Исследование процессов гомогенной и гетерогенной кристаллизации в сверхзвуковой струе пересыщенного водяного пара

• Автор: Андросенко, Виталий Яковлевич
• Шифр специальности: 11.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 145 c. : ил

Введение А 7 7.

1. Кристаллизующие реагенты и методы введения их

в облака 7г.3.

1.1. Хладореагенты 7.

1.2. Кристаллизующие аэрозоли 9.

1.3. Методы интенсификации кристаллизующих

свойств реагентов А03.

И. Исследование процессов гомогенного образования ледяных ядер в сверхзвуковой струе пересыщенного водяного пара р9.

2.1. Экспериментальная установка и метлдика экспериментов ЖАб.

2.2. Исследование льдообразующей активности сверхзвуковой струи пересыщенного водяного пара А
1. Интенсификация процессов зародышеобразования в сверхзвуковой струе пересыщенного водяного пара . ШЯ
3.1. Метод воздействия на облака с помощью сверхзвуковой аэрозольнопаровой струи
3.2. Влияние режимов генерации на льдообразующую активность аэрозольнопаровой струи 9.7Л
3.3. Влияние типа реагента, его концентрации, типа используег.ого растворителя на активность аэрозольнопаровой струи

3.4. Метод активации кристаллизующего действия реагентов путем диспергирования их в пере
сыщенном водяном паре .
3.5. Исследование дисперсных характеристик аэ
розолей, получаемых в аэрозольнопаровой струе
1У. Анализ процессов зародкшеобразования в сверхзвуковой струе пересыщенного водяного пара А.Щ
4.1. Гомогенная конденсация в струе. ЧЧЯЯ
4.2. Гетерогенная кристаллизация в аэрозольнопаровой струе
Приложение 2.3. Г
За ключ ение
5лл
Литература


Первыми вопросы образования ледяных кристаллов под воздействием гранулы углекислоты изучали Шефер 5 и Ленгмюр . Для оценки количества спонтанно образующихся ледяных ядер они расчитывали объем облачного пространства, охлаждающегося под воздействием испарения определенной массы твердой углекислоты до температуры ниже критической. За критическую температуру принималась экспериментально установленная температура, равная С. I . Дальнейшее развитие теории действия хладореагентов получила в работах Соловьева , Красновской , в также в работах ,,, . В результате было установлено, что механизмом, ответственным эа образование ледяных кристаллов под воздействием твердой углекислоты, является спонтанная конденсация водяного пара, возникающая при резком его охлаждении. В , было установлено, что аналогичные процессы возникают при внесении в переохлажденный туман других тел металлический шар, например, охлажденных предварительно до низких температур. Для оценки количества образующихся ледяных кристаллов использовалось предроложение, что все обра
зующиеся частицы имеют гетерофаэные размеры, определяемые по известной формуле Кельвина. Интенсивность образования частиц в пересыщенном водяном паре определялась на основе теории БекераДрингаЗельдовича , . При этом всюду предполагается, что генерация ледяных кристаллов протекает по направлению пар вода лед. Л.Г. Качурин на основе флуктационной теории фазовых переходов воды в атмосфере установил ряд новых эффектов, возникающих при спонтанной конденсации водяного пара вблизи охлажденной поверхности . Согласно , , в результате охлаждения облачного пространства под воздействием хладореагентов возникают два противоположно направленные механизма изменения влажности конденсация на ядрах и облачных каплях уменьшение г пересыщения, рост пересыщения за счет быстрого охлаждения. Соотношение между ними определяется величиной коэффициента скорости конденсации Я , зависящим от скорости охлаждения. Если Я 0, то водяной пар не успевает сконденсироваться на ядрах и каплях, пересыщение растет. По результатам расчета температурного поля вокруг гранулы хладореагента расчитывается поле пересыщений. Зона, где становится больше ее критических значений эона спонтанной конденсации. Затем определяется термодинамическая вероятность спонтанного образования водяных Гб и ледяных зародышей. А то идет образование водяных и ледяных конденсированных частиц. Оценки эффективное
ти твердой углекислоты, выполненные в 8 , дали завышенные результаты по сравнению с экспериментальными данными. Причины расхождений связаны со сложностью учета ряда факторов расхода пара на образование зародышей, нагрев за счет конденсации, учета возникающих электрических явлений, нестационарное поля температуры вокруг гранулы хладореагента 8а счет его испарения, зависимости температуры поверхности хладореагента от условий его испарения 2 . Ряд новых и интересных положений выдвинут в работах Баханова , . Получена система уравнений, описывающая установившееся течение влажного воэдуха в пограничном слое вбли зи охлажденной поверхности гранулы СС. Развитая теория позволяет более детально описать поле температуры вблизи гранулы хладореагента, учесть расход пара на образование зародышей. Автор показал, что у поверхности хладореагента наряду с зародышами гетерофаэных размеров образуются неустойчивые зародыши, которые, попадая в слабопересыщенные зоны или в облачное пространство, испаряются. Однако, детально описав кинетику охлаждения облачного пространства, вокруг гранулы хладореагента, в последующем, при расчете интенсивности зароды1 ео бра эования, автор исходил из устаревших физических гипотез о характере конденсации водяного пара при резком охлаждении, ни чем не отличающимся от исходных положений работ ,,,,,5 , за исключением того, что пороговой температурой замерзания всех водяных зародышей принимается не С, а С. Между тем в на примере экспериментальных данных показано, что пороговая температура не является неким барьером, за которым образуются только ледяные кристаллы.