ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальная кинетика растворения из "Массообменные процессы химической технологии" Кинетическая функция. Существуют некоторые факторы, затрудняющие исчерпывающее теоретическое описание процессов растворения реальных веществ. Так, отдельные частицы, имеющие одинаковый начальный размер, могут в реальных условиях растворяться с различными скоростями вследствие различия их исходных свойств. Частица может также растворяться с неодинаковыми скоростями на отдельных участках ее поверхности из-за неравномерности обтекания растворителем и возможной неоднородности материала частицы. Форма частиц может быть далека от сферической или от иной геометрически правильной конфигурации. [c.107] Влияние последовательных кинетических сопротивлений процессу растворения в общем случае сравнимо друг с другом, причем относительное влияние этих сопротивлений на скорость растворения в ходе процесса может изменяться. [c.107] Кинетика растворения, определяемая экспериментально, интегрально учтет отклонения реального процесса растворения конкретного материала от упрощенных моделей. При получении экспериментальных кинетических данных исследуемый полидис-лерсный материал должен быть представительным по всем. основным его параметрам. [c.107] Вместо текущего времени растворения т вводится безразмерное время 0 = г/тт, где Тт —время полного растворения материала, определяемое здесь экспериментально. В качестве удобной для дальнейшего анализа кинетической характеристики процесса растворения частиц реального дисперсного материала используется зависимость доли нерастворившегося вещества у от безразмерного времени растворения 0. Такая зависимость 7(0) получила название кинетической функции процесса растворения [7]. [c.107] В некоторых простых случаях кинетическая функция может быть получена на базе модельных представлений. Например, при кинетике, лимитируемой сопротивлением собственно процесса растворения поверхности, функция y( ) полностью описывается соотношениями (2.9) и (2.7). [c.108] Практическая ценность метода кинетической функции состоит, однако, в использовании его для исследования реальных процессов растворения, т. е. в тех случаях, когда упрощенные модели оказываются неудовлетворительными. [c.108] Интервал времени, в течение которого произойдет полное растворение материала, определится из соотношения (2.55) при условии 7 = 0. [c.108] В общем случае наличие или отсутствие инвариантности должно устанавливаться экспериментально в процессе определения кинетической функции в каждом конкретном случае. Однако имеющиеся экспериментальные данные [7] свидетельствуют о том, что инвариантность кинетической функции имеет место достаточно часто (рис. 2.4). Некоторые отклонения экспериментальных точек от обобщенной кривой может наблюдаться в области малых значений у и, соответственно, при временах, близких к времени полного растворения материала. [c.109] Опыты по определению явного вида кинетической функции для конкретного продукта наиболее естественно проводить при постоянных значениях концентрации раствора, температуры и неизменной гидродинамической обстановке процесса. В процессе кинетического эксперимента периодически осуществляется отбор проб растворяющегося материала и проводится их анализ на долю нерастворившегося вещества у. В конечной стадии опыта должно фиксироваться время полного растворения твердой фазы т, . [c.109] В тех случаях, когда инвариантность кинетической функции относительно условий процесса растворения известна заранее, в принципе, чтобы получить вид зависимости 7(0), достаточно одного эксперимента. Однако для большей достоверности обычно проводится серия опытов с различными значениями концентрации, температуры и разной интенсивностью перемешивания, чтобы факт наличия инвариантности или степень ее приближения установить экспериментально, более надежно получить явный вид кинетической функции и найти зависимость времени полного растворения исследуемого материала от параметров процесса. Последнее существенно, поскольку в отличие от кинетической функции время полного растворения частиц исследуемого / 1 материала непосредственно зависит от концентрации, от температуры и от интенсивности перемешивания суспензии. [c.109] Опубликована [7] методика обработки получаемых опытных данных периодических опытов при С = уаг с целью получения явного вида кинетической функции. Методика основана на предположении о квазистационарности скорости растворения по отношению к сравнительно медленно изменяющейся в ходе процесса концентрации раствора. [c.110] Здесь Ск и ,( — концентрация н температура раствора в аппарате п на выходе из него. [c.110] Уравнения (2.58) — (2.60) представляют математическую модель процесса непрерывного растворения в односекционном аппарате с полным перемещиванием обеих фаз и без сепарации дисперсной фазы на выгрузке. Рещение этой системы уравнений на практике чаще всего состоит в определении величин у, Ск и /к. При этом явный вид уравнения кинетики растворения у х,С,1,Г) считается известным из соответствующих опытов с конкретным материалом. [c.111] Однозначное соотношение между 7 и величиной суммарного относительного времени 0 не зависит от количества секций аппарата и от того, в каком порядке по ходу дисперсной растворяющейся фазы чередуются в этих секциях тепловые и гидродинамические условия растворения. Таким существенным свойством инвариантности не обладает первичная кинетическая характеристика растворения у(т. С, t, Г), содержащая размерное время и конкретные условия проведения процесса растворения. [c.111] Рассматриваемая инвариантность безразмерной формы представления данных о кинетике растворения в виде кинетической функции связана с тем, что влияние конкретных условий растворения в каждой из секций оказывается сосредоточенным в зависимости времени т , полного растворения частиц материала от условий процесса. [c.111] Система уравнений (2.64), (2.65) замыкается соотношениями материального и теплового балансов типа (2.59), (2.60) для каждой секции аппарата. Количества твердой фазы, содержащиеся в каждой секции, теплофизические и прочие свойства веществ должны быть известными. Существенно, что концентрационные и температурные условия в каждой из секций определяются самим процессом растворения, и конкретные их значения в общем случае могут быть найдены решением всей системы уравнений математической модели процесса. [c.113] Определение аналогичных параметров второй секции осуществляется решением четырех аналогичных уравнений при п = 2, при помощи чего находятся параметры 2, t2, т т2, У2 при этом параметры Си Тт1 и у считаются известными. Процесс определения параметров работы каждой секции продолжается до тех пор, пока не будет получена последняя группа величин Сп, (п, Хтп, Уп. [c.114] Конкретные значения искомых параметров находятся методом последовательных приближений, что приводит к значительному количеству однотипных вычислений, которые могут проводиться с использованием ЭВМ. [c.114] Вычисления для второй секции проводятся в аналогичной последовательности. Отличие состоит лишь в том, что для первого приближения теперь используется значение у в пределах между YJ и О, а в пункте г) вычисление должно осуществляться по второй формуле системы (2.64). [c.114] В общем случае интегралы в соотношениях (2.64) могут быть найдены любым из известных приближенных методов. [c.115] Вернуться к основной статье