резких изменений направления. Боров, воспринимающий газы из нескольких котлов или печей, называется сборным боровом. Вход в сборный боров отдельных Д. следует делать по направлению движения газов в нем. Стенки Д. обычно делаются из кирпича. Там, где t° газов выше 500°, стенки Д. облицоввшают огнеупорным кирпичом. При необходимости прокладки воздушных боровов стенки последних часто делаются для облегчения веса из листового железа, с футеровкой изнутри в 1/2 кирпича. Сопротивление прямого горизонтального борова движению дымовых газов приблизительно равно 2 мм водян. ст. на каждые 25 м длины. Загрязнение борова может повысить его сопротивление вдвое.

Лит.: Депп Г. Ф., Паровые котлы. Курс, читанный в Михайловской артил. академии, СПБ, 1908; Н у б е р Ф., Справочная кншкка теплотехника. Расчет котельных и топочных установок, пер. с нем., Харьков, 1926; Герберг Г., Рациональная экс-плоатация котельных, перевод с 3 нем. изд., М.-Л., 1927; С м у x и н П., Пособле по проектированию печей большой теплоемкости. Л., 1925; Тецнер Ф. иГейнрихО.. Паровые котлы, пер. с нем., М., 1927; D 1 t z L., Lelirbucb d. Luftungs- u. Heizungs-technik, 2 Auflage, Mcb., 1920; Dub bei H., Tascben-buch f. d. Fabrikbetrieb, Berlin, 1923; T г i n к s M., Industrial Furnaces, v. 1, 2, N. Y., 1923. П. Соловьев.

ДЫМЫ И ТУМАНЫ, дисперсные физич. системы, относящиеся к так наз. аэрозолям (см. Коллоиды). Они состоят из газообразной диснерсионной среды (воздуха или другого газа) и взвешенных в ней твердых частичек (дымы) или мельчайших капелек жидкости (туманы), составляющих дисперсную фазу. Частички Д. и т. могут иметь поперечник от 10 до 10 см (10 / -г 1 т/г). При размере частиц менее 10~* см Д. и т. являются типичными коллоидальными системами. В смысле размеров частиц диснерс-ной фазы к границам Д. и т. примыкают, с одной стороны, парообразное состояние вещества (отдельные молекулы с диаметром порядка 10~ см), а с другой-то, что называется пы.чью (см.), где размер твердых или жидких частичек колеблется между 10~з и 10~2 см.Ъ технике, однако, термин п ы л ь часто применяется для обозначения всех газодисперсных систем с частицами порядка 10~2-10 см, получаемых механическим путем (распыление).

В русской терминологии аэрозоли делятся на дымы, туманы и пыль. При пользовании иностранной литературой следует иметь в виду, что германская номенклатура соответствует русской (Rauch, Nebel, Staub), в английской же принято иное деление аэрозолей (smokes, clouds, dusts, см. ниже), основанное не на аггрегатном состоянии, а исключительно на размерах частиц дисперсной фазы. Деление Д. и т. на группу дымов и группу туманов, применяемое в физике и метеорологии, в технике не всегда удобно, так как иногда бывает затруднительно отличить дым от тумана; кроме того, технич. аэрозоли (например фабричные дымы) часто представляют собою смеси дымов с туманами. В этих случаях удобнее классифицировать Д. ИТ. по степени их относите.тьной устойчивости, определяемой размерами частиц, и различать: а) о с е д а ю щ и е Д. и т. (англ. clouds) с частицами 10 --10 - см и б) и е о с е д а ю щ и е (английск. smokes) с

частицами 10 -10 см. К настоящим Д. и т. относятся: всякого рода устойчивая пыль, содеряащаяся в атмосфере или образующаяся в производственных процессах при механич. обработке материалов; дымы ф-к, заводов, силовых установок, человеческих лшлищ, парового и моторного транспорта и т. п., аэрозоли, получаемые при сжигании топлива; отходящие газы заводских печей и аппаратов, выделяющиеся при термическ. обработке сырья и в большинстве химич. процессов; атмосферные туманы и облака; наконец, различные газодисперсные системы, получаемые с определенной целью искусственным путем, по одному из указанных ниже способов.

