Скорость - коагуляция - аэрозоль
Cтраница 2
Очень простой способ увеличения скорости коагуляции аэрозоля - это турбулизация его с помощью вентилятора. Вихри увеличивают скорость частиц относительно друг друга, поэтому вероятность их столкновения, а следовательно, и скорость коагуляции возрастает. [16]
Зт ] Л / мы видим, что скорость коагуляции монодисперсного аэрозоля зависит не только от радиуса частиц, но также от абсолютной температуры Т, вязкости газа т) и длины свободного пробега / его молекул. Насколько нам известно, никаких систематических измерений скорости коагуляции при повышенных температурах сделано не было. Из теоретического выражения видно, что рост К не будет пропорциональным абсолютной температуре ( так как вязкость газа также растет с повышением температуры), но в целом К должно возрастать с температурой. [17]
Результаты опытов по выяснению влияния униполярной электрической зарядки на скорость коагуляции аэрозоля не достаточно ясны. Авторы предположили, что это может быть либо результатом притяжения частиц стенками дымовой камеры, на которых индуцировался заряд противоположного знака, либо следствием индукционных сил, которые в случае большой разницы в зарядах и размерах частиц могли бы вызвать притяжение ( а не отталкивание) их друг к другу на близких расстояниях. Усовершенствовав метод униполярной зарядки аэрозолей в коронном разряде, Фукс и Пет - рянов38 получили высоко заряженные аэрозоли с более высокой степенью униполярности, чем в опытах Уайтлоу-Грея и Паттер - сона2, и подтвердили вывод последних, что униполярно заряженные аэрозоли значительно менее устойчивы, чем незаряженные. Некоторые данные о скорости убывания счетной концентрации униполярно заряженных масляных туманов показаны на рис. 5.9. Обнаруженное быстрое уменьшение числа частиц фактически является результатом их взаимного отталкивания под влиянием униполярных зарядов. [18]
Ряд внешних физических факторов может приводить к увеличению или уменьшению скорости коагуляции аэрозоля. Эти факторы представляют собой электрические эффекты, такие, как притяжение или взаимное отталкивание заряженных частиц, эффекты поляризации, приводящие к увеличению индуцированных сил, а также действие звука, силы тяжести или турбулентности. В следующих разделах эти эффекты рассматриваются кратко, так как детальный разбор этих факторов не является целью данной книги. Для получения более обширной информации читателю следует воспользоваться специальной литературой. [19]
Из выражения K4RT ( l Al / r) / 3i ] N мы видим, что скорость коагуляции монодисперсного аэрозоля зависит не только от радиуса частиц, но также от абсолютной температуры Т, вязкости газа т) и длины свободного пробега / его молекул. Насколько нам известно, никаких систематических измерений скорости коагуляции при повышенных температурах сделано не было. Из теоретического выражения видно, что рост К не будет пропорциональным абсолютной температуре ( так как вязкость газа также растет с повышением температуры), но в целом К должно возрастать с температурой. [20]
Выбор способа выражения для распределения размеров частиц зависит от того, какие свойства последних нужно характеризовать. Например, при вычислении скорости тепловой коагуляции аэрозолей необходимо знать счетное распределение. Интегральные кривые находят себе применение при расчете полноты отделения дисперсной фазы от дисперсионной среды в различных аппаратах. Для характеристики промышленных порошкообразных материалов обычно указывается весовой процент фракции, остающейся на сите определенного номера и проходящей через сито другого номера. [21]
Вследствие этого увеличением числа зарядов на частице при электрическом разряде пользуются дяя ускоренной коагуляции аэрозолей. В парах поверхностно активных веществ скорость коагуляции аэрозолей изменяется лишь незначительно. Большое значение имеют оптические свойства аэрозолей ввиду широкого использования маскирующих свойств дымов и туманов. [22]
