Диффузионное осаждение


Частицы малых размеров подвержены воздействию броунов­ского (теплового) движения молекул. Перемещение частиц в этом случае описывается уравнением Эйнштейна [2], согласно которо­му средний квадрат смещения частицы составляет

(2.40)

где Dч- коэффициент диффузии частицы, характеризующий интенсивность броу­новского движения, м2

При справедливости закона Стокса, когда размер частиц боль­ше среднего пути пробега молекул, коэффициент диффузии можно выразить как функцию размера частиц

где - постоянная Больцмана, равная 1,38·10-23 Дж/К.

При < коэффициент диффузии может быть рассчитан по уравнению

где ρг- абсолютное давление газов, Па

Коэффициент диффузии Dч входит в безразмерный комплекс, характеризующий отношение сил внутреннего трения к диффузи­онным силам. Этот комплекс получил название критерия Шмидта Sc, иногда называемого диффузионным критерием РrD

Другим критерием, используемым в практике диффузионных расчетов, является критерий Пекле Ре, представляющий собой от­ношение конвективных сил к диффузионным силам

где - определяющий линейный параметр обтекаемого тела.

Величина, обратная критерию Ре, является параметром диф­фузионного осаждения и обозначается через D.

Ниже приведены значения коэффициента диффузии частиц, рассчитанные по формуле (2.41) (для воздуха при нормальных условиях) и значения критерия Sc:

Размер частиц, мкм………………… 1,0 0,1
Коэффициент диффузии, м2/с…... 2,4·10-12 2,7·10-11 6,1·10-10
Критерий Sc………………………… 6,4·106 5,6·105 2,5·104

Как видно из приведенных данных, коэффициент диффузии резко увеличивается с уменьшением размера частиц. Однако ско­рость диффузии даже субмикронных частиц весьма мала по срав­нению со скоростью диффузии молекул газов, поскольку коэффи­циент диффузии частиц на несколько порядков меньше.

Для расчета величины осаждения частиц за счет диффузии можно использовать формулы, полученные при рассмотрении про­цессов молекулярной диффузии.

Так согласно [4], массовую скорость частиц Gч (кг/с), диффундирующих на шар при <3 и ≈106, можно рассчи­тать по формуле

где - концентрация частиц в потоке, кг/м3.

при ReT= 600 - 2600 и том же значении критерия можно воспользоваться формулой [6]

а при =100 -700 и ≈1·103- формулой [7]

Для расчета эффективности диффузионного осаждения частиц при обтекании газовым потоком шара было предложено выражение

Уравнение для расчета эффективности диффузионного осаж­дения на цилиндре при вязком его обтекании имеет вид [5]

а при потенциальном осаждении

Согласно вышеприведенным уравнениям, эффективность диф­фузионного осаждения обратно пропорциональна размерам час­тиц и скорости газового потока.



Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 1280;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.008 сек.