Свойства Д. и т. Общая характеристика. Д. и т. - системы, вообще говоря, неустойчивые; термодинамич. и электрическ. равновесия в них не имеют места. Вследствие этого состояние таких систем подвергается непрерывным, самопроизвольно протекающим внутренним изменениям. Даже при устранении всех внешних влияний Д. ИТ. способны существовать лишь ограниченное время (от нескольких минут до нескольких дней); этим они отличаются от большинства жидких коллоидных систем (гидрозолей). Лишь Д. и т. очень малых концентраций способны к продолжительному существованию. Степень устойчивости Д. и т. в большой мере зависит от их электр. состояния, т. е. от заряда частиц. Переход всякого вещества в состояние дыма или тумана сопровождается следующими изменениями его свойств: а) распределением малых масс в очень больших объемах, т. е. малой объемной плотностью, б) чрезвычайным развитием удельной поверхности (см. Коллоиды) и усилением поверхностных явлений, в) увеличением химич. и физич. активности. При этом в дымах большую роль играют форма и структура частиц; в туманах же преобладает влияние присущих жидкому состоянию свойств (поверхностное натяжение капелек). Индивидуальные свойства веществ резче выступают в частицах дыма, чем в частицах тумана. Физическая структура Д. и т. определяется величиной, чистом (т.е. концентрацией) и движением частиц, составляющих дисперсную фазу.

Концентрация дымов и туманов может быть выражена двояким образом: а) как обычная весовая концентрация (Ср), т. е. количество распыленного вещества в мг, содержащееся в 1 л дыма или тумана (или, что то же,-количество г в 1 м), и б) как число частиц в 1 см дыма или тумана (С). Ве,71ичины Ср и независимы одна от другой; обе имеют значение для характеристики поведения Д. и т. и их технических качеств. Выралая концентрацию дыма или тумана в виде Ср, обычно

указывают при этом и средний размер частиц, например: Cq 05= 0,1 .м,г/./г (табл. 1).

Вычисленное значение С р остается постоянным пока не меняется объем дыма или тумана. При образовании дыма или тумана из веществ, обладающих заметной летучестью, Ср представляет фактически сумму двух

Табл. 1. -Концентрации некоторых технич. дымов и туманов.

концентраций: самого распыленного вещества и его паров. В таких случаях истинная весовая концентрация дисперсной фазы в любой момент равна вычисленной концентрации (Срмг/л) за вычетом концентрации пара вещества внутри системы. Величина Сдг является переменной, и по ряду причин (см. ниже) ее значение постепенно уменьшается. Возможные значения концентраций Д. и т. для каждого вещества ограничены. Например, из NHCl м. б. получен дым с концентрацией от 0,02 до 1,2 мг/л. При увеличении концентрации дыма или тумана далее определенного предела дисперсная фаза быстро выпадает из газовой среды.

Размеры, форма и плотность частиц. Большинство частиц Д. и т.- ультрамикроскопическ. порядка (< 1/0- Размеры частиц не поддаются прямому измерению и определяются косвенным путем- на основании измерения скоростей оседания или по оптическим свойствам (табл. 2).

Табл. 2. - Размеры частиц дымов ц туманов.

