Гомогенная конденсация пара скорость

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]

В то же время имеющиеся расхождения между этими данными указывают на необходимость дополнительных исследований для уточнения теории гомогенной конденсации пара и получения надежных уравнений для расчета скорости образования зародышей, численной концентрации и дисперсности тумана. [c.45]

На рис. 1.11 приведены кривые, отражающие изменения пересыщения пара во времени без учета гомогенной конденсации пара (кривая У) и с учетом гомогенной конденсации пара (кривая 2). Кривая 2 располагается ниже кривой 1, потому что при =TJ начинается процесс образования зародышей, скорость которого возрастает с увеличением т. При этом происходит снижение 5 в результате конденсации пара на зародышах и выделение тепла конденсации. [c.57]

Скорость образования зародышей в большой степени (экспоненциально) зависит от величины 5 [уравнение (1.53)1, поэтому численная концентрация тумана, образующегося при гомогенной конденсации паров, зависит в первую очередь от 5 и может быть определена по уравнению [c.58]

Мелкие капли жидкости способны к переохлаждению. Чем меньше радиус капли и чем выше скорость ее охлаждения, тем более значительное достигается переохлаждение. Поэтому есть основания предположить, что при гомогенной конденсации пара вначале всегда образуются жидкие капли, т. е. туман затем, охлаждаясь, капли иногда превращаются в твердые частицы. В связи с этим рассматриваемые в настоящей работе теоретические основы образования тумана при конденсации пара справедливы к процессам образования конденсационных аэрозолей вообще и, следовательно, применяемый в книге термин образование тумана относится к гомогенной конденсации паров любых веществ. Если же переход вещества из газообразной фазы в твердую осуществляется непосредственно, то этот процесс также подчиняется закономерностям, свойственным процессу образования жидких аэрозолей. [c.7]

Начальной стадией гомогенной конденсации пара является образование зародышей скорость этого процесса является важнейшим показателем, определяющим весь процесс формирования аэрозольной системы. В связи с этим получение расчетных формул для определения скорости образования зародышей и, следовательно, определения численной концентрации аэрозоля и его дисперсности имеет большое теоретическое и прикладное значение, поскольку эти показатели определяют основные свойства аэрозолей. [c.35]

Несмотря на то, что изучение процесса образования новой фазы представляет значительный интерес, до настоящего времени отсутствуют надежные экспериментальные данные для непосредственного определения скорости образования зародышей при гомогенной конденсации пара. [c.112]

Рис. 3.14. Принципиальная схема лабораторной установки по изучению скорости гомогенной конденсации пара

В целях увеличения скорости протекающих процессов в трубах и межтрубном пространстве конденсатора иногда предусматриваются различные устройства, турбулизирующие потоки. Эти устройства не меняют существа протекающих процессов, состоящи. в том, что в результате соприкосновения с более холодной поверхностью труб происходит охлаждение газа и конденсация на этой поверхности содержащегося в газе пара. При этом пересыщение пара обычно вначале повышается, достигает некоторого максимального значения, а затем снижается (см. рис. 5.4). Если максимальное пересыщение пара достаточно велико, наступает гомогенная конденсация пара и образование зародышей. Дальнейшая конденсация пара происходит на поверхности труб, на поверхности капель-зародышей и в результате образования новых зародышей. На рис. 5.9 показана схема процесса конденсации пара в трубах конденсатора при одновременной конденсации пара на поверхности и в объеме. [c.170]

На всех этапах формирования аэрозольной системы протекает коагуляция, влияние которой становится заметным при достаточно большом значении численной концентрации. При очень высоком значении N (когда скорость образования зародышей велика) изменение дисперсности и численной концентрации аэрозоля в период гомогенной конденсации пара протекает по коагуляционному механизму [c.264]

В свободной струе, образующейся при выходе паро-газовой смеси из сопла генератора (см. рис. 3.14), создается высокое пересыщение пара. Несмотря на наличие в атмосферном воздухе ядер конденсации, образование тумана в таком аэрозольном генераторе определяется процессом формирования зародышей в результате гомогенной конденсации пара. Это действительно так, поскольку численная концентрация ядер конденсации в атмосферном воздухе сельской местности равна примерно 10 см (см. табл. 1.6), в то время как численная концентрация зародышей, образующихся в результате гомогенной конденсации пара, составляет 10 —10 см- . Вследствие большой скорости потока в струе и высокой численной концентрации тумана весьма существенное влияние на процесс образования капель в струе оказывает турбулентная коагуляция. [c.268]

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]

Системы ввода с делением потока. Проба в количестве, удобном для ввода обычным способом (0,1 —1,0 мкл), подается в систему, полностью испаряется, и гомогенная смесь паров пробы с газом-носителем разделяется на два неравных потока меньший поступает в колонку, а больший — сбрасывается. Если гомогенизация полная, то образец будет делиться в отношении, определяемом скоростями двух указанных потоков. Соотношение этих потоков называют отношением деления. На практике используют делители с отношением деления от 1 10 до 1 1000. Конструкция делителя должна обеспечивать в процессе ввода строгое постоянство отношения деления. На него оказывают влияние следующие. фак-торы изменение давления при испарении пробы, зависимость вязкости парогазовой смеси от ее состава, конденсация растворителя на входе в капиллярную колонку. [c.142]

Механизм образования тумана при адиабатическом расширении паро-газовой смеси, освобожденной от взвешенных частиц и ионов, состоит в том, что по мере увеличения расширения возрастает величина 5 [уравнение (2.7)1 и соответственно повышается скорость образования зародышей / (уравнение (1.53)1. При этом на поверхности гомогенно образующихся зародышей происходит конденсация пара, в результате чего радиус зародышей и капель увеличивается. Когда численная и весовая концентрации капель достигают достаточно больших величин, создается заметный оптический эффект, особенно хорошо наблюдаемый в луче проходящего света (эффект Тиндаля). [c.69]

Образование пересыщенного пара при смешении газов в струе положено в основу метода укрупнения ядер конденсации в приборах КУСТ-2 и КУСТ-4, предназначенных для измерения в газах численной концентрации ядер конденсации . Принцип действия прибора состоит в том, что исследуемый газовый поток, содержащий ядра конденсации, смешивается в струе с нагретым воздухом, содержащим пар вещества, который далее конденсируется на ядрах конденсации. Величину пересыщения можно регулировать, изменяя соотношение скоростей смешивающихся потоков с таким расчетом, чтобы не происходила гомогенная конденсация. Численная концентрация ядер (выросших в пересыщенном паре за счет конденсации на них пара) измеряется по рассеянию света. [c.115]

Рост ядер конденсации и зародышей (при гомогенной конденсации) за счет конденсации пара на их поверхности — основной процесс, определяющий дисперсность тумана. При этом скорость конденсации является функцией многих переменных [c.46]

При численной концентрации тумана N < 10 см снижение концентрации пара в результате образования зародышей ничтожно, так как радиус зародышей очень мал (примерно 10 сж) невелико также общее содержание жидкости в каплях. Поэтому дисперсность тумана, образующегося при гомогенной конденсации, зависит от скорости коагуляции и количества пара, сконденсировавшегося на поверхности каждого зародыша. Но это количество пара, в свою очередь, зависит от общего количества сконденсировавшегося пара, весовой концентрации тумана [уравнение (1.94)]. [c.57]

Большой практический интерес представляют результаты экспериментальных исследований полученные в установке, где пересыщенный пар создается при турбулентном смешении газов по схеме, изображенной на рис. 3.1. Ценность этих исследований заключается в том, что они проведены в достаточно широком интервале изменения основных показателей, влияющих на скорость гомогенной конденсации (температуры, давления пара и пересыщения пара). Это позволяет использовать полученные ре- [c.114]

На рис. 3.15 показана общая схема установки. Измеренный объем отфильтрованного газа (воздуха или азота) нагревается и насыщается в испарителе 5 паром вещества, скорость гомогенной конденсации которого изучается, а затем смешивается в смесителе 7 с более холодным потоком инертного газа. Условия смешения должны быть таковы, чтобы пар практически полностью конденсировался в объеме с образованием тумана. При этом конденсация пара протекает в первую очередь на взвешенных в газе частицах, служащих центрами конденсации. Полученная аэрозольная система направляется в фильтр 8, в котором вместе с каплями тумана выделяются и центры конденсации, затем чистый и охлажденный инертный газ поступает в деионизатор 9 для выделения ионов. Описанные приемы обеспечивают надежную очистку инертного газа от ядер конденсации. [c.116]

Подвод реагирующих компонентов в зону реакции совершается в гомогенных системах, а также внутри каждой жидкой или газовой фазы гетерогенной системы молекулярной диффузией или конвекцией. В гетерогенных системах прибавляется еще стадия перехода реагирующего компонента из одной фазы в другую, который совершается путем абсорбции, адсорбции или десорбции газов, конденсации паров или испарения жидкостей, плавления твердых веществ или растворения их в жидкостях. Межфазный переход во многих случаях является наиболее медленным этапом химико-технологического процесса и определяет общую его скорость. Межфазный переход по существу представляет собой сложный диффузионный процесс. [c.8]

Под ядром гомогенной конденсации понимают наименьшую устойчивую в термодинамическом смысле группу молекул пара, способную к дальнейшему росту. Ядро может содержать от нескольких молекул до сотен. Количественные экспериментальные данные по скорости образования ядер в паровой фазе весьма ограничены. Большинство из них получено в камере Вильсона с парами воды и различных органических веществ. Часть данных получена в сверхзвуковых аэродинамических трубах. Данных по образованию ядер конденсации в соплах двигателей не имеется. [c.215]

Конденсация может протекать как химический и как физический процесс, И в том и в другом случае метод конденсации основан на образовании в гомогенной среде новой фазы, имеющей коллоидную дисперсность. Общим условием образования новой фазы является состояние пересыщения раствора или пара. При возникновении местных пересыщений в каких-то участках раствора образуются агрегаты из нескольких молекул, которые и становятся зародышами новой фазы. Роль зародышей могут выполнять имеющиеся или вносимые в систему центры кристаллизации — пылинки, небольшие добавки готового золя и др. Чем больше число центров кристаллизации и меньше скорость роста кристаллов, тем выше дисперсность получаемых золей. [c.410]

Скорость процесса конденсации пара на поверхности ядер конденсации определяется диффузией пара к этой поверхности (процесс относительно медленный), поэтому при большом значении (151йх (т. е. в процессах, вызывающих быстрое увеличение степени пересыщения пара или связанных с малой численной концентрацией ядер) скорость диффузии может оказаться недостаточной для выравнивания давления пара во всем объеме системы. В этом случае давление пара в газовой фазе может сильно отличаться от давления пара у поверхности ядер. Соответственно возникает высокое пересыщение пара при достаточно большом пересыщении наступает гомогенная конденсация пара. [c.56]

Если предположить, что скорость реакции (а) значительно выше скорости образования зародышей и что процесс подчиняется законам гомогенной конденсации пара, тогда влияние основных показателей процесса на дисперсность образующегося порошка А1гОз должно быть таким же, как при получении тумана путем смешения паро-газовых потоков неодинаковой температуры в струе (стр. 107). В частности, зависимость поверхности f порошка от концентрации хлористого алюминия (т. е. от концентрации АЦОз) должна описываться уравнением (3.46). Представленные на рис. 6.15 экспериментальные данные подтверждают приведенные [c.251]

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]

Важным свойством переходных форм углерода является их склонность к графитации. Трехмерное упорядочение атомов углерода в структуру графита, происходящее при высокотемпературной обработке графитирующихся материалов, является сложным многостадийным процессом. По склонности к графитации углеродные материалы делятся на графитирующиеся, для которых трехмерное упорядочение достигается при температурах 2100— 2300°С, и неграфитируюшиеся, состояние которых не изменяется вплоть до 3000° С. Их принадлежность определяется природой исходных веществ при формировании продуктов пиролиза и крекинга. К графитируемым веществам относятся нефтяные и пеко-вые коксы, коксы из поливинилхлорида и коксующихся углей. Сахарный уголь, каменные угли, богатые кислородом, пиролизный кокс из хлористого поливинилидена не графитируются даже при 3000° С. В неграфитирующихся углеродных материалах неориентированные ароматические монослои сшиты термически прочными полиеновыми или поликумуленовыми цепочками углерода в пространственный полимер, гомогенная графитация которого сильно затруднена (см. рис. 5). Неграфитирующиеся материалы могут быть подвергнуты гетерогенной кристаллизации, которая связана с конденсацией паров углерода и протекает с заметной скоростью при температурах >3000° С. [c.24]

При гомогенной (спонтанной) конденсации пара под критическим пересыщением понимают такое пересыщение, при котором скорость образования зародышей в единице объема и в единицу времени, способных к дальнейшему росту, равна единице (т. е. /=1 см -секг ). Такое допущение, очевидно, является условным, так как образование зародышей происходит и при /<1, но скорость этого процесса мала. Действительно, в уравнении (1.27 величина, характеризующа) пересыщение пара, входит в показатель степени, поэтому скоя рость образования зародышей очень сильно возрастает с увеличением пересыщения пара (рис. 1.5). Так, для воды (Т=293 °К) при увеличении пересыщения пара с 3,4 до 3,6 скорость образования зародышей, устойчивых в данных условиях и способных к дальнейшему росту, увеличивается с 1 до 120 (табл. 1.3). [c.32]

Если полученные результаты объясняются гетерогенной конденсацией на примесных ядрах в отсутствие гомогенной конденсации, обусловленной большей длительностью инкубационного периода, то можно ожидать существования следующего явления. Поскольку инкубационный период быстро уменьшается с увеличением исходной концентрации, а скорость гомогенного зародышеобразования при этом увеличивается, при достаточно больших концентрациях роль гомогенной конденсации должна превысить роль гетерогенной. В самом деле, при конденсации пара серебра с исходной концентрацией Zi° = 5-10 атомов/см в работе [3] были получены аэрозоли с настолько высокими счетными концентрациями, что участием посторонних зародышей в конденсации можно было пренгбречь заранее. Можно предположить, что при некоторых промежуточных концентрациях пара по обоим механизмам образуется сравнимое количество частиц, но поскольку по гомогенному механизму частицы образуются с опозданием, то их средний размер должен быть гораздо меньше, чем размер частиц, выросших на посторонних зародышах. Поэтому распределение частиц по размерам может быть бимодальным. При этом высокодисперсная фракция должна быть полидисперсной, поскольку она образуется по коагуляционному механизму, а более грубая — монодисперсной. Счетная концентрация в також аэрозоле должна быть высокой, что в свою очередь обусловливает быструю коагуляцию и исчезновение бимодального распределения спустя короткое время после образования аэрозоля. Предположение об образовании аэрозолей с бимодальным распределением по размерам было проверено экспериментально. [c.174]

Как видно из этих данных при пересыщении пара, равном 9,73, скорость образования зародышей принята равной 1. При увеличении пересыщения свыше этой величины скорость их образования резко возрастает. Следовательно, существует определенное пересыщение пара в системе, выше которого начинается интенсивное образование зародышей и конденсация пара в объеме. Такое пересыщение называют критическим (<5кр). Конденсация пара в объеме может произойти только при кр. Условно под критическим понимают пересыщение, при котором скорость образования зародьппей (способных к дальнейшему росту) в единице объема равна единице (7 == = 1 сж -сек 1) . Критическое пересыщение пара при гомогенной конденсации в отсутствие ядер конденсации и газовых ионов может быть рассчитано для разных температур по уравнению, введенному А. Г. Амелиным, аналогичному выражению (10) [c.109]

Для смесей паров, не содержащих загрязняющих частиц капель или ионов газа, применяется теория гомогенного заро дышеобразования [58, 29]. Если такие частицы присутствуют, то они обеспечивают центры роста жидкой фазы вследствие конденсации молекул газа даже при небольших степенях пересыщения. Однако, если они отсутствуют, то, как показывают практика и теория, парциальное давление компонента А может в несколько раз превысить давление насыщенного пара, прежде чем будет наблюдаться зародышеобразование даже при низкой скорости. Однако в конкретных условиях зародыши часто возникают в результате процессов, проходящих в области вверх по потоку, скажем, в аппаратуре с паро-жидкостными потоками в топочных камерах, или реакций, при которых образуются или присутствуют твердые вещества. Согласно Штейнмейеру [55], в большинстве технологических конденсаторов образуется туман, когда объемное парциальное давление снижается до давления насыщения. Это мнение было принято также Шулером и Абеллем [51 ], которые [c.302]