Движение частиц высокодисперсного аэрозоля в поле градиента концентрации водяного пара

• Автор: Скапцов, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Одесса
• Количество страниц: 118 c. : ил

1. ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО АЭРОЗОЛЯ В ПОЛЕ ГРАДИЕНТА КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВОЙ СМЕСИ (ОБЗОР)
1.1 Теория диффузиофореза мелких аэрозольных частиц
1.2 Экспериментальные исследования движения высокодисперсного аэрозоля в переменных диффузионных полях
2. ИНТЕГРАЛЬНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В ПОЛЕ ДИФФУЗИИ ВОДЯНОГО ПАРА
2.1 Способ создания стационарных градиентов концентраций в изотермических условиях
2.2 Течение парогазовой смеси в плоском щелевом изотермическом канале с фазовыми превращениями на стенках
2.3 Модель осавдения аэрозольных частиц
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Описание экспериментальной установки
3.1.1 Термодиффузионная камера с сетчатым нагревательным элементом (ТДКС)
3.1.2 Термодиффузионная камера-индикатор (ТДКИ)
3.1.3 Генератор высокодисперсного аэрозоля (ГВА)
3.2 Методика измерений
3.2.1 Измерение "критического" расхода
3.2.2 Измерение температуры
3.2.3 Измерение параметров высокодисперсного аэрозоля
3.3 Результаты предварительных исследований
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

5. ПРИМЕНЕНИЕ СИЛ ДИФФУЗИ0Ф0РЕЗА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ
АЭРОЗОЛЬНЫХ ПРИМЕСЕЙ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Одной из наиболее интересных и малоизученных проблем в физике аэродисперсных систем является проблема движения аэрозольных частиц в неоднородных по температуре и концентрации многокомпонентных газовых смесях. Движение частицы в силовом поле, обусловленном действием градиента концентрации, получило название диффузи-офореза, а температуры - термофореза. Указанные явления впервые наблюдали в XIX веке Тиндаль (1870г., термофорез) и Айткен (1883г., диффузиофорез). Если изучением термофореза начали заниматься довольно давно [I] , то на диффузиофорез обратила внимание исследователей работа Фаси, вышедшая в 1955 году [2] . С тех пор появилось много как теоретических [3-24] , так и экспериментальных работ [25-38] , посвященных этой проблеме. Однако, как отмечается рядом авторов [17,19,36-38] , ее нельзя считать решенной. В первую очередь такая ситуация объясняется ограниченностью экспериментального материала.
Описание механизма движения частицы в поле градиента температуры или концентрации одной из компонент газовой смеси зависит, с одной стороны, от соотношения длины свободного пробега газовых молекул Л и размера частицы Г , т.е. числа Кнудсена К.Ц, = А/г , а, с другой, - от наличия фазовых переходов на поверхности частицы. Поэтому по Юн, различают "крупные" (< 0,01), "умеренно-крупные" (0,014Юп,4г 0,3) и "мелкие" частицы (Кп,»1), а по наличию конденсации или испарения на поверхности частицы вещества, являющегося одной из диффундирующих компонент газовой смеси, - "летучие", если эти процессы имеют место, и "нелетучие" - в противном случае. Особый интерес представляет изучение диффузиофоретического переноса мелких "нелетучих" частиц. Если для "крупных" и "умеренно-крупных" частиц ("летучих" и "нелетучих") построенные теории явления [15-20] подвергались экспериментальной проверке несколькими автора-

- 50»10“^м и 108*10“^м, а размер ячеек - (75x75).10“^м*' и (159x159)♦10“*^м*% соответственно). В процессе нагрева сетки, осуществляемого высокоточным источником регулируемого напряжения, происходит ее расширение и, как следствие, провисание. Для предотвращения этого нежелательного эффекта предусмотрена система автоматической подтяжки сетки при помощи пружин 7. Температура рабочих поверхностей нагревателя, холодильника и сетчатого нагревательного элемента контролируется медь-константановыми дифференциальными термопарами 5. Воздушный поток с аэрозольными частицами вводится в рабочую зону камеры (напомним, что под рабочей зоной понимается пространство между нагревателем I и сеткой 3) через подогреваемое сопло 4, выполненное в виде диффузора с углом раскрытия & 20°, что согласно проведенным оценкам [107] и предварительным модельным испытаниям позволяет реализовать безотрывное течение. Нагрев сопла 4 осуществляется с целью изменения температуры воздушного потока, поступающего в рабочую зону камеры. Пройдя рабочую зону, аэрозоль попадает в трехсекционное подогреваемое (для предотвращения конденсации пара) выходное сопло 8, центральная часть которого соединяется с аэрозольным индикатором. Применение такой конструкции выходного сопла позволяет не учитывать влияние краевых эффектов на результаты измерений.
3.1.2 Термодиффузионная камера-индикатор (ТДКИ)
При проведении опытов в качестве устройства, с помощью которого непрерывно контролировали появление аэрозольных частиц из ТДКС, использовалась плоская поточная вертикально расположенная ТД-камера. Стенки камеры размером 0,5x0,I м^, образующие плоский щелевой канал (расстояние между пластинами - 0,01м), покрываются гигроскопической тканью и поддерживаются при постоянных температурах водяными термостатами УТ-15, а их увлажнение осуществляется