Движение аэрозольных частиц в стационарных и периодических полях

• Автор: Лебедева, Алла Львовна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I Обзор теорий термофореза и диффузиофореза

аэрозольных частиц

Глава II. Движение аэрозольных частиц в бинарных

газовых смесях с учетом эффекта Дюфура

§ 2 Л Влияние эффекта Дюфура на термофорез крупной летучей

сферической аэрозольной частицы

§ 2.2. Термофорез двухслойной умеренно крупной летучей

сферической аэрозольной частицы с учетом внутренних

течений и эффекта Дюфура
§ 2.3 Влияние эффекта Дюфура на диффузиофорез крупной
летучей сферической аэрозольной частицы
§ 2.4 Основные результаты и выводы
Глава III Колебательное движение аэрозольных частиц
§3.1 Постановка задачи
§3.2 Вывод выражения для силы сопротивления среды
§3.3 Влияние изотермического скольжения на колебание частиц
аэрозоля под действием периодической внешней силы
§3.4 Колебательное движение аэрозольных частиц с учетом
теплового и изотермического скольжений
§3.5 Влияние внешнего колебательного процесса на фотофорез
и диффузиофорез аэрозольных частиц
§3.6 Основные результаты и выводы
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ В настоящее время продолжают оставаться актуальными исследования физических процессов в аэродисперсных системах. Дисперсной системой называется совокупность дисперсной среды и распределенной в ней дисперсной фазы (частиц). Примеры дисперсных систем - туманы, дымы, пыли, атмосферные облака, смог. Взвесь твердых или жидких частиц в газе или газовых смесях называется аэрозолем. Решение большого числа важных практических задач экологии, медицины, биологии, метеорологии, химической и атомной промышленности требует детального знания физических и динамических свойств аэродисперсных систем [1-6].
Теоретические исследования закономерностей движения аэрозольных частиц в неоднородных газах представляют большой научный интерес, а следствия из них могут иметь широкие практические применения [7-19]. Движение аэрозольной частицы вызывается как
внешней силой, так и наличием градиентов температуры (термофорез),
концентрации (диффузиофорез) в окружающей среде. Термо- и диффузиофорез аэрозольных частиц являются предметом исследования специалистов, занимающихся физикой атмосферы, химической
технологией, медициной, сельским хозяйством и другими отраслями.
Во многих физических явлениях, процессах и методах исследования важную роль играет движение частиц аэрозоля под действием различных внешних сил и молекулярных толчков. Одним из важных примеров неравномерного движения аэрозольных частиц является колебательное движение. Однако за последние 30 лет вопрос о влиянии внешнего колебательного процесса на движении аэрозольных частиц не
исследовался в полной мере в литературе.

Возникла необходимость дальнейшего развития и исследования колебательного движения аэрозольных частиц с учетом эффектов скольжения газа вдоль поверхности частицы.
Целью работы является решение задачи о термофорезе и диффузиофорезе крупной летучей однокомпонентной капли, в которой учитывается диффузионный термоэффект (эффект Дюфура) совместно с внутренними течениями, а также построение теории движения умеренно крупных аэрозольных частиц под действием периодической внешней силы.
При этом решены следующие задачи:
1. Получены формулы для скорости термо- и диффузиофоретического движения крупных летучих сферических однокомпонентных капель с учетом эффекта Дюфура и внутренних течений.
2. Выведена формула скорости термофореза умеренно крупной двухслойной летучей сферической капли с учетом диффузионного термоэффекта и внутренних течений.
3. Для проведения численных оценок теоретически рассчитаны коэффициенты переноса для смеси воздух - водяной пар. Получены значения термодиффузионного отношения и постоянной термодиффузии газовой смеси необходимые для вычислений
4. Проанализировано влияние эффекта Дюфура на скорость гермо- и диффузиофореза крупных сферических однокомпонентных капель. Сделаны численные оценки вклада отмеченного эффекта в скорость движения аэрозольных частиц.
5. Выведена формула для силы сопротивления среды, действующей на умеренно крупную частицу с учетом поправок по числу Кнудсена.

