Кристаллизация в реальных условиях

Тепловое экранирование слитка способствует, как было отмечено, снижению тепловых потоков с кристалла, уменьшению градиентов температуры по радиусу, Для сохранения равенства (У,3) теплового баланса на фронте кристаллизации в данном случае необходимо илн увеличить градиент температуры в кристалле ио направлению оси, или уменьшить поток теилоты из расплава. В реальных условиях первый способ невозможно [c.229]

Из соотношения (П1.55) следует, что при постоянных параметрах процесса противоточной кристаллизации стационарное распределение примеси в твердой (аналогично и в жидкой) фазе по высоте колонны должно иметь экспоненциальный характер, что наблюдается и в других противоточных методах глубокой очистки [см. уравнение (11.66)]. Однако, как известно, в реальных условиях при перемещении твердой фазы в колонном аппарате она подвергается частичной перекристаллизации, вследствие чего размер составляющих ее кристаллов изменяется. Дело в том, что при своем образовании в зоне кристаллизации они, по существу, имеют уже неодинаковый размер вследствие неоднородности температуры переохлажденного расплава у охлаждаемой поверхности. Выходящая из зоны кристаллизации такая мелкодисперсная кристаллическая масса обладает избыточной поверхностной энергией. Следовательно, рассматриваемая система кристаллы — расплав при этом является термодинамически неустойчивой, что обусловливает протекание в ней прежде всего процессов, направленных в сторону уменьшения поверхностной энергии твердой фазы. Это будет характеризоваться увеличением размера частиц твердой фазы, т. е. снижением удельной поверхности кристаллов в колонне. В результате кристаллы при своем движении по колонне должны или укрупняться или число их должно уменьшаться. Из имеющихся в литературе экспериментальных данных следует, что в кристаллизационной колонне протекают оба эти явления происходит плавление мелких и одновременно рост более крупных кристаллов, т. е. в процессе противоточной кристаллизации происходит увеличение среднего размера движущихся кристаллов. [c.140]

Необходимо отметить, что в реальных условиях сталеплавильного производства скорость кристаллизации слитков определяется главным образом условиями теплоотвода, которые в свою очередь зависят от ряда таких факторов, как толщина стенок изложницы, ее размеры, материал и пр. [c.397]

Взаимодействие металлов и металлоидов с элементарными окислителями. При взаимодействии металлов и металлоидов с элементарными окислителями атомы последних восстанавливаются, притягивая к себе электроны. В идеальных условиях (газовое состояние восстановителя и продукта его окисления, атомарное состояние окислителя) реакция идет самопроизвольно, если энергия сродства к электрону атома окислителя превышает энергию ионизации атома восстановителя Е ан- Тепловой эффект реакции выразится разностью величин этих энергий. Однако в реальных условиях (твердое состояние восстановителя и продукта его окисления, молекулярное состояние окислителя) реакция осложняется процессами сублимации восстановителя, диссоциации молекул окислителя и кристаллизации продукта окисления. Энергии этих процессов субл. лисс и Е сказываются соответствующим образом на тепловом эффекте суммарного процесса, что в соответствии с законом сохранения энергии может быть выражено уравнением [c.46]

Неравновесные фазовые переходы. В реальных условиях достаточно часто фазовые переходы совершаются в неравновесных необратимых условиях (кристаллизация переохлажденных жидкостей, конденсация переохлажденного пара, превращение твердых кристаллических модификаций). Во всех подобных случаях изменение термодинамических функций вычисляют путем мысленной замены данного необратимого процесса совокупностью обратимых, с помощью которых осуществляют переход системы из заданного исходного состояния в заданное конечное. [c.122]

TOB. До температуры 1473 К процесс агломерации протекает по схеме твердофазного спекания и путем агрегирования частиц в локальных объемах за счет поверхностного натяжения жидкости. Поскольку неравновесные точечные расплавы, растворяя компоненты, быстро кристаллизуются, их роль в процессе агломерации, по-видимому, непостоянна и случайна. Формирование крупных гранул клинкера начинается с появления в системе равновесного расплава — около 20—30%. Наиболее интенсивно растут гранулы в местах повышенного содержания расплава. Механизм роста гранул с участием расплава подчиняется общим закономерностям жидкофазного спекания. Процесс образования зерен клинкера в присутствии равновесного расплава условно можно разделить на три стадии стадию соединения и перегруппировки частиц, стадию уплотнения гранул за счет реакций растворения — кристаллизации и стадию охлаждения с кристаллизацией и застыванием расплава. Деление процесса жидкофазного спекания на стадии условно, поскольку в реальных условиях процессы соединения и перегруппировки и растворения — кристаллизации протекают параллельно и накладываются друг на друга. [c.230]

Для улучшения очистки нужно максимально приблизить величину эффективного коэффициента к равновесному. Для этого по возможности уменьшают скорость кристаллизации (скорость движения зоны или скорость вытягивания) и усиливают перемешивание расплава, из-за чего уменьшается толщина диффузионного слоя. В реальных условиях на процессе отделения какой-либо примеси оказывают влияние другие компоненты. При выращивании монокристаллов наблюдается зависимость коэффициента распределения от кристаллографического направления. Подробнее кристаллофизические методы разобраны в [106—109]. [c.202]

Математическое описание процесса зонной очистки. Рассмотрим диаграмму состояния бинарной системы с ограниченной областью твердых растворов. При равновесной кристаллизации из жидкости состава X при температуре выпадают первые кристаллы состава у. При дальнейшем охлаждении состав жидкости будет меняться в направлении, соответствующем аа, а состав кристаллов — в направлении ЬЬ (см. рис. 32). Если кристаллизация происходит в неравновесных условиях, то в сплаве сохраняется неоднородность состава. В реальных условиях при понижении температуры диффузия в кристаллах подавлена. Содержание тугоплавкового компонента оказывается больше в центре кристалла (зерна), а к его периферии уменьшается (ликвация или сегрегация). Можно рассчитать содержание примеси в твердой фазе после однократной зонной перекристаллизации. Для простоты расчетов допускают (приближение Пфаниа), что 1) диффузия в твердой фазе практически отсутствует D,, = 0 2) в расплавленной зоне происходит полное перемешивание D,, = оо 3) величина равновесного коэффициента распределения постоянна А о = onst = k 4) объем материала при плавлении и затвердевании не изменяется 5) можно пренебречь газообменом между твердой фазой, расплавом и паром. Тогда распределение примеси в основном веществе при к < 1 [c.91]

Если распределяемый компонент является примесью, т. е. X <С 1, то Кй —. с1у. В реальных условиях, когда равновесие, как правило, не достигается, процесс разделения характеризуется степенью разделения при однократной кристаллизации, называемой эффективным коэффициентом разделения К. Этот коэффициент всегда меньше Ко и зависит от скорости процесса, степени перемешивания, коэффициента диффузии распределяемого компонента, захвата маточного раствора (расплава) кристаллической фазой и значения Ко- [c.564]

Так как в реальных условиях роста кристаллов по методу Чохральского изотермическая поверхность кристаллизации имеет сложную форму, наличие таких полостей может быть локализовано на различных участках фронта кристаллизации, что создаст неравномерные сдвиговые деформации в формирующейся кристаллической решетке. [c.101]

В реальных условиях процесс кристаллизации протекает несколько иначе н реальный. металлический слиток имеет сложное строение, которое зависит от совместного влияния различных внешних и внутренних факторов. В реальном металлическом слитке или отливке существует несколько зон, отличающихся в основном размером зерен, величина которых зависит от скорости охлаждения и наличия в сплаве посторонних примесей. Реальный слиток всегда имеет усадочные раковины (за счет уменьшения объема закристаллизовавшегося металла), которые могут иметь вид пузырей, рассеянных по всему объему слитка или сосредоточенных в некоторых его частях, чаще всего в верхней (рис. 2.6). [c.25]

В промышленных аппаратах кристаллы чаще всего находятся во взвешенном состоянии в массе жидкого раствора. Экспериментальная установка для изучения скорости роста кристаллов в этих условиях приведена на рис. 3.12. В вертикальную стеклянную трубу помещается монофракционная навеска кристаллов, которые увеличивают размеры за счет контакта с циркулирующим раствором постоянной температуры и пересыщения. Средняя относительная скорость движения кристаллов и раствора зависит от интенсивности циркуляции. Скорость роста кристаллов (усредненную по всем кристаллам) определяют взвешиванием навески через определенные промежутки времени после начала опыта. Такая методика позволяет получать более достоверные экспериментальные результаты в условиях, достаточно приближенных к реальным условиям массовой кристаллизации. Пересыщение не должно быть слишком высоким, чтобы не происходило образования новых зародышей. [c.160]

