Зародыши тумана

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 литературе имеются указания, что коагуляция атмосферных аэрозолей может быть вызвана разбрасыванием с самолета высокодисперсного песка, частицы которого несут электрический заряд, по знаку обратный заряду частиц аэрозолей. Другой метод искусственного рассеивания облаков и туманов с помощью коагуляции заключается в распылении в аэрозоль растворов гигроскопических веществ, например, концентрированных растворов хлорида кальция (В. А. Федосеев, 1933 г.). Капельки этой жидкости захватывают капельки воды, укрупняются и выпадают в виде дождя. Для разрушения переохлажденных атмосферных аэрозолей можно применять также дымы иодида серебра или, иодида свинца, частицы которых являются зародышами и вызывают в облаках образование кристалликов льда. [c.362]

Изменение р с кривизной весьма важно в теоретическом и особенно в практическом отношении, поскольку оно затрудняет образование новой фазы, например капелек жидкости (туман) в фазе пара. Так, при охлаждении пара р уменьшается и по достижении значения р , отвечающего давлению насыщенного пара, равновесного с жидкостью, должна начинаться конденсация. Однако образующиеся капельки жидкости обладают, согласно уравнению (V.44), повышенным р > р , следовательно, оказываются неустойчивыми и испаряются. Для образования новой фазы (равновесного зародыша) необходимо, таким образом, пересыщение. Из уравнения (V.44) следует, что при г = 0 пересыщение бесконечно, следовательно, недостижимо. Однако на практике наблюдаются конечные пересыщения, приводящие к образованию капелек. Расхождение объясняется тем, что в области очень малых г ( 10 см) начинает изменяться величина ст наряду с этим и само уравнение (V.44) становится нестрогим (см. [5, с. 327]). Поэтому имеет смысл говорить о размерах зародышей, равновесных с паром в условиях практического пересыщения. Такие зародыши ( 10 см) образуются в гомогенной среде в результате флуктуаций. [c.72]

Следы ионов, образуемых под воздействием радиоактивного излучения, можно непосредственно наблюдать в камере Вильсона. В этой камере находится газ, пересыщенный парами воды или спирта такой газ очень чувствителен к появлению радиоактивных частиц. Альфа-лучи обычно проникают в воздухе на расстояние не больше 3 см, и если воздух пересыщен парами воды, возникающие в нем ионы служат зародышами для конденсации пара. Поэтому на пути альфа-частицы немедленно образуется туманный след (трек) длиной до 3 см. Бета-частицы также дают туманные треки, но они оказываются тоньше и длиннее, чем треки альфа-частиц. [c.432]

Образование аэрозолей в природе, как метеорологическое явление, хорошо иллюстрирует физические процессы, описанные в главе 2. Серьезного исследования потребовало явление уменьшения видимости в атмосфере туманами и облаками. В последнее время большое внимание уделяется искусственному вызыванию атмосферных осадков, тесно связанному с явлениями образования конденсационных зародышей и роста частиц в парах. Осаждение капелек на самолетах, приводящее к их обледенению, представляет собой частный случай проблемы инерционного осаждения, рассмотренной в главе 6. [c.293]

Механизм образования тумана в газовой смеси, освобожденной от ионов и ядер конденсации (гомогенная конденсация) состоит в том, что по мере увеличения пересыщения возрастает скорость образования зародышей. Возникнув, такие зародыши увеличиваются до размеров капель тумана за счет конденсационного роста. Когда размер и концентрация капель становятся достаточно велики (при этом появляется заметной оптический эффект), мы наблюдаем туман. [c.56]

Образование зародышей прекращается при = (когда 5=5 р). Следовательно, в течение отрезка времени от = 1,3 до Уа/У, = 1,47 протекают оба процесса—образование зародышей и их конденсационный рост. Вследствие этого туман состоит из капель как крупного размера, образовавшихся в начале процесса, так и мелких, образовавшихся в конце процесса. По достижении степени расширения К/У5 = 1,47 продолжается конденсационный рост крупных капель и испарение мелких капель, так как давление насыщенного пара над мелкими каплями больше, чем над крупными (изотермическая перегонка). [c.72]

