пара [9]. При наличии скребкового конденсатора расчет будет производиться с большей точностью, чем при работе бесскребкового аппарата. Но в действительности производительность конденсатора может оказаться значительно ниже расчетной из-за недостаточной пропускной способности вакуумных коммуникаций для подвода пара. Поэтому целесообразно подойти к расчету конденсатора с точки зрения количества переносимого вещества, которое может быть определено экспериментально. Как в гидродинамической теории теплообмена количество перенесенного тепла может быть определено исходя из переноса количества 15 227 [c.227]

Под сублимацией в данном случае понимается совокупность процессов испарения с последующей конденсацией в твердое состояние выделяемого вещества. Сублимационные конденсаторы необходимы и для такого метода, когда твердое тело вначале расплавляется, производится дистилляция жидкости, а затем полученный пар конденсируется непосредственно в твердое состояние (квазисублимация). Квазисублимация легко осуществляется и имеет преимущество в том отношении, что теплопередача при расплавленном состоянии веще- [c.301]

При конденсации в твердое состояние природа неконденси-рующихся газов не может не оказывать существенного влияния на характер движения парогазовой смеси в объеме конденсатора, на механизм конденсации пара с примесью газа. Опыт показывает, что молекулы пара (при определенных условиях) сравнительно свободно пробираются к поверхности конденсации через движущиеся во всем объеме конденсатора молекулы водорода, хотя скорость последних в 3 раза больще скорости пара. 78 [c.78]

Как известно, процесс десублимации связан с конденсацией в твердом состоянии на охлаждаемой поверхности сублимированного пара при давлении ниже тройной точки. При этом на поверхности раздела фаз одновременно происходят два процесса переноса перенос тепла и перенос массы. В то время как тешю переносится от пара к более холодной поверхности, вещество, образующее пар, переходит в новую фазу, возникающую на этой поверхности. Для большинства таких случаев теплового переноса нет строгих аналитических решений. Имеющиеся экспериментальные данные пока еще далеко не достаточны для получения обобщенных зависимостей. [c.170]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология