Свойствата на аерозоли
Свойствата на аерозол се определят не само от държавата и свойствата на дисперсната фаза, т.е.. Е. самите частици, но и от тяхното взаимодействие с дисперсионната среда. Последният се характеризира с естеството на газ, налягането, температурата и присъствието на градиенти и скоростта на потока и турбулентност.
Един безкрайно разнообразие от свойства аерозоли предварително определена комбинация от определени фактори. Те включват химическата природа на аерозолните частици, тяхната форма, структура и размер. Последното може да варира широко - от няколко ангстрьома до части от милиметъра. С други думи, броят на молекули в аерозолна частица може да варира от няколко единици до около 1,018.
Долната граница на размера му е съвсем очевидно. В действителност, диспергирана фаза частица трябва да съдържа най-малко няколко молекули: набор от мономолекулни частици - е газ, а не на спрей. Много газове и пари съдържат молекули сътрудници - димери, тримери, тетрамери и т.н. т.е. свързване на молекули в групата проведе чрез междумолекулна (ван дер Ваалс) сили ..... Критерият тук не е размерът и разликата в качеството на поведение на молекули на частици газове и аерозоли.
Първият в сблъсък с твърди повърхности отскача тях. В аерозолните частици не се наблюдава такъв феномен. Те не отскачат от повърхността във всеки сблъсък. В този случай, на капацитета за сто процента адхезия не зависи само от броя на молекулите във всяка една от тях, но също и от тяхното естество. Съдбата на частици след сблъсък с повърхност - отскока или хватка, възможността или невъзможност десорбция - се определя, от една страна, отношението на енергия на взаимодействие на двете страни, и термично движение, и второ, способността на частицата "изплати" сам по себе си да повлияе на енергия. Последното води до необратимо сцепление. Това се случва, когато частиците достигнат размер на най-малко 6 ... 10 молекули. Тази стойност може да се приема като долната граница на размера на частиците аерозол. Тяхното поведение с нарастването на този показател варира. Големите, съдържащи 109 или повече частици, в някои условия могат отскок от повърхността на сблъсък. За тях възможността да се придържаме вече не е критерий за членство на аерозоли. Подскачащи възможно големи частици. Първо, тъй като енергията на въздействието им върху повърхността може много порядъка по-голяма от енергията на топлинна движение и е не абсорбира напълно молекули частици. Има втора причина за обяснение на този феномен. По-големите частици нямат време да се забави, когато наближава средносрочен повърхността. Накрая, за тяхното отслабва енергия на молекулно взаимодействие със стената - адхезия. Това е така, защото повърхността на частиците увеличава по-бавно от неговите мас и на повърхността на големи взаимодействия на частиците са включени, не всички от неговите молекули, и само малка част от него.
Да разгледаме въпроса къде е горната граница на размера на частиците.
Както бе споменато по-горе, аерозол е суспензия от твърди или течни частици в газ. Сега се добави, че те включват тези, в които частиците се движат по същество заедно с техните газови потоци, съдържащи, т.е.. Д. Към тях достатъчно стабилна система направи.
Изместен спрямо средните частичките може да се дължи на влиянието на гравитацията, електрическо поле, и други сили на инертност. Например, когато настоящите криволинейна траектория на движение аерозолните частици поради инерция се отклонява от газ поточни линии. Така че, ако има турбулентност в средата, т.е.. Е. движение на vorticity, вихрите ще увличат частици. Когато това се инерционна сила да ги хвърлят от един водовъртеж на друг. Връзката между тези две явления се определя от размера и масата на частиците. Тя може да се използва за определяне на горната граница на техния размер. Аерозол съществува докато частици, суспендирани в газ, за предпочитане се движи с него. Като се започне от това състояние, ако скоростта на движение спрямо тяхната среда поради umklapp не повече в средата за прехвърляне, като частиците може да се предположи, аерозол. Това определение е произволна. Това е така, защото връзката между частиците и umklapp прищявка в потока на газ не зависи само от техния размер. Този индекс е значително засегната от интензивността на турбулентността. За последното съществуващ в умерен вятър в повърхностния слой на атмосферата, състоянието на скорост уравнение миграция поради увличане и umklapp вещество с плътност вода сферична размер на частиците, съответстващ на 40 ... 60 mm, т. Е. 4 х 10-5 М, най-специалност може да се държи като аерозол. Това се наблюдава в по-плътна и бурен атмосфера.
