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相界面上的气液平衡
时间:2015-12-12 16:36    点击数:
导读: 在主体扩散与微孔扩散之间,还存在一种过渡状态:分子与孔壁的碰撞和分子与分子之间的碰撞,二者的重要性相当。对这种状态,只有若干有局限性的经验表

  相对于固定坐标系统的扩散通量(以11101计); -微孔扩散系数; -微孔半径; -扩散层厚度; -分子平均速度。

  在主体扩散与微孔扩散之间,还存在一种过渡状态:分子与孔壁的碰撞和分子与分子之间的碰撞,二者的重要性相当。对这种状态,只有若干有局限性的经验表

  不管是主体扩散,还是微孔扩散,不仅取决于孔的大小和体系的压强,也取决于

  13/^0 0与压强成反比,而与孔径无关;与孔径成正比,与压强无关。温度对两种扩

  散的影响也不同:温度升高,0有中等程度的增加,相应的活化能在8

  范围内:随温度的平方根而增加,相应的活化表面扩散

  吸附于固体表面的分子有一定的可移动性。由表面上分子的运动引起的传递称为表面扩散。表面扩散的方向与浓度减小的方向相同。平衡吸#量与近表面气体中被吸附组分的分压有关。沿扩散方向,吸附量和分压二者都递减,因此表面扩散与气体扩散过程是平行的。由于被吸附的分子受吸附表面的束缚较紧,所以只有当吸附量裉大时.表面扩散才会有显著表现。

  表面扩散过程的扩散通量可用下式表示:污染物的相转变

  空气污染物的产生、散发、传输和转化过程中,可能经过多次相转变。污染物控制55/1

  要通过各种物理、化学过程(如冷凝、吸收、吸附或化学转化),实现污染物相转变,从而将污染物捕集或转化。

  3.8.1相界面上的气液平衡

  (!)溶液表面的相平衡溶液中不挥发溶质的存在,会使溶液表面的蒸气压下降。这是因为溶液表面一部分位置被不挥发溶质的分子占据,使溶剂分子减少,并受到溶质分子的束缚。酸雾散发量的大小与此效应有密切关系。上述效应可用下式表示:

  液滴表面的相平衡液滴表面是曲面,其里层分子数比表层分子数少,表层分子所受束缚较少。所以液滴表面蒸气压比平液面蒸气压高,这种效应称为开尔文效应。液滴表面的蒸气压; -平液面的蒸气压;

  -液体的摩尔体积; -液体的表面张力; -液滴直径。

  开尔文效应使液滴更容易挥发,液滴越小,开尔文效应越强。因此,液滴只有达到足够大,才能稳定存在。使液滴稳定存在的直径称为临界直径。图3.11是几种液滴的表面蒸气压与液滴直径之间的关系。

  成核过程

  污染物由气态转变成微粒状态的过程称为凝结过程或成核过程。凝并会改变气溶胶中的颗粒数和粒度分布,却不会引起质量浓度的变化;而凝结会导致微粒质量浓度的增加。成核过程可能是物理过程、化学过程,或同时存在物理和化学过程。

  成核作用可由均质气相过程产生,也可受颗粒相中的过程控制。无论是物理过程或化学过程,体系都可能出现过饱和状态;此时如果有足够数量的凝结核,就会发生凝结,系统中过饱和状态也就消失。

  物理过程,如辐射或传导冷却、绝热蟛胀、与冷却气体混合等,都可能发生凝结。气相化学反应也能产生可凝结物和凝结核.即使气相中反应产物不饱和,还可能由于生成二元溶液微滴,出现凝结。

  气相内形成可凝结物后,体系就处于不平衡状态,^生新核,或在巳有的微粒上凝结, 体系向热力平衡态转化。如果已在原有微粒上凝结.凝结物本身的成核作用便被遏止。

  气体分子可以在微粒表面或液滴内发生反应,该过程可分为迁移和转化两步。如果迁移比转化迅速,则微粒生长速率受微粒相中化学反应速率控制。

  即使在不饱和气体里,也始终存在分子团,体系变成过饱和时,分子团数目增加。由于单个分子的附着,使分子团直径增大,直到超过临界直径,形成稳定的凝结核。蒸气本身形成凝结核的过程称作均质成核作用或自身成核作用。当体系中颗粒浓度高,而过饱和度低时,便在原有微粒上凝结,而不生成新核。这一过程称为异质性凝结。均质成核产生大量极小的颗粒,异质性凝结时微粒数不变。

  颗粒的生长速率与其大小和体系的物理、化学性质有关,化学反应也导致颗粒生长。在一定饱和度下,颗粒达到临界直径后即可因凝结而生长。生长速率取决于颗粒大小4 及颗粒与介质分子运动平均自由程入的相对大小。

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