ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дисперсность и численная концентрация тумана из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара" 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] Приведенные ранее рассуждения и полученные уравнения справедливы при условии, что 5 5 р.. Когда 5 5кр., пересыщение ниже, чем это следует из уравнения (2.9), поскольку конденсация пара в объеме и повышение температуры газовой смеси способствуют снижению величины пересыщения. [c.69] Из уравнений (1.7) и (1.90) видно, что в случае гомогенной конденсации пара зависимость 5=/(Т)=ф(т ) является сложной, так как во времени изменяются многие показатели, входящие в эти уравнения и определяющие изменение значения 5 (Р, р, Тг, Л , г, ф и др.). Поэтому решение уравнений (1.7), а затем и (1.90), применяемых к адиабатическому процессу, связано с большими трудностями, а имеющиеся варианты решения весьма приближенны . [c.69] Представление о влиянии различных факторов на численную концентрацию капель можно составить на основании теоретических исследований процесса конденсации при адиабатическом расширении паро-газовых смесей или на основании результатов расчетов . [c.69] На рис. 2.1 приведены кривые, построенные на основании результатов постадийного расчета процесса гомогенной конденсации пара воды по уравнению Френкеля (1.46) при адиабатическом расширении паро-воздушной смеси от начального объема V, до конечного объема Уг в течение т=/=10 сек, при этом У /У, = 1,5. Начальная температура смеси Т—291 °К, давление пара воды р = 15,33 мм рт. ст. (расчет приведен на стр. 75). [c.69] Необходимость расчета даже и после того, как процесс расширения заканчивается, вызвана тем, что в некоторых случаях гомогенное образование зародышей продолжается еще некоторое время и после окончания расширения. [c.70] В расчете учитывается тепло, выделяющееся в результате конденсации пара на каплях, температура этих капель, а также зависимость скорости конденсации от радиуса капель (который существенно изменяется во времени). [c.70] Из рис. 2.1 видно, что характер кривых, соответствующих температуре, давлению пара и пересыщению, резко меняется в момент окончания расширения. Кривые, соответствующие численной концентрации капель и их среднему радиусу, изменяются менее резко, так как процесс образования капель и их рост продолжаются и после расширения. [c.70] На рис. 2.2 приведены кривые, отражающие зависимость численной концентрации капель от степени расширения и от того, по какому уравнению рассчитывается значение / (во всех случаях =10 сек). Из данных рис. 2.2 видно, что при конечном расширении У. 1У = А (кривая 1) процесс образования зародышей начинается при сяг8,2 Ю сек и продолжается до конца расширения, а также примерно в течение 0,3-10 сек после того, как расширение прекращается. Конечная численная концентрация капель составляет - 10 см . При У У. = , Ъ (кривая 2) процесс образования зародышей почти заканчивается к концу расширения. [c.70] Пересыщение пара также зависит от скорости расширения. Это подтверждается приведенными на рис. 2.3 данными, полученными расчетом для указанных ранее условий (стр. 69), но при разном значении t, а следовательно, и коэффициента Б, выраженного уравнением (2.13). [c.71] По мере увеличения N и г повышается скорость конденсацпн пара на поверхности капель [в соответствии с уравнением (1.67)], и влияние этого процесса на величину 5 проявляется все более заметно. При = 1,45 пересыщение пара достигает максималь ного значения, а затем резко снижается. [c.72] 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] При =0,01 сек, т. е. при увеличении скорости расширения па-ро-газовой смеси (кривая 2), возрастает максимальное пересыщение пара, повышается скорость образования зародышей и увеличивается численная концентрация капель. Средний радиус капель должен уменьшиться, так как сокращается время их конденсационного роста. [c.72] Из анализа приведенных данных следует, что при адиабатическом расширении паро-газовой смеси основные показатели процесса образования тумана определяются скоростью расширения паро-газовой смеси, т. е. производной или й81йх [учитывая уравнение (2.9)]. Так, с повышением увеличиваются и и уменьшается г. [c.72] Первое слагаемое правой части уравнения (2.16) выражает скорость процесса конденсации пара на поверхности капель, имеющихся в газовой смеси, а второе слагаемое—скорость перехода пара в жидкое состояние в результате образования зародышей. [c.73] Так как радиус зародышей очень мал ( 10 см), количество жидкости в этих зародышах весьма незначительно, поэтому второй член правой части уравнения (2.16) в большинстве практических случаев можно не учитывать. [c.73] Первое слагаемое правой части уравнения (2.21) выражает количество тепла, выделяющегося при конденсации пара на поверхности капель, находящихся в газе, а второе слагаемое— количество тепла, выделяющегося при образовании зародышей. В данном случае второе слагаемое по сравнению с первым мало, и его можно не учитывать. [c.74] Вернуться к основной статье