2.5. Коагуляция аэрозолей

Аэрозоль является неустойчивой системой, в которой постоянно происходит коагуляция (укрупнение) частиц, а также разрушение образующихся агломератов. Коагуляция частиц в аэрозолях имеет двоякую природу.

Во-первых, она происходит в аэрозоле самопроизвольно под действием внутренних сил (например, при взаимном притяжении частиц, обладающих разноименными электрическими зарядами, или под действием броуновского движения частиц, для которых их размер соизмерим с длиной свободного пробега молекул газа или воздуха).

Во-вторых, коагуляция вызывается внешними силами, в поле действия которых оказывается аэрозоль (гравитация, инерция, разность электрических потенциалов). Гравитация действует постоянно, однонаправленно и независимо от прочих сил. Инерционные силы возникают, когда поток аэрозоля испытывает ускорение, которое может быть связано с изменением скорости или направления (например, в центробежных циклонах), или когда в его части возникают турбулентные пульсации. В этом случае в полидисперсном аэрозоле частицы разных размеров и разной массы приобретают разные ускорения (т.е. скорости частиц, которые увлекаются ускоряющимся потоком или турбулентным вихрем, разные). В результате происходит столкновение частиц, что является непременным условием коагуляции. Аналогично в электрическом поле (например, в электрофильтрах) частицы разных размеров движутся с разной скоростью и сталкиваются друг с другом.

Жидкие аэрозольные частицы при коагуляции сливаются, образуя укрупненные частицы сферической формы. Твердые частицы, сливаясь в процессе коагуляции, могут образовывать хлопья, плотность которых значительно меньше плотности первичных частиц. Можно отметить, что коагуляция наиболее заметна для относительно мелких фракций (1 мкм), так как их коагуляция происходит в результате броуновского движения, в котором участвуют все частицы.