Неравновесность процесса конденсации в сопле

НЕРАВНОВЕСНОСТЬ ПРОЦЕССА КОНДЕНСАЦИИ В СОПЛЕ [c.213]

Указанные закономерности были подтверждены прямыми расчетами процесса неравновесной гомогенной конденсации паров воды в соплах. На рис. 7.14 представлены резу.пьтаты этих расчетов при Те = 2 10 К/с для различных значений Те, ро, То и чисел Маха в точке росы. Несмотря на значительное различие в начальных состояниях и числах М , кривые 3 и 4, а также 5 и 6, соответствующие Одинаковым значениям Те и Те, на р — Г)-диаграмме весьма близки. Из этого рисунка следует также известный результат [47] скорость потока н число Маха практически пе влияют на [c.332]

В процессе образования ядер и последующего роста зародыщей конденсированной фазы образуется непрерывный спектр размеров частиц. Поэтому в общем случае необходимо было бы записать уравнение для изменения функции распределения частиц по размерам. Однако, как показывают теоретические и экспериментальные исследования, процесс образования ядер происходит на небольшом участке сопла, имеет место скачок конденсации, и спектр образующихся частиц весьма узок. По расчетам, отличие максимального и минимального размеров не превышает 0,1 мкм. При последующем конденсационном росте частиц эта разница сохраняется. Поэтому для расчета влияния неравновесности процесса образования конденсата на удельный импульс можно рассматривать весь конденсат, появившийся в скачке конденсации, как одну фракцию. При этом определяется рост частиц только первоначально образовавшейся фракции, а их количество по мере интегрирования на участке образования ядер корректируется в соответствии с весом появляющихся зародышей. Последнее приводит к некоторому завышению потерь удельного импульса за счет несколько меньшей скорости изменения содержания конденсата в продуктах сгорания по сравнению с действительной. [c.215]

В главе рассмотрены вопросы теоретического определения удельного импульса потока при наличии в продуктах сгорания частиц конденсированной фазы. Кратко излагаются имеющиеся 1В литературе данные о свойствах продуктов, содержащих конденсированные частицы, о закономерностях взаимодействия частиц с газом и между собой. Даны ооно1вные уравнения движения двухфазной смеси с учетом соударения и слияния жидких частиц, конденсации при расширении в сопле. Приведены некоторые расчетные оценки возможных потерь удельного импульса из-за неравновесности процессов разгона и охлаждения частиц, а также из-аа неравновесной конденсации окислов металлов. [c.190]

Помимо изложения современной теории течений в соплах, новых аналитических и численных методов, представлены примеры многочисленных приложений. Рассмотрены разнообразные физикохимические процессы, характерные для течений газа в соплах диссоциация и рекомбинация, релаксация колебательных степеней свободы, двухфазные процессы с фазовыми превращениями, такими ка неравновесная конденсация и кристаллизация. [c.6]

Выбором той или иной скорости закалки в низкотемпературной плазме можно получать вещества как предельного, стехиометрического, так и несте-хиометрического составов, любых промежуточных образований равновесного и неравновесного типов. Примеры таких соединений будут приведены при описание конкретных плазмохимических процессов. Образование подобных соединений связано с тем, что в плазме, в отличие от традиционных источников энергии, применяемых для получения тугоплавких веществ, присутствуют свободные электроны и электронно-возбужденные атомы и молекулы реагентов [27]. Например, при восстановлении окислов и других соединений до металлов и неметаллов, которое связано с приобретением остовом атома (иона) металла или неметалла электронов взамен отданных атомам кислорода, хлора, используются свободные электроны плазмы. Таким образом, в плазме процесс восстановления ускоряется, что подтверждено экспериментально. Использование различных режимов закалки, например в плазмохимических процессах восстановления, позволяет получить металлы в виде порошков различной дисперсности, нитевидных образований, слитков. Соответствующим подбором парциального давления паров металла и степени пересыщения (изменением расхода порошка и газа, а также температуры на входе в закалочное устройство) были получены ультрадисперсные порошки вольфрама сферической формы, а подбор скорости закалки позволил ограничить их размеры в пределах 400—500 A. В случае закалки в сопле Лаваля при условии, если среднемассовая температура струи на входе в сопло близка к температуре начала конденсации продуктов, более вероятно образование большого числа частиц с размерами, близкими к критическим. Частицы крупных размеров можно получить, если конденсация их протекает при более высоких температурах. [c.231]

