Теория массовой кристаллизации

Реализация методологии системного анализа позволила авторам получить ряд новых результатов в области теории массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. Так, впервые получена и проанализирована структура движущих сил массоотдачи к поверхности фаз и от нее. Выдвинуто и обосновано новое представление о структуре границы раздела фаз как о самостоятельной [c.4]

Одно из основных допущений теории массовой кристаллизации состоит в том, что концентрация растворенного вещества в [c.141]

Современное состояние теории массовой кристаллизации еше не позволяет аналитически описать зависимость ее кинетических характеристик от основных, легко контролируемых параметров процесса [3, 4, 6]. Поэтому в данной работе предпринята попытка найти эмпирическую форму этой зависимости. [c.69]

В заключение надо сказать, что в перспективе исследования изменения формы кристаллов должны проводиться с учетом всех специфических факторов, влияющих на форму. В первую очередь следует обратить внимание на фиксацию условий получения кристаллов скорость снятия пересыщения, температура, интенсивность перемешивания раствора и т. д. Изучая влияние примесей на форму частиц твердой фазы, необходимо также интересоваться характером распределения примеси между фазами, степенью внедрения ее в кристаллическую решетку и распределением по массе кристалла. Другими словами, методика исследований должна совершенствоваться с учетом основных положений общей теории массовой кристаллизации. [c.111]

Определение гранулометрического состава осадка представляется важным и с практической точки зрения, и для разработки общей теории массовой кристаллизации [1—3]. Оно необходимо для общей характеристики продукта, так как от гранулометрического состава во многом зависят его физико-химические характеристики. На основе данных о гранулометрическом составе можно получать информацию о параметрах процесса кристаллизации. Опираясь на те же данные, можно решить ряд вопросов по теории образования и роста кристаллов. Все это придает исследованиям распределения кристаллов по размерам особое значение. [c.115]

Развитие теории процесса кристаллизации сахара сыграло большую роль не только в производстве этого продукта, но и в становлении теории массовой кристаллизации из растворов и расплавов вообще [3, 4]. Именно кристаллизации сахара мы во многом обязаны началу систематических исследований по кристаллизации, в том числе началу изучения кристаллизации органических продуктов. [c.271]

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ МАССОВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ [c.45]

Представленное ниже феноменологическое описание элементов теории массовой кристаллизации не претендует на полноту изложения и глубокий физико-математический анализ процесса, поскольку это могло бы стать предметом самостоятельной крупной монографии. Теория массовой кристаллизации — это раздел физики реального кристалла, учитывающий закономерности массопереноса в гетерогенной системе и современные концепции поверхностных явлений и дисперсных структур. Последовательное изложение этих вопросов требует достаточно полного при- [c.45]

Предлагаемая читателю монография представляет восьмую книгу в единой серии работ авторов под общим названием Системный анализ процессов химической технологии , выпускаемых издательством Наука с 1976 г. Семь предыдущих монографий 1. Основы стратегии, 1976 г. 2. Топологический принцип формализации, 1979 г. 3. Статистические методы идентификации объектов химической технологии, 1982 г. 4. Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы, 1983 г. 5. Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов, 1985 г. 6. Применение метода нечетких множеств, 1986 г. 7. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах анализа химических и биохимических систем, 1987 г.) посвящены отдельным вопросам теории системного анализа химико-технологических процессов и его практического применения для решения конкретных задач моделирования, расчета, проектирования и оптимизации технологических процессов, протекающих в гетерогенных средах в условиях сложной неоднородной гидродинамической обстановки. [c.3]

Отметим, что феноменологическая теория описания процесса массовой кристаллизации, рассмотренная выше, соответствует частному случаю, когда можно принять г/я<У" о" >г 0, Пг О, П, 0, что означает пренебрежение импульсом дисперсных частиц, пересекаемых границей выделяемого микрообъема йУ, пренебрежение флюктуационным переносом импульса пульсационного движения в дисперсной и несушей фазах г/а<У" <7 >г 0. [c.127]

Ниже приведены способы воздействия ка процессы образования и роста зародышей кристаллов парафинов, которые могут быть объяснены с позиции классической теории гетеро-фазной флуктуации и реализованы ка практике в технологических процессах, связанных с массовой кристаллизацией в больших объемах. [c.12]

В соответствии с теорией дислокаций в процессе роста кристалла, особенно при массовой кристаллизации, его решетка искажается. Температурные градиенты у поверхности кристалла, возникающие вследствие неизотермичности кристаллизации, адсорбция примесей и другие причины приводят к появлению дислокаций, дефектов поверхности грани, которая оказывается не идеально плоской, а имеющей неровный рельеф. При кристаллизации из растворов, из газов, при образовании твердой фазы в результате химической реакции рельеф поверхности кристалла может иметь точечные нарушения, но часто приобретает форму плоских или винтовых, спиральных, уступов (ступенек), имеющих молекулярные или немного большие размеры. При росте кристалла, образующие его частицы присоединяются к ступеньке (к ее ребру), в результате чего спираль закручивается вокруг некоторого центра. Это приводит к появлению новых слоев. [c.246]

Предлагаемая читателю монография представляет шестую книгу в единой серии работ авторов под общим названием Системный анализ процессов химической технологии , выпускаемых издательством Наука с 1976 г. Три первые монографии (Основы стратегии. М. Наука, 1976 Топологический принцип формализации. М. Наука, 1979 Статистические методы идентификации объектов химической технологии. М. Наука, 1982) посвящены общим вопросам теории системного анализа в химии и химической технологии. В четвертой и пятой монографиях (Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. М. Наука, 1983 Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов. М. Наука, 1985) рассмотрены вопросы применения стратегии системного анализа для решения практических задач расчета и оптимизации конкретных процессов химической технологии, отличающихся повышенной сложностью внутренней структуры. [c.3]

Существующая теория утверждает, что на рост кристаллов при массовой кристаллизации не могут влиять внешние условия, такие как концентрация подкачиваемого раствора и весовая скорость испарения воды. На рис. 6 приведены результаты расчета для трех концентраций подкачиваемого раствора 70 (/), 60 (2) и 40% (5). Во всех трех случаях кривые роста кристаллов во времени совпадают, но кривые выпаренной воды не совпадают, что соответствует существующей теории. Вместе с тем опыт показывает, что массовая скорость кристаллизации сахара пропорциональна массовой скорости испарения воды и отношению содержания сахара к содержанию воды в подкачиваемом растворе. [c.51]

Хотя кинетическое уравнение кристаллизации (или уравнение баланса числа частиц по размерам) используется давно [32, 33], вопросам его обоснования и пределам применимости стали уделять внимание только в последние годы [3, 4, 12, 34]. Необходимость в этом возникла в связи со стремлением учесть наибольшее число явлений при описании процессов массовой кристаллизации. К таким явлениям в первую очередь необходимо отнести агломерацию и измельчение частиц, которые иногда весьма существенны в промышленных кристаллизаторах. Сами по себе эти явления достаточно хорошо изучены [3, 35]. Однако их учет при кристаллизации не может быть сведен к простому переносу имеющихся результатов в теории коагуляции и измельчения дисперсных систем на процесс. [c.45]

Ввиду сложности процесса массовой кристаллизации в настоящее время пока нет общепризнанной единой теории кристаллизации и соответствующего ей расчетного уравнения. [c.277]

Кристаллизация происходит в отдельных физических точках массы расплава, где зарождаются первоначальные кристаллы (зародыши), а затем от этих точек как центров начинается рост кристаллов. В настоящее время не существует окончательно разработанной теории кристаллизации. Нет ясности и в вопросе о том, что представляют собой центры кристаллизации — самопроизвольно возникающие элементарные монокристаллы или иные образования [2]. Однако можно предположить, что вначале в массе расплавленных солей возникают определенные скопления частиц (ионов, атомов, молекул), которые имеют такую же пространственную группировку. Как и в кристалле. В дальнейшем величина этих комплексных скоплений возрастает, и, наконец, начинается спонтанная (самопроизвольная) массовая кристаллизация расплава. [c.37]

Вместе с тем изучение процесса кристаллизации органических веществ пока оставляет желать лучшего. В основных руководствах по теории и практике массовой кристаллизации главным образом рассматриваются примеры образования осадков неорганических веществ, хотя основы массовой кристаллизации начали закладываться в первую очередь в связи с получением именно органических продуктов. [c.270]

