автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Тепло-массообмен и структурообразование при замораживании водносолевых растворов в вакуум-сублимационной технологии ультрадисперсных порошков

- - од

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ (ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

- в ЯНН >*_______________________

На правах рукописи

ХЕЛЛО МОХАМЕД ОМАР

УДК 66.047.25

ТЕПЛО-МАССООБМЕН И СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ ВОДНОСОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ В ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ

специальность 05.17.08— Процессы и аппараты химической технологии

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Московской Государственной академии химического машиностроения.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ВОЛЫНЕЦ Анатолий Захарович.

Официальные оппоненты: академик МИА, доктор технических наук, профессор Чехов Олег Синанович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Семенов Геннадий Вячеславович.

Ведущая организация: ГНИИХТЭОС.

Защита состоится «25 » 1995 г. в « № часов

на заседании специализированного совета К 063.44.04 по специальности 15.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии— в Московской Государственной Академии химического машиностроения, по адресу: 107887, ГСП, Москва, ул. Старая Басманная, 21/4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской Государственной академии химического машиностроения.

Автореферат разослан « » 199 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

Л. Г. ЦЫГАНОВ

'АКТЕГССГЙКА РАЗОГН

Актуальность уищ.* Интенсивное 'развитие приоритетных направлений современной науки и техника, таких как микроэлектроника, вычислительная техника, приборостроение, технкз ц технология высокотемпературных сверхпроводников в решающей степени зависит о г появления новых и улучшения свойств известных твердофазных материалов со специальными магнитными и электрическими функциями. Широкие возможности для синтеза таких материалов предоставляет Еа-куум-сублимационная технология получения ультрадислерсных порошковых систем (УДП), включаяцая последовательное проведение стадий замораживания (криокристаллиэашя) расгзора походного вещества и удаления из замороженного раствора кристаллов рзстзорктеля путем сублимации. Получаемый продукт представляет собой пороиок, характерный размер частиц которого по порядку величины рзвен характерному размеру кристаллов растЕОрекньк веществ, сформировавшихся на стадии замораживания. Применение вакуум-сублимационной технолог":: позволило добиться существенного повывеняя качества большого числа перспективных материалов: ферритов, керамических электролите«, оптически прозрачной и пористой керамики, катализаторов, сорб^~-тов, высокотемпературных сверхпроводникок и других.

Функциональные характеристики таган; материалов находят':« з прямой зависимости от степени смешения кемпенекгез, которз.-, г свою очередь, ограничена размерами твердых частиц. С повышен!«« скорости захоранивания размер образующихся структурных элементов уменьшается, а равномерность пространственного распределения компонентов возрастает. Однако механизм формирования структуры твердой фазы в процессе криокристаллиэащш выяснен пока далеко полностью, что в значительной мере сдерживает темпы внедрения а практику технологии и оборудования для получения матери,злое отданными свойствами. В частности, отсутствуют модели. оЬгяснлз::и:> наблюдаемый экспериментально скачкообразный характер гпзилжег,: характерного раяыера частиц твердой фазы от интенсивности ::.:.-отвода. Как следствие, открытым оста-яся аопрсе, кялус-/ ::<? 5!?-

* В научном руководстве принимал участие к. С.М.Бражников

-веотких способов заморакивания следует отдать предпочтение при репешит задачи получения продукта требуемой дисперсности. Перспе-кнтианон СоиюЛ организации стадии крискрнсталлнзацнн представляйся тонкослойны» «ешрэишшдая исходного раствора на охлаждаемой г.еталлическси поверхности. Однако .многие вопросы, связанные как с снованием _аппзратов для замораживания на поверхности, так и с оп-ределеия&м опга-шьных режимов их работы до сш; пор остаются не-решешал'к. . '

Работа выполнялась в соответствии с координационным. планом )ЩР "Теоретические основы химической технологии" по проблема 2.27.2.6.

