СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ Советский патент 1969 года по МПК B01F3/04 B01F3/02 

Изобретение относится к области получения тонкодиспероных материалов в -виде аэрозолей. Именно дисперсность является наиболее важным .показателем, определяюш,.им свойства аэрозолей.

Известен способ получения аэрозолей заданной дисперсности путем смешения парогазовой смеси с более холодным инертным газом с образованием спонтанно возникающих зародышей конденсации, прерывания процесса образования зародышей и последующей (кондейсации на них пара понижением пересыщения пара.

Предлагаемый способ отличается тем, что паро-газовую смесь перемешивают ,в турбулентном режиме с холодным газом до создания максимально возможного пересыщения пара, превышающего критическое; прерывание образования зародышей и конденсацию на них пара осуществляют после возникновения необходимого числа зародышей путем введения более горячего газа, достигая величины пересыщения ниже критической, ио больше единицы с последующим обеспечением условий конденсационного роста образовавшихся зародышей.

Это создает необходимую скорость образования зародышей конденсации и позволяет получить аэрозоли определенной концентрации.

На чертеже по-казана схема устройства для получения аэрозоля заданной дисперсности: Г - температура газа Р - давление пара V - объем газа

5 - пересыщение пара / - скорость образования зародышей. При смешении газа, содержащего пар (индекс 1) с более холодным инертным газом (и«деке 2; , 2 0) в полученной газовой смеси (индекс 3) возникает пересыщение нара, превышающее критическую величину (), поэтому во время движения газовой смеси от точки А до точки Б происходит образование зародышей. Снижают перемешения :пара в газовой смеси ( и осгалавливают процесс образования зародышей различно, например, повышением температуры газовой смеси путем добавления к ней более горячего инертного газа (индекс 4, 4 0). При дальнейшем нродвижении подогретой газовой см-еси по аппарату (индекс 5) происходит конденсация пара на поверхности зародышей и увеличение их радиуса (конденсацион ный рост). Изменяя значение Т, Р, V каждого из потоков, а также время движения газовой смеси от А до В, регулируют численную концентрацию капель таким образом, чтобы после конденсационного роста зародышей в последней стадии процесса радиус образующихся капель был заданного размера. Такой сп1особ -молою применять для получения сажи лутем С1меше1ння газовой смеси, содержащей лар углерода, с более холодным инертным газом; белой саж,и (аэросила) путем смешения |Наро-1газовой с.меси, содержащей пар двуокиси о ремния, с более холодным илертным газо:М и других самых разнообразных тонкоизмельченных элеаментов и их соединений (металлов, окислов металлов и т. д.)Ниже проведен расчет получения аэрозоля (тумана сериой кислоты) по лредлагаемому способу. Необходимо получить тумаи сериой кислоты со следующими показателями: численная коицентрация мана, слг- среднекубический радиус капель, см отнощение среднекубического радиуса к среднеариф- 1,05 г., метическому Расчет Исходные данные: температура воздуха, содержащего пар серной кислоГ1 433°Кты Pi l,49MM давление пара серной кисрт. ст. лоты в этом воздухе V 1 объем воздуха темлература холодного возГа 327,3° К духа Смешивают горячий и холодный воздух в трубе с Внутреи.ним диам:етро,м d 0,005 м. По выходе ,из трубы к полученной газовой смеси добавляют воздух, имеющий Т 433°К Количество добавляемого холодного воздуха определяют по следующим уравнениям: V,

где qi и qz - -весовое количество смешивающихся газов;

8 0,503L

L - теплота испарения еер.ной кислоты, 11980 ккал/мол.

Посл-е подстановки значений в уравнения (4), (3), (2) и (1), получают /г 2,53 и 1/2 2,53 .

Температуру газовой смеси после перемешисаиия потоков и давление лара сериой кислоты в ией определяют по уравиениям:

N WcM- г 1,7-10- СМ г 1,2-10- см - -2,94- 1,03 1/ РТ 4Q Л - 0425 ст. Il + Vi,J,JJ Для серной кислоты 98%-лой концентрации авление насыщенного лара нри температуре 357°К составляет Р с 0,0257 мм рт. ст., следовательно нересыщение пара Р 0,425 16,6. Скорость образования зародышей определяют по уравнению Френкеля Л,-|1 2 . / . / Г / -- (и. ; /27Г - hr ля даиных условий 5 16,6; р 1,77 г/смз; j.i 98; а 52,9 дин/сж; Т 357°К; Р 0,425 мм рт. ст. Подставив эти значения, находят / 8,3- 1010 cMS/сек. Время лребываиия газа в реакциоиной чати труб.ки, обеспечивающее получение тумаа задалной численной концентрации (/V 108 ) определяют по уравнению 1,2- W- сек. 8,3 . 1010 Нри выбранном диаметре трубки (d 0,005.« или , ,и2) длина реакционной ее частиL ci)T, где скорость газа в трубке -foff,r Таким образом 1 66,8-1,2 10- 0,08 м. Более точлый расчет лроцесса образования аэрозоля производят постадийиым методом, который в даниом случае состоит в том, что всю длину трубы разбивают на 10 участков и для каждого из них определяют число образующихся зародышей и размер частиц ло мере продвижения лотока по трубе. В таблице приведены результаты лостадийного расчета радиусов групп капель и число этих капель в .газовом потоке, выходяще.м из трубы. Таблица Радиус капель, см

Из этих данных видно, что аэрозоль (туман) по выходе .из трубы весьма полудисперсньгй: 2,94.

Га

к потоку, выходящему из трубы, добавляют торячий Воздух при температуре 473°К в количестве 0,836 . После этого тазовая смесь характеризуется еледуюиу ми данными: тем.пература газовой смеси, Г;, 105

°К

общий газовой смеси, V 4,366

давление иара серной .кис- 5 0,343

лоты, Л1М рт. ст. лересыщение нара5г, 7,2

Благодаря повышению температуры газа ч снижению пересыщения пара .процесс образования зародышей прекращается, а существующие .капли увеличиваются путем коиденсадг опиого роста с г 1, см до ,2 см, а отношение радиусов уменьшается

с ,94 до 1,03 (см. табл.).

а

Р1з:меняя давление пара в поступающем газе, количества и температуры смешивающихся потоков, а также длину и диаметр трубы, мож.но получать аэрозоль заданной численной

концентрации и с определенным.и значениями 7 и .

Га

Предмет изобретения

Способ получения аэрозолей заданной дисперсности путем смешения паро-газовой смеси с более холоднЫМ инертным тазом с образованнем спонтално возникающих зародыщей конденсации, прерывания процесса образования зародышей и последующей коиденсаиии на иих пара понижением пересыщения пара, отличающийся тем, что, с целью создания необходимой скорости образования зародышей коиденсации и получения аэрозолей определенной концентрации, паро-газовую смесь перемешивают в турбулбнтлом режиме с холодным газом до создания максимально возможлого пересыщения пара, превышающего критическое; прерывание образования зародышей и конденсацию на них пара осуществляют после Возникновения необходимого числа зародышей путем введения более горячего газа, достигая величины пересыщения ниже .критической, но больще единицы, с последующим обеспечением конденсационного роста образовавшихся зародышей.

Т,Р,Ц

If