Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания - Глушко В.П.
Глушко В.П. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания — Москва, 1971. — 263 c.
Скачать (прямая ссылка): termodinamiteplofizsvoystv1971.pdf
Предыдущая << 1 .. 124 125 126 127 128 129 < 130 > 131 132 133 134 135 136 .. 172 >> Следующая

Для описания процессов образования ядер разработан ряд теорий. Общая их характеристика дана в обзорной работе [617?. В некоторых теориях используются методы статистической и квантовой механики, являющиеся перспективными при рассмотрении конденсации. Однако ввиду значительной сложности и недостаточной разработанности эти методы не нашли практического применения. В настоящее время для расчета различных процессов находит наибольшее использование классическая жидкокапельная теория. Она дает хорошее согласование с данным по критическому перенасыщению, полученными для паров воды и ряда органических веществ в камере Вильсона [524].
Классическая жидкокапельная теория была развита работами Фаркаша, Беккера и Дерин-га, Фольмера, Зельдовича, Френкеля [68П. Эта теория основана на следующих основных положениях.
1. При равновесном состоянии пара возможны различного рода флуктуации, приводящие к появлению скоплений частиц. Предполагается, что рост или испарение зародыша осуществляется при постоянной температуре за счет присоединения или отделения одной молекулы. Процесс конденсации в этом случае может быть описан группой химических реакций вида:
PsAg-D+P = Ps-S' (19-69)
— 215 —
где /1J (J-1). j—зародыши конденсированной фазы, состоящие соответственно из (g—1) и g молекул; р—молекула пара.
2. Термодинамический потенциал жидкой фазы равен сумме термодинамического потенциала для сплошной среды и поверхностной энергии образования зародыша* которая выражается через поверхностное натяжение для плоской пленки
2_
где <fs—химический потенциал сплошной массы жидкости на одну молекулу; g—число молекул в зародыше,
т5—масса молекулы.
3. Зародыши, достигшие размера больше критического, удаляются из системы, а взамен их добавляется соответствующее количество молекул пара.
4. Соотношения между скоростью испарения и конденсации зародышей остаются одинаковыми как для равновесных, так и для неравновесных состояний системы пар—зародыши.
При условии, что изменение соответствующих функций при конденсации можно считать непрерывным, что справедливо для больших зародышей, основное кинетическое уравнение процесса образования ядер имеет следующий вид [450]':
где /—функция плотности распределения зародышей по размерам, o = asg-?,
а — коэффициент конденсации, Sg — поверхность зародыша, ? — поток молекул пара на единицу поверхности в единицу времени.
7.3. Установившееся образование ядер конденсации
Для стационарного распределения зародышей различными авторами были получены несколько отличные выражения для скорости процесса образования ядер [524]. Все они являются приближенными и имеют одинаковую точность.
Соотношение для расчета скорости образования ядер при установившемся процессе, данное Я. И. Френкелем [450] с использованием приближенного решения уравнения (19.70), может быть записано в виде:
"=4(рт)'^:-ьЧ-#->И1>
где рн — давление насыщения пара, s—перенасыщение, Jin — молекулярный вес пара, k — постоянная Больцмана, /?0 — универсальная газовая постоянная, ps — плотность вещества частицы, dKp—диаметр критического зародыша (ядра), а —коэффициент конденсации.
Размер критического зародыша определяется из формулы Томсона
(19-72)
В формулу для расчета скорости образования ядер входит коэффициент конденсации а, определяющий долю молекул пара, которые, ударившись о поверхность зародыша, остаются на ней. Экспериментальные данные по коэффициентам конденсации для зародышей в настоящее время неизвестны. Из имеющихся экспериментальных данных для макроскопических капель следует, что в зависимости от природы жидкости и условий процесса а может изменяться в широких пределах, например, для дибутилфталата а = 0,6—1,0, для воды 0,1—0,04. Как показывают исследования, коэффициент конденсации снижается при наличии примесей. В связи с этим некоторые исследователи высказывают предположение, чтс для чистых поверхностей а близок к 1,0 [32]. Обычно в расчетах скорости образования ядер а принимают равным единице.
Формула (19.72) получена для сплошной среды в предположении о постоянном поверхностном натяжении. Очевидно, что для зародышей, состоящих из нескольких молекул, понятие о поверхностном натяжении может быть использовано лишь как некоторое приближение. Однако из-за отсутствия необходимых данных по энергии образования зародышей приходится его использовать и для образований из двух частиц. Толман термодинамическими методами получил выражение для поверхностного натяжения капли в зависимости от ее размера:
аг_ 1
°Z 46'
где б — постоянная, равная 0,25—0,6 радиуса молекулы в жидкой фазе, d — диаметр зародыша.
Учет зависимости а от размера зародыша по этой формуле приводит к увеличению скорости образования ядер.
Ряд исследователей, изучая данные по энергии связи атомов в различных веществах, пришли к выводу, что энергия связи на одну молекулу остается почти постоянной вплоть до
— 216 —
некоторого числа молекул, а затем возрастает, приближаясь к энергии образования макроскопических капель. В этом случае размер критического зародыша оказывается большим, а скорость образования ядер меньшей, чем по обычной макроскопической теории [394]. Разрешение возникающих противоречий будет, очевидно, возможно после того, как удастся точно вычислить или измерить энергию образования зародышей.
Предыдущая << 1 .. 124 125 126 127 128 129 < 130 > 131 132 133 134 135 136 .. 172 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.