Пересыщение при адиабатическом расширении

Применяемая в этом случае аппаратура представляет собой полые кристаллизаторы камерного типа. Пересыщение в системе создается тремя способами либо в результате смешения горячей ПГС с охлаждающим газом, либо в результате химической реакции реагентов, либо в результате адиабатического расширения паров. [c.240]

В 1934 г. Фольмер и Флуд создали метод экспериментального исследования кинетики гомогенной конденсации пара в отсутствие инородных частиц, с помощью которого проверили изложенную выше теорию Фольмера. Эти исследования имеют большое принципиальное значение, так как они дали возможность оценить все параметры, определяющие фазообразование, что позволило проверить теорию в особо чистых условиях. Эксперименты проводились в камере Вильсона, заполненной воздухом, насыщенным парами исследуемой жидкости. При достаточно высокой степени адиабатического расширения пары охлаждались и конденсировались, в результате образовывался туман. Скорость образования зародышей контролировалась визуально по началу конденсации, т. е. по минимальному пересыщению, при котором появлялся туман. При этих условиях /о оказалось порядка единицы. Поскольку /о зависит от пересыщения 1п (рг рх) экспоненциально, этот при- [c.97]

Правильность теории Фольмера подтверждена экспериментально рядом исследователей. В частности, такая проверка проводилась путем адиабатического расширения воздуха насыщенного парами данной жидкости, в камере Вильсона. В результате расширения в камере происходит охлаждение, а следовательно, и пересыщение паров до вполне определенного значения. Применяя камеру Вильсона, можно визуально устанавливать начало конденсации, т. е. пересыщение отвечающее образованию тумана. Чтобы исключить возможность образования капелек на чужеродных зародышах, система должна быть предварительно очищена путем многократной конденсации, при которой посторонние ядра конденсации удаляются из газовой фазы. При этом критическое пересыщение, отвечающее началу образования новой фазы, непрерывно возрастает до определенного предела. [c.358]

Дросселирование и адиабатическое расширение газа в турбодетандере осуществляется за счет движения газа в трубах и каналах переменного поперечного сечения. Для определения температуры, давления и степени пересыщения смеси в этих устройствах необходимо провести соответствующие газодинамические расчеты. Ниже изложен подход к проведению подобных расчетов, основы которых содержатся в [5]. Пусть в некотором сечении трубы заданы скорость С/,, давление р,, температура Г,, плотность газа р , и площадь поперечного сечения 5,. Задан также закон изменения площади поперечного сечения по длине трубы S(x). Рассмотрим произвольное сечение трубы Sj. Газодинамические параметры в этом сечении определяются из одномерных уравнений сохранения расхода, количества движения, энергии и состояния газа [5]. [c.381]

Сравнение с экспериментом. Общеизвестно, что пересыщенное состояние паров люжет удерживаться только кратковременно и в присутствии газа-носителя, так как в противном случае на стенках сосуда происходит выделение жидкости. Обычный прием перевода насыщенного пара в пересыщенное состояние состоит в применении адиабатического расширения. Наблюдаемой величиной является только степень расширения (т. е. пересыщения), [c.125]

Обязательным условием возникновения конденсационного аэрозоля является наличие пересыщенного пара. Тогда он может образоваться в следующих случаях 1) при охлаждении газовой смеси, содержащей пар, 2) при смешении газов и паров, имеющих разные температуры, 3) при адиабатическом расширении паров, 4) в результате химических реакций газообразных веществ. При химических реакциях аэрозоли возникают, когда образуется новая фаза с низким давлением насыщенного пара [1]. [c.15]

Упомянутые теории образования капель из пересыщенного пара позволили удовлетворительно объяснить явления, происходящие при адиабатическом расширении пара в камере Вильсона, однако их не так легко применить к процессу образования аэрозолей при [c.20]