Целхв работа является выяснение закономерностей формирова-кия структуры твердой фазы в зависимости от условии тепло- и мас-ссубмема в процессе крнокрноталлкэацин водносолевых растворов на охлаждаемой поверхности и разработка на этой основе методов расчета и принципов конструирования оборудования для получения уль-:рзд1юперс1шх порспи:овых материалов по вакуум-сублимационной технологии.

Научная новигна определяется следующими результатами:

- получена экепершентальныэ данные по размера'.!,, ферме и ориентации чзстпц сублимированных солевых порошков при эаморэживанш! исходного раствора в широком температурном диапоэоне;

-^выявлен аффект скачкообразного'увеличения дисперсности солевых иг рявкав, вслучаемих путем крпокристачлигации к последуодего суб-глмационкого обезвоживания; ' . • ,

- экспериментально установлено существование порогового интервала температуры охлаждаемой поверхности, при переходе- через который

е:орс-,у лошкенпя. температуры) рагмер частиц резко уг.'ещЕаэгол :: ;;р:: дадьпеГтгм очзыешш темпер^гуры остается практически кеиз-!:при гл-эм структура твердой 4-ави кз дендритной преобразует.в '

- ;., -дло.>.-.-на .¿ская • модель отруктурсСсрааозакгд при крпокрпс-.ч-'.-г^аш:.: аодк-л; г д-.-г.ы.к растворов, основанная на предположен::;: с

сгрукг^ ги твердой ¿язь: в результате сокиестнсго ра:<-гг'.вк г.рг^эссог. ; :-:2к*..-?£ того рсотз кгкггазлзв и гомогенного га;:с-

- показано, что процесс фэрыировачия структуры твердой ¡f-'wi контролируется не скоростью гфодвиления фронта кристаллизации, -г темпом охлаждения погодного растворз;

. - получено приближеннее аналитическое реке-ние задачи о тенпепату-ре, установившейся на поверхности контакта жид.костн о охлаждаемой поверхностью.

Практическую значимость работы составляют:

- экспериментально определенный интервал температурь» охлаждаемо:': поверхности, соответствующий переходу структуры г а.',прожитого раствора от дендритной к мелкозернистой, сопрово^да-одемуся екзч-кообразным ростом дисперсности продукта;

- конструкция барабанного крпокрпсталяигзтора;

- рекомендации по ' выбору холодильного оборудования для поверхностных крио1фиставлиэаторсв, недольэуемах в ва^/ум-еублюлацнон -ной технологии УДИ;

- результаты сравнительного знагига кинетики и энслер-икентаикие данные по дисперсности продукта, достигаемой при кспольгоаани;< известных способов замораживания исходного раствора.

Апробация pafioi'u. Результаты диссертационной рабеш дывались и оСсулдашюь . на Мгкреспу&и!кан:кой научно- техгь. - г.ск. й конференции "Интенсификация'лссцессов кимическсй к хитдевей тсхь;.-лпгяи "Процессы - 93", Ташкент, 1993; XLV лаучга-технической конференции ШХМ, Москва, 1933; Всероссийской научно-пр^тичес.--^^ конференции "Высшая школа Россия и конверсия", Москва, J.933; : .Международной научной конференции "Методы кибернетик:! хйыико-1?-х--нологических процессов",. Москва, 1994.

Публикации. Результаты работы апу£л;:;:сЕань; а трех пс-чзтьх:: работах. •

■ Структура и объем работы. Длосертантга состоит и? пведенил. четырех глав, выводов, списка литературы (22 нагшенопь::::;*:). п^;:-л.ж-нии и содэркит стр., в тем чязлз /йЛсх^. ссновнсгс- т-.-к;-га рисунков и .4'.. таблиц.

