 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Кінетика розчинення
|
Читайте также: |
Розчинення твердих речовин - багатостадійних процес, швидкість якого визначається як швидкість підведення розчинника до поверхні твердого тіла, так і реакцією речовини на поверхні. Якщо швидкість процесу визначається швидкістю дифузії та підведення розчинника, то кажуть, що процес розчинення іде в дифузійній області. Якщо швидкість розчинення визначається реакцією на поверхні твердої речовини, процес протікає в кінетичній області. Значення області протікання процесу дозволяє обгрунтованно управляти швидкістю процесу.
Швидкість процесу, який протікає в дифузійній області, описується рівнянням
= 
(1)
Де 𝑚 - кількість розчиненої речовини, кг; 𝐹 - поверхня твердих частин, м²;
концентрація в розчині біля поверхні твердої речовини, кг/м³; 
поточна концентрація в розчині, кг/м³; 
- коефіцієнт масовіддачі, м/с.
Тоді тривалість процесу розчинення до концентрації 
буде
μ = 
, (2)
Де 
- середня по часу поверхня розчинення.
Коефіцієнт масовіддачі β = D / δ, де δ - товщина пограничного шару, величина важко визначаєма. Тому коефіцієнт масовіддачі находять по критеріальній залежності
Nu = 0,8 
, (3)
Де Nu = 
/ D; 
= 𝑣 D; 
= 𝑤 / 𝑣, 𝑣 - кінематична в’язкість рідини, м²/с; 
діаметр частини, м; 𝑤 - швидкість обтікання частини рідиною, м/с.
Концентрація 
- рівна розчинності при даній температурі. Швидкість розчинення, яка протікає в кінетичній області, описується рівнянням
𝐶/ 
= ̶ 
𝐶 (4)
Де - константа швидкості реакції розчинення.
Вирішення цього рівняння відносно часу
τ = 
ln 
(5)
Константа швидкості реакції рохчинення залежить від температури по закону Арреніуса
= 
, (6)
Де - предекспоненціальний множник; Е - енергія активації прцесу, Дж/моль; R - універсальна газова постійна; 𝑇 - температура процесу, К.
Табл. 1 Додатку. Розчинність неорганічних з’єднань у воді при різних температурах, % по масі
| Розчинена речовина | Температура °С, | |||||
| Бікарбонат амонію | 11,9 | — | — | — | — | |
| Борна кислота | 2,66. | 5.04 | 8,72 | 14,81 | ||
| Сульфат заліза | 15,65 | 23,5 | 40,2 | — | — | — |
| Калія бікарбонат | 22,4 | 33,2 | 45,4 | — | — | |
| Калія гідроокис | 12,56 | — | — | — | ||
| Калія перманганат | 2,83 | 6,4 | 22,2 | — | — | |
| Калія хлорид | 27,6 | 34,0 | 40,0 | 45,5 | 51,1 | 56,7 |
| Кальція бікарбонат | 16,15 | 16,6 | 17,05 | 17,5 | 17,95 | 18,4 |
| Кальція гідроокис | 0,185 | 0,165 | 0,141 | 0.116 | 0,094 | 0,07: |
| Кальція хлорид | 59,5 | 74,5 | — | — | — | — |
| Магнія гидроокис | — | 0,0009: | — | — | 64,2 | — |
| Магнія сульфат 1 | 40,8 | 44,5 | — | 53,5 | 74,0 | |
| Міди сульфат | 14,3 | 20,7 | 28,5 | 75,4 | ||
| Міді хлорид | 70,7 | 77,0 | 83,8 | 91,2 | 99,2 | 107,9 |
| Натрія бикарбонат | 6,9 | 9,6 | 12,7 | 16,4 | — | — |
| Натрія гідроокис | — | — | — | |||
| Натрія карбонат | 21,5 | — | — | — | — | |
| Натрія сульфат | — | — | 48,8 | 45,3 | 43,7 | 42,3 |
| Натрія сульфіт | — | — | 28,0 | 28,8 | 28,3 | — |
| Натрія хлорид | 35,7 | 36,0 | 36,6 | 37,3 | 38,4 | 39,8 |
| Сірки двоокис | 22,83 | 11,29 | 5,41 | |||
| Вуглеводу двоокис | 0,3346 | 0,169 | 0,097 | 0,058 | — | — |
| Хлор | 1,46 | 0,716 | 0,451 | 0,324 | 0,219 |
Область протікання процесу розчинення можна встановити по наступним ознакам: 1) якщо швидкість процесу залежить від від інтенсивності перемішування і розмірів частин, топроцес протікає в дифузійній області; 2) якщо швидкість розчинення збільшується більш ніж чим в два рази з збільшенням температури на 10°С і енергія активації перевищує 40кДж/моль, процес протікає в кінетичній області.
Поиск по сайту: