Испарение ниже тройной точки

Иначе говоря, в случае малых давлений пара скорость испарения практически не зависит от наличия или отсутствия обратного потока частиц, т. е. не зависит от присутствия пара над конденсированной фазой, и испарившиеся молекулы весьма редко будут возвращаться обратно к поверхности испарения. Тогда, используя законы кинетической теории газов, можно, как мы это сделали для конденсации паров воды ниже тройной точки, получить формулу для определения скорости испарения льда с открытой поверхности в вакуум. [c.181]

Для анализа процесса сублимации используют диаграмму состояний температура — давление, представленную на рис. 14.13. На этой диаграмме линия Л5 (линия сублимации) характеризует равновесие между твердой и паровой фазами. Линия 5С (линия испарения) соответствует состояниям равновесия между жидкой фазой (расплавом) и паровой. Линия (линия плавления) определяет равновесие между твердым веществом и расплавом. При более низких давлениях, чем давление, соответствующее тройной точке 5, твердое вещество не может расплавиться, и в этих условиях осуществляется процесс перехода вещества из твердой фазы в паровую, минуя жидкую. Например, тройная точка для диоксида углерода характеризуется параметрами Тз = —57 °С, 5 = 0,5 МПа при давлениях ниже 0,5 МПа не может образоваться жидкая углекислота в результате нагрева твердой углекислоты, так как твердое вещество испаряется, минуя жидкую фазу. На диаграмме 1—р рис. 14.13 показан процесс сублимации твердого вещества при давлении ро в виде рабочей линии ВЕР. Отрезок ОЕ соответствует нагреву твердого вещества от температуры tD до температуры испарения tE. В точке Е происходит сублимация при температуре 1е, а отрезок ЕР соответствует перегреву паров до температуры tF. Процессу десублимации, как процессу, обратному сублимации, соответствует рабочая линия РЕВ. [c.363]

В книге систематизирован основной материал, необходимый для проектирования и эксплуатации аппаратуры, работающей н разреженной среде. Приведены теоретические основы вакуумной техники (кинетическая теория разреженных газов, расчет пропускной способности вакуумных систем, основные сведения из теории теплообмена при испарении и конденсации в вакууме) описаны основные типы вакуумных аппаратов химического машиностроения (выпарные, дистил-ляционные, сушилки, фильтры, сублимационные установки, крностаты и др.), вакуумные материалы и арматура, средства для измерения и получения вакуума (конденсаторы, работающие при давлениях выше и ниже тройной точки, насосы механические, струйные и сорбционно-ионные). [c.2]

Таким образом, время Х играет весьма существенную роль при испарении ниже тройной точки. С уменьшением этого времени увеличивается скорость испарения. Покажем, что можно свести это время к минимуму. [c.306]

ИСПАРЕНИЕ НИЖЕ ТРОЙНОЙ ТОЧКИ [c.52]

Исследования процессов десублимации 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 неконденсирующегося газа и чем больше энергия молекул, тем эффективнее их воздействие на процесс испарения ниже тройной точки. Чем больше энергии отдает молекула неконденсирующегося газа поверхности сублимируемого вещества, тем больше испаряется с этой поверхности молекул пара. В соответствии с этим в современных сублимационных аппаратах рекомендуется вести процесс 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]

Испарение ниже тройной точки происходит с поверхности твердого вещества (сублимация). В первом приближении процесс сублимации можно рассматривать как прямой переход отдельных молекул и даже частиц вещества из твердого состояния непосредственно в пар. Молекулы и частицы в поверхностном слое связаны энергией, эквивалентной теплоте сублимации. Согласно этому предположению такие частицы имеют одинаковую вероятность перехода из твердого состояния в пар. [c.93]

Из сказанного ясно, что время играет весьма существенную роль при испарении ниже тройной точки. Выше описано, как производится передача тепла к материалу в установках фирм Атлас и Виккерс-Армстронг. В них в какой-то степени устранена эта трудность. Чтобы время прохождения пара через слой сухого материала было минимальным, нужно своевременно удалять слой высушенного продукта. [c.202]

Если давление окружающей атмосферы меньше давления пара этого вещества в тройной точке, то, как видно из рис. III.1,а изобара, отвечающая внешнему давлению ро, пересечет линию моновариантного равновесия твердая фаза—пар в точке /, лежащей ниже тройной точки. Когда фигуративная точка системы перейдет в /, твердая фаза начнет непосредственно переходить в пар без плавления. Если же давление окрун аюш ей атмосферы р/ больше давления пара рассматриваемого вещества в его тройной точке, то изобара пересечет сначала кривую плавления в точке К, а потом и кривую испарения в точке L. Это означает, что при нагревании твердого вещества под указанным давлением оно сначала расплавляется, а затем полученная жидкость, по достижении фигуративной точкой системы кривой испарения [c.36]

Аппараты, работающие в условиях вакуума, делятся на две группы в зависимости от степени разрежения. К первой группе относятся аппараты, работающие в диапазоне давлений от атмосферного до тройной точки. Ко второй группе относятся аппараты, работающие ниже тройной точки. В аппаратах первой группы может происходить переход из газообразного состояния только в жидкое и обратно в аппаратах второй группы как процесс испарения, так и обратный процесс— конденсация — представляют со бой переход из твердого состояния в газообразное и обратно. Аппараты второй группы получили на-звание сублимационных. В. каждой группе законы испарения и конденсации имеют свои особенности. В соответствии с этими физическими процессами и разрабатывается необходимая аппаратура. [c.3]

Такой процесс испарения за счет собственной энергии кристаллизации получил название спонтанного испарения. Без учета спонтанного испарения нельзя применять уравнения, полученные в условиях высокого вакуума, для определения скорости конденсации в среднем и низком вакууме. Проведенные экспериментальные исследования позволили высказать предположение о механизме изменения энергии молекул и роли заряженных частиц и ионов при (конденсации, что позволило разработать метод расчета сублимационных конденсаторов во всем диапазоне давлений ниже тройной точки. На этой основе оказалось возможным найти поверхность сублимации из равенства Рс=г Р, (1] — > оэффициент использования поверхности). Вследствие этого отпадает необходимость формального введения коэффициента теплоотдачи. [c.7]

Отношение давлений в том и другом уравнении характеризует перепад давлений соответственно при сублимации и конденсации. При сублимации пар движется от поверхности испарения, характеризующейся параметром р2, в объем сублиматора с давлением ри а при конденсации пара ниже тройной точки пар движется из объема аппарата с давлением рс к поверхности конденсации, характеризующейся давлением у поверхности, равным р . [c.192]

Находят применение два основных способа получения твердой двуокиси углерода 1) медленное испарение жидкой двуокиси углерода, находящейся в льдогенераторе под давлением 0,7— 0,8 МПа, в среду с давлением ниже тройной точки 2) дросселирование жидкой двуокиси углерода до давления немного ниже давления тройной точки, при котором образуется рыхлый, влажный снег, подвергающийся последующему прессованию в специальных гидравлических прессах. [c.361]

Если бы над поверхностью вещества поддерживался абсолютный вакуум, то скорость испарения определялась бы только той скоростью, с которой молекулы удаляются от поверхности испарения, т. е. скоростью их теплового движения. Иначе говоря, в случае малых давлений пара скорость испарения практически не зависит от наличия или отсутствия обратного потока частиц, т. е. не зависит от присутствия пара над конденсированной фазой. Испарившиеся молекулы почти не возвращаются обратно к поверхности испарения. Тогда, используя законы кинетической теории газов, можно получить формулу для определения скорости испарения льда с открытой поверхности в вакуум (аналогично конденсации паров воды ниже тройной точки). [c.94]

