Кинетика процесса смешивания.

Кинетика- наука о движении и движущих силах процесса.

Кинетика перемешивания - количественное соотношение между однородностью смеси и продолжительностью перемешивания.

Основная задача кинетики перемешивания - оценка сил влияния различных факторов на процесс, и вывод математической моделей, наиболее полно описывающих эту зависимость, т.е. необходимо определить изменение критерия качества во времени с учетом рабочих параметров и габаритов смесителя и физико-механических характеристик исходных компонентов и смеси.

Скорость процесса смешения - число актов образования смеси за единицу времени в единице V.

Смесители организуют процесс таким образом, чтобы образование смеси было преобладающим по сравнению с разложением. Рабочие параметры выбирают так, чтобы m = max, а l = min.

Na – число частиц компонента А

Nb – число частиц компонента В

Na à Na’

- конечные значения.

Nb à Nb’

Уравнение скорости по одному из компонентов будет выглядеть следующим образом:

W = (1/V) (dNa/dT); V = const;

Считается, что объем смесей остается постоянным в процессе перемешивания, тогда это выражение можно внести под знак дифференциала:

W = (d/dT (Na/V)) = dCa/dT.

Са – мольная концентрация.

Уравнение скорости можно записать через дисперсию:

W = (d/dT) ((Na – Na’)/V) = d(Ca – Ca’)/dT = dS/dT

Скорость есть величина, определяющая величину кинетической кривой. Изменения качества смеси во времени.

Крутизна изменения качества определяется скоростью перемещения компонентов в объеме смеси с соответствующим увеличением поверхности раздела фаз.

Физический смысл скорости – tg угла наклона касательной к кинетической кривой в рассматриваемой точке.

Изменение свойств смеси во времени σ = f (τ) – называется кинетической кривой. По этой кривой можно определить скорость процесса в любой момент времени. Чтобы процесс шел, необходимо приложить внешние силы. Они могут быть:

- массовые (сила тяжести, сила инерции, центробежная, напряженность электрических полей и т.д.);

- поверхностные (внешнее и внутреннее трение, вязкость, сила поверхностного натяжения, сила сцепления и плотность).

Если массовые силы превышают поверхностные (Рмас.> Рпов.), то получается расслоение, осаждение, сегрегация. Для перемешивания таких материалов необходимо внешнее силовое воздействие, т.е. чтобы поддержать частицы с большой плотностью в смеси.

Уменьшение внешней силы можно достигнуть снижением дисперсности. Если Рмас. = Рпов., то смесь устойчива, т.е. внешние силы близки к нулю. Если Рмас. < Рпов., то смешение происходит самопроизвольно, но смесь разлагается, т.е. происходит всплытие частиц.