1.5.9 Термофорез.

Термофорез – це відштовхуваннячастинок нагрі-тими тілами, викликане силами, які діють з боку газоподібної  фази на нерівномірно нагріті частинки аерозолів, що знаходяться в ній. Механізм цих сил значно залежить від відношення розміру частинки і середньої довжини вільного пробігу газових молекул. При термофоретична сила FT , Н, яка діє на частинку, може бути визначена за формулою
,                                         (1.62)
де    РГ – абсолютний тиск газів, Па;
        ТГ – градієнт температури в газах, К/м.
Згідно цієї формули термофоретична сила пропорційна квадрату діаметра частинок і не залежить від тиску, тому що РГli = const.
Швидкість частинок при термофорезі , м/с, в цьому режимі рівна
,                               (1.63)
де      – доля розсіяних частинок молекул газа; для частинок неправильної форми і з дуже гладенькою поверхнею (аморфні чи рідкі)   0,9; для частинок, утворених механічним шляхом і  гострими кутами  1,0.
Таким чином,  не залежить від розміру частинок і мало залежить від їх властивостей.
У випадку  для розрахунку швидкості термофорезу можна скористатися формулою, запропонованою Ейнштейном
,                         (1.64)
де   Кг і Кч – коефіцієнт теплопровідності відповідно газів і частинки, Вт/м•К.
Тоді термофоретична сила може бути подана у вигляді
            (1.65)
Рекомендовані рівняння узгоджуються з експериментальними даними для частинок з малою теплопровідністю (Кч/Кг  ≤ 10). Для частинок з високою теплопровідністю експериментальні вимірювання термофор- етичної швидкості відрізнялися в 30…100 разів. Тому Броком була рекомендована друга формула для розрахунку  при термофорезі
                        (1.66)
де   С1 і С2 – коефіцієнти, відповідно рівні 1,875…2,48 і 1,0…1,27.
Це рівняння дає задовільні результати (помилка не перевищує 25%) для частинок з високою і низькою теплопровідністю.
Дерягіним і Бакановим була рекомендована формула для розрахунку швидкості при термофорезі частинок великих розмірів
                    (1.67)
Експериментальний аналіз наведених вище трьох формул показав, що найкращу збіжність з практичними результатами дає рівняння (1.67).
Якщо виразити параметр осадження за рахунок термофоретичної сили як відношення цієї сили до стоксової сили опору середовища, то для найбільш розповсюдженого на практиці випадку ()
                   (1.68)
З врахуванням того, що теплопровідність газів значно менша теплопровідності твердих і рідких тіл, рівняння можна записати в такому вигляді:
                                              (1.69)
Якщо для розрахунку швидкості термофорезу застосувати формулу (1.67), вигляд термофоретичного параметра трохи спроститься
                                  (1.70)

 

Вінниця ВНТУ 2010