Средний радиус капель и распределение капель по размерам сильно изменяется по длине трубы (см. табл. 5.10, 5.11 и 5.12) вследствие образования все новых и новых очень мелких зародышей и конденсационного роста уже существующих капель. В связи с этим монодисперсность тумана, характеризуемая коэффициентом изменчивости а (уравнение (1.83)1, также существенно изменяется по длине трубы (см. рис. 5.10, кривая 6). Наибольшего значения коэффициент а достигает при =730 мм (а=3,6). В дальнейшем в результате конденсационного роста капель [скорость которого при г>/ уменьшается с увеличением радиуса, уравнение (1.70) полидисперсность тумана уменьшается и в конце трубы туман практически монодисперсный (а =0,17). [c.183]

Дисперсность тумана характеризуется распределением капель по размерам, а приближенно—средним радиусом капель (стр. 52). При гомогенной конденсации пара дисперсность зависит от условий образования зародышей и их конденсационного роста. Как уже упоминалось, радиус зародыша очень мал (примерно 10 см), поэтому для того, чтобы зародыши превратились в достаточно крупные капли радиусом 10" —10" см (наиболее часто встречающиеся в производственной практике), они должны увеличиться в объеме в результате конденсационного роста в 10 —10 раз. Столь значительное увеличение может произойти при достаточно длительном пребывании зародышей (а затем и капель) в пересыщенном паре. К концу процесса образования зародышей образуется полидисперсный туман, поскольку в результате конденсационного роста радиус капель, образовавшихся в начале процесса, становится больше радиуса капель (зародышей), образовавшихся в конце этого процесса. [c.265]

С уменьшением t (или с увеличением скорости расширения) уменьшается коэффициент изменчивости а (туман становится более монодисперсным), так как сокращается время образования зародышей при t=0 коэффициент а наименьший (см. рис. 7.1, кривая 4). На этом основан метод получения монодисперсного аэрозоля, состоящий в том, что паро-газовая смесь охлаждается в результате смешения с более холодным инертным газом в тройнике при большой скорости смешивающихся газов . [c.271]

Ядра конденсации имеют разные размеры (стр. 282), но по мере увеличения количества сконденсировавшегося на них пара разница в размере радиусов капель уменьшается и, когда радиус капель достигнет 3—5 10" см, получается практически монодисперсный туман. Это наглядно иллюстрируется данными расчета процесса конденсации пара серной кислоты в трубе (см. рис. 5.10). После того, как процессе образования зародышей прекращается (в точке б, рис. 5.10), г=1 10 см, а коэффициент изменчивости а=2,3. В дальнейшем, за счет конденсационного роста, радиус капель увеличивается, а коэффициент а уменьшается и в конце трубы г=4,5-10 см и а=0,17. [c.286]

При невысокой численной концентрации (при Л/< 10 см ), когда коагуляция не оказывает существенного влияния на величину капель, значительное увеличение их радиуса (достигаемое главным образом за счет конденсационного роста) может произойти при достаточно длительном пребывании зародышей (а затем и капель) в пересыщенном паре. К концу процесса формирования зародышей выделяется полидисперсный туман, поскольку в результате конденсационного роста радиус капель, образовавшихся в начале процесса, становится больше радиуса капель (зародышей), образовавшихся в конце этого процесса. Однако в дальнейшем, когда образование зародышей прекращается, а пересыщение пара сохраняется (5кр>5>1), полидисперсность тумана снижается тем в большей степени, чем продолжительнее время т, в течение которого капли находятся в пересыщенном паре (см. рис. 5.13). [c.262]

На протяжении первого этапа протекают одновременно три процесса — образование зародышей, их конденсационный рост и коагуляция. При этом скорость образования зародышей с течением времени увеличивается. К концу первого этапа получается полидисперсный туман, так как радиус капель, образовавшихся в начале этапа в результате конденсационного роста, становится больше радиуса капель, образовавшихся в конце этапа. [c.262]

Если в пленке образуются частицы тумана, то попадая в объем газа, они могут испаряться, что не вызывает практических затруднений. Однако образование частиц тумана может сказываться на скоростях диффузии и теплопроводности, делая простые выражения скоростей не точными. В любом случае это свидетельствует, вероятно, о наличии в парциальном конденсаторе областей, более чувствительных к росту зародышей, чем сам поток газа в объеме. Кроме того, предположение, отмеченное в разделе 7.4, что туман возникает, как только объем газа становится насыщенным, может оказаться не только допустимым, но также и реалистичным. Как показали Кольборн и Эдисон [11], образование тумана в газе можно устранить, помещая в парциальном конденсаторе вдоль оси трубы горячую проволоку, чтобы поддерживать основную массу газа нагретой. [c.312]

