Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Генералов М.Б. -> "Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ" -> 86

Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.

Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ — М.: Академкнига, 2004. — 397 c.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка): osnovnieprocessiitehnologii2004.djvu
Предыдущая << 1 .. 80 81 82 83 84 85 < 86 > 87 88 89 90 91 92 .. 145 >> Следующая


В случае реальной кристаллизации расплава в формах величина переохлаждения расплава изменяется по сечению формы, что, естественно, отражается на структуре отвержденного продукта. Обычно на поверхности отливок, где происходит значительное переохлаждение, вещество состоит из мелких кристаллов, а в центре (малая степень переохлаждения) образуются более крупные кристаллы.

Отверждение индивидуального кристаллического вещества. Кристаллизация (отверждение) расплава при изготовлении литых зарядов обычно производится путем их охлаждения посредством теплопереда-ющих стенок. При этом кристаллизация является типичным нестационарным процессом переносом тепла, скорость которого в общем случае зависит как от интенсивности теплопереноса в системе, так и от скоростей зарождения V3 и роста Vjl кристаллов. Для различных веществ соотношение этих факторов проявляется по-разному.

Для отверждения расплавов веществ с высокими скоростями V3 и Vjl (почти все металлы, большая часть низкомолекулярных органических веществ, в том числе и ТНТ) лимитирующей стадией процесса обыч-

¦236 но является интенсивность отвода тепла от растущих кристаллов к охлаждающей стенке [15]. Для таких веществ процесс протекает следующим образом. Первоначально на охлаждаемой стенке, где достигается наибольшее переохлаждение расплава, происходит зарождение центров кристаллизации, образующих при своем росте приповерхностный кристаллический слой. С течением времени фронт кристаллизации (граница раздела кристаллической и жидкой фаз) постепенно перемещается в глубь расплава (рис. 7.4) со скоростью, обусловленной интенсивностью отвода теплоты от границы раздела фаз. При этом температура на фронте кристаллизации вещества Tr ниже равновесной температуры кристаллизации вещества Ткр на величину переохлаждения A T = Гкр - Tr

Переохлаждение A Tkp зависит как от интенсивности отвода теплоты, так и от скоростей V3 и v . Для веществ с большими значениями V3 и Vji показатель A Tkp близок к нулю. Здесь процесс кристаллизации полностью определяется интенсивностью нестационарного теплоот-вода от границы раздела к охлаждающей среде, имеющей температуру Tc. При этом существуют две возможности теплопереноса в расплаве — путем теплопроводности либо конвекцией (с использованием перемешивающих устройств).

Рассмотрим процесс кристаллизации полуограниченного массива перегретого расплава вещества с высокими скоростями V3 и ул, примыкающего к плоской охлаждаемой стенке, для случая, когда перенос теплоты в расплаве происходит за счет теплопроводности. Пусть за время т на стенке толщиной Sct, изготовленной из материала с теплопроводностью Xcr, образуется кристаллический слой толщиной 8. Интенсивность внешнего охлаждения характеризуется коэффициентом теплоотдачи ас. Кристаллическая фаза имеет плотность P1, коэффициент теплопроводности X1 и коэффициент температуропроводности а жидкая фаза (расплав) соответственно р2, X2, а2. В этом случае распределение температуры T1 (х, т) в кристаллической и Т2(х, т) в жидкой

¦237

О х

Рис. 7.4. Расчетная схема процесса кристаллизации

1, 2 — соответственно твердая и жидкая фазы фазах по нормальной к стенке координате описывается уравнениями (4.8) переноса энергии (см. подразд. 4.3) и для однонаправленного потока:

ЭГ,(х,т) Э2Г,(х,т) і Л ON —^— =O1—~2 (т>0; 0<*<5); Эт Эх

(7.2)

Э Т2(х,х) д2Т2(х, х) , .

—lZ—- = O1-—- (т>0;8<х<оо).

Эт Эт

(7.3)

На перемещающейся границе раздела фаз должно выполняться условие теплового баланса с учетом источника тепла фазового превращения:

ЭЩт) ЭГ2(5,т) , db

(7.4)

Уравнения (7.2) - (7.4) образуют так называемую задачу Стефана со следующими краевыми (начальными и граничными) условиями: начальные условия:

при т = 0 Т2(х, 0) =Tp, 5 = 0;

граничные условия:

при X= 0 T1(O5T)=T;;

при х = 5 T1 (5, т) = Т2((5, т) = Ticp;

при X = O0 Т2(-,х) = Тр, MpH = О,

dx

(7.5)

(7.6)

(7.7)

(7.8)

где Tp - температура перегретого расплава относительно температуры кристаллизации; Tp > Ткр. Tn - температура кристаллической фазы на охлаждаемой поверхности.

Решение уравнений (7.2)-(7.4) с учетом краевых условий (7.5)-(7.8) дает распределение температуры в кристаллической и жидкой фазах: "

Ti(XfX)-Tc = T -T

jKp jC

b + ^/Twjrerf

( \ X

2Л/а[т

b + ^mlterf



¦238 /; гр-г2(х,х)

erfc

f \ X

T -T

P iKP

erfc

\-Ма2Т у ' 8 4



и скорость изменения толщины кристаллического слоя

«ФРІ

d8 dx

M7Icp-rC )ехр

г2 Л

4щх

^2(7P-rKP)exP

;2 Л

4a2Xj

b + ^na1Terf

фш2хетіс

(7.9)

Здесь b — коэффициент, характеризующий термическое сопротивление со стороны охлаждающей внешней среды 1/а и охлаждающей ( 1 5 ^

стенки Sc1Act, b = X1 — + —; ас — коэффициент теплоотдачи от

о..

vCT /

стенки с окружающей средой; 8СТ - толщина стенки; Xct - теплопроводность стенки; erf(?) — интефал ошибок (вероятностей), причем erf(0) = 0, erf(°°) = 1; erfc(z) = 1 - erf(<:); г - аргумент, стоящий под знаком функций erf и erfc, значения которых затабулированы [4, 5].
Предыдущая << 1 .. 80 81 82 83 84 85 < 86 > 87 88 89 90 91 92 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed