Движение - молекула - пар
Cтраница 2
Основная причина падения интенсивности теплообмена при конденсации пара в жидкое состояние в присутствии газовых примесей коренится в природе сил взаимодействия между молекулами неконденсирующегося газа и молекулами, ассоциированными в жидкую фазу. Молекулы газа под действием собственных ударов, с одной стороны, насыщают движущуюся пленку жидкости газом, а с другой, - адсорбируются на жидкой пленке мощным непроницаемым слоем, который является основным препятствием движению молекул пара к поверхности конденсации. Наличие на поверхности жидкости слоя из молекул газа резко снижает интенсивность процесса конденсации. [16]
 |
Смачивание при со - ЧИНЗ COS в, ГД6 0 - КрЗбВОЙ уГОЛ. [17] |
При этом частицы увеличиваются, что облегчает их улавливание. Во-вторых, водяные пары могут конденсироваться и на поверхности холодных капель. Движение молекул пара к каплям способствует и перемещению к ним частиц пыли. [18]
При этом естественно предположить, что с поверхности F в единицу времени равномерно испаряется столько же молекул пара, сколько конденсируется. Это, в свою очередь, требует так сообщать веществу энергию для испарения, чтобы происходил равномерный отрыв молекул пара со всей поверхности F. При этом необходимо обеспечить движение молекул пара от поверхности испарения к поверхности конденсации, площадь которой должна быть рассчитана из равенства скорости испарения и скорости конденсации. [19]
При конденсации пара в твердое состояние природа неконденсирующихся газов оказывает существенное влияние на кинетику движения паро-газовой смеси в объеме конденсатора и на механизм конденсации пара с примесью газа. Молекулы пара ( при определенных условиях) сравнительно свободно пробираются к поверхности конденсации через движущиеся во всем объеме конденсатора молекулы водорода, хотя скорость последних в 3 раза больше скорости пара. При тех же самых условиях молекулы дифтордихлорметана CF2C12 представляют огромное препятствие движению молекул пара. При этом процесс конденсации пара в твердое состояние в присутствии газовых примесей зависит не только от скорости движения молекул каждого компонента в отдельности, но и от молекулярного веса. Однако наиболее существенно влияние любого неконденсирующегося газа на процесс конденсации пара определяется энергией движения отраженных от поверхности сублимационного льда ( а в общем случае от поверхности конденсации) молекул газа. Предложенное уравнение для определения интенсивности конденсации ( 45) отражает влияние природы различных газовых примесей. [20]
При десублимации природа неконденсирующихся газов существенно влияет на характер движения парогазовой смеси в объеме конденсатора и на механизм конденсации пара с примесью газа. Опыт показывает, что молекулы пара ( при определенных условиях) сравнительно свободно пробираются к поверхности конденсации через движущиеся во всем объеме конденсатора молекулы водорода, хотя скорость последних в 3 раза больше скорости пара. При тех же самых условиях молекулы дифтордихлорметана представляют собой огромное препятствие для движения молекул пара. Поэтому процесс десублимации пара в присутствии газовых примесей зависит не только от физических свойств и скорости движения молекул каждого компонента в отдельности, но и от молекулярных масс компонентов. [21]
 |
Схема для расчета процесса сублимации растворителя. [22] |
Обозначим этот путь и время движения молекулы соответственно через / 2 и та. Длина пути / 2 определяется характерным размером аппарата, в реальных условиях он обычно не превышает 10 - 15 м, а скорость диффузии в разреженном газе весьма велика. Стало быть, если над сублимационной поверхностью поддерживается высокий или средний вакуум, то скорость испарения определяется главным образом временем движения молекулы пара по капиллярам слоя высушенного вещества, а временем диффузии молекулы в объеме сублиматора в первом приближении можно пренебречь. Сушка теплочувствительных веществ все больше и больше проникает в область высокого вакуума, где диффузионные процессы уже существенно не влияют на скорость обезвоживания. Что касается сушки в условиях низкого вакуума, то необходимо учитывать диффузию пара в среде остаточного газа. Очевидно, общее время т движения молекулы пара от начального момента - отрыва молекулы пара от влажного вещества - до конденсации или удаления ее из объема аппарата определяется т T. [23]
Если в пространстве конденсатора находится парогазовая смесь, то-движение молекул пара в разреженной среде отличается от движения молекул газа тем, что молекулы пара могут ассоциироваться в кристаллические решетки в таких условиях, при которых совершенно не могут конденсироваться молекулы газа. Однако, хотя молекулы газа и не конденсируются при данной температуре, они не остаются безучастными ко всему процессу движения парогазовой массы: с одной стороны, они изменяют кинетику движения молекул пара, а, с другой стороны, по-особому влияют и на механизм фазового превращения водяного пара. [24]