Производительность секции зависит только от состава и расхода питания 1-й ступени кристаллизации и от теоретической степени кристаллизации параксилола. В реальных условиях производительность может зависеть от изменения расхода фильтрата, поступающего со 2-й ступени (снижаться при его увеличении и наоборот). В свою очередь, изменение производительности секции будет приводить к изменению нагрузок на отдельное оборудование холодильный цикл, центрифуги, кристаллизаторы. [c.173]

Однако основной методологией изучения веществ и их превращений во времена средневековья была алхимия специфический феномен средневековой культуры, синтез научного и художественного видения мира. Поставленные перед необходимостью создать реальные условия для чудодейственного превращения металлов алхимики разработали такие важные методы очистки веществ, как фильтрация, возгонка, дистилляция, кристаллизация. Для проведения экспериментов они создали такие аппараты, как водяная баня, перегонный куб, реторты, печи для нагревания колб. При проведении опытов с металлами алхимиками были открыты такие важные вещества, как серная, соляная, азотная кислоты, [c.22]

Заметим, что равновесное распределение примеси между кристаллической и жидкой фазами возможно лишь при бесконечно малой скорости перемещения контейнера. В реальных условиях равновесие не достигается, поэтому процесс направленной кристаллизации протекает с меньшей эффективностью, зависящей от скорости движения контейнера, коэффициента диффузии, размеров кристаллизующегося образца, степени перемешивания жидкой фазы и других факторов. Степень отклонения от равновесного распределения устанавливается опытным путем. [c.719]

Следует также отметить, что поскольку в ходе кристаллизации при разных температурах из расплава выпадают кристаллы твердого раствора разного состава (например, при / состава с, при t2 состава С1 и т. д.), может создаться впечатление, что полностью затвердевший расплав должен представлять собой смесь кристаллов твердого раствора разного состава. Однако при равновесных условиях (а диаграммы состояния выражают только равновесные состояния вещества) этого не произойдет. Окончательно затвердевший расплав будет состоять только из одних однородных кристаллов твердого раствора состава С2, совпадающего с составом исходного расплава. Это произойдет именно потому, что точки кривой солидуса выражают такое состояние системы, когда равновесие уже установилось, а это предполагает, что процесс диффузии прошел до конца. Поскольку на кривой солидуса данной температуре соответствует в равновесных условиях только один какой-то определенный состав твердого раствора, ранее выпавшие кристаллы другого состава должны исчезнуть в результате диффузии произойдет перераспределение вещества между жидкостью и ранее выпавшими кристаллами и образуются только кристаллы состава, определяемого соответствующей температурой. Поскольку процесс диффузии протекает сравнительно медленно, в реальных условиях при достаточно быстром охлаждении он не всегда успевает пройти до конца. Поэтому в природе [c.231]

Реализация процессов кристаллизации в промышленных условиях сталкивается с некоторыми ограничениями. Первое из них — это бесперспективность, в подавляющем числе случаев, проведения процесса при малых скоростях фазового перехода, при которых обеспечивается высокая степень разделения. Низкие скорости процесса требуют огромных размеров аппарата и значительной длительности циклов разделения. Поэтому в реальных условиях приходится проводить процесс при сравнительно более высоких скоростях образования твердой фазы и при условиях, далеких от равновесных. [c.29]

Равновесное распределение примеси между жидкой и твердой фазами возможно лишь при бесконечно малой скорости кристаллизации. В реальных условиях равновесие не успевает устанавливаться, поэтому процесс направленной кристаллизации протекает с более низкой эффективностью. Иными словами, реальный (эффективный) коэффициент распределения стре- [c.48]

Эффективность разделения смесей и очистка веществ от примесей в процессах фракционной кристаллизации, как уже отмечалось выше, очень сильно зависит от полноты отделения маточника от кристаллической фазы г.а стадии разделения полученных суспензий [2, 4, 13, 51]. В реальных условиях количество остающейся маточной жидкости мол ст составлять от 3 до 50 7о массы кристаллического продукта. Исследованию влияния различных параметров на полноту отделения маточной жидкости от кристаллической фазы посвящено довольно большое число теоретических и экспериментальных работ [2, 4, 13, 34, 51—54]. Установлено, что количество захватываемого маточника уменьшается с увеличением размеров кристаллов и понижением вязкости и поверхностного натяжения маточной жидкости. [c.57]