На защиту выносится: -■ '"ооконлки'э срган:;з.-да:и егтет г?ажрал;:Е2я;гя с/Слгмасг;»»-::": олопкг получения солевых пероткав в г{с-р«е р.-егг^еапл гонке. иного яглесбн;:л на схлавдаемую ме таллинскую ncn-px;Kcr¿;

- метод и количественное соотношение для определения 'л'емпературы, устанавливающейся на границе кидксстк с охлаждаемой поверхность»;

- эффект скачкооЗраааого увеличения дисперсности сублимированных солевых порошов при непрерывном поникенш: темперутуры криокркс-тьллкэацик исходного раптнора;

- физическая исдель'формирования структуры твердой фазы в процессе крискристаллнзашт водкосслеанх растворов;

- конструкция барабанного криокриоталлизатора;

- рекомендации па выбору температурного режима холодильного оборудования для поверхностных криокршталлигаторов, используемых в вакуум-сублимационной технологии УДЯ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1•" Введение. Выявлена актуальность проблемы. Сформулирована цель исследования. Перечислены основные результаты работы.

~• Лктературпзй обзоо. Постановка задач исследования.

Проанализированы сановные методы получения ультрздисперсных порошков неорганических ¿¿агериаюв. Показано, .что известные молельные представления о формировании структуры твердой фазы в процессе криокрисгаллизацш, согласно которым характерный размер кристаллита пропорционален У"®? , не всегда удовлетворительно согласуется с экспериментом.^ Отмечено наличие экспериментальных данных, указьгаачздх на скачкообразный характер зависимости размета частиц твердой фазы от интенсивности теллоотЕода. Изложены иэ-ьеотные теоретические к экспериментальные результаты по кинетике сановных способов замораживания: з криогенных жидкостях, в вачуу-и нз оклгядаекоа поверхности. Выявлено отсутствие информации, пезваялюцей непосредственно сравнить указанные способы по интен-сшяюота. Предстаздэкы технические решения по аппаратурному счгормдгшет стэд»; замерамиззния в вак/ум-с-ублш<ацконной техноло-г.гл УДП. Сфзрмулгрованы задачи исследования. *

?......¿а.ораг.пванкя и дисперсность сублимированные со-

1!ог-;анл&21!1 гадзча ернгнвпия оснсгнах опссзбав гаморажигадкя т«э кинетике па дисперсности: пэлучаамого продукта. При использо-

вании известных решений длл случаев замораживания раствора, на охлаждаемой поверхности необходимо знать температуру на границ? раздела, зависящую от условий охлаждения поверхности. При рассмотрении данной задача в граничных условиях третьего рода обычно задают температуру хладояосителя и используют коэффициент теплоотдачи. ' В условиях, характерных для стадии криокристаллизации з зублшационной технологии, когда замораживанию подвергаются фрагменты раствора в виде тонких пластинок или малых капель, так;;:.! подходом удовлетвориться нельзя, поскольку формирование структуры происходит именно в период релаксации температурного поля в массиве теплоотводящей поверхности. Решение для температуры на границе раздела получено в виде■: 1_

• Тгв ±((¿Т,-к)+/Л(кщТкр- 7,))) (1)

Представлены результат расчета температуры, которая устанавливается на поверхности капли воды, приведенной в соприкосновение о охлажденным телом, зыполненш-.:м из различных материалов, [¡оказано, что минимальная температура устанавливается на грачпце жидкости с склаэденной медной поверхностью.

Полученные результаты использовались для определения скорости замораживания на охлаждаемой поверхности. Для сценки скорости замораживания в жидком азоте, охлажденном геисале и в вакууме были привлечены результаты других авторов. Скорости закпрачи-вания, реализующиеся в разлгпких процессах сопоставляются мехлу зобой и с температурой охлаждающей срэды на рисунке 1а.

Установлено, что наиболее высокие скорости достигается в злучае замораживания раствора на охлаждаемой поверхности. Пр;; этом, в отличие от_ других способсв, обеспечивается возможность реализации процесса в широком диапозоне иаменента температуры охлаждающей среды: от температуры умеренного холода до азотной.