При достаточном охлаждении воздуха, не насыщенного водяным паром, воздух становится пересыщенным им, и избыток воды выделяется на присутствующих в воздухе пылинках или ионах в виде капель. Это происходит, в частности, при адиабатическом расширении влажного воздуха, когда возникающее от расширения воздуха охлаждение не компенсируется притоком тепла извне. Так именно в восходящих токах воздуха образуются в природе облака. На том же принципе действует камера Вильсона — одно из главнейших орудий изучения ядерных превращений, позволяющая видеть и фотографировать пути элементарных частиц в виде мгновенно возникающих и быстро рассеивающихся полосок тумана, подобных следу, оставляемому за собой самолетом, идущим на большой высоте в пересыщенной водяными парами атмосфере. Каждый такой след — это вереница тончайших капель влаги, сконденсировавшихся вокруг газообразных ионов, оставленных на своем пути пролетевшей а-частицей, -частицей или протоном. [c.292]

Фольмер и Флуд получили экспериментальные результаты по конденсации водяных паров при разных температурах, а также ряда органических жидкостей с помощью камеры Вильсона, где конденсация пара в жидкость достигается адиабатическим расширением. Определенная ими критическая степень пересыщения, необходимая для конденсации в камере Вильсона, сравнивается в табл. П.З с величиной, рассчитанной по уравнению (11.59). В уравнение введена величина / = 1, выбранная по той причине, что она дает правильные результаты для конденсации паров воды при 261° К. Степень согласия расчетных и экспериментальных величин очень высокая, и требуется строгое выяснение справедливости использования уравнения (П.59), совместно с предположением / = 1, для расчета критического пересыщения. [c.70]

Рис. 1.8. Зависимость величины / от пересыщения S для пара воды при адиабатическом расширении паро-газовой смеси.

После того как в процессе адиабатического расширения парогазовой смеси пересыщение газа достигает критического значения, численная концентрация капель N быстро увеличивается по мере дальнейшего повышения 5. При этом одновременно с образованием новых капель происходит конденсация пара на ранее образовавшихся каплях, увеличивая тем самым их размеры. Давление пара в газовой смеси уменьшается за счет конденсации и, дополнительно, в результате адиабатического расширения температура капель из-за выделения тепла конденсации становится выше температуры газа. В результате возникающей разности температур капли и газа происходит передача тепла от капель [c.44]

Рис. 1.9. Численная концентрация капель при адиабатическом расширении газа в зависимости от пересыщения в конце расширения /—рассчитана по формуле Френкеля 2—рассчитана по формуле Беккера И Деринга.

Охлаждение паро-газовой смеси и образование пересыщенного пара может происходить в результате адиабатического расширения лучеиспускания [c.56]

На практике обычно изменяются одновременно и температура, и давление пара, поэтому соответственно изменяется во времени и (181(1-. Например, при адиабатическом расширении парогазовой смеси понижается ее температура и одновременно, в результате увеличения объема газовой смеси, снижается давление пара (гл. П). Однако, поскольку зависимость равновесного давления пара от температуры является величиной экспоненциальной (уравнение 1.2), при адиабатическом расширении паро-газовой смеси пересыщение пара повышается. [c.56]

ОБРАЗОВАНИЕ ПЕРЕСЫЩЕННОГО ПАРА И ТУМАНА ПРИ АДИАБАТИЧЕСКОМ РАСШИРЕНИИ И ПРИ ЛУЧЕИСПУСКАНИИ [c.64]

При адиабатическом расширении газовой смеси, содержащей пары жидкости, одновременно с увеличением объема газовой смеси и понижением давления пара в ней происходит понижение температуры, поскольку работа расширения совершается за счет внутренней энергии газа. Давление насыщенного пара является быстро возрастающей функцией температуры, и поэтому понижение температуры приводит к увеличению пересыщения пара даже несмотря на понижение давления, вызываемого адиабатическим расширением. [c.64]

Из уравнений (2.9) и (2.14) видно, что при адиабатическом расширении паро-газовой смеси возникающее пересыщение пара за- [c.67]

Широко применяемый в настоящее время метод определения критического пересыщения паров основан на образовании тумана в результате охлаждения газовой смеси, содержащей пар, при адиабатическом расширении этой смеси в камере Вильсона Эту же камеру применяют для того, чтобы обнаружить присут- [c.115]

Пересыщенный пар, существование которого является необ-ходимым условием для образования тумана, может быть получен не только адиабатическим расширением, как это имеет место в камере Вильсона, но и другими методами. Поэтому камера Вильсона может быть заменена более простыми приборами непрерывного действия. [c.116]