Плавление, испарение жидкости и рекристаллизация соединений непосредственно из паровой фазы получили промышленное применение. Когда вещество с довольно высоким давлением пара в- тройной точке, например камфора (тройная точка 179°, 370 мм), нагревается в вертикальном сублиматоре, например в чашке, покрытой холодной стеклянной воронкой, тяжелые пары лежат на веществе, парциальное давление над соединением возрастает до давления в тройной точке и оно плавится и в конце концов кипит. Однако если горячие пары вблизи поверхности конденсации разбавить горячим воздухом, так что парциальное давление останется ниже давления в тройной точке, то пар будет конденсироваться непосредственно в кристаллы на поверхности конденсатора. Подобно этому, при кипении некоторых веществ в реторте (в течение известного времени) наблюдается сублимат над паром, потому что пар начинает подниматься, а некоторое количество воздуха остается в реторте. Как только воздух будет вытеснен, пар будет конденсироваться в виде жидкости в горле реторты. Однако если пар выпустить в большую камеру, содержащую горячий воздух, то опять будет образовываться сублимат до тех пор, пока не будет достигнута точка, при которой парциальное давление пара превзойдет давление в тройной точке. Этого можно избежать разбавлением пара. [c.517]

Линия АВ представляет собой равновесную кривую испарения, она ограничена тройной точкой (А) и точкой критической температуры (В). На этой линии лежит также вторая реперная точка стоградусной шкалы температур (373,15 К), отвечающая температуре кипения воды при давлении 101 325 Па (760 мм рт. ст.). При давлениях и температурах, соответствующих точкам, лежащим выше кривой АВ, вода находится в жидком состоянии. При давлениях и температурах, представленных точками ниже этой кривой, вода полностью испаряется. Пунктирная линия, которая служит продолжением кривой АВ, представляет собой кривую давления пара переохлажденной воды. Чистая вода легко переохлаждается и перегревается, при атмосферном давлении при температурах от —33 до +200° С она может существовать в состоянии жидкости. [c.7]

Материал, выращиваемый в системе газ —твердое тело, должен обладать достаточно высоким давлением пара. Если давление пара недостаточно высоко, можно использовать комплексо-образователи или другие реагенты для создания летучих соединений, при разложении которых образуется нужное вещество. В таких случаях рост идет уже из многокомпонентной системы, о чем речь пойдет несколько дальше. Для практического выращивания из газовой фазы при температурах ниже температуры пла вления не требуется, чтобы давление было равно атмосферному. Процесс роста кристаллов называют сублимацией, если в одной части системы испаряется твердый материал, а в другой он конденсируется из газа. Не обязательно материал испарять из твердого состояния. Например, в окрестности тройной точки ) возможно испарение жидкой фазы с последующей быстрой конденсацией пара и образованием твердой фазы в другой части системы. Поскольку нас интересует рост кристаллов, ограничимся анализом равновесия между газом и твердой фазой. [c.81]

Линия a k соответствует двухфазному равновесию между жидкостью и паром. Как уже указывалось, оно является моновариант-ным, т. е. характеризуется одной степенью свободы. Это означает, что можно произвольно изменять только один из параметров состояния— давление или тем пературу, тогда как другой определяется из диаграммы. Из диаграммы также следует, что линия a k характеризует зависимость давления насыщенного пара данного вещества от температуры и ее же можно трактовать как зависимость температуры кипения вещества от внешнего давления. В этой связи кривая a k получила название кривой кипения или кривой испарения. Со стороны повышенных температур и давлений эта кривая заканчивается в критической точке с координатами Ть и Ри, характеризующей такое состояние вещества, в котором исчезает различие между жидкостью и паром. Это состояние нонвариантное, так как к обычным условиям равновесия добавляется условие идентичности фаз, которое уменьшает число степеней свободы на единицу. Нонвариантными для данного вещества будут также критическое давление и критический объем. Обычно при значениях параметров, превышающих критические, принято говорить о состоянии надкритическом, однофазном, избегая приписывать этому состоянию наименование жидкость или пар. Точки, ограничивающей кривую a k снизу, со стороны пониженных температур и давлений, не существует. Жидкость может пребывать в переохлажденном состоянии ниже точки плавления а. Линия a k i, являющаяся участком кривой a k, пролонгированным за тройную точку в область твердого состояния S, изображает зависимость давления насыщенного пара от температуры над переохлажденной жидкостью. Переохлажденная жидкость менее устойчива, чем твердая фаза при той же температуре. Поэтому давление паров над переохлажденной жидкостью выше, чем над твердой фазой при той же температуре (кривая a k i лежит выше кривой а а ]). Однако такой критерий различной устойчивости фаз применим только к однокомпонентным системам. У двух- и многокомпонентных систем эти отношения сложнее. [c.265]

Однако такой способ оказался бы не только не интенсивным, но и потребовал бы дополнительную холодильную установку, работающую при температуре кипения более низкой, чем температура тройной точки для двуокиси углерода. В связи с этим превращение жидкой двуокиси углерода в твердое состояние обычно производят, понижая ее температуру ниже температуры тройной точки, путем самоохлаждения в результате испарения части жидкости, причем теплота, необходимая для этого, отводится от самого охлаждаемого тела. [c.361]

Бинарный цикл. Если следует достигнуть температур ниже примерно — 25°С, то можно использовать ранее описанную систему многоступенчатого сжатия. Теоретически нижний предел температуры определяется только тройной точкой холодильного агента (при этой температуре образуется твердое тело), которая для аммиака лежит около — 78°G. Однако практически могут встретиться трудности в том случае, если давление на стороне всасывания компрессора ниже атмосферного давления это кладет предел температуре парообразования аммиака в — 33°С. Этот предел можно понизить использованием таких холодильных агентов, как Og (тройная точка около — 57°С), но тогда при применении охлаждающей воды в конденсаторе будет очень высокое давление. Последнего можно избежать при использовании цикла с двумя холодильными агентами, иногда называемого раздельно-ступенчатым сжатием ). Он состоит из двух простых циклов сжатия, действующих совместно таким образом, что холодильный агент с более высоким давлением насыщенного пара конденсируется, причем теплота конденсации используется для испарения другого холодильного агента, который, в свою очередь, конденсируется с помощью охлаждающей воды. Так, если следует достигнуть температуры в — 50°С, а температура охлаждающей воды должна быть такой, чтобы была возможна конденсация при 30°С, то можно использовать комбинацию циклов с Og и NHg. Считая, что парообразование СО происходит при — 50°С, а NHg — при — 20°С, и допуская, что разность между температурами конденсирующейся Og и испаряющегося аммиака равна 5°С, получим, что для бинарного цикла по сравнению с цик- [c.505]

Сушка сублимацией является испарением влаги в виде льда из сушимого материала. Материал в процессе сушки имеет тем--пературу ниже криогидратной точки, при которой происходит замерзание содержащейся в нем влаги. Парциальное давление пара окружающей среды должно быть меньше давления насыщенного пара в тройной точке (4,58 мж рт. ст.), иначе не будет испарения. [c.325]

Сжижение неона. Развитие некоторых направлений радиоэлектроники потребовало получения и поддержания в течение длительного времени низких температур порядка 25—30° К. Так как применение для этих целей водорода исключается по соображениям взрывоопасности, то единственным подходящим хладоагентом является жидкий неон, который позволяет получать температуры в интервале 24—43° К. По сравнению с водородом неон имеет некоторые существенные преимущества, а именно при испарении неона можно отвести в 3,3 раза больше тепла, чем при испарении того же объема жидкого водорода жидкий неон легко переводится в твердое состояние — температура тройной точки для неона всего на 2,7° ниже нормальной температуры его кипения и достигается откачкой паров над жидким неоном (в тройной точке упругость пара составляет 323 мм рт. ст., т. е. сравнительно высока) использование скрытой теплоты плавления неона увеличивает полезную холодопроизводительность неона на 20%. Характер соотношения между температурой жидкого неона и упругостью паров над ним позволяет с большой точностью регулировать температуру, поддерживая давление на определенном уровне при изменении температуры с 32 до 40° К упругость паров неона возрастает с 3,67 до 14,9 атм и изменению температуры на 0,1° соответствует изменение давления на 1,7% в указанном интервале. [c.160]

Процесс испарения при сушке из более глубоких слоев материала носит дискретный характер, обусловленный, с одной стороны, строением самого материала и формой связи молекул растворителя с веществом, а с другой стороны, неравномерным распределением источников энергии испарения в сушимом материале. В дальнейшем примем, что все внешние факторы — количество подводимой энергии для испарения, форма и размер поверхности испарения и т. п. — остаются неизмен-, ными, и рассмотрим испарение жидкости или твердого вещества в зависимости от давления неконденсирующегося газа и пара. Специфические усл0 в я нашего исследования требуют особенно подчеркнуть, что при испарении в вакууме следует рассматривать движение парогазовой смеси, которое складывается из движения конденсирующегося газа (пара) и неконденсирующихся газов. При этом испарение при давлении ниже атмосферного, но выше тройной точки происходит с поверхности жидкости. Испарение ниже тройной точки происходит с ловёрх-ности твердого вещества (субли.мация). [c.179]

В связи с этим первая часть книги посвящена теоретическим вопросам вакуумной техники. Здесь рассматриваются вопросы вакуумной проводимости, теории теплообмена без фазовых превращений, испарения и конденсации как в присутствии неконденсирующихся газов, так и в присутствии заряженных частиц и квантов энергии в условиях вакуума. Вопросам сублимации и конденсации ниже тройной точки уделено больше внимания, чем другим проблемам, так как по этим вопросам опубликовано весьма мало работ как в СССР, так и за границей, несмотря на острую необходимость в таких данных при расчете теплообменной вакуумной аппаратуры. В то же время по конденсации и испарению водяного пара ниже тройной точки в НИИХИММАШе и МИХМе на кафедре теоретических основ теплотехники длительное время проводятся исследования и собран нужный материал для конструкторов и эксплуатационников. [c.4]

Предел температур, который можно получить изменением давления над кипящими жидкостями, обычно ограничен с одной стороны атмосферным давлением, с другой — производительностью насосов, степенью термической изоляции и положением тройной точки. Температуры ниже тройной точки не рассматриваются, так как распределение температур внутри испаряющейся твердой фазы происходит не вномерно. Собственно у жидкостей температура кипения вверху вследствие незначительного гидростатического давления несколько ниже, чем в нижней части большая скорость испарения на поверхности вызывается теми же причинами. Однако в данном случае разность температур быстро выравнивается, особенно если жидкость находится в состоянии кипения. [c.87]

Для охлаждения калориметра вакуумная камера обычно погружается в охлаждаюущую ванну — сосуд Дьюара с подходящим хладоагентом. В качестве хладоагентов используют жидкий водород (иногда жидкий гелий), жидкий азот, твердую углекислоту в смеси, например, со спиртом, лед. Для еще большего понижения температуры часто практикуется испарение жидкого водорода или жидкого азота при пониженном давлении. При откачке паров азота или водорода насосом большой производительности, например ВН-2 или РВН-20, можно охладить азот или водород ниже тройной точки и достигнуть в ванне с твердым азотом температуры 50—52° К, а в ванне с твердым водородом 10—12° К. [c.307]

