|
|
|
Главная --> Справочник терминов Испарения сжиженного Оба эти эффекта в определенных условиях нежелательны. Очевидным недостатком является агрегация частиц латекса в ходе его получения. Серьезной трудностью при создании рецептур для поверхностных покрытий оказалось также флокулиру-ющее действие сильного растворителя, поскольку часто необходимо ввести некоторое количество относительно нелетучего коале-сцирующего растворителя для того, чтобы после нанесения покрытия и испарения разбавителя оставшийся сильный растворитель вызвал размягчение частиц и слипание их. Испарителя вращающимися лопастями, гептан испаряется и уносится струей инертного газа в конденсатор. Порошок полимера, осевший на стенках испарителя, соскребается лопастями и собирается в нижней части испарителя. Выделяющуюся теплоту полимеризации (13 ккал/моль для метилметакрилата) можно использовать для испарения разбавителя, и теоретически, при концентрации мономера в загрузке 60%, тепловыделение достаточно для испарения всего вводимого гептана. Лабораторная установка работала непрерывно в течение 30 ч, выдав 22 кг сухого порошка полимера. Производительность дисперсионного процесса в 15 раз Некоторые из наиболее очевидных возможностей приведены в табл. VI.2. Жидкий разбавитель может быть или полностью летучим, или смесью летучей и в основном нелетучей фракций. В последнем случае количество нелетучей жидкости может быть больше или меньше общего объема пустот между частицами при их плотной упаковке. Далее, эта нелетучая фракция может быть инертна по отношению к частицам полимера при всех условиях; она может быть инертна при температуре испарения разбавителя, (особенно существенно, если начинается переход от первоначально прочно связанного состояния к слабо связанному по мере испарения разбавителя). Растворимый компонент стабилизатора может в различной степени совмещаться с любым нелетучим компонентом, растворенным в разбавителе. Далее, растворимый компонент (в отсутствие летучей фракции разбавителя) может представлять собой вязкую жидкость или же относительно прочное твердое тело, вязкое или хрупкое. Если полный анализ всех возможных типов процессов пленкообразования здесь совершенно неосуществим, то некоторые общие представления о данных процессах могут быть получены при рассмотрении идеальных случаев, расположенных в табл. VI.2 в логическом порядке. Можно провести четкое разграничение на системы, в которых (как и в случае водных систем, широко описанных в литературе) частицы способны к пластической деформации при температуре испарения разбавителя, и на системы, в которых частицы на этой стадии тверды и недеформируемы. Рассмотрим систему частиц, которая каким-то удивительным образом остается полностью дефлокулированной при всех концентрациях, хотя частицы не содержат стабилизирующего материала, связанного с их поверхностью. Далее предположим, что эти частицы являются пластичными или вязкими, т. е. ведут себя как эластичные (по крайней мере, в очень короткий промежуток времени) до некоторого умеренного напряжения, выше которого они подвергаются постоянной деформации. По мере испарения разбавителя из таких систем частицы все больше и больше сближаются, однако сохраняют хаотическое движение до наступления состояния критической упаковки. После этой точки дальнейшее испарение разбавителя должно приводить к образованию свободной жидкой поверхности с очень большой кривизной, втянутой в капиллярные каналы между плотно упакованными коллоидными частицами. Соответствующий радиус кривизны столь мал, что для всех жидкостей (водных и неводных), встречающихся на практике, в капиллярах возникает очень большое трехосное растягивающее напряжение. Это напряжение в свою очередь создает очень большие силы, сжимающие частицы во всей пленке. Для возникновения этого необходимо, чтобы жидкость смачивала поверхность частиц с выделением энергии, не слишком малой по сравнению с собственной энергией когезии (это условие всегда соблюдается для устойчивых дисперсий). Многие ранние работы по пленкообразованию из водных ла-тексов посвящены количественной оценке этого сжимающего капиллярного напряжения и его сопоставлению с силами, необходимыми для обеспечения пластического течения частиц. Получены уравнения, связывающие поверхностное натяжение жидкости с размером, модулем и прочностью частиц и т. д. [24—27]. Хотя такие расчеты и представляют интерес, рассматривать их детально нет необходимости. Очевидно, что летучий разбавитель будет продолжать испаряться (хотя, возможно, с меньшей скоростью и большей кажущейся скрытой теплотой испарения, чем с открытой поверхности). В результате испарения разбавителя возможны только две ситуации: Случай III (табл. VI.2). Дисперсии дефлокулированных жестких частиц в полностью летучем разбавителе представляют собой системы случая III (идеальные системы, не содержащие стабилизатора). Рассмотрим устойчивую дефлокулированную дисперсию жестких частиц либо «самостабилизированных», либо имеющих стабилизирующую оболочку, размер которой пренебрежимо мал по сравнению с размером частиц, суспендированных в простом, полностью летучем разбавителе (о влиянии оболочки конечного размера см. случай V, стр. 284). На ранних стадиях испарения разбавителя концентрация частиц увеличивается и они сближаются до достижения стадии критической упаковки, как и в рассмотренных выше случаях. На этой стадии при условии, что частицы являются действительно недеформируемыми и что разбавитель продолжает испаряться, должны возникать пустоты в пространствах между плотно упакованными частицами (рис. VI.7). Возвращаясь к вопросу о способе испарения разбавителя, можно указать на два основных типа поведения. Испарение может происходить либо со свободной поверхности жидкости, которая постепенно отступает все дальше и дальше в глубь слоя частиц, или же свободная поверхность отступает в пленку медленнее, чем испаряется разбавитель, и, следовательно, кавитация возникает в пазухах между соприкасающимися частицами глубоко внутри смоченной части пленки. Независимо оттого, образуются ли пустоты в массе жидкости, заключенной в пазухах (вероятно, вокруг случайных центров), или путем испарения жидкости со смоченной поверхности одной из частиц, образующих пазуху, начальный радиус кривизны, по-видимому, должен оказаться много меньше радиуса кривизны мениска свободной поверхности, отступающей через слой частиц. Следовательно, в простой гомогенной модельной системе кавитационный механизм такого рода мало вероятен. Однако в более сложных негомогенных системах, в которых на поверхности высыхающей пленки образуется какой-то тип оболочки, а значительное количество разбавителя может быть потеряно путем молекулярной диффузии через сами частицы полимера, такое поведение вполне возможно. В связи с обсуждением ранних литературных данных, касающихся относительной роли капиллярного сжатия в присутствии испаряющейся фазы разбавителя и высокого поверхностного натяжения на границе частица—воздух, являющихся движущей силой процесса коалесценции пленки, интересно отметить, что для большинства таких сухих пленок из жестких частиц, отлитых из неводных дисперсий, при повышении температуры выше температуры стеклования частиц полимера происходит быстрое слипание последних с удалением воздуха, находящегося в пустотах, и образованием непрерывной пленки. Оказывается, что последняя не отличается существенно от пленки, полученной путем испарения разбавителя при той же температуре. (Простой контроль точки кипения разбавителя в неводных системах позволяет легко установить это экспериментально). Случай IV (см. табл. VI.2). Этому случаю отвечают дисперсии жестких частиц в полностью летучем разбавителе, в которых по мере испарения разбавителя частицы флокулируют. В групповых резервуарных установках с искусственным испарением устанавливаются испарители для испарения сжиженного газа, трубопроводы, арматура и другое оборудование, а также трубопроводы подачи теплоносителя и возврата его (конденсата) обратно. Для снижения содержания азота в потоке газа, поступающем на циркуляцию, применена система трех разделительных сосудов с теплообменником повторного сжижения. При такой системе основное количество азота, содержащегося в перерабатываемом газе, уходит с парами из сосуда 9 и затем с несконденсированными парами из третьего сосуда 11. Поток газа, образующийся в результате испарения сжиженного газа из сосудов 10 и 11, содержит сравнительно небольшое количество азота. По графику (см. рис. 1-1) видно, что кривая кипения этилмеркаптана проходит между изо- и к-пентаном, т. е. одновременного испарения сжиженного газа и одоранта почти не происходит. Так как одорант имеет температуру кипения значительно выше, чем сжиженный газ, то сначала из баллона (резервуара) будет 2,5 м3 от талого грунта, равно 21,5Д? ккал/ч, от мерзлого — 31,ЗЛ^ ккал/ч. Для получения возможности расчета потока тепла от грунта в любое время составим дифференциальное уравнение для случая испарения сжиженного газа за счет снижения температуры окружающего резервуар грунта. Так как Рис. 111-20. Влияние размеров резервуаров (отношения длины цилиндрической частя L к диаметру d) на величину испарения сжиженного газа (точками отмечены существующие резервуары). В Ленгипроинжпроекте изучение процесса теплопередачи и испарения сжиженного газа в подземном резервуаре объемом 2,5 м3 производилось в неустановившемся и в установившемся режимах. Были изучены процессы теплопередачи и испарения в резервуаре при работе по реальному графику потребления газа бытовыми потребителями. Изучение процесса испарения сжиженного газа в неустановившемся режиме дало возможность определить максимальную производительность отдельно стоящего подземного резервуара за короткий промежуток времени. Это позволило обеспечить суточные пиковые нагрузки бытового газопотребления, т. е. допустить кратковременный повышенный отбор газа. Рис. 111-26. Изменение параметров процесса естественного испарения сжиженного газа из подземного резервуара 2,5 м3 при Ввиду сходства зависимости толщины слоя охлаждаемого грунта от времени охлаждения по экспериментальным данным и данным расчетов по формуле (JII-33) можно в расчетах принимать значения, получаемые по формуле (JIJ-54), для определения объемов грунта, участвующего в отдаче тепла для испарения сжиженного газа, т. е. можно применять и график количества поступающего тепла из грунта. Тепловые потоки могут быть направлены как к резервуару (назовем их «положительными»), так и от резервуара («отрицательные»). Основными интересующими нас потоками необходимо считать положительные, так как именно они и являются источником тепла для испарения сжиженного газа. Только положительные потоки наблюдаются в летний период, когда температурное поле вокруг резервуара не осложнено отрицательными потоками. Последние наблюдаются после заполнения резервуара весной, когда жидкая фаза бывает теплее, чем окружающий грунт (см. рис. 111-29, з, и, к; кривые отрицательных тепловых потоков расположены ниже д = 0). В этом случае тепловые потоки распространя- При остановке же работы резервуара, т. е. при прекращении отбора паров на длительный период (10—18 ч) до начала следующего 8- 12-часового опыта, наблюдаются положительные тепловые потоки. Тепло частью резервуара воспринимается, а частью — передается дальше. Причем направление потоков зависит от времени года. В зимнее время они идут вверх и в стороны, в осеннее — в стороны и больше вниз. Но основные положительные потоки тепла, необходимые для испарения сжиженного газа, поступают из грунта. Величина их также различна с разных направлений, зависит от времени года и смоченной поверхности, воспринимающей непо-. 2 средственно интересующие нас потоки тепла (идущие только на испарение).  Используются катализаторы Используются соединения Используют ароматические Используют метиловый Используют протонные Используют соединения Используют взаимодействие Используют уравнения Исследовали взаимодействие |
- |
Навигация