Аналитические оценки для процесса кристаллизации | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Шмаль И. И. Аналитические оценки для процесса кристаллизации // Молодой ученый. — 2013. — №7. — С. 30-31. — URL https://moluch.ru/archive/54/7404/ (дата обращения: 22.07.2018).

В статье отражена методика проведения упрощенных оценок для описания фазовых переходов — образования твердой фазы из насыщенного раствора. Расчетная область рассматривается в виде U-образного сосуда, в нисходящей ветви которой поддерживается постоянный уровень, а в восходящей ветви производится подвод тепла, испарение и кристаллизация. Данная оценка может использоваться при описании остывания насыщенных растворов, сопровождающихся снижением растворимости.

Ключевые слова: раствор, твердая фаза, кристаллизация.

При расчете процессов кристаллизации в выпарных установках возникает задача оценки для объема образующейся твердой фазы. Этот вопрос особенно актуален в химических технологиях [1, 2].

В ряде случаев для получения твердой фазы из раствора используются U?образные сообщающиеся сосуды, в одну из половин которых производится подача раствора с малой концентрацией растворенного вещества, а во второй половине происходит подвод тепла, увеличение концентрации и образование твердой фазы. В стандартном расчете выполняются тепловой и массовый балансы, которые используются для определения количества образующейся твердой фазы.

В случае, когда в восходящей ветви происходит процесс кристаллизации, можно получить простые соотношения для описания поведения системы. Пусть будут известны для нисходящей ветви следующие величины: плотность раствора ρd и фиксированное значение уровня hd. Допустим, что для восходящей ветви известны: суммарная масса растворенного вещества , концентрация насыщенного раствора с’ (на единицу массы раствора), плотность раствора  при с’, плотность твердой фазы , зависимость объема от высоты Vup(hup). Тогда можно получить «плотность» растворенного вещества в жидкой фазе (с’) = ·c при с’.

Рассмотрим случай, когда наличие твердой фазы не оказывает значительного влияния на плотность смеси в восходящей ветви устройства, т. е. концентрация раствора при параметрах насыщения, а твердая фаза выпадает, например, на стенках сосуда. Тогда из условия равенства весовых уровней в сообщающихся сосудах можно получить разность уровней раствора в двух ветвях hup = hd·ρd / , суммарный объем смеси Vup = Vup (hup), а также соответствующую плотность «растворенного» вещества в восходящей ветви ρmixt =  / Vup. Далее получаем оценку объемного содержания твердой фазы для смеси α = (mixt(с’)) / ((с’)). Зная объемы, плотности фаз и перечисленные выше величины, можно получить массы раствора и твердой фазы для восходящей ветви.

Новизна в этой оценке — простота методики определения состава двухфазной смеси в условиях кристаллизации с привлечением минимума данных. При описании процессов снижения температуры в химических аппаратах, которые приводят к изменению фазового состава смеси, использование данных оценок не требует больших трудовых затрат. Следует еще раз подчеркнуть способ описания динамических процессов кристаллизации с помощью аналитических оценок, не известных ранее.

В ряде индустриальных технологий возникают очень близкие проблемы, например, в ядерной энергетике [3], где затрагивался вопрос о возможности повышения концентрации и выпадения осадка из насыщенного раствора при длительном кипении теплоносителя в активной зоне. Изложенная методика может быть полезной и в этом случае.

Литература:

1.                           Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Госхимиздат, 1961, 830 с.

2.                           Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: «Химия», 1981, 812 с.

3.                           Логвинов С. А., Безруков Ю. А., Драгунов Ю. Г. Экспериментальное обоснование теплогидравлической надежности реакторов ВВЭР. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004, 255 с.

Основные термины (генерируются автоматически): твердая фаза, восходящая ветвь, насыщенный раствор, растворенное вещество, нисходящая ветвь, образующаяся твердая фаза, оценка, плотность раствора, подвод тепла.


Похожие статьи

Ключевые слова: раствор, твердая фаза, кристаллизация...

твердая фаза, восходящая ветвь, насыщенный раствор, модель осаждения, жидкая фаза, смесь, суспензия, плотность раствора, массовое содержание, подъемная ветвь. Ключевые слова.

Метод расчета нестационарных изменений концентрации...

восходящая ветвь, твердая фаза, нисходящая ветвь, растворенное вещество, концентрация, суммарная масса раствора, значение массы, концентрация растворов, методика расчета, отток пара.

Расчет динамики накопления и кристаллизации соли в выпарном...

Возникают динамические процессы изменения концентрации раствора соли, включая фазовые переходы — образования твердой фазы из насыщенного солевого раствора в нагревательной камере.

Расчет суспензий в выпарных аппаратах | Статья в журнале...

Рассматриваются растворы при концентрациях, достигших предельные значений, в результате чего происходит образование твердой фазы. Расчетная область представляет собой U‑образный сосуд, в нисходящей ветви которого параметры известны...

Модель с распределенными параметрами для описания динамики...

В модели учтены фазовые превращения — образование твердой фазы в жидком растворе соли.

Ключевые слова: раствор соли, жидкая фаза, твердая фаза, кристаллизация, температура, концентрация, соль, растворитель, масса, объем.

Метод физико-химического анализа при расчете числа...

Фаза может быть твердая, жидкая и газообразная (парообразная). Твердых и жидких фаз в системе может быть несколько.

При других способах подвода тепла эта ступень отвечает первой тарелке.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Рис.1. Давление насыщенных паров рассчитанных по условию идеального раствора и экспериментальных значений.

В термодинамических расчетах обычно при активностях равных единице принимают химически чистые компоненты, например, твердые вещества отдельных...

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов

Как правило, это поры или включения примесей фаз. Представляют собой конгломерат из многих дефектов. Происхождение — нарушение режимов роста кристалла, распад пересыщенного твердого раствора, загрязнение образцов.

Амперометрическое титрование Bi(III), Pd(II), Ag(I), Cu(II) ТАА...

Получившиеся при этом кривые АТ имеют аномальную по форме левую и прямолинейную, круто восходящую правую ветвь.

Максимум в начале левой ветви кривой исчезает полностью; если в титруемый раствор вести небольшое количество поверхностно-активное вещество...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Ключевые слова: раствор, твердая фаза, кристаллизация...

твердая фаза, восходящая ветвь, насыщенный раствор, модель осаждения, жидкая фаза, смесь, суспензия, плотность раствора, массовое содержание, подъемная ветвь. Ключевые слова.

Метод расчета нестационарных изменений концентрации...

восходящая ветвь, твердая фаза, нисходящая ветвь, растворенное вещество, концентрация, суммарная масса раствора, значение массы, концентрация растворов, методика расчета, отток пара.

Расчет динамики накопления и кристаллизации соли в выпарном...

Возникают динамические процессы изменения концентрации раствора соли, включая фазовые переходы — образования твердой фазы из насыщенного солевого раствора в нагревательной камере.

Расчет суспензий в выпарных аппаратах | Статья в журнале...

Рассматриваются растворы при концентрациях, достигших предельные значений, в результате чего происходит образование твердой фазы. Расчетная область представляет собой U‑образный сосуд, в нисходящей ветви которого параметры известны...

Модель с распределенными параметрами для описания динамики...

В модели учтены фазовые превращения — образование твердой фазы в жидком растворе соли.

Ключевые слова: раствор соли, жидкая фаза, твердая фаза, кристаллизация, температура, концентрация, соль, растворитель, масса, объем.

Метод физико-химического анализа при расчете числа...

Фаза может быть твердая, жидкая и газообразная (парообразная). Твердых и жидких фаз в системе может быть несколько.

При других способах подвода тепла эта ступень отвечает первой тарелке.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Рис.1. Давление насыщенных паров рассчитанных по условию идеального раствора и экспериментальных значений.

В термодинамических расчетах обычно при активностях равных единице принимают химически чистые компоненты, например, твердые вещества отдельных...

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов

Как правило, это поры или включения примесей фаз. Представляют собой конгломерат из многих дефектов. Происхождение — нарушение режимов роста кристалла, распад пересыщенного твердого раствора, загрязнение образцов.

Амперометрическое титрование Bi(III), Pd(II), Ag(I), Cu(II) ТАА...

Получившиеся при этом кривые АТ имеют аномальную по форме левую и прямолинейную, круто восходящую правую ветвь.

Максимум в начале левой ветви кривой исчезает полностью; если в титруемый раствор вести небольшое количество поверхностно-активное вещество...

Задать вопрос