При равновесной кристаллизации смесей с полной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии образующаяся кристаллическая фаза представляет собой чистый компонент, в кристаллизационном поле которого происходит процесс разделения. При этом Ск = 0. В реальных условиях кристаллическая фаза при движении обычно захватывает значительное количество маточной жидкости, обогащенной примесью. Поэтому эффективность процесса разделения существенно снижается. В данном случае она определяется главным образом процессом отмывки окклюдированной маточной жидкости с поверхности движущейся кристаллической фазы. [c.199]

Остается еще установить, однако, действительно ли наиболее устойчивое состояние достигается при реальных условиях кристаллизации. Для этого нужно принять во внимание, что рост кристалла происходит с конечной скоростью. Хорошо известно, что при всех переходах жидкость — кристалл действуют кинетические факторы, так что достигнутое конечное состояние представл-яет собой некоторый компромисс между равновесием и необходимостью развития процесса с конечной скоростью. Это верно как для мономерных, так и полимерных веществ. Далее, в разбавленном растворе полимера время релаксации больших сегментов слишком велико по сравнению с высокой скоростью наслаивания цепей на растущей грани. При этом молекулярный вес должен существенно влиять на скорость роста [61]. Аномально низкие энтальпии и плотности пластинок, полученных из разбавленных растворов, отчетливо показывают, что в реальных условиях кристаллизации не достигается наиболее устойчивое состояние. [c.305]

Первый предполагает, что предельное пересыщение не является характеристикой состояния системы в широком смысле этого слова [31, 74, 132]. Он основывается на многочисленных фактах, говорящих о зависимости предельного пересыщения от перемешивания раствора, наличия в нем нерастворимых примесей, скорости охлаждения при термическом способе создания пересыщений и многих других параметров. Иными словами, а р и Оцр зависят от условий ведения эксперимента. Все это приводит к заключению, что в реальных условиях предельное пересыщение характеризует переход данной системы от состояния, когда образование центров кристаллизации происходит за какое-то время, к состоянию, когда это время становится близким к нулю, т. е. предельное пересыщение ставится в зависимость от скорости образования зародышей. [c.13]

Прокачиваемость моторных, реактивных и ракетных топлив оценивают по физико-химическим показателям вязкости, температурам кристаллизации, помутнения и кипения, фракционному составу, термоокислительной стабильности и содержанию механических Примесей. Однако анализ физико-химических свойств топлив позволяет получить лишь относительное представление о прокачиваемости продуктов в условиях их реального применения. Более полное Представление о прокачиваемости топлив получают при испытаниях на специальных установках, моделирующих топливную систему летательных аппаратов и боевых машин, или в реальных условиях. [c.66]

Инкубационный период наблюдается при любой степени пересыщения исходного раствора он обусловлен затруднениями в образовании центров кристаллизации. Установлено, что в реальных условиях центры кристаллизации образуются, как правило, в результате осаждения растворенного вещества на чужеродных примесях, присутствующих в этих растворах. Скорость образования зародышей увеличивается с ростом пересыщения, повышением температуры и уменьшением поверхностного натяжения. Длительность инкубационного периода зависит от состава исходного раствора (сточной воды), интенсивности перемешивания, температуры, воздействия внешних электрического и магнитного полей [21]. При перемешивании скорость зародышеобразования возрастает. [c.9]

Однако в реальных условиях (твердое состояние металла и продукта его окисления, молекулярное состояние окислителя) реакция осложняется процессами сублимации металла, диссоциации молекул окислителя и кристаллизации продукта окисления. Энергии этих процессов (.уйл> - дисс и крист сказываются соответствующим образом на тепловом эффекте суммарного процесса, что может быть выражено уравнением [c.259]

В реальных условиях равновесие в процессе кристаллизации не всегда устанавливается за время т и выведенные выражения являются предельными. [c.62]

В реальных условиях на механизм кристаллизации будут оказывать влияние физико-химические свойства пластового флюида, содержание механических примесей и их дисперсность, скорость движения жидкости и температура. Поверх-ностно-активные вещества также могут значительно влиять на процессы кристаллизации. Так, например, присутствие в системе 0,05 % ОП-10 позволяет предотвратить образование кристаллов. [c.463]

В реальных условиях процесс электрохимической кристаллизации осложняется наложением пассивационных явлений, дефектами кристаллической решетки, особенностями образования поликристаллических осадков, у которых грани отдельных кристаллов растут с неодинаковой скоростью. Это приводит к возникновению кристаллических пакетов , усов , дендритов . Значительно возрастает перенапряжение при адсорбции поверхностно-активных веществ, что приводит к получению мелкокристаллических осадков. [c.138]