Экспериментальное исследование каждого рассматриваемы:-: зпособов непосредственно по дисперсности получаемого продукта включало три этапа:, получение заморсх-энного материала, его субл'г-¿ац:;;„нное обе'звставание и дисперсионный анализ. В качестве модельного вещества в эксперименте использовался ьсдны:': р?~7£ср нитрата калия эзгектической концентрации. Для д;:сперс::"н;-:ог э зи.ч-

Уу/ мА

шг

¡0

4

1 \

■ в \ \

д V 1/ к

1

<оч

во т № т т ¡во т т г«о т

"'¿к. ха. Сравнение основных способов замораживания по сю»

рустк процесса; 1 - в жидком агоге, 2 - в гексаче. 3 - испари тчльчоо замораживание, 4 •• па металлической поверхности.

ео <а м м гя га т

Рис.16. Срг-лнениг оснтщ* спос-обоз эамора-.изачия по аис «.ерсьлгти продукта; © - 5 аддком азоте, ® - а ген-сан«, Д,А - исла-гч'гег.ъное ъа^арэхитше, о г йа м<?г&ллич<?скс>й псвврхносш.

.:::гз продукта использовались методы электронной мичросопии (рост роьый микроокоп I3M - SS. jEOL, Япония), адсорбционный метел и метод седиментации (анализатор частиц "САРА-700", H0RIBA, Япония). Сублимационное обезвоживание замороженного ^зтериала гг водилось на установке КС-30.

Cxiiia экспериментального стенда для исследования процесса эамораизз:-::*.- на охлаждаемой поверхности доказана на рис.2, В эгтытах исходной раствор наносили через распиливавшее устройство «а торцевую поверхность медного цилиндра 8. После нанесения жидкости на заданное число цилиндров, каждый из которых был предав рительно охлажден до определенной температуры, проводили сублимационное обезвоживание образцоз замороженного раствора в одинаковых- условиях. Полученный в результате экспериментального исследования характер зависимости дисперсности продукта от температуры эхлаждающей среды в графической форме представлен на рис.16. Установлено, что продукты, полученные при замораживании исходного раствора в жидком азоте и в охлажденном гекоане, значительно уступают продуктам испарительного замораживания и , в особенности, продуктам, полученным при замораживании исходного раствора на медной поверхности в отношении как размера частиц, так и cren?r-. rix однородности. При относительно высоких температурах поверхности (Т >24R К) продукт имеет четко выраженную дендритную струкгу зу. С понижением температуры в интервале 273 - 245 К характерный эззмер структурных элементов уменьшается достаточно плавно. При достижении некоторой "критической" температуры, примерно ранкой 245 К, структура продукта из дендритной преобразуется в мелкезер пютую с резким, скачкообразным уменьшением размера частиц. Даль-1ейшее понижение температуры к околь-либо заметному избиение зтруктуры продукта не приводит. Сформировавшаяся в результата 'скачка" структура характеризуется высокой степенью однородности, но выгодно отличает продукт, полученный путем заиоражшззлия к:-(одного раствора на метапле, от продуктов, полученных при использовании других способов за^оракивания, в частности, испарительно 70 завораживания в вакууме.

- я

Рис.2. Схема экспериментального стенда лчя исследования процесса заыораштания .на оклаадаеыой поверхности-, 1- емкость о исходным материалом, 2 - перистальтический насос: 3 - демпфирующая емкость, • 4 - манометр, 5 - капилярнкй винтошй канал регули- . руемой длины, 6 - клзлаи отсечной, 7 ■'- 'раслшшваадэе устройство, 8 - медный цилиндр, 9-.- термопарз, .10 - морозильный ларь установки КС - 30, 11 - потенциометр.

4.Структурообразов£.кие в процессе криокристаддизации водно-

солевых растворов.

Обоснована необходимость разработки модельных представлений, содержащих рациональное объяснение выдвленкого аффекта скачкообразного уменьшения характерного размера структурных элементов замороженных воднооолевых растворов. На основе анализа полученных и известных экспериментальных и теоретических результатов сделано заключение о существенности влияния на процесс формирования структуры механизма и интенсивности аародьшеобразования.

