|
|
|
Главная --> Справочник терминов Интенсивность теплообмена 7.6. Интенсивность разделения. 197 Рассмотрим пример геометрически правильной клетчатой текстуры, образованной темно-серыми и светло-серыми квадратами. Эту текстуру можно легко и достаточно полно охарактеризовать, определив длину стороны квадрата и оценив каким-либо способом интенсивность светлого и темного цвета (т. е. разницу концентр а-ций). Первый параметр характеризует степень разделения компонентов, а второй — интенсивность разделения. Эти два параметра' предложенные Данквертсом [12, 131 для описания процесса сме" Очевидно, что совершенно безтекстурную композиционную однородность можно получить либо за счет уменьшения степени разделения до масштаба предельной частицы (нижний предел — это размер молекулы), либо за счет уменьшения интенсивности разделения до нуля, т. е. увеличения концентрации диспергируемой фазы в светлых квадратах и уменьшения ее в темных квадратах до тех пор, пока эти концентрации не выравняются. Этот процесс иллюстрирует рис. 7.7. «Качество смешения» с позиций текстуры определяется комбинацией обоих параметров — степени и интенсивности разделения (возможно, их произведением). При невысокой степени разделения допускается высокая интенсивность разделения, и наоборот. Однако большинство смесей сложнее описанных выше. Размеры частиц и интенсивность разделения могут колебаться в широких пределах. Поэтому необходимо некоторое статистическое усреднение значений этих параметров, используемых для характеристики сложных текстур. 7.6. Интенсивность разделения Интенсивность разделения определяется выражением цией понимают объемную долю диспергируемой фазы в пробе. Поэтому для полностью несмешанной системы концентрация равна либо 1, либо 0. В свою очередь, / равна 1, в случае полного разделения (т. е. в любой точке находится либо только дисперсная фаза, либо только дисперсионная среда), и равна 0, когда концентрация диспергируемой фазы во всех точках одинакова (5 = 0). Интенсивность разделения, следовательно, характеризует отклонение концентрации от среднего уровня в различных участках смеси, но не позволяет судить о размерах этих участков. Как видно из уравнения (7.6-1), интенсивность разделения в какой-то мере характеризует макрооднородность на том уровне разрешения, на котором проводится исследование структуры. Возвращаясь к примеру с голубыми пакетами и определив один пакет как «систему» в целом, видим, :что интенсивность разделения является мерой интенсивности вариаций оттенков голубого цвета и характеризует общую композиционную равномерность распределения голубого пигмента в пределах одного пакета. Таким образом, величину / можно рассматривать как частный случай индекса смешения. Для лучшего усвоения понятия «интенсивность разделения» проанализируем простую дву.хкомпонентную композицию, показанную на рис. 7.9. В данном случае интенсивность разделения можно рассчитать теоретически. Предположим, что объемная доля (или доля занимаемой площади) участков композиции с концентрацией xt равна !, а доля участков композиции с концентрацией хг равна Ф2. (Понятно, что Фг + Ф2 = 1.) Концентрации xt и Я2 представляют собой содержание диспергируемой фазы соответственно в участках 1 и 2. Если предположить, что размер пробы меньше размеров участков, отличающихся по концентрации (И пренебречь небольшим числом проб, лежащих на границе участков), то среднюю концентрацию И экспериментальную дисперсию можно рассчитать из уравнений Из выражения (7.6-4) следует, что интенсивность разделения равна / = 1 для системы с полным разделением компонентов (*i = 1, xt — 0 или хг — О, *2 = 1) и / = 0 для совершенно однородной композиции, когда х± — *а. Видно, что интенсивность разделения не зависит от относительных размеров участков и характеризует отклонение концентраций от среднего значения. / — интенсивность разделения (7.6-1); /Л; — составляющая потока массы вещества А в направлении i по Для оценки макроструктуры смеси в работе [20] предложено две статистические величины: степень неоднородности (СН) и интенсивность разделения (ИР). «СН» выражает характерные размеры прослоек дополнительного компонента в смеси (рис. 3.5), «ИР» — отражает сравнительную яркость, или контрастность, светлых и темных областей смеси. Важны обе указанные величины. При описании процесса прохождения тепла через твердое тело используется коэффициент теплопроводности ?, а также учитывается толщина твердого тела (длина пути, который должен пройти тепловой поток). Сопротивление потоку тепла при прохождении его через любую другую среду (жидкость, газ, пар) выражается посредством «пленки», которая имеет такое же сопротивление, как и сама среда. Интенсивность теплообмена между движущейся средой и поверхностью ее раздела с другой средой (поверхностью твердого тела) характеризуется коэффициентом теплоотдачи а. 4) тепловой эффект и интенсивность теплообмена; Тепловой эффект и интенсивность теплообмена. Тепловой эффект процесса и требуемая интенсивность теплообмена менее значительно сказываются на конструкции аппаратов, однако в ряде случаев ВЛИЯНИЕ: отих факторов может оказаться весьма существенным. Почти вес химические процессы протекают с выделением или поглощением тепла, соответственно этому требуется нагревание или охлаш.ение реакционной массы. Если скорость химического процесса велика по сравнению с возможной скоростью теплообмена (по-видимому, такое соотношение характерно для большинства случаен), <~о последняя ограничивает скорость проведения процесса ч определяет производительность аппарата. Требуемая интенсивность теплообмена обусловливает необходимость создания более или менее развитой теплообменной поверхности, что сказняае-т.л на конструктивном оформлении аппарата. Менее развитая ~аовео> носгь теплообмена создается при передаче тепла через боковую юверкность (рубашку). Сильное развитие поверхности теплообмена достигается размещением змеевиков или трубчатых элементов в реакционной зоне аппарата. Тепловой эффект процессов сульфирования положителен и довольно вьсок. Поэтому сульфирование при низких температурах должно проводиться в условиях интенсивного охлаждения. Сульфирование при высоких температурах проводится преимущественно без искусственного охлаждения, несмотря на выделение тепла. Следовательно, в процессе сульфирования при высоких температурах интенсивность теплообмена не имеет решающего значения. Нитраторами называются реакционные аппараты, предназначенные для проведения процессов нитрования. Конструкции нитраторов весьма разнообразны, несмотря на идентичность условий проведения большинства процессов нитрования. Конструкция нитраторов зависит от ряда факторов, из которых наибольшее значение имеют интенсивность теплообмена и интенсивность перемешивания реакционной массы. Давление в процессе конденсации обычно не превышает 2 апги и практически не оказывает влияния на конструкцию аппаратуры. Аппараты, применяемые для конденсации в присутствии серной кислоты, рассчитывают лишь на давление2—За/ли, создаваемое в них при эвакуации реакционной массы сжатым воздухом. По коррозионному воздействию ингредиенты, участвующие в процессе конденсации, соответствуют концентрированной серной кислоте, слабо действующей на черные металлы, которые и применяются для изготовления реакторов рассматриваемого типа. Интенсивность теплообмена как фактор, влияющий на конструкцию аппаратов, не имеет в данном случае решающего значения, так как для описываемых процессов конденсации не требуется ни интенсивного нагревания, ни интенсивного охлаждения. Таким образом, аппаратами для проведения конденсации в присутствии серной кислоты могут служить стальные или чугунные котлы, снабженные стальной рубашкой и якорной мешалкой, или же чугунные котлы со змеевиками, залитыми в стенки, т. е. аппараты, аналогичные сульфураторам для периодического сульфирования жидких и твердых веществ жидким сульфирующим агентом (стр. 171 и ел.). где qp — удельный тепловой поток,. ккалДч-м2); а — коэффициент теплоотдачи, характеризующий интенсивность теплообмена, ккал/(ч • м2 • °К); Тр—^ср — разность температур поверхности тела и омывающей среды, °К. Удельная поверхность охлаждения в «Интермиксе» больше, чем у других смесителей, и интенсивная циркуляция теплоносителя по каналам корпуса обеспечивают высокую интенсивность теплообмена. <—) номинальные условия; (---------)—интенсивность теплообмена увеличена в 2 раза; При вакуумной перегонке поверхности холодильников, рассчитанных на полную конденсацию, выбираются также с большим запасом. Этот запас необходим для компенсации неравномерного кипения жидкостей под вакуумом. Кроме того, на интенсивность теплообмена при конденсации значительно влияют неконденсирующиеся газы. Скапливаясь у поверхности теп-  Исключает возможности Исключают возможность Исключением некоторых Исключение составляют Исключительное образование Исключительно соответствующие Испытаний используют Испытания определение Испытания проводили |
- |
Навигация