|
2.6. Metallurgik jarayonlar kinetikasi
Geterogen reaksiyalar kinetikasi.
Tezliklarning uchta bosqichi farqlanadi:
reaksiyaga kiradigan moddalarni fazalarning ajralish sirtiga ko‗chirish,
reaksiyalarning o‗zi va reaksiya mahsulotlarini reaksiya bo‗la- digan zonadan
chetlatish.
Jarayonning umumiy tezligi eng sekin odadigan bosqichning tez- ligiga teng
(agar bu tezlik qolganlaridan ancha kichik bo‗lsa). Agar barcha tezliklar bir tartibda
bo‗lsa, unda jarayonning tezligi taqqoslanayotgan tezliklarning eng sekini bilan
aniqlanmaydi.
Agar reaksiyaga kiradigan moddalarni keltirish yoki reaksiya mahsulotlarini olib
ketish tezligi reaksiyaning o‗zining tezligidan kichik bo‗lsa, unda jarayon diffuzion
zonada, agar sekin bosqich reaksiyaning o‗zi bo‗lsa, unda jarayon kinetik zonada
sodir bo‗ladi, deb hisoblanadi.
Massa uzatish jarayonlarining tezligi massa oqimi M (kg/s) yoki moddalar
miqdorining oqimi J (mol/s), shuningdek, ularning massa oqimining zichligi m (kg/s
∙ m
2
) va modda miqdori j (mol/s ∙ m
2
) deb ataladigan solishtirma qiymatlari bilan
baholanadi. Biror vaqt ichida Ω yuza orqali uzatilgan massa M
τ
= mΩτ formula
bo‗yicha aniqlanadi. Mos ravishda J
τ
=jΩτ modda miqdori aniqlanadi.
Ko‗chirishning asosiy qonunlaridan biri Fik qonuni hisoblanadi, unga muvofiq
oqim zichligi massa uzatish harakatlantiruvchi kuchining gradiyentiga proporsional:
yoki
(2.61)
bu yerda: ρ — diffuzion komponentning parsial zichligi, kg/m
3
; D — diffuziya
koeffitsiyenti, m
2
/s; x — diffuziya yo‗li.
Modda miqdori oqimining zichligi quyidagi formuladan aniqlanadi:
yoki
(2.62)
114
bu yerda C — konsentratsiya, mol/m
3
.
(2.61) va (2.62) tenglamalardagi minus ishora Fik qonuniga muvofiq moddaning
siljishi konsentratsiyaning kamayishi tomon sodir bo‗lishini ko‗rsatadi.
Konsentratsiya gradiyenti diffuzion qatlamning δ
d
qalinligi bilan xarakterlanadi,
bu qatlam chegarasida konsentratsiya C hajmiy qiy- matdan C
ω
sirtiy qiymatgacha
o‗zgaradi.
Agar taqsimlanish chiziqli deb hisoblansa, unda
yoki
(
) (
)
, (2.63)
bo‗ladi, bu yerda: δ — diffuzion qatlamning effektiv qalinligi;
— diffuziya
yordamida massa uzatish koeffitsiyenti, m/s.
Umumiy holda, ya‘ni massa uzatishning barcha uchta bosqichi uchun massa
uzatish koeffitsiyenti quyidagicha bo‗ladi:
,
bu yerda; α — fazalararo massa uzatish koeffitsiyenti, u kimyoviy reaksiya yoki
erish tezligini xarakterlaydi.
Harakatlanayotgan muhitda modda nafaqat diffuziya bilan, balki konveksiya
bilan ham ko‗chiriladi. Biror ρ zichlikka ega bo‗lgan ara- lashmaning qandaydir
hajmini v tezlik bilan siljitganda massa ko‗chishi sodir bo‗ladi: m
k
= ρv. Molekular
va konvektiv ko‗chirish hisobiga massa oqimining yig‗ma zichligi quyidagi
tenglamadan aniqlanadi:
m = m
k
+ m
d
.
Bu holda konvektiv diffuziyaning differensial tenglamasidan foydalaniladi:
115
.
/
. (2.64)
𝗏
= const bo‗lganda (2.64) da o‗ng qismning oxirgi hadi nolga teng. Unda
. (2.65)
Shunga o‗xshash, (2.65) tenglamani quyidagi kо‗rinishda tasavvur etish
mumkin:
. (2.66)
Bir o‗lchovli masala uchun (2.66) tenglamadan Fikning ikkinchi tenglamasi
chiqariladi:
, (2.67)
bu formuladan, odatda, eksperiment ma‘lumotlari bo‗yicha diffuziya
koeffitsiyentini hisoblab topish uchun foydalaniladi.
(2.61) — (2.67) tenglamalar bo‗yicha barcha hollar uchun hisob- lashlar o‗tkazib
bo‗lmaydi. Ba‘zan tuyulma massa uzatish koeffitsiyenti k
v
tushunchasidan
foydalaniladi. U element massa oqimi zichligining uning bir protsent K
konsentratsiyasiga bo‗lgan nisbatidan iborat:
, (2.68)
k
𝗏
kattalik kg/m ∙ s ∙ % larda o‗lchanadi (konsentratsiya protsenti shu sababli
kiritilganki, amaliy hisoblashlarda qotishma tarkibini xarakterlash uchun ayni shu
kattalik ishlatiladi).
116
Metalining massasi M
Σ
o‗zgarmas bo‗lgan suyuqlantirish zonasida i- element
massasining o‗zgarishi quyidagi tenglamadan aniqlanadi:
, (2.69)
bu yerda
— i- element massasi.
, (2.70)
belgilash kiritamiz, unda
yoki
bo‗adi. Bu tenglamani K
0
dan K gacha va 0 dan τ (massa uzatilish
vaqti) gacha integrallab, shuningdek, shixta materiallarining solishtirma yuzasi
(m
2
/kg) ni kiritib, quyidagiga ega bo‗lamiz:
(
)
(2.71)
Tuyulma massa uzatish koeffitsiyenti uning haqiqiy konstantalari bilan quyidagi
munosabatlar yordamida bog‗langan:
(
)
bu verda M
m
— komponent molining massasi, kg/mol;
k
𝗏
koeffitsiyent yordamida real suynqlantirish jarayonlarining murakkab sharoitlari
uchun massa uzatishning matematik modelini yasash mumkin.
117
Yuqorida ko‗rsatib o‗tilganidek, o‗zaro ta‘sirning ko‗p turlari elektrokimyoviy
hisoblanadi. Bu o‗zaro ta‘sirlar kinetikasi elektro-kimoviy xarakteristikalar
yordamida tavsiflanadi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
