|
102 В природе и в производственных процессах давление пара в газе и температура газа обычно изменяются во времени, поэтому изменяется соответственно и величина пересыщения пара. Уравнение, выражающее зависимость 8 от времени и температуры в общем виде может быть получено в результате дифференцирования уравнения (3.12): <15 _ _ф_____ рЕсП' <1*Р*(Т)<1тТ2р„(Т)<1т (3.13) или <15 _ <1р _ рЕ <1Т~ р^Т)с1Т Тг Ра>(Т) (3.14) 3.4.1 Образование капель жидкости в объеме пара Процесс конденсации пара происходит в объеме, когда пар конденсируется на центрах конденсации, имеющихся в газовой смеси или образующихся в ней самопроизвольно. При конденсации пара в объеме образуются взвешенные в газе капли жидкости. Разграничение понятий конденсации пара на поверхности и в объеме условно. По существу в обоих случаях имеет место конденсация пара на поверхности. В первом на стенках аппаратов или на жидкостной пленке, во втором на поверхности центров конденсации, которыми могут служить взвешенные в газовой смеси посторонние вещества (ядра конденсации) или газовые ионы, или же на поверхности зародышей, возникающих самопроизвольно в результате флуктуации. Над выпуклой поверхностью, которую имеют мелкие капли жидкости (и вообще центры конденсации), давление насыщенного пара больше, чем над плоской поверхностью, и увеличивается с уменьшением радиуса кривизны. Поэтому необходимым условием конденсации пара в объеме и является наличие пересыщенного пара. В тех случаях, когда образование капель происходит в результате конденсации пара на ядрах конденсации или на газовых |
73 или В а4 1проо(Т) = А — , Роэ(Т) = е т, (4.3) где С, Е, А и В коэффициенты. В уравнении (4.2) МЬ 0,12МЬ, (4.4) К 8,314 где (2 мольная теплота испарения; М масса одного моля; Ь удельная теплота испарения; В—газовая постоянная. Значения коэффициентов А и В для многих веществ приведены в справочной литературе. Из уравнений (4.2) и (4.3) следует: С = 2,ЗА; Е=2,ЗВ. (4.5) Подставив полученное значение для рос(Т) из уравнения (4.2) в уравнение (4.1), находим 8= _ Р _ Р Р.(Т) (4.6) В природе и в производственных процессах давление пара в газе и температура газа обычно изменяются во времени, поэтому изменяется соответственно и величина пересыщения пара. Уравнение, выражающее зависимость 8 от времени и температуры в общем виде может быть получено в результате дифференцирования уравнения (4.6): 68 бр рЕбТ <к р.(Т)<1г Т2р„(Т)с1т И Л И 65 6р рЕ (4.7) (4.8) 6Т р* (Т)6Т Т2рЛТ) 4.1 Л Образование капель жидкости в объеме пара Процесс конденсации пара происходит в объеме, когда пар конденсируется на центрах конденсации, имеющихся в газовой смеси или образующихся в ней самопроизвольно. При конденсации пара в объеме образуются взвешенные в газе капли жидкости. Разграничение понятий конденсации пара на поверхности и в объеме условно. По существу в обоих случаях имеет место конденсация пара на поверхности. В первом на стенках аппаратов или на жидкостной пленке, во втором на поверхности центров конденсации, которыми могут служить взвешенные в газовой смеси посторонние вещества (ядра конденсации) или газовые ионы, или же на поверхности зародышей, возникающих самопроизвольно в результате флуктуации. Над выпуклой поверхностью, которую имеют мелкие капли жидкости (и вообще центры конденсации), давление насыщенного пара больше, чем над плоской поверхностью, и увеличивается с уменьшением радиуса кривизны. Поэтому необходимым условием конденсации пара в объеме является наличие пересыщенного пара. В тех случаях, когда образование капель происходит в результате конденсации пара на ядрах конденсации или на газовых ионах, идет процесс гетерогенной конденсацией. Если же образование капель происходит в результате конденсации пара на самопроизвольно образующихся зародышах, проходит процесс гомогенной (спонтанной) конденсацией пара. Процесс гетерогенной конденсации пара можно разделить на две стадии: образование пересыщенного пара и конденсация пара на ядрах конденсации или на газовых ионах с ростом их до размеров капель. Процесс гомогенной конденсации пара существенно отличается от гетерогенной конденсации пара и состоит из трех стадий: образование пересыщенного пара; образование зародышей; конденсация пара на поверхности зародышей и их рост до размеров капель. Конденсация пара в объеме начинается при определенном пересыщении, называемом критическим пересыщением $Кр. Из сказанного выше следует, что условия образования капель одинаковы и состоят в том, что пары жидкости конденсируются на центрах конденсации, имеющихся в газовой смеси. В первом случае центрами конденсации служат зародыши жидкости, образующиеся в результате гомогенной конденсации пара; во втором центрами конденсации служат ядра конденсации. Если капли имеют электрический заряд, то давление насыщенного пара над 74 |