В рассмотренном ранее примере образования тумана в результате адиабатического расширения паро-газовой смеси (см. рис. 2.1) первый этап процесса образования тумана соответствует периоду расширения паро-газовой смеси в промежутке времени от Тд= =0,5-10" сек до т = 10 сек за это время пересыщение пара повышается примерно с 5 до 15. Второй этап соответствует периоду процесса в промежутке времени отт=10" сек, до х=1,4-10 сек пересыщение пара изменяется примерно от 15 до 7. Третий этап начинается при т=1,4-10 сек, когда 5=5кр., и продолжается до тех пор, пока давление пара в паро-газовой смеси достигнет давления насыщенного пара над каплями наименьшего радиуса [в соответствии с уравнением (1.9)1. После третьего этапа начинается процесс изотермической перегонки, т. е. постепенное исчезновение мелких капель и увеличение за их счет крупных капель вследствие того, что давление насыщенного пара над мелкими каплями больше, чем над крупными каплями. [c.266]

Первый этап протекает на участке трубы - 100 мм. (от точки а до точки в) при изменении 5 от 3,4 до 5,6 (см. рис. 5.10). Второй этап очень кратковременный (он протекает на участке трубы 20 мм), так как снижение пересыщения пара происходит 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 [уравнение (1.83)1, сначала увеличивается, достигает максимального значения, затем уменьшается (см. рис. 5.10). В конце трубки туман становится практически монодисперсным (а=0,17). [c.267]

Рис. 1.7. Численная концентрация капель при адиабатическом расширении газа в зависимости от пересыщения в конце расширения

Известно небольшое число работ по определению величины I при S > 5кр, в которых пересыщенный пар создавался охлаждением паро-газовой смеси не в процессе адиабатического расширения, а в результате других процессов. [c.38]

Как будет показано ниже, в вихревой трубе происходит организованное течение газа в высоконапряженном поле центробежных сил со сложной структурой при непрерывном изменении всех характеризующих газ параметров. Безусловно, при влажном газе, при наличии конденсирующих компонентов, а также жидкой или твердой дисперсной фаз процессы, протекающие в вихревой трубе, должны еще больше усложняться. При этом следует ожидать значительной интенсификации процессов конденсации и сепарации. При движении парогазовых смесей в каналах сопловых вводов (пар одного компонента) условием конденсации является пересыщение пара и, чем быстрее идет расширение смеси, тем к большему пересыщению приходит система, что приводит к конденсации. Как следует из данных А. Стодола, исследовавшего конденсацию водяного пара в сопле, в этих условиях возможна и гомогенная конденсация даже при наличии некоторой доли дисперсной фазы (данные представлены в монографии Л. Е. Стернина [6]). При медленном расширении пара в сопле пересыщение может и не происходить, так как пар успевает конденсироваться на посторонних частицах. Из этого следует, что для начала конденсации важную роль играет промежуток времени, в течение которого создается пересыщение. В монографии отмечается и такой факт, что при наличии в потоке газа даже небольшого количества другого вещества с более высокой температурой и давлением насыщения в первую очередь происходит гомогенная конденсация этого вещества с образованием большого количества зародышей, на которых в дальнейшем конденсируется основной компонент. Пересыщение пара при этом может и отсутствовать. О том, что конденсация в соплах возможна, можно сделать вывод, если сопоставить уравнение Клаузиуса-Клайперона (1.2) и уравнение изменения давления при адиабатическом расширении в сопле совершенного газа [c.10]

Критическим принято называть то пересыщение, прп котором выделение новой фазы в виде капелек начинается с заметной скоростью. Это определение условно и, очевидно, зависит от чувствительности метода, которым обнаруживаются первые зародыши новой фазы. В классических опытах Фольмера и Флуда [20] по гомогенному образованию новой фазы — конденсации паров жидкости в камере Вильсона — пересыщение в объеме задается определенной степенью быстрого (адиабатического) расширения насы- [c.276]