Както е известно, по време на обработка на аерозолни частици се транспортират заедно с газовата среда и може да се премества по отношение на него.
Помислете за механиката на този процес.
Да предположим, че частицата е силата на тежестта актове. Така започва опаковане я среда, придружен от силата на съпротивление се определя чрез формула, получени от студент в Oxford University, John Stokes .:
където: F - сила на съпротивление; а - радиус на частиците; V - скоростта на движението му; η - вътрешен коефициент на триене, [м / л].
В този пример, утаяване на частиците настъпва по силата на гравитацията. Според механиката на аерозоли, тя трябва да бъде равномерно ускори. Както е дискутирано по-горе, се движи на частиците в средата (вискозен, газ или течност) при постоянна сила, в този случай, на силата на гравитацията. Тя бързо набира скорост по време на това движение, което се прави, дори за сметка на балансиране на силата на тежестта съпротива.
От състоянието на равенство е възможно да се определи скоростта, с която ще се утаи сферична частица с ρ плътност, [m / L3] [6]:
Приближаване стационарната скорост се получава от:
където: τ - механично време на релаксация на частици [6].
В обхвата на аерозоли тази стойност е много малък: тя когато единица плътност е само 6.10 с размер на частиците от 1 цт. По този начин, времето за достигане на неговата скорост на 90% равновесно състояние е приблизително равна на 2 милисекунди след началото на падане. Това ни позволява да се заключи, че при постоянна сила аерозолни частици, винаги се уеднаквят движение. Въпреки това, той не винаги се подчиняват на уравнението на Стоукс. Вярно представяне ще газова среда като непрекъсната течност само в много по-големи разстояния, отколкото средната свободен пътя на ДълЖината на газови молекули - средното разстояние, изминато от един от тях да се сблъска с друг. Въздухът при атмосферно налягане λ≈6 х 10-8 м. Понякога, размерът на частиците е сравнима с тази стойност. В този случай, уравнението Стоукс изисква изменения. В противен случай, законът влиза в сила, свободно движение. Това се случва, когато една частица става значително по-малък среден свободен път. В този случай, той е в тежко състояние на молекулата. Тя се различава значително от разпоредбите на аеродинамично тяло, течност. Particle движение е затруднено поради сблъсъци с газови молекули. Така, можем да заключим, че размерът и средният свободен пътя на частиците зависи по същество на поведението им в определена среда. Съотношението между тези две стойности се нарича номер Кнудсен, което, заедно с абсолютната скорост има голямо влияние върху закона за съпротива.
Трябва да се отбележи, че формулата на Stokes "се потвърждава само на интервала, в който скоростта на частиците е по-малък от този параметър за газовите молекули (звука в средата). Тяхното отношение се нарича число на Мах (Ма).
Необходимо е също така да се обърне внимание на факта, че работи само срещу вискозни сили на околната среда се вземат под внимание при съпротивителната сила. В същото време потреблението на енергия, за да преодолее своята инерция се пренебрегва. От това следва, че формулата на Stokes - приблизително разтвор на вискозен поток (Navier-Stokes уравнения). Съотношението между ролята на вискозни и инерционни сили, характеризиращи се с безразмерна броя на Рейнолдс:
където: ρG - плътността на вискозен флуид (газ). За Re<1 инерционными эффектами можно пренебречь.
Свойствата на аерозоли - 4.0 от 5 въз основа на 1 глас
Свързани статии