Е) Факторы воздействия на микроструктуру аэрозоля

Высокие счетную концентрацию и дисперсность конденсационного аэрозоля при его образовании обеспечивает большое количество центров конденсации, возникающее при большой степени пересыщения пара. В случае объемного охлаждения адиабатическим расширением это имеет место при большой степени расширения паро-газовой смеси, в случае поверхностного охлаждения – при большой разности температур смешивающихся газов. Для сохранения высокой дисперсности аэрозоля на следующих стадиях его существования необходимо, кроме того, обеспечить условия для ограничения процессов конденсации пара на первичных частицах.

Для увеличения среднего размера частиц необходимо создание условий, которые напротив обеспечивали бы конденсацию основного количества пара на поверхности небольшого количества первичных частиц, а затем – протекание изотермической перегонки и коагуляции. При длительном времени существования скоагулировавшие аэрозоли будут в большей степени отличаться размером частиц и меньшей степени – их концентрацией.

При выбрасывании пара из сопла радиус частиц, образующихся в струе, уменьшается при следующих условиях:

1. увеличение скорости паро-газовой смеси внутри сопла;

2. уменьшение радиуса сопла;

3. понижение температуры воздуха;

4. уменьшение давления пара (концентрации пара в паро-газовой смеси).

Используется способ регулирования дисперсности аэрозоля с помощью устройства, изображенного на рисунке 2. Сопло струи расположено в цилиндрическом коробе, который может передвигаться вдоль оси струи. Когда короб находится в положении, показанном на рисунке сплошной линией, часть газа из основного участка струи за счет возникающего разряжения заворачивается в начальный участок (показано стрелками). Так как температура этого пара достаточно высокая и в нем содержатся капли, процесс образования аэрозоля в поле струи существенно изменяется: уменьшается пересыщение пара, а имеющиеся в аэрозоле капли служат центрами конденсации.

1 - сопло струи; 2 - передвижной короб Рисунок 2 – Устройство для регулирования дисперсности аэрозоля

На рисунке 3 показан способ регулирования дисперсности с помощью диафрагмы, изменяющей диаметр отверстия, в центре которого находится струя. С уменыпением этого отверстия снижается доля заворачиваемого потока из струи и радиус образующихся частиц.

1 2

1 – сопло струи; 2 – передвижной короб; 3 – диафрагма Рисунок 3 – Устройство для регулирования дисперсности аэрозоля с помощью диафрагмы

Ж) Оптические свойства аэрозолей

Основные оптические явления, происходящие в аэрозолях, сводятся к рассеянию и поглощению излучения оптического диапазона внутри аэрозоля и на его границе с чистым воздухом. Рассеянием называется нарушение прямолинейности распространения излучения – его отклонение аэрозольными частицами в разные стороны (рисунок 4). Поглощением излучения называется превращение энергии излучения, попавшей на поверхность аэрозольных частиц, в тепловую, механическую или химическую энергию. Поглощение внутри частицы уменьшает амплитуду прошедшего излучения.

I0 – интенсивность падающего, IР –рассеянного, I – прошедшего излучения Рисунок 4 – Схема ослабления излучения аэрозолем

Рассеяние и поглощение излучения приводят к тому, что интенсивность излучения, проходящего через аэрозоль, постепенно уменьшается, в этой связи говорят об ослаблении (затухании, погашении, экстинкции) излучения. Под интенсивностью понимают поток, силу излучения, освещенность или яркость. Если бы при прохождении оптического излучения через аэрозоль аэрозольную среду каждая частица экранировала энергию, приходящую на ее поперечное сечение s = r², то ослабляющий эффект можно было бы определить простым суммированием площадей поперечных сечений аэрозольных частиц, находящихся в рассматриваемом объеме. В действительности взаимодействие излучения с аэрозолем осуществляется по некоторым эффективным сечениям К, площадь которых может быть как больше, так и меньше площади поперечного сечения s. Отношение сечения ослабления к геометрическому сечению частицы называют фактором эффективности ослабления. Таким образом, наличие в среде частиц оказывает возмущающее воздействие на распространение излучения. Причиной этого является оптическая неоднородность аэрозолей – различие оптических свойств дисперсионной среды и частиц дисперсной фазы.