Представленные в 7.1 результаты относятся к двухфазным неравновесным течениям без фазовых превращений. Течения в соплах могут сопровождаться процессами конденсации и кристаллизации, которые в силу конечности времени пребывания газа в сонле протекают неравновесно. Нин е рассмотрены эти неравновесные процессы. [c.312]

Таким образом, все центры копдепсации заронгдаются, как правило, в самом начале процесса конденсации, когда достигнуто достаточно большое перенасыщение. После того как необходимое перенасыщеппе достигнуто, переход от метастабильпого состояния в состояние насыщения может произойти довольно быстро и носить скачкообразный характер (так называемые скачки конденсации). Однако при некоторых условиях может наблюдаться и достаточно плавный переход в состояние насыщения. Типичные распределения давлепия и температуры в сопле при наличии неравновесной конденсации представлены на рис. 7.9, 7.10. Видно, что при более высоких давлениях переход в состояние насыщения происходит почти скачкообразно, а нри меньших наблюдается плавный переход. В то же время в ряде случаев из-за больших градиентов состояние насыщения может и пе достигаться вовсе. Из сказанного следует, что процесс конденсации в сонлах разделяется на две стадии, при этом па первой стадии определяющим является процесс образования ядер, на второй — процесс роста ядер, когда образование ядер можно пе учитывать. На рис. 7.11 показано изменение вдоль стенки и оси конического сопла массовой доли Жидкой фазы (паров воды) числа частиц в единице массы N и скорости образования частиц [47, 50]. Видно, что процесс образования ядер завершается иа участке очепь малой длины, на котором скорость их образования имеет резко выраженный максимум, после чего число ядер остается неизменным, а происходит их рост. [c.317]

Выпишем некоторые соотношения, которые необходимы для понимания физических особенностей процесса неравновесной конденсации в сопле. Согласно распределению Гиббса, количество комплексов, содержащих g молекул, например, спонтанно образованных ядер конденсации, при равновесном состоянии спстемьт равно [c.315]

На основании изложенного можно представить следующую последовательность процесса неравновесной конденсации в соплах. В начальной стадии процесса вблизи точки насыщения А степень перенасыщения пара увеличивается, поскольку капли критического размера должны быть большими, а вероятность их образования мала. В связи с увеличением перепасыщения размер критических зародышей уменьшается, а вероятность их возникновения растет. Ввиду быстрого убывания вероятности флуктуаций с возрастанием йх размеров начало фазового перехода определяется вероятностью [c.316]

При конденсации в трансзвуковой области сопла возможно возникновение нестационарных режимов течения. Экснерихмепталыю в ряде работ [177, 178] обнаружено существование нестационарных явлений и отмечены значительные пульсации параметров потока (с частотой 500—1000 Гц) при конденсации в трансзвуковой области во влажном воздухе. Проведен анализ этого явления в рамках одномерной теории и ноказана возможность существования нестационарного процесса. В работе [178] методом С. К. Годунова получено численное решение системы уравнений, описывающей нестационарное одномерное течение со спонтанной конденсацией в трансзвуковой области сонла Лаваля. Показано, что при определенных условиях нри нестационарных начальных и граничных условиях предельное состояние не является стационарным, а обладает периодической структурой, что связано с возникновением и исчезновением ударных волн, норожденных неравновесной конденсацией. [c.327]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология