Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПРАКТИЧНІ РОБОТИ (Проц. і апар.).docx
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
6 Мб
Скачать
☆

1. Поняття процесу розчинення.

Розчинення твердих частин в рідині - один з найбільш поширених процесів в хімічній технології. В промисловості застосовується розчинення чистих твердих речовин, переведення яких в розчин дозволяє прискорити проведення хімічної реакції або дифузію розчинених речовин, а також вибіркове розчинення одної або декількох речовин із твердих тіл, які являються сумішшю різних компонентів, наприклад. видалення водорозчинних або смоляних речовин із деревини.

Ціль аналізу процесу розчиненя - визначення тривалості процесу, який залежить від температури, інтенсивності перемішування, розчинності речовини.

Розчинність твердих речовин залежить від їх типу, і для деяких речовин приведена в табл.1 Додатку. Розчинність представляє собою граничну концентрацію речовини в рідиніпри даних умовах, значення якої необхідно для розрахунку рухомої сили процесу.

2. Кінетика розчинення.

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,

1

20

40

60

80

100

Бікарбонат амонію

11,9

21

—

—

—

—

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

60

—

—

Калія гідроокис

97

112

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

40

55

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

—

109

129

174

—

—

Натрія карбонат

7

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

0

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.