Скорректированная таким образом теория, как признают сами авторы, слишком не согласуется с имеющимися экспериментальными измерениями в камере туманов. Причину этого расхождения они объяснили неполной термической аккомодацией на очень малых агрегатах и незаконным распространением макроскопических свойств на микроскопические системы типа зародышей. Однако, согласно оценкам авторов, вероятность аккомодации даже на весьма малых скоплениях (/ -18 молекул) оказывается 0,2. Поэтому они вынуждены допустить, что ответственным является неучет зависимости а от кривизны, при этом для согласия с экспериментом а необходимо увеличить на 20% по сравнению с макроскопическими значениями. Между тем, согласно теоретическим рассмотрениям [18] о должна, наоборот, уменьшиться с уменьшением размера зародыша. [c.130]

Конденсационный путь образования Д.с. связан с зарождением новой фазы (или новых фаз) в пересьпценной метастабильной исходной фазе-будущей дисперсионной среде. Для возникновения высокодисперсной системы необходимо, чтобы число зародышей новой фазы было достаточно большим, а скорость их роста не слишком велика. Кроме того, требуется наличие факторов, ограничивающих возможности чрезмерного разрастания и сцепления частиц дисперсной фазы. Переход первоначально стабильной гомог. системы в метастабильное состояние может произойти в результате изменения термодинамич. параметров состояния (давления, т-ры, состава). Так образуются, напр., природные и искусственные аэрозоли (туман - из переохлажденных водяных паров, дьпкШ-из парогазовых смесей, выделяемых при неполном сгорании топлива), нек-рые полимерные системы-из р-ров при ухудшении термодинамич. качества р-рителя, органозоли металлов путем конденсации паров металла совместно с парами орг. жидкости или при пропускании первых через слой орг. жидкости, коллоидно-дисперсные поликристаллич. тела (металлич. сплавы, нек-рые виды горных пород и искусств, неорг материалов). [c.81]

Приведенные выше данные по образованию тумана при смешении газов в струе могут быть использованы для определения скорости образования новой фазы, а также для определения скорости роста капель в пересьшхенном паре. В опытах по определению критического пересыщения пара воды и глицерина в свободной струе туман наблюдался на некотором расстоянии от сопла (см. рис. 3.4). Между тем на основании результатов изучения гидродинамики свободной струи > следует, что смешение газов происходит уже в самом начале струи. При этом линия максимального пересышения пара также начинается у сопла (см. рис. 3.6, кривая 1). Отсутствие тумана в начальном участке струи при достаточном пересыщении пара (что подтверждается образованием тумана в основном участке струи) объясняется тем, что скорости потока по осям х я у в начальном участке струи велики. Поэтому время пребывания газовой смеси в зоне максимального пересыщения пара оказывается недостаточным для того, чтобы произошло сбразование зародышей и чтобы эти зародыши выросли до размеров, достаточных для наблюдения заметного оптического эффекта. [c.113]

Начальной стадией образования тумана является возникновение зародышей, радиус которых составляет 10 —10" см в подавляющем большинстве случаев туман состоит из более крупных капель. Размер капель увеличивается в результате конденсационного роста капель и коагуляции. Поскольку скорость коагуляции существенно зависит от численной концентрации тумана [урав нение (1.84)], из приведенных данных следует, что основная задача при регулировании дисперсности тумана состоит в том, чтобы обеспечить определенное соотношение между скоростью образования зародышей, их конденсационным ростом и коагулядией. [c.260]

Обычно величина определялась при помощи камеры Вильсона, в которой происходило охлаждение парогазовой смеси (в результате ее адиабатического расширения), образование зародышей, затем частиц аэрозоля. Весьма эффективен метод определения 5 при смешении парогазовой смеси с холодным газом в турбулентной свободной струе [84]. Метод основан на том, что при помощи теории турбулентных свободных струй можно определять возникающие значения пересыщения 5 в любой точке струи, в том числе и максимальное пересыщение 5тах,-если известны параметры смешивающихся потоков. Изменяя эти параметры, можно получить такое пересыщение, при котором в струе появляется туман это пересыщение может быть принято равным критическому. [c.51]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология