Конденсация паров при адиабатическом расширении

КОНДЕНСАЦИЯ ПАРОВ ПРИ АДИАБАТИЧЕСКОМ РАСШИРЕНИИ [c.454]

Явление конденсации паров при адиабатическом расширении встречается в технике, в лаборатории, в природе. Оно лежит в основе работы камеры Вильсона, широко используемой в ядерной физике для регистрации быстрых заряженных частиц. Камера Вильсона представляет собою сосуд, наполненный парами воды, спирта или других жидкостей. Нужное пересыщение создается, благодаря адиабатическому расширению паров при быстром выдвижении поршня. Пары конденсируются на ионах, которые образуются вдоль траектории быстрой частицы, и капельки жидкости регистрируются оптическими методами. Конденсация паров воды, содержащихся в воздухе, часто наблюдается при расширении воздуха в аэродинамических трубах.. [c.454]

Осуществление гомогенной конденсации пара оказалось возможным после того, как удалось свести к минимуму гетерогенную нуклеацию на примесях, ионах и холодных поверхностях путем быстрого пересыщения пара при адиабатическом расширении газа. Эта идея впервые была реализована в поршневой камере Вильсона, которая, однако, имеет ряд недостатков. Позднее были разработаны новые экспериментальные методики, использующие сверхзвуковой поток газа внутри сходящегося—расходящегося сопла [202, 286, 287] или через сопло из резервуара в вакуум [38—43, 202], а также диффузионную конденсационную камеру [288—290]. [c.97]

Эффект образования мельчайших капель, которые конденсируются на ионах, используется в камере Вильсона для обнаружения следов быстрых ионизирующих частиц. Если пространство камеры, заполненное парами какой-либо жидкости, внезапно адиабатически увеличить, то из-за понижения температуры при адиабатическом расширении пары в камере окажутся несколько пересыщенными. Пролетающая быстрая частица создает в таком паре ионы, которые становятся центрами конденсации. [c.37]

Рис. 8.14. Г,7-диаграмма для процесса конденсации при адиабатическом расширении пара.

При течении насыщенного водяного пара в соплах кроме скачков уплотнения, определяемых условиями (7-41), могут образовываться еще так называемые конденсационные скачки (рис. 7-13). Эти скачки связаны с возможностью пересыщения водяного пара при расширении его в сопле (которое с большой степенью приближения может считаться адиабатическим) и возникают в результате конденсации пересыщенного пара. [c.283]

При использовании уравнения (1) возникает вопрос о согласовании значений о. в точке, где переохлаждение пара практически полностью снято. Для пояснения этого рассмотрим рис. 4, иллюстрирующий на /б -диаграмме адиабатическое расширение пара в области ниже пограничной кривой. При неравновесной конденсации пара расширение его на некотором участке от до происходит изоэнтропийно с полным переохлаждением. Среда может рассматриваться как однофазная, и коэффициент сжимаемости а на всем участке сохраняет постоянное значение определяемое давлением При равновесном же расширении на этом участке коэффициент сжимаемости монотонно возрастал бы от о до При дальнейшем расширении пара на участке от р [c.109]

Облака над вершинами гор с правой стороны рис. В-1 напоминают о том, что при охлаждении влажного воздуха (в данном случае за счет адиабатического расширения) водяной пар способен к изменению фазы. В этих условиях происходит его конденсация на мельчайших частичках пыли или других ядрах, неизбежно присутствующих в атмосфере, и образуются капельки или кристаллы. Процесс конденсации протекает настолько быстро по сравнению с движением воздуха, что скорость ветра не представляет большого интереса для метеорологов. Однако в других условиях знание скорости перемещения среды приобретает важное значение для расчета роста капель. К примеру, при проектировании турбины, работающей на парах металла, необходимо знать размеры капель, образующихся в ступени низкого давления. Такие сведения требуются как для расчета термодинамических характеристик, так и для оценки опасности эрозии турбинных лопаток. Поскольку конденсация есть процесс переноса массы, ее скорость входит в круг объектов нашего исследования. [c.16]

Процессы удобно показать на фоне пограничных кривых (х=0, л =1). Пусть точка 1 соответствует состоянию перегретого пара на выходе и з пароперегревателя и на входе в турбину. В турбине, если пренебречь потерями, происходит адиабатическое расширение пара (см. 5.2). Совершив работу, пар с параметрами соответствующими точке 2, поступает в конденсатор. Конденсация пара происходит при постоянном давлении. Процесс конденсации оканчивается в точке 3, лежащей на нижней пограничной кривой. В насосе давление воды поднимается до давления в котле. Поскольку вода практически несжимаема, процесс подачи воды в котел изохорный. Температура воды при этом меняется очень мало. Конечная точка процесса сжатия 4 уже не лежит на пограничной [c.233]