Как было указано выше, в камере Вильсона пересыщение в объеме получается вследствие охлаждения насыщенных паров при быстром адиабатическом расширении. В то же время по отношению к стенкам камеры, сохранившим исходную температуру, возникает недосыщение, в результате чего на стенке конденсации не происходит, что и определяет правильное функционирование камеры для обнаруживания траекторий элементарных частиц в газе по образованию капелек конденсата на ионах, возникших на пути частицы. Если, наоборот, насыщенный газ адиабатически быстро сжать, то он нагреется и окал<ется недосыщенным в объеме. По отношению же к стенкам, сохранившим исходную температуру, возникнет пересыщение, легко вычисляемое по степени адиабатического сжатия согласно закону Пуассона [c.278]

В основе механизма образования жидкой фазы (тумана) за дросселем, помещенным в подводящую трубу перед сепаратором, лежит процесс адиабатического расширения газовой смеси, при котором одновременно увеличивается объем смеси, понижаются давление пара и температура, поскольку работа расширения совершается за счет внутренней энергии газа. Давление насыщенного пара понижается с уменьшением температуры и приводит к увеличению пересыщения пара. Под степенью пересыщения 5 понимают отношение давления пара в газе к давлению насыщенного пара над п.поской поверхностью той же жидкости [c.378]

Из сказанного следует, что необходимым условием образования конденсированной фазы является наличие таких процессов, при которых повышается пересыщение смеси, например в, результате понижения температуры или повышения давления газа. На практике обычно одновременно изменяются и температура, и давление, поэтому изменяется и пересыщение смеси. Например, при адиабатическом расширении газа понижаются давление температура. Первое приводит к уменьшению пересыщения, а второе — к увеличению. Однако с уменьшением температуры давление насыщения падает намного сильнее, что приводит в итоге к увеличению пересьпцения смеси. Пересыщение смеси резко возрастает только на начальном этапе процесса конденсации. В процессе конденсации температура смеси несколько увеличивается, со временем значения парциального давления пара вдали от капли и на ее поверхности выравниваются за счет уменьшения концентрации пара. Поскольку поток пара к поверхности капли уменьшается, то уменьшается и пересыщение и в конечном счете процесс образования зародышей прекращается. На рис. 14.2 показаны харак- [c.379]

Один из способов охлаждения и образования пересыщения смеси — адиабатическое расширение газа, лежащее в основе дроссель-эффекта. На газовых и газоконденсатных месторождениях применяют схемы низкотемпературной сепарации (НТС), которая включает в себя комплекс технологических процессов, направленных на охлаждение продукции скважин до нужных температур с последующей ее сепарацией. НТС применяют после того, как газ освобождается от основной массы капельной взвеси в сепараторе I ступени практически без изменения давления и температуры. На последующих ступенях проводят НТС в целях конденсации паров воды и тяжелых углеводоров (УВ). НТС включает в себя следующие процессы. [c.380]

Если для капли радиусом связанная с ним величина 5 меньше критического пересыщения, то капля будет испаряться, если больше — капля будет расти. При определении свободной энергии капли предполагалось, что поверхностное натяжение не зависит от размера капель. Однако если капля очень мала, то к ней трудно применить обычное определение поверхностного натяжения [100]. Некоторые авторы считают вполне приемлемым использование для очень маленьких капель величин, полученных для плоской поверхности [101]. Пока не достигнуто очень высокое пересыщение, спонтанная конденсация незначительна. Например, образование видимого тумана при адиабатическом расширении влажного воздуха, имеющего комнатную температуру, произойдет, если пересыщение влажного воздуха без пыли составит 600 %. При такой степени пересыщения критический диаметр капли равен приблизительно 0,001 мкм, что соответствует кластеру из 50 молекул. При гомогенном процессе зародыши ядер конденсации представляют собой агрегаты молекул пара, которые непрерьшно образуются и распадаются под действием случайных факторов. Кластер начинает расти, если его размер превышает критический. Вероятность его образования зависит от степени пересыщения [102]. [c.826]

