ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фотоэлектрический метод анализа газов по образованию тумана из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" Если в газовую фазу, находящуюся в равновесии с кислотой концентрацией ниже 98,3%, ввести дополнительно некоторое количество пара 50з, то одновременно с абсорбцией пара 50з часть его будет взаимодействовать с паром Н2О и образовывать пар Н2504. В результате давление пара серной кислоты в газовой фазе увеличится и превысит давление насыщенного пара равновесие реакции сместится, и начнется конденсация (абсорбция) пара Нг504 на поверхности жидкости. В то же время, вследствие вывода молекул воды из газовой фазы (в результате соединения с серным ангидридом), количество их в газовой фазе уменьшится и будет наблюдаться испарение воды с поверхности серной кислоты. [c.227] Таким образом, при соприкосновении газовой смеси, содержащей 50з, с серной кислотой концентрацией ниже 98,3% начинается химическое взаимодействие газообразного 50з с паром БОДЫ и наблюдается образование пересыщенного пара Н2504. Возникающее в этом случае пересыщение пара может превысить критическое пересыщение, тогда произойдет конденсация пара в объеме с образованием тумана серной кислоты. Вслед за этим последует коагуляция аэрозольных частиц и осаждение их под действием силы тяжести, центробежной силы и т.д. [c.227] Так как абсорбция пара 50з серной кислотой концентрацией ниже 98,3% сопровождается параллельно протекающим процессом конденсации паров Н2504, то в данном случае не могут быть использованы обычные уравнения, характеризующие процесс абсорбции. [c.227] Если процесс абсорбции 50з серной кислотой проходит при температуре ниже 100 °С (когда равновесное давление пара НгЗО мало), величину g2 можно не учитывать. Количество тумана серной кислоты, осаждающегося в абсорбционных башнях, невелико, поэтому в практических расчетах можно принять gз=0. Таким образом, количество 50з, поглощаемого из газовой смеси серной кислотой, б ет в основном определяться лишь количеством его, абсорбированным в виде 50з. [c.227] По уравнению (6.20) можно определить давление пара серного ангидрида в газовой смеси в любой момент времени т. [c.229] Уравнение (6.25) справедливо в тех случаях, когда время соприкосновения газовой смеси с поверхностью серной кислоты достаточно для того, чтобы весь серный ангидрид был выведен из газовой смери [(уравнение (6.21)]. [c.230] Одна серия опытов была проведена в изотермических условиях, т. е. при одинаковой температуре по всей высоте трубки. Результаты опытов, представленные на рис. 6.4, позволяют судить о соответствии экспериментальных и расчетных данных. Расхождения, возникающие при повышении температуры опыта, можно объяснить тем, что упрощения, сделанные при выводе уравнения (6.23), сказываются на точности расчета. [c.231] Найденная температура может быть названа критической, поскольку она соответствует условиям, при которых прекращается абсорбция серного ангидрида поверхностью серной кислоты. [c.232] В действительности, даже при критической температуре всегда возможно некоторое поглощение серного ангидрида, обусловленное осаждением тумана серной кислоты. Как видно из рис. 6.4, кривые / и 2 не достигают оси абсцисс даже при критической температуре. [c.232] Приведенные выводы позволяют теоретически обосновать явления, наблюдаемые при пропускании сухой воздушной смеси, содержащей серный ангидрид, по горизонтальной стеклянной трубке, в котврой находится капля воды . Вокруг капли обильно образуется туман, но непосредственно над каплей находится прозрачный слой газовой смеси, содержащий пар воды, препятствующий соприкосновению молекул серного ангидрида с поверхностью капли. [c.232] В отличие от первой серии (одинаковая температура по всей высоте трубки) во второй серии опытов температура газа на выходе из абсорбционной трубки, т. е. в верхней ее части, во всех случаях была равна 100 °С, а в нижней части трубки (на входе газа) —была выше 100 °С и равномерно снижалась по мере продвижения газа снизу вверх. [c.233] Результаты второй серии опытов приведены на рис. 6.5 (на оси абсцисс отложена температура в нижней части трубки). На этом же рисунке приведены кривые степени поглощения 50з, рассчитанной по уравнению (6.29). [c.233] Из рис. 6.5 видно, что с повышением температуры в нижней части трубки степень поглощения ЗОз увеличивается, и для кислоты каждой концентрации она достигает максимального значения при определенной температуре. Так как температура в нижней части абсорбционной трубки выше критической, абсорбции ЗОз не происходит. Весь серный ангидрид соединяется с паром воды, испаряющимся с поверхности серной кислоты, в результате чего образуется пар серной кислоты. Следует отметить, что при такой высокой температуре возникающее пересыщение пара серной кислоты не достигает критической величины, и туман не образуется. По мере продвижения газа снизу вверх температура газовой смеси понижается и происходит конденсация пара серной кислоты на поверхности насадки, что приводит к высокой степени поглощения. [c.233] Полученные результаты подтверждаются расчетом пересыщения, возникающего по высоте абсорбционной трубки в опыте с 957о-ной серной кислотой (температура на входе 173°С, на выходе 101 °С, табл. 6.2). [c.233] Если на выходе из абсорбционной трубки давление пара Н2504 будет превышать давление насыщенного пара, то вследствие пересыщения образуется туман серной кислоты, который будет выноситься потоком газа из аппарата. В результате степень абсорбции уменьшится. [c.234] Из рис. 6.6 видно, что 98,3%-ная серная кислота обладает наиболее высокой абсорбционной способностью. С повышением и понижением концентрации кислоты степень абсорбции ЗОз уменьшается, причем степень уменьшения увеличивается с повышением температуры. [c.235] Чувствительность такого метода анализа очень высока и позволяет определять туман очень малой концентрации. Так, с помощью установки 2 такого рода была измерена весовая концен-. трация тумана порядка 0,005 г-м , или около 0,0004 вес.%. При рассмотрении ранее условий образования пересыщенного пара в свободной струе был определен туман концентрацией 0,0002 вес.%. [c.235] Такой высокочувствительный метод представляет большой практический интерес, поскольку он обеспечивает надежное и количественное определение разнообразных веществ. [c.235] Вернуться к основной статье