Здесь происходит нагревание ее до точки кипения 5, затем процесс парообразования по прямой 5-6 и в дальнейшем перегрев пара до точки 1. От точки 1 происходит адиабатическое расширение пара по кривой 1-2 и, наконец, по 2-3—конденсация пара в конденсаторе при постоянном давлении. [c.83]

Действие камеры Вильсона основано на том, что ионы, созданные пролетающей заряженной частицей, становятся центрами конденсации (И.5.2.Г) паров. Камера (рис. VI.4.5) представляет собой стеклянный цилиндрический сосуд Г, закрытый сверху стеклом 2. Снизу сосуд закрыт слоем черного влажного бархата или сукна (на сетке 3). В объеме камеры образуется насыщенный пар. Быстрое опускание поршня 4 приводит к адиабатическому расширению пара (11.3.3.5 ) и его резкому охлаждению. При зтом пар становится переохлажденным (пересыщенным). Заряженная частица, пролетая в таком паре, создает на своем пути цепочки ионов. На этих ионах, как на центрах конденсации, образуются капельки жидкости, и частица оставляет за собой видимый след трек частицы), который может быть сфотографирован. [c.479]

Теплота конденсации участвует в механической работе, заключающейся в расширении поднимающейся частицы, которое перед насыщением происходило только за счет затраты внутренней энергии. Падение температуры насыщенного паром, адиабатически восходящего элементарного объема воздуха поэтому ниже, чем у сухого или влажного ненасыщенного воздуха (рис. 1.5). Передавая энергию, которая увеличивает температуру частицы относительно той, которую она имела бы при адиабатическом режиме для сухого воздуха, теплота конденсации помогает поддерживать конвекцию воздуха к верхним слоям атмосферы. Этот фактор играет важную роль в возникновении некоторых типов ветров. [c.13]

Т — —25 °С найдено 5 8. Авторы относят свои результаты к условиям, при которых за время постоянной чувствительности камеры образуется 1—2 капли в 1 см . Пересыщение, полученное в [135] для воды, выше, чем у Фольмера и близко к границе образования плотного тумана, указанной Вильсоном. Работа на расширительных камерах Вильсона требует известных предосторожностей и методических проработок для получения надежной информации о кинетике гомогенного зародышеобразования. Во-первых, в камере нельзя полностью избавиться от конденсации на ионах, пылинках. Во-вторых, нужно быть уверенным, что процесс расширения от начала до конца сохраняет адиабатический характер и состояние максимального пересыщения пара существует некоторое время, в течение которого возникают флуктуационные центры конденсации с частотой /х- Не будет большой ошибкой считать, что все капельки (за вычетом гетерогенных зародышей) начинают расти в это время. Если общее число появившихся капелек приблизительно известно, то есть возможность сравнивать экспериментальные результаты с теорией. [c.155]

Пока водяной пар находится в газообразном состоянии, его наличие в этих умеренных количествах вносит в поведение воздуха мало изменений в отношении устойчивости последнего. Зато большие изменения наступают при конаенсации водяного пара, так как при этом освобождается большое количество С1срытой теплоты ожижения (испарения), круглым числом 600 я-алД при 20° С. Конденсация может наступить, например, когда влажный воздух адиабатически расширяется. Ненасыщенный воздух при адиабатическом охлаждении быстро насыщается, так как при адиабатическом расширении температура понижается и при этом насыщающее количество водяного пара уменьшается быстрее, чем содержащееся в единице объема количество воды, тоже уменьшающееся вследствие увеличения объема воздуха. Как только содержащееся в единице объема количество воды превысит насыщающее количество, — наступает конденсация, и часть воды осаждается в виде капель на имеющихся в воздухе частицах пыли (ядра конденсации). Следует заметить, что при дальнейшем адиабатическом расширении температура воздуха благодаря освобождающейся скрытой теплоте ожижения понижается медленнее, чем это было бы без конденсации. [c.41]

Какие сопутствующие процессы затрудняют исследования гомогенной нуклеации на камерах Вильсона Кроме конденсации на ионах, существенным фактором является нагрев газа от стенок камеры. Из табл. 30 видно, что создание критического пересыщения при адиабатическом расширении паро-газовой смеси сопровождается ее охлаждением на 25—50°. Хотя за время порядка 1 сек температур- [c.155]

Фактически адиабатический градиент температуры по абсолютной величине несколько меньше, что объясняется, главным образом, конденсацией содергкащихся в воздухе водяных паров при его расширении ).] [c.41]

