Скорость звука в различных средах. Волновое уравнение, его решения для плоской волны, волновое число, удельное акустическое сопротивление. Испарение капель в неподвижном газе, не содержащем пара, страница 22

,   здесь:  - коэффициент диффузии частиц в газе,  - диаметр частиц,  - газовая постоянная,  - абсолютная температура,  - динамическая вязкость газа,  - число Авогадро. Отсюда:      . В это выражение следует ввести коэффициент захвата частиц : . Если считать, что частицы коагулируют только тогда, когда они касаются, то . Это выражение можно представить в виде:  , где   - константа коагуляции, а с учётом поправки Канингема:  , откуда видно, сто скорость коагуляции возрастает с уменьшением размера частиц. После интегрирования получим: . Для размеров частиц, обычно встречающихся в дымах    .  

Как указывалось выше, скорость коагуляции существенно меняется со временем. В начале коагуляция идёт быстро, так как велика концентрация, а частицы мелкие. Затем скорость коагуляции падает, так как концентрация частиц становится меньше, а частицы крупнее.

Условия, влияющие на скорость коагуляции

Полидисперсность

Гравитация

Температура

Акустические воздействия

Заряд частиц

33.  Получение аэрозолей смешением газовых потоков.

Конденсационное образование аэрозолей при смешении струй.

Аэрозоли образуются при смешении двух потоков газа, содержащих пар вещества и настолько различающихся по температуре, что при их смешении создаётся пересыщение. В простом случае полного смешения объёмов двух газов температура и концентрация пара в образующейся смеси и степень пересыщения могут быть рассчитаны по уравнениям теплового и материального балансов.

,

где:  - отношение молярных концентраций газов в смеси, и - парциальные давления пара в смешивающихся газах.

Давление насыщения пара  при температуре смеси можно определить по формуле Клаузиуса: , здесь  и - константы. Температуру смеси можно определить как: , здесь  - отношение молярных удельных теплоёмкостей газов,  - температура окружающего воздуха,  - температура струи пара.

При смешении струй можно выделить границы, между которыми происходит смешение - зона смешения, в которой отношение концентраций пара  меняется от нуля до безконечности, меняется и степень пересыщения, образуя в зоне смешения поверхность с максимальным пересыщением. Если максимальное пересыщение выше критического, то в слое, примыкающем к этой поверхности, происходит конденсация пара и образование аэрозоля. Рис. Скорость образования капель пропорциональна упругости паров при температуре струи. Для мало летучих веществ (с соответственно высокой температурой струи) Зона конденсации будет располагаться близко к соплу, конденсация происходит в малом объёме, концентрация капель будет высокой, что приводит к их быстрой коагуляции – укрупнению. При разбавлении струи пара горячим газом снижается степень пересыщения, что создаёт условия для конденсационного роста частиц. Мелкие частицы испаряются, крупные укрупняются за счёт конденсации.

Таким образом, при получении аэрозолей смешением газовых потоков можно регулировать дисперсность аэрозоля изменением температуры газовых струй, соотношением расходов, скорости смешения. Это реализовано, например, в генераторе аэрозолей с регулируемой дисперсностью (ГАРД) для получения аэрозолей при борьбе с насекомыми, маскирующих дымовых завес.

Для оценки диаметра капель тумана, образующегося при смешении струй, Ленгмюр предложил зависимость:

,

где:  - скорость испарения капель, [г/с],  - скорость выхода газа из сопла, [см/с],  - функция удельного теплосодержания газа, выходящего из сопла, ,  - массовая доля воздуха на разбавление пара.

39.Химическое взаимодействие в газовой фазе

Некоторые газы и пары при взаимодействии друг с другом образуют вещества, имеющие при обычных температурах низкое давление паров. Так, например, образуется дым из частиц NH₄Cl при взаимодействии HCl c NH₃, туман H₂SO₄ при взаимодействии паров SO₃ и воды. Сначала в результате химической реакции образуются отдельные молекулы, концентрация которых быстро становится очень высокой – порядка 10¹¹ частиц в 1 см³, что приводит к быстрой их коагуляции и конденсационному росту частиц. При быстром разбавлении чистым газом так можно получить высокодисперсные и довольно монодисперсные аэрозоли.