В настоящее время точно установлено, что рост капель до видимых размеров на заряженных центрах конденсации происходит при меньшем пересыщении, чем на нейтральных частицах. В этом принципиальное отличие конденсации пара на ионах от конденсации на нейтральных частицах. Однако центром адсорбции и конденсации водяного пара может быть и нейтральная молекула, если ее дипольный момент отличен от нуля. Очевидно, что состояниеяересыщения. можно получить не только быстрым движением парогазовой массы, насыщенной водяным паром,, при адиабатическом расширении, как это происходит, скажем, в камере Вильсона, но и путем создания соответствующего градиента температур на противоположных сторонах камеры. Последнее возможно осуществить в так называемой диффузионно-конденсационной камере. Дно камеры охлаждается смесью твердой углекислоты со спиртом, жидким азотом или каким-либо другим хладагентом. Крышка камеры поддерживается при положительной температуре порядка 40—60° С. В верхней части камеры имеются специальные желобки для жидкости, которая испаряется в процессе работы камеры. В такой камере происходит диффузия пара сверху вниз от области с более высокой температурой (крышка) к области с более низкой температурой (дно). Вблизи дпа камеры образуется область, достаточная для пересыщения. Меняя градиент температуры, меняем и область пересыщения. При соответствующем пересыщении можно получить конденсацию водяного пара в присутствии абсолютно чистого воздуха с образованием сплошного тумана (71]. [c.140]

Если значения 1п/, рассчитанные по уравнению (2.5) для некоторого вещества, представить как функцию 1п р/роо), то получатся графики, подобные представленным на рис. 2.2. Из них следует, что скорость образования капелек при пересыщениях ниже определенной величины (для паров воды в воздухе при 260° К это примерно 5-кратное пересыщение) ничтожно мала, но выше этой величины растет так быстро, что можно говорить о критическом пересыщении, при котором конденсация становится заметной. Это согласуется с результатами, полученными в камере Вильсона, где водяной пар, очищенный насколько это возможно, от загрязнений и ионов, подвергался быстрому адиабатическому расширению. Беккер и Дёринг вывели также уравнение для скорости образования кристаллов непосредственно из пара. [c.20]

Адиабатическое расширение парогазовых смесей сопровождается понижением температуры смеси и, как следст-вие этого, возникновением пересыщенного состояния/пара. Это явление может иметь место при дросселировании горячих жидкостей, содержащих растворенные газы. О.хлаждение жидкости перед дросселированием снижает давление пара и возможность образования пересыщенного состояния пара уменьшается. [c.457]

Из приведенных выше основ ных закономерностей туманообразо-вания следует, что необходимым условием этого процесса является пересыще 1ие паров в некоторой точке системы. Пересыщение паров может вызываться различными причинами (.адиабатическое расширение, лучеиспускание и т. д.), от которых и зависит в основном механизм туманообразования в конкретной системе. [c.94]

Исследования, относящиеся к первому направлению, рассматривались в разделе о критическом пересыщении (стр.34сл.), поэтому здесь они обсуждались кратко. На рис. 1.8 приведена зависимость /=/(5), установленная расчетом по уравнению Френкеля (1.53) для паро-газовой смеси при адиабатическом расширении (начальная температура 291 °К). [c.42]

Приведенные соображения подтверждаются опытными данными по определению числа капель тумана, образующихся при адиабатическом расширении паро-газовой смеси, содержащей пыль и газовые ионь . Результаты опытов показывают, что с увеличением степени расширения (или с увеличением пересыщения пара) число образующихся капель тумана увеличивается вследствие конденсации пара на все более и более мелких ядрах конденсации и зародышах. [c.58]

Основные свойства тумана определяются в первую очередь размером капель, из которых он состоит. Поэтому во всех научных исследованиях по изучению свойств тумана желательно использовать монодисперсный туман. Конденсационный монодис персный туман обычно получают конденсацией пересыщенною пара на ядрах конденсации . В этом случае газовый поток, содержащий искусственные ядра конденсации, насыщают парами вещества, из которого хотят получить туман, а затем полученную паро-газовую смесь охлаждают в трубе в условиях ламинарного движения (генератор теплообменного типа) либо смешением с более холодным инертным газом в струе (генератор смесительного типа), как это описано в гл. П1 (стр. 115), или же путем адиабатического расширения (гл. II). [c.284]

Указанный недостаток в значительной степени устраняется при проведении исследований в камере Вильсона в которой парогазовая смесь после адиабатического расширения выдерживается некоторое время в условиях при S > 5кр и S onst, а затем сжимается. При этом пересыщение снижается до S < 5кр и образование зародышей прекращается (см. рис. 2.8). [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология