ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика простого (физического) растворения из "Растворение твёрдых веществ" По формуле (1.11) невозможно рассчитать коэффициент К, и мно-. гие исследователи пользовались ею для расчета толщины диффузионного слоя б, которая в значительной степени зависит от интенсивности перемешивания жидкости вблизи поверхности растворения. Бруннер и Толлочко по экспериментально найденным значениям коэффициента скорости растворения К вычислили толщину б, которая при различных скоростях перемешивания изменялась в пределах от 5 до 100 мкм. [c.15] Гидродинамические соотношения (1.12) и (1.15) использованы для анализа диффузионных явлений вблизи поверхности растворения. [c.16] Уравнение (1.21) и вытекающие из него результаты учитывают не только молекулярную диффузию в направлении оси у, но и конвективный перенос вещества в н анравления жиг/. Результат (1.21) содержит в себе все факторы, определяющие толщину диффузионного слоя. Важнейшим из них является число Рейнольдса и входящая в него скорость обтекания твердой частицы жидкостью и . Именно эта скорость в конечном итоге определяет толщину диффузионного слоя б и, следовательно, коэффициент скорости растворения [по формуле (1.11)]. [c.17] В течение ряда лет усилия теоретиков и экспериментаторов концентрировались на определении коэффициента скорости растворения для тела сферической формы, что обусловлено необходимостью идентификации теоретических и экспериментальных данных по кинетике растворения с тем, чтобы исключить форму тела как действующий фактор. Кроме того, результаты, установленные для сферических тел, с определенным поправочным коэффициентом, близким к единице, пригодны для тел других форм, размеры которых в трех взаимно перпендикулярных направлениях близки один другому. [c.18] Уравнение (1.29) удовлетворительно объясняет опытные данные в диапазоне Ке = 10 — 10 [5, 233, 242, 244]. [c.19] На рис. 1.6 представлены опытные данные ряда исследователей по кинетике растворения одиночной сферы в условиях вынужденной конвекции [5, 232, 233, 242, 244]. Как видно из этого рисунка, при числах Ке ь 100 подтверждаются уравнения типа (1.29). В диапазоне чисел Рейнольдса 1 - Ке 20 уравнения типа (1.29) не подтверждаются. Это объясняется тем, что в указанном диапазоне чисел определяющую роль играет естественная конвекция. [c.22] Действительно, мы располагаем опытными данными Гарнера и Гоффмана [236] по растворению бензойной кислоты в воде как в условиях обтекания, так и в спокойной жидкости при одинаковых температуре, диаметре образца, критерии Рг = 788. Для растворения в спокойной жидкости получено значение N11 = 52. Если бы естественной конвекции не было, то при обтекании в условиях Ке = 1 и Ки = 0,99- 7889,1 [см. формулу (1.26)], что гораздо меньше. Становится также понятным образование двух ветвей 7 и 5 на рис. 1.6, так как коэффициент скорости растворения должен быть выше для нисходящего потока (кривая 7), чем для восходящего (кривая 8). [c.22] Из сказанного, однако, не следует, что уравнения (1.26)—(1.28) не могут найти применения. При растворении мелких частиц в растворах высокой концентрации вынужденная конвекция может сыграть большую роль, чем естественная, даже при малых числах Рейнольдса. [c.23] Таким образом, для разных диапазонов чисел Ке наблюдаются различные закономерности, поэтому понятно стремление исследователей получить единое уравнение для широких пределов применопия. [c.23] Следует указать, что аддитивные операции, с помощью которых получены формулы (1.38) и (1.39), придают им условный характер и снижают их теоретическую ценность. [c.24] Подстановка этого значения Ке в (1.30) приводит к линейной зависимости Ки = / (Аг) в логарифмических координатах с тангенсом угла наклона, приблизительно равным (рис. 1.7). [c.24] Из уравнения (1.41) вытекает свойство автомодельности (независимости коэффициента скорости растворения от размера частицы). Это свойство позволяет для данного режима считать К = onst для каждого момента растворения. На рис. 1.8 приведены опытные результаты по растворению различных минеральных солей во взвешенном состоянии. Результат (1.41) в общем подтверждается опытом В = 0,3 незначительно отличается от теоретической величины. [c.24] Обычно для расчета коэффициента скорости растворения используют метод, основанный на представлении о квазистационарпом процессе. Сущность метода состоит в том, что применяют уравнения, обоснованные для стационарных процессов, для оценки кинетики растворения в нестационарных условиях. Если коэффициент К изменяется от минимального до максимального значения, то выполняют осреднение за период, в течение которого происходит это изменение. Этот коэффициент и является характеристикой кинетики. [c.26] В соответствии с уравнением (1.42) диффузионное растворение реализуется при ИК МК, т. е. при больших скоростях межфазового процесса. При ИКц ПК скорость процесса лимитируется межфазовым процессом. Возможны и промежуточные случаи, когда скорости обоих процессов сравнимы по величине. [c.26] Уравнение (1.43) указывает на способ определения лимитирующей стадии растворения по экспериментально установленной зависимости Ко от скорости обтекания частицы жидкостью (рис. 1.9). Другой способ описан в разд. 1.5. [c.26] До сих пор проведено сравнительно мало исследований, устанавливающих влияние таких факторов, как шероховатость поверхности растворяющихся частиц, динамическое действие потока жидкости на поверхность растворения. Возможно, что эти факторы способствуют так называемому субмикронному распаду растворяющихся тел [76], т. е. такому растворению, при котором от твердого тела отщепляются частицы микроскопических размеров. [c.26] Растворение сопровождается тепловым эффектом положительным или отрицательным, влияние которого на кинетику следует установить. Выделение или поглощение тепла приведет к увеличению или уменьшению температуры вблизи растворяющегося объекта. Вследствие этого претерпят изменение физические константы — вязкость и коэффициент диффузии. Если процесс протекает в кинетической области, то существенно изменяется константа скорости растворения. Выделяющееся в результате растворения тепло неравномерно распределяется между жидкостью и твердой частицей. Подавляющее количество тепла переходит в жидкость. Во многих случаях это можно объяснить плохой теплопроводностью веществ. [c.27] Таково повышение температуры вблизи поверхности растворения Li l. [c.28] Следует отметить, что в рассмотренном примере величина тен.то-вого эффекта очень велика. При растворении большинства солей величина АТ не превышает 1К и, следовательно, влиянием локального повышения температуры на кинетику можно пренебречь. Для химического растворения локальное повышение температуры АТ может составить величину, гораздо большую, чем для физического растворения. Учет влияния этого повышения становится необходимым. [c.28] Расчет по этой формуле показывает, что повышение температуры раствора может быть значительным. Так, нри образовании насьщен-ного раствора Li l температура может повышаться на 70 К, если в процессе растворения тепло не отводится. [c.29] Вернуться к основной статье