Предложенная физическая модель процесса структурообразова-ния в езтвердевзощкх коднасолевкх растворах построена в предположении, что зафиксированное в твердой фазе.распределение кристаллов по размерам формируется 'в результате совместного протекания, двух процессов: гомогенной куклеацни, развивающейся в условиях Оыотрого переохлаждения жидкости, и равновесного "роста кристаллических эародызей, появившихся. ка Солее ранних стадиях, процесса.

Если а охлахдазмом с некоторой скоростью элементе жадности отсутствует цркувси, споао5нь:е щэ!Ц£и?снать процесс гетерогенной

нуклеации, образование центров твердой фазы может происходить по флуктуационномумеханизму. В начале процесса интенсивность гомогенного гародышеобраэования, сильно зависящая от величины переохлаждения, относительно невелика, поэтому должно быть также невелико число жизнеспособных центров твердой фазы, возникающих в системе на ранних стадиях.

Начиная с момента появления этих центров, будет происходить их рост, -сопровождающийся выделением скрытой теплоты фазового перехода. При этом в некоторой окрестности каждого растущего зародыша температура жидкости будет повышаться, а размеры самой области с течением времени увеличиваться. Таким образом, уже в самом начале процесса в системе происходит формирование локальных зон, в пределах каждой из которых температура жидкости изменяется от То-Ткр(на поверхности растущего кристалла) до Т=То- ДТ. . Такие зоны здесь мы называем "зонами питания" растущего кристалла. Для расчёта протяженности зон питания был использован интегральны!" метод: размер зоны для каждого момента времени определялся из условия равенства количества теплоты, затраченного на нагрев зоны, и отведенного теплопроводностью от растущего кристалла. Также было принято допущение о линейности распределения температуры г пределах зоны питания.

Разумно предположить, что в пределах зон питания гомогенного зародышеобразования не происходит. Новые зародыш! с течением времени могут возникать только в свободном, т.е. не занятом зонами питания объеме систем. Появляясь, эти зародыши, в свою очередь, создают собственные зоны питания, также увеличивающиеся вс времени, что приводит к дальнейшему уменьшению свободного обьема. В момент, когда зоны питания распространяются на весь объем системы, и в последующие моменты каждый кристалл дорастает до размеров, определяемых своей зоной питания. При этом структура твердо;" фази фиксируется.

Если темп охлаждения' невелик, число жНэнеспоссбных зародышей незначительно, и определяющим-является процесс роста зон питания. В этом случае структура-твердой фазы должна быть представлена небольшим числом относительно крупных кристаллов. При высоких же значения;:" теша охлаждения частота аарсдапесбрагсвавпя Су-

[ет возрастать чрезвычайно быстро и , начиная с некоторого.момен-•а времени, скорость появления новых зародышей будет существенно [решишь скорость распространения зон питания. В этом случае ■ледует ожидать формирование твердой фазы мелкозернистой структу-ы, характеризующейся большим числом мелких кристаллов, достаточ-

0 равномерно распределенных по размеру. В реализации именно та-огс механизма мы усматриваем логику рациональной интерпритации «явленного аффекта. Ниже приводятся алгоритм и блок-схема прог-аммы расчета размеров частиц по предложенной модели (рис.3).

I-.Л: СО^ (2)

лЛ (?)

ГУ>_- Т. лТ^ (*)

к схр! 1 ■ вй)- тФ ■ лв'^^Р (5")

и . К. ехр1 > О - _ , АО 17

Л (6)

ЧГ-Л-ЧХ (9)

Пол' ченные распределения кристаллов по размерам представле-

1 на рис.4.Установлено удовлетворительное согласие результатов 1счета с экспериментальными данными

5. Применение результатов экспериментального и теоретического исследования для разработки аппаратурного оформления стадии криокриоталлизации в вакуум-сублимационной технологии УДП.

Обеспечение технологически-: линий эффективными холодильными ¡тановкямк является одной из наиболее сложных зада-' в практике «работки оборудования для получения УДП вакуум-субл1шационным

(ГОДОМ.