Диаметр частиц

Т. о., технич. Д. и т. имеют частицы размерами от 10~* до 10~ см. Обычный размер частиц дымов-от 10~* до 10 см, частиц туманов-от 10~з до IQ- см. Однако, наряду с

ними в Д. ИТ. почти всегда содержатся еще более мелкие частицы ( а м и к р о с к о-п и ч е с к и е ), порядка 10~ см и менее. Форма частиц в туманах всегда шарообразная (кайли); частицы дымов могут иметь различную форму. Дымовые частички, видимые в микроскоп, представляются обычно в виде неправильных хлопьев (рыхлые аггрегаты кристалликов). Плотность частиц дымов (и даже нек-рых туманов, нанр. ртути), вычисленная из их веса и размера (по скорости оседания), оказывается гораздо меньше (в 4-13 раз), чем нормальная плотность тех же веществ в массе. Примеры (в скобках даны обычные плотности, вне скобок - в состоянии дыма): HgCIa (5,4)-1,27; Hg (13,6)-1,70; MgO (3,65)-0,35; Ag (10,5)-0,94; CdO (6,5)- 0,51. Поэтому, вероятно, частицы многих дымов в действительности крупнее приписываемых им размеров.

Д в и яс е и и е ч а с т и ц д ы м о в и туманов. Частицы Д. и т. совершают движения троякого рода: а) зигзагообразное, т. н. броуновское движение (см.), нод влиянием толчков молекул газовой среды; б) прямолинейное, под влиянием непрерывно действующих сил-гравитационных (т. е. собственного веса) или электрических (при наличии электрич. поля); в) совместное с движением самой газовой среды. Броуновское движение частиц тем интенсивнее, чем меньше их размеры, чем выше t° газовой среды и чем меньше ее вязкость. Трение частиц Д. и т. в воздушной среде при обыкновенной Г приблизительно в 50 раз меньше, чем в водной; поэтому поступательное движение частиц в воздухе, например, в 8 раз, а в водороде в 15 раз быстрее, чем в воде. Средняя результирующая величина смещения частиц за данный период времени обратно пропорциональна квадратному корню из их радиуса; для дымов в обычных условиях она-порядка 10~-10 cmjck. Благодаря броуновскому движению частицы Д. и т. при достаточно малых размерах способны к диффузии (см.). Коэфф-т диффузии дыма или тумана обратно пропорционален радиусу частиц; следовательно, рассеивание облаков Д. ИТ. в спокойном воздухе происходит тем скорее, чем мельче их частицы.

Оседание (седиментация) частиц Д. ИТ. под действием силы тяжести происходит со скоростью, пропорциональной весу частицы и обратно пропорциональной сопротивлению среды. Скорость оседания v постоянна и м. б. вычислена по ф-ле Стокса: Asr (1)

где г-радиус частицы, q-ее плотность, q- плотность среды, gf =980,7 cmjck, т]-коэфф. вязкости среды в единицах CGS (нуазах). Напр., для капель водяного тумана: е = 1; величиной q для воздуха молено пренебречь; ?г = 1,81-10 г/см-ск, и, следовательно, v= = 12-105г2 см/ск.

Ниже приводятся скорости оседания частиц тумана (вода-Ь воздух) в зависимости от размера капель.

Радиус капель (г) Скорость оседания (г) 10 см 1,2 сл*/ск=43,2 м/ч

10 1.2-10~* =43,2 cvt/H

10- 1.2-10~* =4,32 Jnjvt/ч

Соотношение между скоростями двух разобранных движений иллюстрируется следующими данными (цифры относятся к дыму частиц серебра в воздухе).

Частицы размером более 10~ см (ныль) оседают с возрастающей скоростью. Частицы с диам. 10 -10~сж(англ. clouds) оседают с постоянной скоростью, определяемой формулой Стокса (1), и практически не диффундируют. Частицы с диам. 10~-Ю сл4 (англ. smokes) не оседают (V6p,> vi) п диффундируют с заметной скоростью. Их осалодение возможно лишь при действии сил, значительно превышающих вес частиц, а таклсе превышающих молекулярные импульсы, нанр. при действии силы электрического притяжения или центробежной силы.

