химический каталог




Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая

Автор А.Г.Касаткин

+ aKdVM + а„ЙУк = 0

где Vu — объем жидкой фазы.

Так как dVM = —dVK, то из последнего уравнения находим

daa

(а)

где Vn — полный объем обрабатываемого образца.

Расчет по уравнению (а) в общем случае, когда R Ф const, производится графическим путем. Если же а„ = Rax и R = const,

(6)

то

ак = RaF (VJVn

Для образца постоянного сечения и длиной /п последнее соотношение принимает вид:

ax = RaF(la!lB)R-1 (в)

где 1Ш — длина незакристаллизовавшейся части образца.

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.

Выше уже было отмечено, что в результате направленной кристаллизации достигается определенное распределение примеси по длине образца. Так, если R < 1, то передняя (по ходу движения) часть образца обедняется примесью, а остальная часть обогащается ею. Следовательно, на некоторой длине образца а„ = aF, и длина очищенной части образца, где < aF, может оказаться весьма малой. Более того, иногда направленная кристаллизация не обеспечивает за один проход требуемой очистки расплава, и тогда прибегают к многократному повторению процесса. При этом, однако, перед каждым новым проходом приходится отделять загрязненную часть образца, что приводит к большим потерям материала.

719

7. ЗОННАЯ ПЛАВКА

Рнс. XV-23. Зонная плавка и распределение примесей: а — схема процесса: 6 — распределение прнмеси после одного прохода; в — распределение примеси при различом числе проходов; / — исходный образец; 2 — расплавленная зона; 3 — кристаллическая фаза после очистки; 4 — нагреватель.

В отличие от направленной кристаллизации процесс зонной плавки осуществляется путем медленного перемещения вдоль удлиненного образца очищаемого материала расплавленной зоны, создаваемой при помощи специальных нагревателей (рис. XV-23, о). При этом образуются две подвижные меж-фазные границы, на одной из которых материал плавится, а на другой — затвердевает. Вследствие различной растворимости примеси в жидкой и твердой фазах при движении расплавленной зоны вдоль образца в нем происходит перераспределение концентраций примеси. Эффект разделения за один проход расплавленной зоны обычно недостаточен, поэтому процесс зонной плавки повторяют многократно до достижения требуемого распределения примеси по длине образца. При этом, однако, в отличие от направленной кристаллизации, перед каждым проходом загрязненные части образца не удаляются, так как каждый раз расплавляется не весь образец, а лишь узкая его зона. Ускорение процесса часто дости720

гается путем одновременного движения нескольких расплавленных зон вдоль образца. После достижения определенного распределения концентраций вдоль образца последний извлекается, сильно загрязненная часть его удаляется, а остальная часть расплавляется для гомогенизации состава.

Если примесь понижает температуру плавления образца (R < < 1), то она концентрируется в расплавленной зоне, и наибольшая степень очистки достигается в начале образца, где концентрация примеси в жидкой фазе наименьшая. По мере продвижения расплавленной зоны концентрация примеси в ней нарастает, вызывая соответственный рост этой концентрации также в твердой фазе. Далее наступает момент, когда а„ = ар. Это равенство концентраций сохраняется некоторое время при дальнейшем движении расплавленной зоны, а в последней зоне материал затвердевает по законам направленной кристаллизации и концентрация примеси в нем быстро возрастает. Соответственно ходу процесса на кривой распределения примеси вдоль образца после одного прохода наблюдаются три участка: 1) очистки, 2) однородного состава (горизонтальный участок на рис. XV-23, б) и 3) повышенной концентрации примеси. Величина участка ак = aF зависит от значения коэффициента распределения R, уменьшаясь с его падением. В случае R > 1 наблюдается картина, обратная описанной: наибольшая концентрация примеси создается в начале образца, а наименьшая — в конце его.

Для достижения высокой степени очистки, как уже отмечено, производят несколько проходов расплавленной зоны. С увеличением числа проходов концентрация примеси на одном конце образца возрастает, а на другом — падает. При этом участок повышенной концентрации примеси, имеющий после первого прохода длину одной зоны, с ростом числа проходов л постепенно расширяется в результате обратной диффузии примеси в расплавленную зону. Горизонтальный участок (рис. XV-23, б) постепенно сокращается. В итоге после некоторого числа проходов все три участка распределения образуют одну плавную кривую (рис. XV-23, в). Предельной степени очистки соответствует п = с».

Для определения

страница 136
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

Скачать книгу "Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая" (4.14Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
rf305 не выключается
купить участок земли возле озера
обувница практик-6 самовывоз
ручка мебельная с керамикой

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(07.12.2016)