МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ ПОД ВЛИЯНИЕМ ИОННОГО ПОТОКА

 

Рогов В.А., Черкасова Н.Г. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)

 

We investigated influence of a flow of ions and therpenoids on change of structure of aerosols. The have found out, that the flow of ions and therpenoids renders influence on growth of the average size of particles and on the form of formed units. At the same structure dyspepsied mixes the bipolar aerosol contains smaller number of units as a circuit, than unipolar aerosol.

 

Коагуляция аэрозольных частиц представляет собой один из основных механизмов трансформации дисперсных систем, и приводит  не только к изменению дисперсности, но и морфологии аэрозолей. При этом форма агрегатов отличается от формы исходных частиц, что может существенно сказаться на аэродинамических, оптических, адгезионных свойствах дисперсной систем.

Изучение влияния коагуляционных процессов на морфологию  аэрозольных частиц является актуальной проблемой, так как,  данные,  касающиеся морфологических свойств агрегированных древесных частиц под действием ионного потока, отсутствуют.  

Кинетика дисперсного состава частиц аэрозоля характеризовалась с помощью функции распределения агрегатов по кратности коагуляции, т.е. по количеству частиц образующих данный агрегат.

Смещение максимума распределения в сторону больших размеров с возрастанием количества ионов свидетельствуют о стимулирующем влиянии ионного потока на агрегацию частиц.

При изучении кинетики процесса морфологии  системы дисперсность аэрозоля характеризовали средним числом частиц в агрегате  и среднее по распределению значение коэффициента удлинения .

Ионный поток оказывает влияние на рост среднего размера частиц и на форму  образующихся агрегатов. При малых значениях количества ионов величина  слабо меняется со временем. Усиление же ионного потока приводит к существенному увеличению , при этом величины (t) и (t) меняются почти синхронно.

При одном и том же дисперсном составе  биполярный аэрозоль содержит меньшее число цепочных агрегатов, чем униполярный аэрозоль. Такой эффект  объясняется кулоновским притяжением разноименно заряженных частиц, за счет которого и повышается вероятность присоединения частицы на боковую поверхность агрегата. В случае униполярно заряженного аэрозоля  наличие потенциала отталкивания обуславливает максимальную вероятность присоединения частицы на концах цепочки.

 

Влияние дисперсности на коагуляцию аэрозоля воздействием на него ионным потоком и терпеноидами

 

Известно, что размер дисперсных частиц является одним из основных параметров, определяющих кинетику аэрозолей, и, естественно, существенно влияет на их коагуляцию. В связи с этим представляет интерес рассмотреть  влияние дисперсности на коагуляцию аэрозоля  при воздействии на него ионным потоком и терпеноидами.

Основываясь на результатах полуэмпирической теории равновесного конденсационного укрупнения аэрозоля [1] получены зависимости влияния концентрации ионов, терпеноидов на коагуляцию аэрозоля.

Используя условие равновесия частиц аэрозоля во влажной атмосфере:

                                                                                                            ,                                   (1)

 

 

где W- влажность воздуха, r(W)- равновесный размер частицы, В(W)- коэффициент Кельвина, m_w и m_т  -масса, а М_w и М_т- молекулярная масса воды и терпеноида соответственно, Ф- осмотический коэффициент. При выполнении условия:

ïln fï>>B_w/r (_w)    ,

что верно при умеренной влажности до 90%, то приведенное выражение можно переписать в виде:

                                                     ,                    (2)

                                      

 

где m_р=m_т+m_w+m_u масса частицы.

Полагая, что для сферических частиц выполняется

m_p=4/3(prr³(w))

m_t=4/3(pr_тCR³⁾   ,

где R- первоначальный (неравновесный) радиус образовавшегося  конгломерата (вода и терпеноид),

        r-плотность частиц,

        r_т-плотность образовавшегося конгломерата, получим

                                                                            

 

,             (3) 

 

 

Отсюда видно, что при прочих равных условиях, повышение концентрации терпеноидов в аэрозоле должно приводить к пропорциональному увеличению равновесного размера всех частиц, т.е. форма логарифмического распределения при этом не изменяется.

По результатам изучения дисперсности аэрозоля как фактора коагуляции  видно, что в отсутствие воздействия ионного потока и терпеноидов на аэрозоль, коагуляция частиц незначительна. При воздействии ионным потоком скорость коагуляции растет с увеличением количества ионов, а в случае воздействия на аэрозоль ионным потоком и терпеноидами эта тенденция выражена более заметно, к коагуляции монодисперсных частиц не могут быть непосредственно применены

Полученные результаты  проведенного эксперимента подтверждают вывод о чувствительности скорости коагуляции (укрупнением дисперсных  частиц) к количественному значению ионизации аэрозоля и воздействия на него терпеноидов.

Наблюдаемое качественное совпадение хода зависимости коагуляции от ионного потока и терпеноидов может служить косвенным подтверждением  правильности  полученных в настоящей работе экспериментальных и теоретических результатов.

 

Литература

Лактионов В.А. Равновесная гетерогенная конденсация. Л.: Гидрометеоиздат, 1988, с.160