В условиях высокого вакуума по пару, когда коэффициент затвердевания / - 1, отсутствует обратный поток пара от поверхности конденсации к поверхности испарения. При этом естественно предположить, что с поверхности F в единицу времени равномерно испаряется столько же молекул пара, сколько конденсируется. Это, в свою очередь, требует так сообщать веществу энергию для испарения, чтобы происходил равномерный отрыв молекул пара со всей поверхности F. При этом необходимо обеспечить движение молекул пара от поверхности испарения к поверхности конденсации, площадь которой должна быть рассчитана из условия равенства скорости испарения и скорости конденсации. [25]
В условиях высокого 1закуума по пару, когда коэффициент затвердевания / - 1, отсутствует обратный поток пара от поверхности конденсации к поверхности испарения. При этом естественно предположить, что-с поверхности F в единицу времени равномерно испаряется столько же молекул пара, сколько конденсируется. Это, в свою очередь, требует так сообщать веществу энергию для испарения, чтобы происходил равномерный отрыв молекул пара со всей поверхности F. При этом необходимо обеспечить движение молекул пара от поверхности испа ре-ния к поверхности конденсации, площадь которой должна быть рассчитана из условия равенства между скоростью испарения и скоростью конденсации. [26]
В условиях высокого вакуума по пару молекулы пара в парогазовой смеси практически не сталкиваются между собой, но могут сталкиваться с молекулами неконденсирующегося газа. Представим себе сосуд, в котором молекулы пара испытывают значительно больше столкновений с молекулами неконденсирующегося газа, чем между собой, причем средняя длина свободного пробега молекул газа меньше характерного размера сосуда. В этом случае каждая молекула пара, поступившая в объем конденсатора, прежде чем достигнуть охлаждаемой поверхности, претерпевает несколько столкновений с газовыми молекулами. Такие столкновения вызывают изменение направления движения молекулы пара, и траектория ее пути к стенке сосуда представляет собой многократно изломанную линию. Независимо от того, каково было направление движения молекулы пара при поступлении в объем конденсатора, соударения с газовыми молекулами приводят к полной потере начальной ориентировки, и вызывают нарушение линейного закона распределения конденсата на охлаждаемой поверхности. [27]
Важную роль играет не только количество неконденсирующегося газа, находящегося в объеме конденсатора вместе с молекулами пара, но также и энергия сталкивающихся молекул, количество движения каждой молекулы, участвующей во взаимных столкновениях. При одинаковых термодинамических параметрах результаты столкновения молекулы пара ( М 18, сг 532 3 м / сек) с молекулами водорода ( М 2, сг 1493 м / сек) и дифтордихлорметана ( М 121, сг 192 7 м / сек) различны. Это происходит потому, что количество движения молекулы пара более чем в 3 раза превышает количество движения молекулы водорода. При столкновении молекулы пара с молекулой дифтордихлорметана наблюдается обратное явление: молекула последнего мало изменяет направление своего движения, а молекула пара сильнее отклоняется от первоначального направления. [28]
Кроме того, с увеличением давления пара, поступающего в конденсатор, до значений, соответствующих молекулярно-вязкоетному, а затем и вязкостному режиму, существенно меняются и термодинамические характеристики. Энергия фазового превращения, которая выделяется при конденсации водяного пара на движущейся поверхности льда, не успевает отвестись от поверхности. Иначе говоря, при конденсации водяного пара относительное число спонтанно испаряющихся молекул увеличивается по мере роста давления. Задача состоит в том, чтобы учесть механизм движения молекул пара в объеме конденсатора и его влияние на интенсивность конденсации. [29]
При написании уравнения следует также принимать во внимание, что наши условия принципиально отличаются от условий конденсации лара в жидкое состояние. При конденсации в твердое состояние природа неконденсирующихся газов не может не оказывать существенного влияния на кинетику движения парогазовой смеси в объеме конденсатора, на механизм конденсации пара с примесью газа. Например, молекулы пара гари определенных условиях сравнительно свободно пробираются iK поверхности конденсации через движущиеся во всем объеме конденсатора молекулы водорода, хотя скорость последних в 3 раза больше скорости пара. При тех же самых условиях молекулы дифтордихлорметана являются большим препятствием для движения молекул пара. Поэтому процесс конденсации пара в твердое состояние в присутствии газовых примесей зависит не только от скорости движения молекул каждого компонента в отдельности, но и от его молекулярного веса. [30]
Страницы: 1 2 3