Проанализированы технические характеристики серийно выпус-.емых отечественных холодильных машин с целью оценки еооь: *ноо-

Блок-схема

С начало )

V

ВЬо? асхсдиых дшык /. yavâjio бргменного uHrepbânâ <fv Z темп охлаждения Toh 5 шгг по &ремс*и st

$аЗоыиц , Ибнстшт

~т 1

п \¥ А 1л

ч ; # г Г —>

Г мН

- 50 К/с 40 К/с *г ЗС К/с 20 К/с -10 К/с г 1 К/с.

Рис.4. Распределение кристаллов по размеру в зависшости от темпа охлаждения.

тей их использования на стадии замораживания исходного раствора в вакуум-сублимационной технологии УДП. Показано, что при следовании известным рекомендациям (температура поверхности порядка 233К и ниже) неизбежно приходится сталкиваться с необходимостью эксплуатации холодильного оборудования в термодинамически нерациональном режиме. Использование аффекта скачкообразного роста дисперсности продукта, реализующегося при температуре охлаждающей среды порядка 245 К, создает необходимые предпосылки для эффективного применения на этой стадии доступных одноступенчатых холодильных машин, что предопределяет существенное повышение технике- экономических показателей производства. Предложена конструкция морозильного аппарата типа барабанного льдогенератора (рис.Б) для проведения стадии криокрксталлизации солевых растворов на 'охлаждаемой медной поверхности.

В основу конструкции положена схема о вертикальным расположением барабана, чем обеспечивается более интенсивное кипение хладагента: при этом выбрана компановка "вращающийся барабан-неподвижный режущий инструмент". Барабан аппарата выполнен"из меди; он имеет наружный диаметр 520мм и высоту 320мм. Схема крепления режу1;егс инструмента предусматривает возможнеть регулировки

Ркс.5. Барабанный льдогенератор; 1 - фланец, 2 - шкив, 3 -корпус, 4 - днище, 5 - крышка, 6 - вставка, 7 - стакан, Э - цоколь, 3 - змеевик, 10 - кольцо, 11 - форсунка, 12 - стопорное кольцо, 13 - прижимное кольцо, 14 - ралределитель, 15 - прокладка, 16 - прижимное кольцо, 17 - стопорное кольцо, 15 - патрубок, 19 - выстрел, 20 - пружина, 21 - пруток, 22 - нож, 22 - выстрел, 24 - хомут, 25 - патрубок, 26 - трубка, 27 - поводок, 23 - лал-ц, 29 - муфта. 30 палец, 31 - хомут, 32 - винт !.!8, 33 - гайка Ьй, 34 - винт М8, 34 - шайба Гровера, 35 - вайба Тренера, Зо - гак-лепка, 37 - винт МВ, 38 - аайб* 0 8, 23 - гайкз 4С - подл:--ник N320, 41 -винт, .42 - шзй5а ГрсЕора.

угла установки нома относительно понерхнссти барабана, а твулч усилия прииатия. Уаел, сыонтпрсвз^ны:'! чэ дк:ог,е барабана, гжэхлг-ет функцию опоры вращения речуеэго инструмента п. едн :грег.:елнс, -распределителя неходкого раствора в еноте:.« огегенг.е. Система о>-ллмдения морозильного барабана пят-счаес медик: гм-иг,:^ з, кномый к внутренней поверхности 'арабака о йоигсг«® бетами с, холодильной иапини субл::ма:ц:онк:и усг2н:дкл Ке-Эд (не лецМэиа).

- и -

В результате нспиташш аппарата подтверждена реализация эффекта скачкообразного увеличения дисперсности в условиях, характерных для работы прошсденньк морозильных аппарате»-' барабанного тина. Отмечено удовлетворительное соглазие результатов испытания при критической температуре и размеров частиц (0,09 - 0,14 мкм) о полученными ранее данный. В пределах исследованного дизпозонз 'толщины пленки:"на\-.оро.£е:-;ного матер:*,ала дисперсность продукта оказалась сла5о зависящей как собственно от юлящий пленки, так и от осяовнож параметров распила. Полученные результата н основные те-хкпчеекпе ребенка кссгедоввннс-го аппарата предложено рекомендовать в качестве исходных данных для разработки промшленных морозильных аппаратов барабанного типа.

