Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
20
2.PODSTAWYTEORETYCZNEPROCESUKRYSTALIZACJI
Wnukleacjiwtórnejrozróżniasięzarodkowanie:
•kontaktowe(mechaniczne),
•turbulentne(oddziaływaniecieczy),
•rozmnażaniepoczątkowe(krystalizacjaokresowazeszczepieniem).
Zarodkowaniepierwotnehomogenicznejestpowodowanewysokąwarto-
ściąprzesycenia,znacznieprzekraczającegowartościgranicznestrefymetastabilnej,
wywołującegosamoistne(spontaniczne)powstawanieogromnejilościzarodków.
Wobszarzebliskimwartościomlabilnymobecnośćcząstektrzecich,np.zanieczysz-
czeńprzemysłowych,inicjujezarodkowaniezwanepierwotnymheterogenicznym.
Wynikiemzarodkowaniapierwotnegojestpowstanieogromnejilościzarodków.Te,
któreosiągnęłyrozmiarkrytycznyLkrstanowią„zaczyn”przyszłychkryształów,
pozostałeulegająrozpuszczeniu.Wartośćrozmiarukrytycznegowfunkcjitempera-
turyTiprzesyceniawzględnegoSpodajerównanieGibbsa-Thomsona[1]wpostaci
L
kr
=
RT
4
ρ
M
k
ln(
γ
s
S
)
(2.12)
Wobszarzemetastabilnym(międzykrzywąnasyceniaiprzesycenia),wktó-
rejjestprowadzonakrystalizacjaprzezchłodzenieiodparowanie,dominujezarodko-
waniewtórne.Czynnikieminicjującympowstawaniezarodkówniejest,jakwnukle-
acjipierwotnej,spontanicznegenerowaniezarodkówwwynikuwysokiegoprzesy-
ceniaroztworu,lecztworzenieichzpowierzchniistniejącychkryształówwwyniku
ichpowierzchniowegoniszczenia.Mechanizmkontaktowegozarodkowaniapolega
nazderzeniachmechanicznychkryształ-kryształ,kryształ-wirnikpompylubmie-
szadła,kryształ-ścianyaparatu,powstającychwtrakcieichwymuszonejcyrkulacji.
Teostatniewmyśldoniesieńliteraturowychniemająwpraktyceprzemysłowej
dużegoznaczenia[2,3,4].Nukleacjawtórnaturbulentnajestgenerowanaprzepły-
wemcieczywobszarzeburzliwym(tenzakresprzepływupanujewwiększości
przemysłowychaparatów),tj.pulsacjąciśnieniawokółkryształu,naprężeniami
ścinającymiisiłamilepkościowymiwywołanymiróżnicąprędkościprzepływupły-
nuikryształu.Mechanizmzarodkowaniazwanegorozmnażaniempoczątkowym
występujewprocesachokresowychzeszczepieniem,którypoleganausuwaniu
roztworemzpowierzchniszczepionkisłaboprzytwierdzonychkrystalitów.
2.3.1.
Zarodkowaniepierwotne
Rozważaniapopartetermodynamikązarodkowaniapierwotnegodoprowadziłydo
teoretycznegorównaniaVolmera[5]opisującegoszybkośćpierwotnejnukleacji
B
o
=
C
1
exp
f
|
|
l
−
T
3
C
(ln(
2
e
S
3
f
))
2
1
|
|
J
(2.13)
ZależnośćpierwotnejnukleacjiodprzesyceniaSjestsilnienieliniowa.Szybkość
zarodkowaniajestbliskazerudlamałychwartościS,którewystępująwstrefieme-
tastabilnejibardzowysoka,kiedyprzesycenieSjestduże,osiągającezakreslabilny.