Так, если при частичной концентрации от 1010 до 1012 коагуляция происходит в доли секунды, то при 108 - - 106 она идет примерно в течение получаса и, наконец, при 106 - 4 - 104 затягивается до нескольких суток. Однако положения, относящиеся к устойчивости золей, могут быть отнесены и к аэрозолям. Естественно, что на скорость коагуляции аэрозолей влияют и конвекционные воздействия, механическое перемешивание, ультразвуковые колебания и другие факторы, способствующие столкновению частиц. [23]
 |
Распределение по размерам частиц дыма хлористого аммония. [24] |
В аэрозолях, начиная с момента их образования, наблюдается явление коагуляции. Коагуляцией аэрозоля называется укрупнение ( слипание) его частиц. Образование очень крупных частиц приводит к быстрому выпадению их из газовой среды. Скорость коагуляции аэрозолей прямо пропорциональна квадрату их частичной концентрации. [25]
По свидетельству Вигнера и Маршалла 20, выведенное Мюллером2I уравнение коагуляции золей с частицами в форме очень длинных стержней приблизительно согласуется с экспериментальными данными по коагуляции гидрозолей с такими частицами. Константа коагуляции в этом случае значительно больше, чем по уравнению Смо-луховского. Однако в общем и целом экспериментальные данные показывают, что форма частиц не оказывает значительного влияния на скорость коагуляции аэрозолей. Величина К для дымов стеариновой и олеиновой кислот близка к теоретической, тогда как для окиси железа при той же весовой концентрации она лишь на 30 % больше. Если дать этим дымам скоагулировать до такой степени, чтобы их частицы можно было видеть под микроскопом, то обнаруживается, что агрегаты частиц стеариновой кислоты, хотя и не строго сферичны, но обладают компактной формой, тогда как агрегаты окиси железа имеют рыхлую цепочечную структуру. Если бы ультрамикроскопические частицы имели ту же форму, что и частицы микроскопических размеров, то следовало бы ожидать, что константы коагуляции этих двух дымов будут значительно различаться. Однако электронномикроскопические исследования ясно показывают, что цепочечные агрегаты окиси железа составлены из отдельных частиц приблизительно сферической формы. [26]
По свидетельству Вигнера и Маршалла 20, выведенное Мюллером 21 уравнение коагуляции золей с частицами в форме очень длинных стержней приблизительно согласуется с экспериментальными данными по коагуляции гидрозолей с такими частицами. Константа коагуляции в этом случае значительно больше, чем по уравнению Смо-луховского. Однако в общем и целом экспериментальные данные показывают, что форма частиц не оказывает значительного влияния на скорость коагуляции аэрозолей. Если дать этим дымам скоагулировать до такой степени, чтобы их частицы можно было видеть под микроскопом, то обнаруживается, что агрегаты частиц стеариновой кислоты, хотя и не строго сферичны, но обладают компактной формой, тогда как агрегаты окиси железа имеют рыхлую цепочечную структуру. Если бы ультрамикроскопические частицы имели ту же форму, что и частицы микроскопических размеров, то следовало бы ожидать, что константы коагуляции этих двух дымов будут значительно различаться. Однако электронномикроскопические исследования ясно показывают, что цепочечные агрегаты окиси железа составлены из отдельных - частиц приблизительно сферической формы. [27]
Теперь рассмотрим один процесс, при котором взаимодействием между частицами пренебречь нельзя, а именно коагуляцию ( слипание или слияние) частиц. Легко заметить, что при высоких концентрациях аэрозоля отдельные частицы соединяются в большие цепочки или хлопья, которые состоят из многих частиц. Столкновения могут быть вызваны также внешними воздействиями, такими, как турбулентность или электрические силы. К сожалению, так как система неустойчива и количество частиц и их размер изменяются во времени, вычислительные модели, при помощи которых можно рассчитать эти изменения в зависимости от времени, очень сложны и, следовательно, неудобны для использования. Во многих случаях с помощью упрощенных моделей можно с достаточной точностью рассчитать скорость коагуляции аэрозоля и изменение его концентрации, хотя при этом мало что можно сказать о результирующей кривой распределения частиц по размерам. [28]
Страницы: 1 2