вывода -

1. Процесс крпокристаялизации на охлаждаемой металлической поверхности характеризуется наиболее вьоокой интенсивностью и, в отличие от других известных способов замораживания, может быть о^ективко реализован в широком интервале температуры охлаждающей

среди.

2. Стадия замораливания, реализуемая в форме распыления или тзшюсгойкого нанесения исходного раствора на охлаждаемую металлическую поверхность,- обеспечивает наиболее высокую по сравнению о альтернативны:.!)! способами дисперсность продукта. Получаемый при этом порошок характеризуется низким к ыоио.дисперсному распределением частиц с характерны),1 .размером 0,1мкм.

3. С пенидгнти температуры охламдаюарй среды в процессе гаморэлкванпа дисперсность продукта возрастает сначала плавно, а эатем скачкообразно. Эффект скачкообразного роста дисперсности реализуется в интервале ЕЗЗ - 2£3 К. При этом характерный рзгкер частиц порошка регко уменьшается до некоторого предела и при дальнейсем снакенл: температуры схлаздаэдзй среды остается практически неизменным. а структура материала преобразуется из денд-, рптнан в мелке?:'рнксгук.

4. • ::-:з;:ческаз модель структурсобраэоаания при криокриотзл-

воднг-солезьх растворов, осксваизая на предпололе;:;;;; о

формировали« структур« твердой фази в результат э с-идегтн.-со р^-вития процессов равнореского роста кристаллов гоузг*пи'го елрз-дыяе-образовашю, удовлетворительно согласуется с экзя-р:а.:с-птс-ы и верно предсказывает как порядок вэлкчгаа размера структурах глс-ментов твердей фазы, так и характер распределения части:; по размерам.

5. Параметром, определять! характеристик:: структура продукта, является темп охлаедепия исходного г^отвор.ч. С ув-глачеи:**« темпа рззмер частиц уменьшается, а степень однородности структуру возрастает.

6. Эффект скачкообразного роста дисперсности предоггс-АС-лд&т возможность получения ультрадисперскых систем с хердтаттрким размером частиц 0,1 мкм и менее при использоьзкш: на стгдги замораживания исходного раствора температур умеренного холода, ч~:: обеспечивается существенное повышение текяпко-зк.-::С!л:ческ'.:х показателей производства.

Основные обозначения

Т - температура, К; t - Tétm охлаждения,к 'с,Si - переохлаждение, К; J - частота гомогенной нуклеацлпЫ,/3 - Ce&pa?i;op-ные параметры; Ô - относительное снижение температуры; Д0 - относительное переохламдение; п - число эаредашеп твердой ф^зы; V -объем, м5; R - радиус, м; -X - коэффициент тепдспговадностг., Вт/(ы.к. ); J3 - плотность, кг.'м*; Ср - уделгн.эл тбплО'Л.тес-еть, дж/ (кг. к) ; С - - в рема, с.

Индексы

Г - относится к гр.чкпцо кокга::та; 4 - относится к у.?:■-:ч-•гу; кр - кристаллизация; и - н.г-:=гьн:с т::г:".>.::е: л - сигбслкн:''; ?.п. - относится к зеке шпзаял.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. Бражников С.М., Волынец А.З., Иванов S.U., Хелло M.G.

О формировании структуры твердой фазы в процессе контактной кристаллизации растворов.// Тез.докл. Межреспубликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пищевой технологии". Ташкент, 1993. с - 293.

2. Бражников С.М., Вслынец А.З., Хелло М.О. Вакуум-сублимационная технология получения ультрадисперсных порошковых материалов.// Гез.дскх. Всероссийской научно-практической конференции "Высшая школа Fccchk и конверсия". Москва, 1953.

3. Кутепов A.M., Бражников С.М.. Ткрия Н.В., Хелло М.О.

О структуросбразоЕании в процесса криокристаллизации.// Тез.докл. IV Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" ("KXTIT-94") .ч. 2, с.34, Москва, 1994.