В электрич. поле частицы Д. и т. дви-лсутся под влиянием силы F=Xe, где X- напряженность поля в YIcm и с-заряд частицы (см. ниже). Скорость этого движения

v = , (2)

Ф-ЛЫ (1) и (2) применимы только к частицам, поперечник к-рых больше среднего расстояния между молекулами газовой среды. Для частиц с диам. < 10~ см (атакже и для более крупных, если они находятся в разреженном газе) наблюдаются значотельные отклонения от закона Стокса: истинная скорость v больше вычисленной v. По Кеннин-гему и Милликену,-

v = v[l+K), (3)

где Л-средняя длина свободного пробега газовых молекул, а if-постоянный коэффициент 0,86 (для воздуха). Эта ф-ла хорошо согласуется с действительностью.

Вычислено по ф-ле Стокса Истинная скорость v (cju/ck) v (см/ск)

1-10-* 1,14-10-*

1-10- 2,57-10-*

1-10- 4,5-10

1-10- 17,0-10-

Если газообразная дисперсионная среда находится в движении (ток газа но трубам и аппаратам, тепловые конвекционные токи, ветер), то взвешенные частицы Д. и т. перемещаются вместе с нею; тем самым замедляется или вовсе прекращается самостоятельное оседание частиц. При криволинейном, например вихревом, движении среды частицы Д. ИТ. способны центрифугироваться.

Взаимодействие частиц дымов и туманов. Между отдельными частицами дисперсной фазы могут действо-

вать как притягательные, так и отталкива-тельные силы. Преобладание последних способствует устойчивости Д. ИТ., преобладание первых ведет к соединению частиц в более крупные аггрегаты и к выпадению их из газовой среды, т. е. к коагуляции аэрозоля (см. Коллоиды). Для дымов этот процесс носит название флоку ляции (от англ. flocks-хлонья). Способность дымов флокулировать затрудняется при наличии одноименных электрическ. зарядов или пленки адсорбированного газа на частичках; отсутствие же заряда, наличие разноименных зарядов, разрел<ение газовой среды и повышение температуры облегчают фло-куляцию дымов.

Испарение частиц. Частицы всех туманов и нек-рых дымов способны испаряться, вследствие чего при достаточно малой концентрации и высокой летучести вещества дым или туман превращается постепенно в однородную газообразную смесь. При этом концентрация пара растет за счет уменьшения концентрацни твердой или ншдкой фазы; сумма их (Ср) сохраняет постоянное значение. Испарение продолжается до тех пор, пока не исчезнет твердая или жидкая фаза, либо пока нар не насытит данного пространства. Скорость испарения убывает пропорционально разности между упругостями (или объемными концентрациями) пара насыщенного и пара, имеющегося в данный момент. Скорость испарения частиц Д. и т. зависит от их химич. природы и физич. структуры; она возрастает при увеличении степени дисперсности (пропорционально уд. новерхности, т. е. обратно пропорционально диаметру частиц), при повышении i° и при механическ. перемешивании газовой среды. Испарение частиц туманов усиливается еще тем, что упругость пара р на поверхности капелек растет с увеличением кривизны, т. е. с уменьшением их радиуса г, согласно формуле В. Томсона:

, , 2ad

Р =P + 7nZ

где р-нормальная упругость насыщенного пара над плоской поверхностью, В-уд. в. жидкости, d-уд. в. пара, о-поверхностное натяжение. Превышение р над р выступает заметно лишь при г < 10~ см (0,1 fi). С другой стороны, испарение частиц тумана задерживается присутствием маслянистых пленок или слоя адсорбированных газов на их поверхности, а также присутствием растворенных веществ и наличием электрического заряда (факторы, понижающие упругость пара).

Адсорбционная способность. Благодаря сильному развитию новерхности, адсорбция (см.) в Д. и т. играет гораздо ббльшую роль, чем в других гетерогенных системах с меньшей степенью дисперсности. Адсорбционная способность частиц Д. и т. пропорциональна их уд. поверхности. Количество газов и паров, адсорбируемых частицами, м. б. весьма значительным. Напр., 1 л осажденной из дыма сажи содержит только 50 см угля вместе с 950 см адсорбированного воздуха (в норм, условиях занимающего объем 2,5 л), к-рый удерживается