Испарение капель тетрахлоридов кремния, титана, олова и хлорсульфоновой кислоты в сухом и влажном воздухе

• Автор: Обвинцев, Юрий Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

1.1. Массоперенос в процессе испарения

1.1.1 Кинетический режим испарения

1.1.2 Диффузионный режим испарения

1.1.3 Стефановский поток

1.1.4 Свободная конвекция

1.2. Массообмсн капли со средой

1.2.1 Массообмен капли со средой при протекании

поверхностной химической реакции

1.2.2 Массообмен капли со средой при протекании

объмной химической реакции

1.3. Выводы из литературного обзора и задачи исследования

Глава 2. Физико химические свойства тетрахлоридов кремния, олова, титана и хлорсульфоновой кислоты. Методика эксперимента
2.1. Физические свойства
2.2. Химические свойства
2.3. Чистота исследуемых соединений
2.4. Вывод по обзору физикохимических свойств исследуемых соединений
2.5. Экспериментальная установка
2.6. Методики приготовления парогазовой среды в камере
2.7. Методика проведения эксперимента Глава 3. Результаты экспериментальных исследований
3.1. Испарение капли четырххлористого кремния
3.2. Испарение капли четырххлористого олова
3.3. Испарение капли четырххлористого гитана
3.4. Взаимодействие капли хлорсульфоновой кислоты с парами воды
3.5. Обсуждение экспериментальных данных
Глава 4. Испарение капель тетрахлоридов , и Г в сухом и влажном воздухе
4.1. Испарение в сухом воздухе. Описание процесса
4.1.1. Основные уравнения
4.1.2. Полученные выражения
4.1.3. Результаты расчта характеристик испарения капель хлоридов металлов в сухом воздухе
4.1.4. Учт тепла, приходящего по нитям термопары
4.1.5. Сопоставление экспериментальных и расчетных данных по испарению капель тетрахлоридов кремния, олова и титана в сухом воздухе без химической реакции
4.1.6. Обсуждение полученных результатов
4.2. Испарение во влажном воздухе. Обоснование выбранной схемы процесса
4.2.1. Процесс испарения осложненный протеканием химической реакции в газовой фазе
4.2.2. Основные уравнения
4.2.3. Полученные выражения
4.2.4. Определение тепловых эффектов реакций
4.2.5. Сопоставление характеристик процесса испарения капель различных хлоридов. Расчетные данные
4.2.6. Сопоставление экспериментальных и расчетных данных по испарению тетрахлоридов 5, 5и и во влажном воздухе
4.3. Обсуждение полученных результатов
Глава 5. Испарение капли хлорсульфоновой кислоты в сухом воздухе и взаимодействие с парами воды
5.1. Испарение в сухом воздухе
5.2. Взаимодействие капли хлорсульфоновой кислоты с парами воды
5.3. Описание процесса взаимодействия капли хлорсульфоновой кислоты с парами воды при сл св0
5.4. Основные соотношения
5.5. Полученные выражения
5.6. Сопоставление экспериментальных и расчтных значений
5.7. Обсуждение полученных результатов
5.8. Абсорбция паров воды каплей серной кислоты
Основные результаты и выводы
Список обозначений для описания процесса испарения капли
в реагирующей среде глава 4
Список обозначений для описания процесса взаимодействия капли хлорсульфоновой кислоты с парами воды глава 5
Список литературы


Описание процесса взаимодействия одиночной капли хлорсульфоновой кислоты с парами воды, протекающего на поверхности капли, и результаты расчтов тепловых и кинетических характеристик процесса. Результаты сопоставления экспериментальных и расчетных данных скорости испарения и температуры для исследуемых систем. Проведнные исследования процессов тепло и массообмена, протекающих при взаимодействии капли с химически активными газами, развивают представления о механизме образования хемоконденсационных аэрозолей. Это расширяет возможности в контролируемых условиях получать частицы заданного размера, что имеет большое значение при получении мелкодисперсных порошков и тонкопленочных покрытий. Результаты работы могут быть использованы для оптимизации технологических процессов и процессов активного воздействия на атмосферу. Глава 1 Обзор литературы. Испарение и рост жидких аэрозольных частиц широко распространены в природе и являются важной стадией многих технологических процессов. Испарение в химически активную среду сопровождается химической реакцией с компонентами газовой фазы и приводит к образованию хемоконденсационных аэрозолей. Описание таких процессов вызывает большие сложности, поскольку эго многостадийные процессы, протекание которых сильно зависит от внешних условий. Данная работа посвящена изучению испарения одиночной капли, сопровождаемому химической, реакцией, при комнатной температуре и атмосферном давлении. Такие процессы относятся к малоизученным. Наиболее подробноизучено испарение одиночной капли в инертную среду. Процесс испарения капли в инертный газ может протекать в диффузионном или кинетическом режимах в зависимости, от размеров капель и давления окружающей среды. Кроме того на скорость процесса испарения могут влиять конвективные течения, возникающие вокруг капли, вызванные стефановским потоком или гравитационной конвекцией. Впервые задача об испарении единичной сферической капли была решена Максвеллом 5. Рассматривалась стационарная задача испарения сферической капли в неподвижную бесконечно протяженную однородную среду. Позднее Ленгмюром было указано на существование скачка концентрации пара у поверхности испаряющейся капли, в случае малых капель, когда радиус капли сопоставим с длиной свободного пробега молекул 6. Указанное выше противоречие отсутствует в развитой Фуксом 7 теории испарения капель, в которой принимается, что процесс диффузии начинается не непосредственно у поверхности испаряющейся сферы, а со сферической поверхности с радиусом г А где А имеет порядок средней длинны свободного пробега молекул. При этом в сферической оболочке толщиной А находится очень мало молекул, по существу, это пустое пространство. Влияние его пренебрежимо, мало для крупных капель, но когда г принимает величину порядка А, скорость испарения будет уменьшаться. Фукс предположил, что капля испаряется в бесконечном пространстве и что концентрация пара на расстоянии г А от центра капли с молекулсм3 меньше концентрации насыщенного пара со. Скорость испарения капли в вакууме 4к г2 уас0 молек. Т2п т2Уа , к константа Больцмана Т абсолютная температура капли а коэффициент испарения. Таким образом, молекулы прибывают к поверхности оболочки, находящейся на расстоянии г А от центра капли, со скоростью т г2 уа Со с. А велико по сравнению с г, и второе слагаемое знаменателя гг А обращается в нуль. С другой стороны, для крупных капель при атмосферном давлении это выражение переходит в уравнение Ленгмюра, так как при этом А мало и г г А стремится к 1, а Огуа пренебрежимо мало по сравнению с единицей. А расстояние, пройденное испарившейся молекулой до е столкновения с молекулой газа. Уг
щ
средняя длина свободного пробега испарившихся молекул т масса молекулы воздуха. Другие выражения для А предложены Райтом 8. В настоящее время вопрос о переходе от диффузионного режима испарения к кинетическому продолжает обсуждаться, например, в работе . Ь0 теплота парообразования, приходящаяся на одну молекулу при
температуре Т0 а , ч7гг безразмерный параметр задачи. ЯаЫ Т А. У с г , 1.