ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сопоставление расчетных и экспериментальных данных из "Основы техники кристаллизации расплавов" Экспериментальные исследования рассматриваемого процесса имеют своей целью установление закономерностей изменения толщины кристаллического слоя, температурных полей в твердой и жидкой фазах, а также теплообмена между расплавом и кристаллической фазой. [c.98] Для исследования закономерности изменения толщины кристаллического слоя во времени часто применяется метод сливания жидкой фазы [172]. В этом случае несколько одинаковых форм одновременно заливаются расплавом и охлаждаются при определенном режиме в течение различных периодов времени. После этого из форм сливаются остатки жидкой фазы и измеряются толщины кристаллических слоев. Точность рассматриваемого метода весьма низка из-за неполного стенания расплава. [c.98] В некоторых случаях удается довольно точно измерить толщину кристаллического слоя с помощью специальных щупов, микрометров и индикаторов [173]. Средняя толщина кристаллического слоя может быть часто определена путем взвешивания продукта, снятого с определенной поверхности. В последнее время для определения изменения толщины кристаллического слоя (особенно при отверждении металлических расплавов) во времени применяют метод радиоактивных изотопов [174]. Для этой цели в расплав вносится радиоактивный изотоп, а после отверждения слиток разрезается и с обнаженного сечения Снимается отпечаток на фотобумагу. По отпечатку легко определить положение границы кристаллической фазы в момент введения изотопа. [c.98] Методы, использующие измерение температуры по сечению охлаждаемого образца с помощью термопар [8, 175], дают представление о распределении температуры по зонам на протяжении процесса отверждения. [c.98] Значительное число работ по экспериментальному исследованию процесса отверждения легкокристаллизующихся расплавов преимущественно посвящено металлам [8, 175, 176j. Намного беднее литература по экспериментальным исследованиям отверждения неметаллических веществ. [c.99] На рис. П1-2 приведены результаты исследования процесса отверждения малоперегретого расплава нафталина на плоской охлаждаемой стенке [177]. Мы видим, что толщина отвердевшего слоя монотонно увеличивается при непрерывном падении скорости кристаллизации dbjdx. Это объясняется тем, что с ростом толщины отвердевшего слоя увеличивается термическое сопротивление и соответственно падает количество отводимого тепла. Аналогичные зависимости наблюдаются при кристаллизации других веществ на плоских поверхностях. [c.99] Процесс отверждения расплавов нафталина, дифенила, парафина, стеариновой кислоты, Р-метилнафталина на поверхности вращающегося барабана, охлаждаемого водой, исследован в работах [150, 153, 173]. Температуры расплава в ванне кристаллизатора и поступающей в барабан охлаждающей воды поддерживали постоянными. В процессе экспериментов измеряли температуру стенки барабана и толщину кристаллического слоя (с точностью до 0,01 мм). Расплав в ванне кристаллизатора перемешивался с помощью рамной качающейся мешалки. [c.99] Влияние температуры расплава в ванне на процесс кристаллизации показано на рис. П1-3, б. Наибольшая толщина кристаллического слоя, естественно, достигается при — кр. [c.100] При прочих равных условиях толщина отвержденного слоя на барабане зависит от продолжительности процесса и соответственно падает с ростом скорости вращения барабана (рис. И1-4, а), но растет с увеличением угла его погружения в расплав (рис. П1-4, б). [c.100] На рис. П1-5 представлены экспериментальные данные по отверждению расплава парафина [155, 178] в трубе диаметром 128 мм, длиною 600 мм и толщиною стенки 0,4 мм. Температура расплава перед охлаждением была близка к температуре кристаллизации. Охлаждение производили водой. [c.100] Аналогичная картина наблюдается при кристаллизации расплавов на поверхностях охлажденных цилиндра и шара [157]. [c.103] Сравнение экспериментальных данных по кристаллизации перемешиваемого перегретого расплава парафина на плоской охлаждаемой стенке с вычисленными по выражениям (111,18), (111,29), (111,34) и (111,45) представлено на рис. 111,7. Мы видим, что в области малых значений т расчетные данные близки между собой и удовлетворительно согласуются с экспериментальными. В области больших т наибольшее значение б дает выражение (111,34), игнорирующее тепловой поток от расплава к границе раздела фаз, а наименьшие — выражения (111,29) и (111,45), учитывающие конвективный не- s ренос тепла к границе раз- дела фаз. При этом выражения (111,29) и (111,45) ближе соответствуют экспериментальным данным. [c.103] Для неподвижных расплавов веществ с относительно высокими коэффициентами теплопроводности процесс кристаллизации хорошо описывается выражением (111,18), но это не исключает возможности использования в ряде случаев более простых зависимостей. [c.103] На рис. III-8, а сопоставлены различные расчетные выражения применительно к процессу кристаллизации перегретого неподвижного расплава нафталина. Мы видим, что наименьшее значение б соответствует общему выражению (111,18), а наибольшее — приближенному (III-26). В области малых т выражение (111,26) дает погрешность до 50% и более. [c.105] НИИ приближенного выражения (111,32) с выражением (1И,30). [c.105] Сопоставление выражений (П1,29) и (111,45) показывает, что в области т от О до 30 мин расхождение между ними [даже при использовании в (111,45) га = 1] незначительно. [c.105] Анализ показал, что последний член в выражении (111,45) очень мал и его исключение при переходе к выражению (111,46) вносит погрешность менее 2—3%. [c.105] Сравнение выражений (Ш,29), (111,48) и (111,45) показывает, что в интервале от О до 10 мин они хорошо согласуются между собой. В силу этого при расчете процесса кристаллизации в тонких слоях использование более простого выражения (111,48) вполне допустимо. [c.105] Анализ выражений (1П,14) и (111,17) показывает, что при кристаллизации расплава на плоской охлаждаемой стенке температурный профиль в сечении кристаллического слоя близок к линейному (рис. III-9), что согласуется с экспериментальными данными [1471. [c.105] При этом, однако, в жидкой фазе наблюдается довольно сильное изменение градиента температуры, особенно в области, примыкающей к границе раздела фаз. [c.106] Вернуться к основной статье