Особенности взаимосвязи скорости нуклеации с диаграммами фазовых равновесий

• Автор: Швец, Игорь Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава I. Объемная нуклеация в паре. Теория и эксперимент

1.1. Теория нуклсации в пересыщенном паре.

1.2. Обзор методов исследования скоростей нуклеаиии.

1.2.1. Метод адиабатического расширения.

1.2.2. Метод турбулентного смешения.

1.2.3. Метод молекулярной диффузии

1.2.4. Метод ногочной диффузионной камеры.

1.2.5. Метод химической реакции.

Глава 2. Объемная нуклеация в пересыщенном паре исследуемого вещества в ламинарном осесимметричном парогазовом потоке
2.1. Поточная диффузионная камера.
2.2. Расчет полей концентраций конденсирующегося
пара и температуры парогазовой смеси
2.3. Расчет скорости объемной нуклсации по измеряемым концентрациям аэрозольных частиц
Глава 3. Результаты исследования объемной нуклеации на примере систем ппентанол гелий и ппентанол гексафторил серы. Интерпретация полученных результатов
3.1. Исследование изотермической
нуклеации пиентанола в атмосфере гелия.
3.2. Исследование изотермической нуклеации
ппентанола в атмосфере гексафторнда серы.
3.3. Обсуждение резулыатов исследования гомогенной нуклеации п пентаиола в атмосфере гелия и гексафторида серы в рамках топологического подхода
Глава 4. Результаты исследования гомогенной нуклеации в парах глицерина в окрестности тройной точки и их интерпретация
4.1. Исследование бимодального распределения по размерам аэрозольных частиц глицерина в
окрестности тройной точки.
4.2. Обсуждение результатов исследования гомогенной
нуклеации глицерина в окрестности тройной точки
Приложение
Литература


В конце главы приводится интерпретация полученных экспериментальным путем результатов по бимодальному распределению аэрозольных частиц глицерина в окрестности тройной точки в рамках топологического анализа. Результат может быть объяснен существованием двух поверхностей скорости аэрозолеобразован ия для нуклсации в паре глицерина и двумя различными скоростями нуклеации в паре на зародышах различных фаз. Тема диссертации непосредственно связана с планом МИР Института катализа им. I. К. Ьорескова СО РАМ по теме 2. Методы получения и разрушения аэродисперсных систем. Этап Исследование нуклсации иарогазовых систем. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по теме Экспериментальное определение вклада границы раздела в потенциал Гиббса критических зародышей грант 6 в рамках научного сотрудничества между Кларксоиским , и Кемеровским государственным университетами по теме Изучение нуклеационных явлений меморандум от октября года. Глава 1. Объемная нуклеиция в паре. Теория и эксперимент . Фазовые превращения первого рола протекают в исходной метастабильной фазе но механизму флукгуанионного образования мельчайших зародышей новой фаты кластеров и их дальнейшего роста . Это предположение о существовании кластеров, введенное вначале в теорию нуклеации, позднее докатано многими экспериментальными исследованиями 6. Первое теоретическое описание процесса образования новой фаты было сделано в г. Дж В. Гиббсом 7. Гиббс впервые ввел строгое термодинамическое понятие о критических зародышах новой фазы и заложил основу для формализованного описания скорости нуклеации. Однако только лет спустя была опубликована первая работа Фольмера и Вебера 8,9 по кинетической теории нуклеации. Рассмотрев работу образования зародышей как энергию активации, Фольмер открыл возможность количественного описания зародышей новой фазы и кристаллизации. Он ввел понятия о трехмерных и двумерных зародышах новой фазы, связав их флуктуационнос возникновение с проблемой скорости зародышеобразования и линейной скоростью кристаллизации. Однако на этом этапе предлагаемая теория еше не была свободна от ряда недостатков. Так, оставались неопределенными предэкспонснциальные множители в ее формулах, что придавало ей полуколичествснный характер. Затем усилия исследователей были направлены на достижение большей строгости обоснования кинетики процесса. Для образования капелек это удалось осуществить Фаркашу на основе решения системы уравнений, предложенных Сциллардом. Каишева и Странского . Беккер и Дсринг доопределили константы теории Фаркаша. Им удалось обобщить многообразие единичных молекулярных актов, протекающих при построении новой фазы. В статистической теории Беккера и Деринга рассматривается упрощенная стационарная картина, согласно которой среднее число зародышей, состоящих из 2, 3, 4, молекул, во времени не меняется, хотя и зависит от внешних условий. Растущие кластеры т. Очевидно, что для зародышей каждого размера устанавливается баланс скоростей испарения и конденсации. Авторы смогли оценить поток равный скорости образования зародышей, содержащих п молекул, из зародышей, содержащих л1 молекулу . Наиболее законченный вид теории нуклеации придали Зельдович и Френкель ,. Проблема гетерогенной нутслеации обсуждена в работах . Теория в виде, сформулированном этими авторами, сгала называться классической теорией нуклеации . В году Рисс обобщил теорию нуклеации бинарных систем. Рисс ввел новый тип поверхности энергии Гиббса, и исследование особенностей этой поверхности позволило решить дифференциальное уравнение, определяющее кинетику процесса нуклеации. До начала х годов считалось, что теория, созданная трудами Фольмера и Вебера, Фаркаша, Беккера и Деринга, Зельдовича, правильно описывает гомогенную конденсацию пересыщенного пара. Ее предсказания хорошо согласовыватись с экспериментальными результатами по определению критических псрссышеннй, полученными разными авторами при использовании камеры Вильсона, метода нзоэглроиийного расингрения газа в сопле и метода введения струи пара в холодный газ.