В работе [1] методом ГЖХ получены температурные зависимое давления пара алканов (см. табл. 1) в диапазоне давлений от 10л<л<рт. с до давления в тройной точке. Для низкокипящих углеводородов э значения давления соответствуют температурам значительно ниже 298 поэтому определенные из уравнения температурной зависимости давлею пара величины энтальпии испарения значительно отличаются от цредста ленных в других работах величин, экспериментально полученных п] температуре 298 К, а также от расчетных данных, относ ящихся к 298 1 (Методы расчета и расчетные данные приведены в следующей глав [c.166]

Аналогичный рассмотренному характер зависимости теплоты адсорбции неона на угле БАУ от величины адсорбции (см. рис. 17, кривые 9, 10) получен в работе [53]. Большое различие в абсолютных значениях теплоты адсорбции, вычисленных при температурах 14 и 20,4° К, объясняется тем, что экспериментальные изотермы не являются истинными, и скорость установления равновесия очень сильно зависит от температуры. В связи с этим авторами работы [53] высказано предположение, что существует некоторая оптимальная температура (близкая к тройной точке соответствующего газа), ниже которой не имеет смысла охлаждать адсорбент. Значения теплоты адсорбции аргона на угле БАУ, вычисленные по экспериментальным изотермам в интервалах температур 80—87 и 80—60° К, составляют соответственно около 6300 и 1560 кал/моль для близких величин адсорбции, примерно 3 и 5 л мм рт. ст. [53]. В обоих случаях давление, равное 10 —10 мм рт. ст., на два порядка превышало фоновое. Очень низкая теплота адсорбции (около 1560 кал/моль), близкая к теплоте испарения аргона, свидетельствует о неравно-весности изотермы адсорбции при 60° К. [c.88]

Производство сухого льда. Наиболее распространенными способами получения сухого льда являются 1) дросселирование жидкой углекислоты до р ниже давления тройной точки и прессования полученного снега 2) испарение жидкой углекислоты, находящейся под р—0,7 0,9 Мн1м =7- 9 ат с частичной сублимацией образовавшейся твердой углекислоты и отводом паров через поры блока. [c.338]

На рис. 64 приведена фазовая диаграмма с кривой сублимации. При температурах и давлениях, соответствующих кривой сублимации, происходит переход вещества из твердого состояния непосредственно в пар. и наоборот. Если тройная точка О расположена при давлении выше атмосферного, то вещество не расплавляется при нормальных условиях и действительная сублимация легко достижима. Например, углекислый газ СО2 имеет тройную точку при температуре—57 " Си давлении около 5 атм, и при атмосферном давлении нельзя получить жидкую углекислоту. Если же тройная точка расположена при давлении ниже атмосферного, то для достижения действительной сублимации требуется понизить давление. Для этого применяют два способа в замкнутом объеме поддерживают общее давление ниже давления сублимации твердого вещества при данной температуре (сублимация под вакуумом) или с потоком газа удаляют испаряющееся вещество так, чтобы парциальное давление пара этого вещества все время поддерживалось более низким, чем давление сублимации (сублимация с несущим газом). Если к твердому веществу в испарителе подвести избыточное количество тепла, то его температура и давление пара могут превысить температуру и давление пара в тройной точке, и оно расплавится. Использование жидкой фазы в процессе сублимации (квазисублимация) часто имеет свои преимущества, так как увеличивается теплопередача к испаряемому веществу, а следовательно, возрастает скорость испарения. При этом необходимо создать такую разность давлений пара в сублиматоре и конденсаторе, чтобы давление пара вещества в конденсаторе было ниже давления в тройной точке. [c.155]

Если весовой состав исходной жидкости удозлетворяет этому еоотношению, то жидкость будет полностью испаряться при постоянной температуре, сохраняя до конца испарения постоянный состав жидкой и паровой фаз. В противном случае, при испарении будут исчезать последовательно те слои жидкости, которые принадлежат компонентам, взятым в недостаточном количестве. Так как температура кипения рассматриваемой тройной смеси ниже те.чпературы кипения каждого из компонентов при том же давлении, то по мере выкипания ко1 Понентов гочка кипения жидкости будет повышаться. [c.36]