В реальных условиях кристаллизации обычно 6 = г р/2а 1, поэтому представляет интерес рассмотрение неравенства (13.27) при 8 = О. [c.147]

Однако применение полученных выводов о поведении хлорида и сульфата натрия к реальным условиям может привести к ошибкам, так как в воде паровых котлов присутствует не одна соль, а смесь нескольких веществ. Взаимное же влияние солей, а также щелочей на условия их кристаллизации является, как это будет показано ниже, исключительно ван ным фактором, иногда радикально изменяющим те представления о поведении солей, которые вытекают из результатов изучения простейших двойных систем соль — вода. [c.236]

Однако непрерывное изменение состава твердого раствора в процессе кристаллизации расплава не означает, что при полном затвердевании мы будем иметь набор твердых растворов разного состава. Перераспределение вещества между образующимся твердым раствором и остаточной жидкостью идет так, что при достижении равновесного при данной температуре состояния всегда образуется один твердый раствор состава, соответствующего точке пересечения конноды с линией солидуса. Но поскольку диффузия в твердом веществе чрезвычайно замедлена, равновесные состояния в реальных условиях нередко не достигаются и тогда образуются кристаллы с неоднородной или, как ее называют, зональной структурой. [c.68]

Большинство в-в образует между собой т. наз. эвтектич. смеси, компоненты к-рых в твердом состоянии практически взаимно нерастворимы (напр,, смесь нафталин-фенантрен). При кристаллизации такой смеси (рис. 2) в виде кристаллов должен выделяться практическн чистый компонент А (х, -> I). В реальных условиях кристаллы, полученные после отделения от маточного р-ра, имеют концентрацию ниже равновесной (.t, < I), однако осн. компонент м. б. выделен в достаточно чистом виде. Поскольку составы твердой и жидкой фаз в эвтектнч. точке Э (i,-эвтектич. т-ра) равны, разделить смесь состава х, на чистые компоненты обычной кристаллизацией ие удается. Для этого используют кристаллизацию в присут. вспомогат. в-в (см. ниже) нлн сочетают К. м. с иными методами разделения смесей. [c.524]

Теоретич. и эксперим исследования совместного протекания хим. р-ции и процессов переноса с использованием методов совр. мат. физики и вычислит, техники привели к значит, успехам в изучении гетерог. катализа, горения и взрь ва, электрохим кинетики, физико-химической гидродинамики, кристаллизации, растворения и др. Знание макрокинетич. закономерностей в реальных условиях химико-технол. процесса, в частности нелинейных эффектов, послужило основой для разработки новых технол. направлений. Яркое подтверждение тому - самораспространяющийся высокотемпературный синтез. [c.635]

При обработке уравнения (У.4) был получен безразмерный комплекс, характеризующий теплообмен затравки с окружающей средой, не учтенный в выражении (У.5). Поверхность затравки, находящейся в контакте с затравкодержателем, составляет несоизмеримо малую величину по сравнению с поверхностью всего кристалла. Кроме того, в реальных условиях легко обеспечить постоянство отвода количества теплоты от затравки путем поддержания неизменного расхода охлаждающей воды. Поэтому исключение упомянутого комплекса из зависимости (У.5) несущественно отразится на функции С достаточной степенью точности можно считать, что на фронте кристаллизации величины температуры закристаллизовавщегося материала и расплава приближенно равны между собой [см. уравнение (У.З)]. В связи с этим в выражение (У.5) не включены симплексы Як и Яр. В основное уравнение (У.5) не включен критерий фазового превращения, так как предполагалось проведение опытов только с одним полупроводниковым материалом. И, наконец, сделано предположение о независимости физических параметров германия в процессе плавки от температуры. [c.113]

В реальных условиях а должно быть больше ащш, а гй)к меньше оУкшах, так как практически всегда имеет место подвод тепла от расплава к фронту кристаллизации. Ориентировочно эти данные можно получить из решения уравнения (УЛЗЗ) относительно Шц и а. При этом следует задаться некоторым средним значением градиента температуры в расплаве под фронтом кристаллизации. [c.165]

Изложенная теория содержит ряд допущений, в которые входит и предположение о независимости теплофизических характеристик материала от температуры. Вместе с тем в реальных условиях затвердевания металла перепады температур в твердой корочке могут составлять сотни градусов. По указанной причине изучение влияния температурной зависимости тенлофизических характеристик вещества на кинетику его кристаллизации требует специального рассмотрения. [c.77]