В таблице 4 приведены значения величины - г— при различных
V е /оо
температурах.
Таблица 4.
т, к 0Т м2 Т,К ит м
(^'Л/с-К (УТе)т ’ с-К
В=15мкм В=10мкм Я=5 мкм В=15мкм Р=Юмкм Р=5 мкм
273 1,42-10'8 8,21-10-9 2,21-109 321 4,43-Ю'8 2,68-Ю'8 9,32
275 1,49-10‘8 8,68-10-9 2,41-10"9 323 4,38-Ю'8 2,64-10'8 8,90-10"
277 1,58-10'8 9,21-10'9 2,65-10"9 325 4,29-108 2,56 10'8 8,29
279 1,67-10‘8 9,80-10‘9 2,91-10"9 327 4,20-10"8 2,48-10'8 7,69-Ю"
281 1,77-10'8 1,05-10'8 3,19-10'9 329 4,10-10'8 2,40-10'8 7,05-10"
283 2,33-10'8 1,41-10'8 4,99-Ю"9 331 4,00-Ю'8 2,32-Ю'8 6,36-Ю'
285 2,87-Ю'8 1,77-10-8 6,72-10э 333 3,91-10-8 2,24-10'8 5,67-Ю'
287 2,98-10'8 ОО 7,03-10'9 335 3,78-Ю'8 2,13-Ю"8 4,79-Ю"
289 3,10-10'8 1,92-10'8 7,35-10-9 337 3,62-10'8 1,997-10'8 3,79-10'
291 3,23-10"8 1,997-10-8 7,69-10’9 339 3,45-10"8 1,86-10'8 2,71 10"
293 3,57-10'8 2,22-10'8 8,74-10 9 341 3,27-10'8 1,71-10'8 1,55-10'
295 3,86-10'8 2,41-10'8 9,60-Ю'9 343 3,01-Ю'8 1,51-10”8 4,64-10'
297 3,95-10"8 2,47-10"8 9,80-Ю"9 345 2,72-10'8 1,28-10'8 -1,66-10'
299 4,04-10'8 2,52 10'8 9,99-10'9 347 2,44-10'8 1,05-10'8 -3,41-10’
301 4,14-10-8 2,58-10"8 1,02-108 349 2,1610“8 8,15-10'9 -5,32 10“
303 4,30-Ю'8 2,68-10'8 1,06-10‘8 351 1,83-10'8 5,37-10'9 -7,57-10'
305 4,40-10'8 2,74-10’8 1,079-10-8 353 1,71-10'8 3,88-Ю'9 -9,35-10‘
307 4,44-10'8 2,76-10-8 1,077-10 8 355 1,48-10'8 1,49-10'9 -1,18-10“
309 4,48-10'8 2,78-10'8 1,074-10‘8 357 9,05-10'8 -3,41 -10"9 -1,59-10'
311 4,52-10'8 2,80-10"8 1,070-10'8 359 2,07-Ю'8 -9,45-10'9 -2,10-Ю'
313 4,55-10‘8 2,80-10-8 1,060-10'8 361 -6,74-10'8 -1,72-10"8 -2,77-10'
315 4,51-10“8 2,77-Ю'8 1,028-108 363 -1,86-10'8 -2,78-10’8 -3,70-10'
317 4,49-10'8 2,74-10’8 9,99-10-9 365 -3,54-10‘8 -4,32-10 8 -5,10-10'
319 4,46-10"8 2,71-10'8 9,67-10'9 367 -6,20-10‘8 -6,81-10”8 -7,43-10‘
321 4,43-Ю'8 2,68-10’8 9,32-10'9 369 -1,14-10'7 -1,18-10'7 -1,23-10'
Из таблицы 4 видно, что с ростом радиуса частицы скорость термофореза возрастает. С ростом температуры скорость движения капли также увеличивается.