Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ћаcсоперенос примеси в экстрагирующей фазе




Ёкстрагирующа€ фаза может представл€ть собой газ (в частности при пониженном или очень низком давлении), жидкость (обычно шлак, €вл€ющийс€ продуктом окислительного рафинировани€ или специально вводимый, синтезированный шлак) или твердое тело (кладка конвертера, набивка или наварка печи, огнеупоры разливочного "припаса" или материалы тиглей при лабораторных исследовани€х). ¬ последнем случае процесс, естественно, протекает весьма медленно вследствие малых скоростей диффузии в твердом теле, даже при обычных дл€ производства стали высоких температурах. ќднако в р€де случаев экстрагирующа€ роль твердой фазы и, наоборот, переход из нее в металл вредных примесей весьма существенны, особенно при развитой межфазной поверхности металл-твердое тело.

 оэффициент диффузии атомов, простых молекул, раствор€ющихс€ частиц и дл€ компактных (не пористых) твердых тел составл€ет Ц в зависимости от природы этих тел и диффундирующих частиц, а также от температуры Ц 10‑5¸10‑7. ƒл€ жидких, как и дл€ твердых тел зависимость коэффициента молекул€рной диффузии от температуры выражаетс€ уравнением:

D = D 0 eЦ E / RT , (92)

 

где ≈ Ц энерги€ активации процесса молекул€рной диффузии. ќднако дл€ жидких тел значени€ коэффициента молекул€рной диффузии гораздо выше и дл€ интересующих металлургов жидких сред Ц металлов, шлаков и т.п. при температурах сталеплавильного производства составл€ют 10Ц6¸10Ц4 см2/с.

ќбычно имеет место обратно пропорциональна€ зависимость между динамической в€зкостью жидкости и коэффициентом диффузии, т.e. Dr=const. ƒл€ данной жидкости коэффициент диффузии различен в зависимости от размеров диффундирующих частиц. Ёта зависимость удовлетворительно описываетс€ формулой —токса-Ёйнштейна [4, 24, 39]:

D = RT /6p r m N a=k T /6p r m, (93)

 

где r Ц радиус диффундирующих частиц;

k Ц константа Ѕольцмана;

N a Ц число јвогадро.

¬ газообразных средах молекул€рна€ диффузи€ протекает со значительно большей скоростью и коэффициент диффузии колеблетс€ в пределах 0,01-1,0 см2/сек.


Ќа практике массоперенос в жидких и газовых средах чаще всего определ€етс€ не молекул€рной диффузией, а конвективными потоками, имеющими место в этих фазах за счет тех или иных причин.  ак уже отмечалось, молекул€рна€ диффузи€ имеет место только в ламинарно движущихс€, неперемешиваемых диффузионных сло€х флюидных фаз, набегающих на твердые тела и смывающих их поверхности. Ќа поверхности контакта диффузионного сло€ с омываемым телом концентраци€ того или иного вещества, составл€ющего это тело, соответствует насыщению им флюидной фазы (" "нас). ј на поверхности контакта диффузионного сло€ и потока флюидной фазы эта концентраци€ равна концентрации тела " " во всем объеме флюидной фазы (рис. 21).

“аким образом, внутри неперемешиваемого диффузионного сло€ существует градиент концентрации d[ C ]/dd, значение которого определ€етс€ скоростью диффузии вещества "—" и толщиной диффузионного сло€ dд.

ѕри рассмотрении процесса омывани€ твердого или жидкого тела с высокой в€зкостью потоком флюидной фазы (т.е. с низкой в€зкостью) обычно различают:

1) гидродинамический пограничный слой

2) диффузионный и тепловой пограничные слои.

»х толщины, в общем случае Ц dг, dд и dт, не одинаковы, хот€ и св€заны между собой, поскольку определ€ютс€ одним и тем же €влением Ц кинетикой омывающего потока.

Ќапример, толщина гидродинамического сло€ dг дл€ случа€ входа струи в трубу или дл€ набегани€ струи со скоростью V на плоскую плиту, определ€етс€ уравнением:

 

где ј Ц посто€нна€, завис€ща€ от геометрии положени€ твердого тела по отношению к потоку;

v Ц кинематическа€ в€зкость набегающей жидкости;

y Ц рассто€ние от точки набегани€ потока до точки, где определ€етс€ величина dг.

¬еличины dд и dг определ€ютс€ через dг, при использовании эмпирических уравнений. Ќапример

 

, т.е. dд/dг=(D / v)1/3,

 

а также

где Pr д Ц диффузионный критерий ѕрандтл€;

Pr т Ц тепловой критерий ѕрандтл€;

a Ц коэффициент температуропроводности жидкости.

ƒл€ газов Pr =1, и значит dд=dг=dт. ƒл€ случа€ набегани€, например, расплавленных чугуна или стали, дл€ которых коэффициент диффузии отдельных компонентов Ц в зависимости от их природы и температуры измен€етс€ в пределах D =10-2¸10-5 см2/с, а кинематическа€ в€зкость составл€ет v = 10≠2¸10-5 см3/с dд/dг=(D / v)1/3 и dд=(0,1¸1)dг.

“олщина диффузионного пограничного сло€ обычно неизвестна и дл€ расчета кинетики гетерогенных реакций, в частности экстракционного рафинировани€ железоуглеродистых расплавов, используют коэффициент массопередачи β= D /dд. “огда поток вещества от раствор€емого в жидкости твердого тела определ€етс€ уравнением:

 

G = Ц DCx)= Ц D (D C /dд)=β D C.

 

где G Ц диффузионный поток (кг/см2×сек);

b Ц коэффициент массопередачи (см/сек).

Ќаиболее медленным звеном процесса массопереноса чаще всего €вл€етс€ диффузионный перенос этого вещества внутри диффузионного пограничного сло€. ќднако сама толщина этого сло€ dд, градиент концентрации в нем диффундирующего вещества, а, следовательно, и абсолютное значение интенсивности массопереноса вещества "—" определ€етс€ динамикой извлекающей (жидкой или газообразной) фазы. ѕоэтому большое значение имеют уже хорошо изученные, в особенности в вопросах теплопереноса, критериальные уравнени€ Ц например, уравнени€ Ўервуда и –анца-ћаршалла [51], определ€ющие диффузионный критерий Ќуссельта, и др., примен€емые уже к конкретным услови€м задачи.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-12-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 403 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ћибо вы управл€ете вашим днем, либо день управл€ет вами. © ƒжим –он
==> читать все изречени€...

531 - | 440 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.009 с.