ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение искусственных ядер конденсации и монодисперсного тумана из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара" Искусственные ядра конденсации, на которых в дальнейшем конденсируется пар и образуются капли, получают конденсацией паров веществ, обладающих низким давлением насыщенного пара. Для этого могут быть использованы любые процессы (описанные ранее), в результате которых образуется пересыщенный пар. Наиболее часто ядра конденсации получают при обдувании нагретой поверхности, покрытой веществом (из которого намечают получить ядра конденсации), газовым потоком, обладающим более низкой температурой) . При этом создают условия, обеспечивающие высокое пересыщение пара и образование мелких жидких или твердых частиц. [c.282] Чтобы рассчитать дисперсность и численную концентрацию ядер конденсации, необходимо решить систему уравнений, выражающих зависимость давления пара от температуры [уравнение (5.38)], скорости образования зародышей [уравнение (1.58)] и их роста в пересыщенном паре [уравнение (1.67)]. Приемы для решения этих уравнений во взаимной связи не разработаны, поэтому дисперсность и численную концентрацию ядер конденсации в каждом практическом случае определяют экспериментально. [c.282] Из приведенных данных о зависимости дисперсности тумана от пересыщения пара (стр. 265) следует, что во всех случаях конденсации пара в объеме образуются ядра конденсации разного размера. [c.282] Наиболее распространенный способ получения ядер конденсации состоит в том, что поверхность спирали из нихромовой или платиновой проволоки, покрывают тонким слоем вещества, из которого намечают получить ядра конденсации. Спираль помещают при комнатной температуре в поток газа и пропускают через нее электрический ток. Изменением силы тока регулируют температуру спирали и слоя вещества, нанесенного на поверхность спирали. Пар вещества диффундирует через прилегающий к поверхности пограничный слой газа, а затем смешивается с более холодным газом за пределами пограничного слоя. При этом создается высокое пересыщение пара и происходит гомогенная конденсация пара с образованием капель, которые в некоторых случаях могут кристаллизоваться. Так как спираль делают из очень тонкой проволоки, то количество выделяемого ею тепла невелико и температура газа повышается незначительно. В результате пар практически полностью конденсируется в объеме. [c.283] Для получения ядер конденсации часто используют хлористый натрий (ЫаС1), обладающий низким давлением насыщенных паров -. [c.283] При воздействии на атмосферные облака и туманы с целью создания искусственных осадков и рассеяния тумана используют ядра конденсации из иодистого серебра, иодистого свинца и других веществ ядра получают смешением паров этих веществ с атмосферным воздухом в свободной струе (стр. 119). [c.283] Механизм образования тумана в рассматриваемом случае состоит в том, что при взрыве происходит дробление расплавленной проволочки и образование капель. Часть расплава испаряется, пары его, смешиваясь с более холодным газом, конденсируются в объеме. Чем тоньше проволочка и чем выше напряжение, тем большая часть расплава испаряется и, следовательно, тем больше образуется мелких конденсационных капель. [c.284] 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] Охлаждение проводят таким образом, чтобы возникающее пересыщение было недостаточным для гомогенной конденсации пара, но достаточным для конденсации пара на ядрах конденсации (гетерогенной конденсации). [c.284] Другие генераторы теплообменного типа отличаются от описанного методами испарения жидкости, получения ядер конденсации и т. д. [c.285] В генераторе смесительного типа , несколько отличающемся от описанного, газ, содержащий ядра конденсации, перед смешением с газом, содержащим пары жидкости, подогревается до температуры этих паров и затем поступает в конденсатор. [c.286] 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] Из приведенных данных следует, что чем меньше исходный радиус ядер конденсации и чем больше конечный радиус капель тумана, тем он более монодисперсный. [c.286] Отношение r // 2 обычно менее 10 , поэтому содержание примесей незначительное (- 10 %), однако в некоторых случаях и оно является недопустимым. [c.286] В генераторе теплообменного типа, используя способ, рекомендованный для регулирования дисперсности тумана (стр. 278), может быть получен монодисперсный туман без примесей инородного вещества. В этом случае ядрами конденсации служат капли тумана, образующиеся в результате гомогенной конденсации пара и выросшие в полой камере за счет конденсационного роста. [c.286] В свободном объеме происходит конденсация пара на поверхности зародышей и величина пересыщения пара снижается. Затем к газу добавляется новая порция холодного газа с таким расчетом, чтобы возникающее при смешении газов пересыщение пара было ниже критического. В этом случае не происходит образования новых зародышей, а избыточный пар конденсируется на поверхности уже имеющихся капель тумана. Число ступеней смешения устанавливают в каждом отдельном случае в зависимости от природы смешивающихся газов, содержания пара, температуры и др. [c.287] Изучение дисперсного состава туманов , получаемых в генераторах обоих типов , в теплообменном и смесительном , показывает, что средние геометрические радиусы капелек тумана лежат в интервале 0,5-10 —1,25-10 см, а стандартное относительное геометрическое отклонение—в интервале 1,02—1,12. При численной концентрации тумана в смесительном генераторе ниже 10 см , а в теплообменном—ниже 10 сж размер полученных капелек на зависит от численной концентрации. В генераторе теплообменного типа образуется более монодисперсный туман, чем в генераторе смесительного типа. Причин остаточной полидисперсности в туманах авторам установить не удалось. [c.287] Из приведенных данных следует, что если в генераторе монодисперсного тумана соблюдаются условия, обеспечивающие 5 5кр и одинаковое значение пересыщения во всем объеме системы, то монодисперсность получаемого в генераторе тумана зависит от монодисперсности ядер конденсации и от того, насколько они увеличиваются в результате конденсационного роста. Получение монодисперсных ядер конденсации (которые можно назвать высокодисперсными аэрозолями) еще более трудная задача, чем получение монодисперсных туманов (или аэрозолей) с радиусом капель 10 —10 , ввиду малого размера ядер, а также высокоразвитой поверхности и активности. [c.288] Вернуться к основной статье