Файл: Авдеев, Н. Я. Аналитико-статистические исследования кинетики некоторых физико-химических процессов учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 52

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

n

(Z

Гп '*

 

 

 

n r anri nln r t

V. Bt = ■a n (r о

e "

ln r 0 — r,

 

 

 

 

p

 

 

 

p

 

 

 

—а „г0‘ n

__о

—а г тип

 

 

 

о

it

 

u m

VI.

Ф'а (r„

ап, р п ) = Ат ■Ф (г„

 

ап, рп) — А,

VII.

Ф'р(г„

ап, рп) =

Вт Ф(г„

ап, Pn) — Bt

VIII.

АФ, =

Ф(г/>

ап, рп) — Ф,

 

 

(i =

m,

1,

2);

(г =

т,

1,

2);

 

=

1,

2)

 

=

1,

2)

Затем по значениям величин VI—VIII и формулам (40—42) находят а « а„+1, р « рпМ (табл. 12, 13).

Определив значения параметров уравнения (39) и убедив­ шись в согласованности расчетных и экспериментальных резуль­

татов (табл. 10—13) по известным

соотношениям F (г)

= Ф'{г)

при

р = const,

находим величину внешней

удельной

поверхно­

сти

системы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГП

 

\

ІП

 

 

 

 

 

3

Г

ич / \

dr

ЗЛ0

Г

—агр

п_ ч ,

 

 

 

а0 =

\

Ф (г) — =

—- \

е

гр 2 dr,

 

 

 

 

Р

J

 

г

р

J

 

 

 

 

где

 

 

го

 

 

 

г0

 

 

 

(44)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A0 =

ap[e -arf - е ~ аг^Р)~ \

 

 

Вычисление

остальных

показателей дисперсности

в

каждом

конкретном

случае не

вызывает затруднений, если при этом

пользоваться

таблицами неполных гамма-функций, возведения

в степень и

таблицами

значений экспоненциальной функции.

Применяя

к вычислению интеграла правой части равенства

(44) формулу

Симпсона [65], при р < 1,

г0 < 1 и гт — оо по­

лучим приближенную формулу внешней

удельной поверхности

высокодисперсного вещества [33, 52 ]

ар

(45)

гІ~Р

где г0 — усредненный минимальный эквивалентный радиус ча­

стиц (мк)\ р — плотность материала частиц (г/см3)-, а и р

— па­

раметры уравнения (39) (табл. 14). '

 

Из табл. 12,

13 видно, что расчетные значения по асимптоти­

ческой формуле

(38) не соответствуют опытным данным

[66 ] в

концевых точках интервала дисперсности. Лучшую согласован­ ность показывают результаты расчета по формуле (39), особенно при втором и последующих приближениях параметров а и р .

37


- Т а б л и ц а 10

Гранулометрический состав почв, определенный методом пипетки н аналитическим методом расчета по формулам

№ об­ разца

Метод

 

Диаметры

части, мк

 

Параметры

<1

5

10

1

50

1 250

 

расчета

Р

гранулометрический

состав,

а

 

%

 

Погреш­ ность %

 

Пипеточный

50

62

71

93

100

_

 

 

1

Формула (38)

50

64

71

85

94

0,69

0,28

3,2

 

Формула (39)

50

64

71

91

100

0,57

0,24

0,8

2

Пипеточный

38

53

63

93

100

 

 

 

Формула (38)

38

55

63

82

94

0,48

0,32

3,8

 

Формула (39)

38

54

63

90

100

0,41

0,29

0,8

3

Пипеточный

53

68

75

95

100

0,76

0,26

2,2

Формула (38)

53

68

75

88

96

 

Формула (39)

53

68

75

93

100

0,68

0,24

0.4

 

Пипеточный

23

36

41

70

100

 

 

 

4

Формула (38)

21

33

39

57

96

0,23

0,32

4,8

 

Формула (39)

22

34

42

68

100

0,13

0,28

1,2

Т а б л и ц а 11

Дисперсный состав пылевой фракции торфяной сушонки, определенный

методом воздушной сепарации

и аналитическим методом расчета (ан)

 

 

 

с применением ЭВМ

 

 

 

Торф и степень

Метод

Радиусы частиц,

МК

Характеристика

дис­

расче­

10

20

30 40

56

 

персности

 

разложения

та

дисперсный состав, %

массы

а

Р

R

 

 

 

Древесный, 50—

вс

12

31

55

78

55%

ан

10

32

57

79

Древесный, 45%

вс

10

40

66

89

Древесно-сосно-

ан

10

40

68

89

вс

4

24

56

82

вый, 40%

ан

5

25

56

82

Сосново-сфагно-

вс

8

25

62

81

вый, 40%

ан

6

26

60

82

Сосново-гипно-

вс

4

11

29

67

вый, 3035%

ан

2

11

32

68

100

11 ю-4

100

100

 

100

со

О1

100

 

100

1 ,6 10-4

100

 

100

1,5 ю -4

100

ІО-»

100

6 -

___

1,95 23

2,12 24

2,52 30

2,525 28

3,30 36

38


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

12

Гранулометрический состав

порошка

кварца,

определенный

методом

 

 

Одена-Фигуровского и способом расчета по формулам, %

 

 

Способ рас­

 

Размеры частиц по радиусам,

МК

Параметры

3 ^

чета,

поря­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а . *

док прибли­

2

4

6

 

8

12

16

25

а

Р

«_

н

жения

 

С 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одена-Фигу­

 

10

30

 

 

 

 

 

 

 

 

ровского

0

44

64

81

100

 

 

 

 

Формула (38)

6

17

30

43

65

81

96

0,0214

1,57

2,71

Формула (39)

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п =

0

12

26

41

65

83

100

0,0214

1,57

1.71

Формула (39)

0

13

 

 

40

62

 

 

 

 

 

 

п =

1

28

78

100

0,0380

1,25

2,00

Формула (39)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п =

2

0

14

30

 

43

65

81

100

0 ,0473

1,22

0,86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

13

 

Гранулометрический состав

технической сажи, определенный

 

 

 

 

 

различными способами расчета, % массы

 

 

 

Способ рас­

 

Размеры частиц по радиусам,

МК

Параметры

 

 

чета,

поря­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е-е

док прибли­

< 4

8

12

16

20

24

28

70

а

Р

жения.

п

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С ж

Одена-Фигу-

0

11

33

50

61

70

77

100

 

 

ровского

 

формула (38)

7

19

33

47

59

70

79

98

0,0077

1,59

3,00

Формула (39)

0

 

28

 

57

68

77

100

0,0077

 

2,50

п =

0

13

43

1,59

Формула (391

0

 

27

46

56

67

78

100

0,0147

 

2,60

п =

1

15

1,43

Формула (39)

0

14

33

48

59

70

77

100

0,0197

1 ,31

0,88

п =

2

Хорошая согласованность расчетных по формуле (38) и опыт­ ных (методом пипетки) определений иллюстрируется на приме­ рах табл. 96 и др. приложениях.

Из табл. 14 видно, что при повышении интенсивности меха­ нического диспергирования (переработки) [67] торфа особенно характерным является увеличение содержания, коллоидной фрак­ ции частиц размером до 1 мк и частиц фракций 1—5 мк, фракции

39



№ образца

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

14

Дисперсионная характеристика торфа, переработанного

 

 

 

 

 

 

 

 

различными

механизмами

 

 

 

 

Метод

Диаметр

частиц,

МК

Показатели

Параметры

 

ность,%

< 1 |

5

10

сл о

о о ю СЛ о

дисперсности

 

 

 

Погреш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расчета

 

 

%

состав,

°о. “г

R

/

а

Р

2гв

фракционный

м-

 

 

 

 

Опыт

9

14

17

_ _ 36

_

_

_

_

_

_

_

Ана.пит.

9

14

17

25

30

36

8,8

1020

150

0,091

0,29

0,05

 

Опыт

10

21

27

_ _ 67

_

_

_

_

_

_ ..

А палит.

12

21

27

44

54

67

12,5

585

50

0,127

0,39

0,05

0,50

Опыт

15

20

37

_ _ 76

_

_

_

_

_

_

_

Ана.пит.

18

30

37

56

64

76

20,1

350

72

0,206

0,25

0,05

0,75

Опыт

27

51

57

_ _ 83

_

_

_

_

_

_

_

Аналнт.

30

51

57

71

77

83

42,9

265

410

0,460

0,25

0,05

0,75

Опыт

31

51

61

_ _ 87

_

_

_

_

_

_

_

Аналнт.

33

51

58

72

80

87

45 ,7

125

337

0,470

0,27

0,05

1,25

5— 10 мк, по существу, после первого диспергирования не из­ менились. Однако наиболее наглядным показателем, характе­ ризующим полидисперсность системы, является ее удельная поверхность, которая при диспергировании увеличивается весь­ ма значительно. Так, при переработке в мясорубке в количестве 10 раз (образец 4) удельная поверхность по сравнению с исход­ ной увеличилась в 4,88 раза, а при переработке в коллоидной мельнице (образец 5) — в 5,23 раза.

Из данных табл. 14 также следует, что изменение удельной поверхности торфа находится в прямой зависимости от изменения его коллоидной и высокой фракции. Грубые фракции в образова­ нии удельной поверхности системы практически не участвуют; но зато они в значительной степени определяют величину сред­ невзвешенных размеров частиц. Что же касается показателя неоднородности системы, то в рассмотренном примере он не является характерным, так как по его числовым значениям трудно судить о кинетике процесса механического диспергирова­ ния.

40