Некоторые исследования позволили получить данные, имеющие значение для развития теории и практики массовой кристаллизации в целом. Поэтому на них и имеет смысл остановиться подробнее. [c.292]

Одним из крупнейших промышленных производств, в которых кристаллизация играет очень большую роль, является производство сахара. Пользуясь тем, что сахар относится к числу органических веществ, хоть и выпускаемых не химической промышленностью, остановимся на нем подробнее. Дело в том, что на примере кристаллизации сахара можно составить представления об образовании кристаллических осадков многих органических мономеров. Даже краткое знакомство с основами кристаллизации сахара полезно и потому, что на основе исследований по его переходу в твердую фазу в свое время начала создаваться теория и практика массовой кристаллизации. Во всяком случае исследования по кристаллизации сахара сыграли в этом отношении большую роль. [c.293]

Предлагаемая монография не претендует на полноту освещения всех важных вопросов теории и практики массовой кристаллизации. В ней лишь затронуты некоторые частные вопросы, связанные с кинетикой кристаллизации соосаждением примесей и их влиянием на отдельные свойства осадков. Она написана по материалам исследований, выполненных за последние несколько лет в физико-химической лаборатории Института химии Коль- [c.3]

Рост прочности у синтетического полиизопрена без полярных групп с большой молекулярной массой и узким молекулярно-массовым распределением можно достаточно полно объяснить в рамках теории вязкоупругости линейных полимеров [23]. Высокие напряжения при деформации сажевых смесей стереорегулярных модифицированных полимеров, как было показано, связаны с их способностью к кристаллизации. Роль стереорегулярности в кристаллизации полимеров очевидна [24, с. 145—173 25 26, с. 205— 220]. Полярные группы увеличивают общее межмолекулярное взаимодействие и вязкость системы, усиливают взаимодействие с наполнителем за счет образования химических связей и адсорбционного связывания, которое способствует и увеличению напряжения при деформации и собственно кристаллизации, а также повышают суммарную скорость кристаллизации вследствие ускорения ее первой стадии — зародышеобразования. [c.235]

Такой подход особенно эффективен при моделировании физикохимических процессов в полидисперсных средах с массовым взаимодействием составляющих в области малых параметров (реакторные гетерофазные процессы, кристаллизация, экстракция, абсорбция, ректификация, многие биохимические процессы и т. п.). Заметим, что при моделировании процессов в области больших параметров (давлений, скоростей, температур) могут быть использованы методы статистических теорий механики суспензий [14—16]. [c.15]

Секторы на диаграммах составов аналогичны областям кристаллизации отдельных фаз в обычных диаграммах состояния. Чтобы более точно очертить границы между ними, а также постепенный ход изменений соотношения компонентов внутри каждого сектора, автор пользуется понятием энтропии , почерпнутым из теории информации. На основе массовых анализов кернов вычисляется энтропия , т. е. вероятность образования составов с данным [c.293]

Хорошие результаты дает дислокационная теория [173]. Массовую скорость кристаллизации можно выразить дифференциальными уравнениями [c.131]

Рост кристаллов. Реальный кристалл представляет собой многогранник, ограниченный определенным числом шшских поверхностей. При наличии пересыщения раствора образуется массовый поток кристаллизан-та к поверхности частиц. В силу своей физической природы идеальный кристалл увеличивает свои размеры послойно. Причем характер атомных связей в кристалле таков, что разные по строению грани растут по своим законам, т. е. в общем случае необходшю вводить несколько (по числу граней) зависимостей, определяющих изменение размеров кристалла. Подобная ситуация значительно усложняет расчет протекания массовой кристаллизации. В настоящее время теория массовой кристаллизации, учитывающая независимый рост нескольких граней кристалла, еще недостаточно разработана [8-10]. Поэтому на практике в основном используют понятие эквивалентного радиуса кристалла. Например, за радиус реального кристалла принимают радиус шара, объем которого совпадает с объемом кристалла. Ясно, что подобный подход носит ограниченный характер. В частности, при помощи него нельзя описывать исчезновение отдельных граней кристалла в [c.333]

В работе изложены теоретические основы, необходимые для понимания и расчета процессов массовой кристаллизации в различных кристаллизаторах, выведены уравнения движения н тер.модина.мики гетерогенных сред, в которых происходит Гфоцесс массовой кристаллизации. Получены замкнутые системы уравнений для полидисперсиых смесей с учетом фазовых переходов (кристаллизация, растворение), относительного движения фаз, хаотического движения и столкновений частиц. Определены движущие силы массопереноса в процессе кристаллизации. Описаны имеющиеся в современной литературе решения задач о тепломассообмене около частиц, теории за-родышеобразования и роста кристаллов. Получено математическое описание процесса массовой кристаллизации и как частные случаи — математические модели кристаллизаторов различных типов. Рассмотрены задачи ои-тимизации промышленных кристаллизационных установок. [c.2]

Если в области изучения индивидуального роста и растворения кристаллов достигнуты значительные успехи, хотя и имеется определенный разрыв между теорией и практикой, то при переходе к коллективному росту и растворению кристаллов разрыв между состоянием теории и практики разительный [375]. Л. Н. Матусевич [243] отмечает, что вопросам кристаллизации из растворов посвящено большое количество экспериментальных и теоретических работ, однако лишь немногие из них связаны с изучением массовой кристаллизации. Такой же точки зрения придерживается и Дж. Маллин [376]. [c.100]

Так как существующее состояние теории и практики массовой кристаллизации не п0 31В0ляет в настоящее время предсказывать качество продукта в данных условиях, то в каждом отдельном случае необходимо проводить изучение влияния различных факторов на степень очистки при кристаллизации [4]. [c.86]

В книге дано обобщение имеющихся сведений по теории и практике массовой кристаллизации в единую физическую модель на ее основе разработана математическая модель кристаллизации в дисперсных системах и изложены принципы построения системы автоматизированного проектирования (САПР) кристаллизаторов. При создании физической модели изучаемого процесса, учитывая те трудности, которые стоят перед исследователем при обобщении большого и во многом разнопланового материала, авторы попытались выделить среди большого многообразия явлений, имеющих место при кристаллизации в дисперсных системах, только те, которые позволили бы решить поставленные выше задачи с достаточной для инженерной практики точностью. Особое внимание было обращено на детерминиро-ванно-стохастическую природу процесса кристаллизации. [c.6]

А.С.Прутиовский, О.Б.Цитович, Вопросы анализа дисперсноо-ти при массовой кристаллизации из растворов. "Теор.основы хиы. технол.", 1976, т.10, 2, с. 305-307. [c.317]

Одна из важнейших проблем массовой кристаллизации связана с определением эффективности процесса. Данная задача не может быть решена без учета кинетических факторов. Скорость процесса массовой кристаллизации лимитируется скоростью зарождения кристаллов и скоростью их роста. В соответствии с теорией гетерогенных флуктуаций [78, 79], при возрастании размера зародыша до критического на его поверхности происходит обновление молекул за счет присоединения новых молекул из расплава. При этом вероятность возникновения кристаллических зародышей в расплаве определяется вероятностью преодо.тения системой энергетического барьера. Образовавшиеся зародыши являются центрами формирования кристаллов. Рост кристаллов также связан с преодолением энергетического барьера [78]. В [80] для описания этих процессов предлагаются следующие зависимости [c.304]

По теории дислокаций при массовой кристаллизации решетка кристалла искажается за счет температурных градиентов у поверхности кристаллов, а также за счет адсорбции примесей. Наличие дислокаций в узлах кристаллической решетки исключает необходимость образования двухмерных зародышей — кристалл растет при незначительном пересыщении у его поверхности, так как энергетический барьер при включении частицы в решетку в месте дислокации значительно ниже. Существует так называемая блочная теория, которая объясняет рост кристаллов наличием агломератов или блоков субмикрокристаллов в пересыщенном растворе, представляющем собой структурованную гетерогенную систему. За счет блоков идет быстрый, но неравномерный рост граней кристаллов. [c.437]

Рост кристаллов, согласно литературным данным, может определяться различными процессами [15]. Он может лимитироваться диффузией, кинетикой зародышеобразова-ния на гранях, наличием дислокаций и дефектов в кристаллической решетке. При массовой кристаллизации рост кристаллов происходит, как правило, при значительных пересышениях. В реальных условиях, кроме пересыщения, на их рост влияет ряд других факторов. В частности, к ним относятся температура, интенсивность и характер перемешивания раствора, наличие различных примесей, конструкция кристаллизатора и т. п. Все это делает применение теории роста кристаллов Гиббса—Фольмера в реальных условиях затруднительным, поскольку она построена на предпосылках, относящихся в основном к идеальным системам. Так, например, кинетика роста кристаллов, согласно термодинамической теории Гиббса—Фольмера, определяется образованием двухмерных зародышей. Возникновение же последних связывается с величиной максимального изменения свободной энергии системы представляющей собой тот энергетический барьер, преодоление которого необходимо для образования зародыша. В реальных условиях величина определяется не [c.8]

За последнее время изданы монографии А. Ван-Гука [15] и Дж. В. Маллина [16, 17], посвященные вопросам массовой кристаллизации. Первая включает довольно детальный разбор теории процесса кристаллизации в свете новейших исследований, в книге Дж. В. Маллина основное внимание уделено рассмотрению общих вопросов теории кристаллизации (с большим уклоном в сторону кристаллизации из расплавов) и некоторых разделов физической химии. Конструкции кристаллизаторов, представленные в ней выборочно, рассмотрены очень поверхностно и конспективно. [c.9]

Массовая кристаллизация как процесс широко распространена в самых различных областях промышленности С ней связана химическая технология получения многих кристаллических продуктов. Особенности массовой кристаллизации во многом определяют аппаратурное оформление технологии получения веществ. Она играет существенную роль как метод очистки от примесей и т. д. Несмотря на очевидную важность изучения особенностей массовой кристаллизации и присущих е11 закономерностей, пока ей уделяется мало внимания. На русском языке за последние 50—60 лет опубликовано всего несколько монографий, в которых рассмотрены отдельные вопросы теории и практики этого процесса. Большинство исследований из опубликованных в периодической печати носит эмшгрический характер. Наоборот, основы теории разрабатываются пока слабо. Характерно, что исследования часто носвяп аются отдельным сторонам кристаллизации, рассматриваемым в отрыве от остальных. Это снижает ценность указанных работ. [c.3]

Под слеживаемостью обычно понимают свойство зернистого материала терять сыпучесть при транспортировании и хранении. Потеря сыпучести обусловлена появлением контактов сцепления между зернами продукта, природа которых может быть различна. В соответствии с теорией физико-химической механики возможно образование фазовых, адгезионных и жидкофазных контактов [1, 61]. В кристаллических системах ионного типа адгезионные контакты образуются за счет электростатического взаимодействия частиц вследствие формирования большого числа поверхностных точечных дефектов в процессе массовой кристаллизации. Площадь фазовых контактов составляет л 10 мкм2, их прочность —10 ГПа, адгезионных контактов соответственно 10 мкм и 10—10 ГПа. [c.125]

Эти результаты свидетельствуют, с одной стороны, о важной роли концов цепей при кристаллизации низкомолекулярных образцов и, с другой стороны, о том, что термодинамически наиболее устойчивой формой кристалла полимера является такая, в которой концы макромолекул локализованы на поверхности кристалла (рис. П1.40). На основании этих результатов Линденмейер [30] развил равновесную теорию кристаллизации, которая учитывает влияние концевых групп цепи. Расчет плотности свободной энергии кристалла, выполненный с помощью электронно-вычислительной машины, показал, что в случае монодисперсных образцов (по молекулярной массе) кривая свободной энергии проходит через минимумы, соответствующие 1, 1/2, 1/3,. .. и т. д. длины полностью вытянутой макромолекулы, в то время как для образцов с широким молекулярно-массовым распределением наблюдается лишь один минимум при определенном значении средней молекулярной массы. Работа Линденмейера вносит существенный новый вклад в равновесную теорию кристаллизации полимеров и поэтому заслуживает внимания, однако ее истинная ценность, вероятно, станет более очевидной в будущем. [c.197]