29
Система классифицирующих признаков для аэродисперсных
систем
Из вышеприведенной схемы видно, что в ней используются
два классифицирующих признака: 1) агрегатное состояние дис-
персионной и дисперсной фаз 2) степень дисперсности частиц.
Интуитивно понятно, что количество классифицирующих при-
знаков для дисперсной системы может (и должно быть) гораздо
большим, так как при использовании только первых двух
оста-
ются неучтенными многие важные свойства системы. Попыта-
емся на примере аэрозолей (или аэродисперсных систем) дать
достаточно полное и замкнутое их описание, используя тот на-
бор классифицирующих признаков, который характерен для аэ-
розолей. Перечень основных из них следующий:
1. Агрегатное состояние фаз дисперсной системы (для аэ-
розолей это газообразная дисперсионная фаза
и жидкая или
твердая дисперсная фаза),
2. Способ образования аэродисперсной системы (их всего
два: конденсационный и диспергационный способы),
3. Тип аэрозоля (пыли, дымы и туманы),
4. Степень дисперсности (наночастицы, высокодисперс-
ные, тонкодисперсные и грубодисперсные аэрозоли),
5. Плотность дисперсной фазы (аэрозоли и аэровзвеси;
«разбавленные» либо «сильно нагруженные» аэродисперсные
системы),
6. Соотношение
внутренних структурных элементов дис-
персионной и дисперсных фаз (определяет выбор физико-
математической модели для описания аэродисперсной системы),
7. Другие классифицирующие признаки, которые могут быть
востребованы при необходимости.
Дадим краткие комментарии по каждому классифицирую-
щему признаку.
1. Давление газа (дисперсионная фаза) в принципе может быть
произвольным, однако в случае ультраразреженного газа воз
-
можна ситуация, когда средняя длина свободного пробега моле-
кул очень велика, а число их столкновений с частицей мало. В
этом случае дисперсионная и дисперсная фазы практически не
30
взаимодействуют («расслаиваются»), что является необходимым
признаком дисперсной системы в целом.
2. Несмотря на многообразие ситуаций, существует лишь два
способа образования: аэрозолей: конденсационный (сборка ка-
пель-частиц из молекул пересыщенного пара, способ «от малого
к большому») и диспергационный (измельчение твердых или
жидких тел в ходе различных процессов, способ «от большого к
малому»).
Детали данных процессов будут рассмотрены в соот-
ветствующем разделе курса. Никаких других особых способов
образования аэрозолей не существует.
3. Исторически сложившаяся описательная классификация ос-
новных типов аэрозоля, исчерпывающая все их многообразие и
отображенная в названии классической монографии Грина и
Лейна (1972). Кратко охарактеризуем данные типы аэрозолей.
Пыли (англ. dusts) – это свободнодисперсная система
с твер-
дой дисперсионной средой, образовавшаяся в процессе диспер-
гации твердых тел. Спектр размеров пылей очень широкий – от
субмикронных до очень крупных частиц в доли миллиметра.
Счетная концентрация пылей мала по сравнению с концентраци-
ей в дымах и туманах.
Туманы (англ. mists) характеризуются жидкой дисперсной
фазой, образованной как при конденсационном, так
и дисперга-
ционном (распыление жидкостей) способе. Можно сказать, что
туманы – это смесь газа (например, воздуха) и паров (например,
воды) с капельками конденсата этого пара (Белоусов, 1988).
Размеры частиц туманов достаточно велики – до 10 мкм и выше,
а счетная концентрация частиц мала по сравнению с дымами, но
выше чем в пылях.
В англоязычной
литературе встречаются термины fog (в та-
ких системах концентрация частиц велика, поэтому заметно
снижается видимость) и smog = smoke + fog (система, образую-
щаяся при взаимодействии природного водного тумана с газо-
выми выбросами из заводских и отопительных труб).
Наконец, дымы (англ. smokes) – это аэрозоли как с твердой,
так и жидкой дисперсной фазой, образованные конденсацион-
ным
способом. К образованию дымов приводят процессы окис-
ления (в том числе горения), деструктивной перегонки, возгон-
ки, конденсации паров веществ, химические и фотохимические