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 25

44.Импакция (инерционное осаждение частиц на плоской поверхности).

Осаждение при натекании струи на плоскость (импакция)

При натекании струи аэрозоля на преграду также происходит инерционное осаждение частиц (см. Рис. 3.5).  На этом принципе работают отбойные перегородки для отделения крупных частиц и приборы для определения дисперсного состава аэрозолей – каскадные импакторы. В настоящее время опубликовано множество работ по теории импакции. Первыми и классическими являются работы Мэя, Ранца и Уонга.

Зависимость эффективности осаждения частиц на препятствии от инерционного параметра  имеет  S – образную форму (см. Рис. 3.6). В этом случае за характерный размер принят радиус сопла, а за скорость – средне расходная скорость на выходе струи. Эта зависимость хорошо обобщает экспериментальные данные в широком диапазоне параметров. Обычно используют расстояние среза сопла от преграды равным от половины до двух диаметров сопла. Частицы, для которых , все осаждаются на преграде. При  эффективность осаждения равна половине, соответствующий размер частиц в измерительных импакторах принимают за характерный размер, осаждающихся на данной ступени импактора.

Рис. 3.5.  Натекание струи аэрозоля на плоскую преграду.

Рис. 3.6. Зависимость эффективности осаждения от критерия Стокса.

  45. Осаждение на цилиндрах, фильтрация.

Осаждение частиц на цилиндрах имеет место в процессах фильтрации – пропускании аэрозоля через слой волокон. При фильтрации течение газа можно считать ламинарным, при этом обычно . Если размер частиц порядка микрона, то инерционное и гравитационное осаждение не играют существенной роли и основными факторами в процессе фильтрации становятся эффект зацепления и броуновская диффузия частиц. Благодаря броуновскому движению частицы отклоняются от линий тока, а это увеличивает вероятность их соприкосновения с волокнами, резко возрастающую с уменьшением размера частиц. В процессе фильтрации имеет место накапливание электрических зарядов на волокнах и индуцирование зарядов противоположного знака на частицах, в результате чего появляются силы электрического взаимодействия, и эффективность фильтрации возрастает. Кроме того, не все частицы, коснувшиеся волокон, удерживаются на них (эффект сдувания), что снижает эффективность фильтрации.

Проскок частиц нелинейно зависит от размера частиц и всегда имеет максимум (см. Рис. 3.7), положение которого зависит от размера волокон, скорости  фильтрации, степени заряда и других факторов. Коэффициент проскока в % через волокнистый фильтр может быть выражен в виде:

,                                  (3.11)

где: - скорость газа,  - скорость газа при максимальном проскоке,  - толщина фильтра,  - инерционный параметр,  - параметр зацепления, которые определяются экспериментально.

Теория фильтрации довольно сложна и исследования в этом направлении ведутся постоянно. Наибольший вклад в теорию фильтрации в нашей стране внесли Н.А. Фукс и И.Б.  Стечкина

Рис. 3.7. Зависимость поскока через фильтр в зависимости от размера частиц и    степени их заряда.

1 – незаряженные частицы, 2 – слабо заряженные, 3 – сильно заряженные.

52.Испарение капель в газе, насыщенном паром.

Испарение капель в насыщенном паром газе.

Пространство внутри аэрозольного облака частично насыщено паром, поэтому скорость испарения частиц в облаке меньше, чем изолированной частицы, и время их жизни будет больше. В замкнутом пространстве,  с ненасыщенном первоначально воздухом, время жизни капель зависит от концентрации частиц. Выше некоторого порогового значения концентрации теоретически частицы должны сохраняться неопределённо долго. Практически явление осложняется коагуляцией и оседанием частиц, адсорбцией паров на стенках камеры. В свободной атмосфере аэрозольное облако разрежается за счёт диффузии паров и частиц изнутри облака, испарения на его границах и, главным образом, из-за перемешивания с ненасыщенным воздухом, вызванного турбулентной диффузией.  В быту мы наблюдаем, что струя «пара» из кипящего чайника не распространяется по всему помещению, а весьма ограничена, так как капельки тумана быстро испаряются в воздухе.