Говоря об условиях, в которых практически осуществляется цикл теплового двигателя, нельзя упускать из виду роль рабочего тела. В отличие от цикла Карно термический КПД цикла, отличающегося по своей форме от цикла Карно, зависит не только от интервала температур, в котором он осуществляется, но также и от свойств рабочего тела. Эта зависимость проявляется тем сильнее, чем больше форма цикла отличается от цикла Карно. Природа рабочего тела в этом случае оказывает влияние не только на КПД цикла, но и на протекание составляющих цикл процессов. Например, адиабатическое расширение насыщенного пара воды приводит к конденсации пара, а насыщенный пар дифенилоксида в результате адиабатического расширения при Т < 723 К переходит в перегретый пар (см. рис. 6.14). [c.514]

Величину отклонения температуры некоторых веществ в процессе их адиабатического расширения, протекающего без конденсации, от температуры насыщения при плоской поверхности раздела фаз иллюстрирует рис. 4-2, заимствованный из [Л. 43]. На графике в логарифмических координатах нанесены кривые упругости паров азота, кислорода и углекислого газа а также линии изоэптропийных [c.112]

Так как длительность потока, создаваемого при помощи вакуумной камеры, чрезвычайно небольшая, то для его наилучшего использования между рабочим пространством и вакуумной камерой устанавливается автоматический быстродействующий кран с широким просветом. Управление этим краном производится электрическим путем из того места, где находится наблюдатель. На открывание и закрывание крана требуется небольшая доля секунды . Значительную трудность при работе с вакуумными камерами на сверхзвуковых скоростях вносит влажность воздуха. Вследствие адиабатического расширения температура воздушного потока уменьшается на 50° при столь сильном падении температуры почти весь водяной пар, содержащийся в воздухе, должен был бы выпасть в виде жидких капель. Однако время прохождения частиц воздуха через трубу столь мало (порядка 10 сек.), что его не хватает для возникновения капелек тумана обычным путем. Вместо этого происходит, как показывают исследования Осватича , самопроизвольная конденсация вида, теоретически исследованного Беккером и Дерингом . Эта конденсация наступает после того, как достигается [c.408]

Для определения числа пылинок в 1 см воздуха Пальмер предложил метод, при котором определенный объем воздуха протягивается через промывалку, где происходит тесное перемешивание П. с мелкими брызгами воды, после чего подсчитывается число частиц в определенном объеме воды. Метод недостаточно точный лучшие результаты получаются при более крупных частицах, а также при небольшом их "числе в 1 см воздуха. Аппарат Айткена для определения числа пылинок в 1 см воздуха основан на насыщении воздуха водой и конденсации ее на пылинках под влиянием охлаждения, вызванного внезапным расширением воздуха. Счетчик П. Айткена (фиг. 1) состоит из стеклянного шара а, в котором испытуемый воздух сперва насыщается парами воды, а затем охлаждается путем адиабатического расширения, производимого насосом б. Образовавшиеся на пылинках капельки воды оседают на микрометре в из полированного серебра микрометр разме- [c.336]

Все численные результаты будут относиться к конденсации паров железа, применительно к случаю испарения тела железных метеоритов. Посмотрим, когда достигается состояние насыщения при расширении паров железа. Ниже, в таблице представлены рассчитанные температура Тi и плотность (число атомов в 1 Пу) паров в момент насыщения для нескольких значений энтропии паров S. Предполагая, что процесс расширения протекает адиабатически, можно сказать, что той же самой энтропией обладало и твердое железо в момент нагревания. В таблице представлены величины начального нагревания ео и температуры Tq железа при нормальной плотности твердого металла, соответствующие этим значениям энтропии. Эти величины были рассчитаны с помощью метода, изложенного в 14 гл. П1 (учтены как ядерная, так и электронная части теплоемкости). В последнем столбце стоят средние скорости разлета газового шара из атомов железа, оцененные по формуле и = ]Л2ео (см, 6), [c.458]

Обращаясь к курсу теплотехники, устанавливаем, что полный цикл рассмотренной установки - это цикл Ренкина (рис. 17.3, б). Его линия аЪ отображает сжатие воды в насосе при подаче ее в котел. Поскольку вода практически несжимаема, этот процесс принят изохорным. Подвод теплоты по линии b de происходит в котле и включает следующие этапы Ьс - нагрев воды до температуры кипения d - генерирование влажного пара de - перегрев в пароперегревателе. Линия в/ отражает адиабатическое расширение пара в рабочем цилиндре молота, а линия /а - полную конденсацию пара. [c.398]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...