ТЕПЛОВЕ УПРАВЛІННЯ МЕХАНОХІМІЧНОЮ РЕАКЦІЄЮ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2021.2.01Ключові слова:
механохімія, гідродинамічна модель руху, теплове управління, механохімічна реакція, черв’ячний реактор, коефіцієнт швидкості реакціїАнотація
Механохімія вивчає та пояснює процеси хімічних та фізико-хімічних перетворень, які породжуються механічним впливом на речовину. При здійсненні глибоких механохімічних перетворень, як правило, необхідно передати твердим реагентам порцію енергії, порівняну до енергії міжатомних зв’язків. Для цього використовуються різноманітні машини та апарати, такі як екструдери, в яких механічна енергія постійно передається подрібненому матеріалу.
У статті розглянута взаємодія двох реагентів у найпростішій хімічній реакції у стані суміші часток двох сортів, що відбувається при стисненні часток, що мають широкувату неправильну форму та стикаються одна з одною, утворюючі області контакту. У цих областях виникають значні концентрації напружень та нагрів речовини з утворенням нової фази.
Теплове управління механохімічною реакцією полягає у підтримці оптимального балансу дисипативного тепла та тепла від теплоносія у черв’ячному реакторі для того, щоб швидкість протікання та кінцевий продукт реакції задовольняли поставленим технічним умовам. Надані у статті формули для розрахунку коефіцієнту швидкості механохімічної реакції, теплообміну між черв’ячним реактором та каналом рубашки, теплообміну між рубашкою та оточуючим середовищем дозволяють розрахувати умови балансу для теплового управління.
Блок-схема технологічної лінії, що представлена у статті, є економічно вигіднішою у зрівнянні з проведенням цієї ж реакції у розчиннику. Економічна вигода полягає в елімінуванні стадій введення та видалення розчинника з продукту реакції.
На завершення зазначено, що механохімічна реакція перетворення суміші двох дисперсних матеріалів, що складається з твердих часток, у рідину може бути реалізована у непереривних умовах у потоковому режимі у черв’ячній машині. А теплове керування ходом механохімічної реакції можна здійснити за допомогою керованого теплообміну з теплоносієм у рубашці в умовах погілковій просторової дисперсії.
Посилання
Bytyagin P.Y. Solid state chemical physics М.: МNU. 2006. – 272 р.
Heniev G.А., Estrin М.І. Dynamics of plastic and bulk condition. – М.: Stroyizdat. 1973. – 216 р.
Tovazhnyanskyy L.L., Beletsky E.V., Tolchinsky Y.А. Modeling non-Newtonian fluid flows in channels of basic geometry. – Kharkiv.: NTU KhPI. 2013. – 319 p.
Volmer М. Kinetics of the formation of a new phase. – М.: Science. 1986. – 208 p.
Avvakumov Е.G. Mechanical methods of activation of chemical processes. – Novosibirsk.: Science. Sib. 1997. – 306 р.
Bowden F.P., Teibur D.Т. Friction and lubrication of solids. – М.: Mechanical engineering. 1968. – 544 p.
Galakhov М.А., Gusyatnikov P.B., Novikov А.P. Mathematical models of contact fluid dynamics. – М.: Science. 1985. – 294 p.
Kragelsky І.V. Fundamentals of friction and wear calculations. – М. Mechanical engineering. – 1977. – 526 p.
Tsesek L.S. Mechanics and microphysics of surface abrasion. – М.: Mechanical engineering. 1979. – 264 p.
Lurie А.І. Elasticity theory. – М.: Science. GRFML. 1970. – 940 p.
Landau L.D., Lifshits Е.М. Elasticity theory. – М.: Science. GRFML. 1965. –
p.
Kachanov L.М. Fundamentals of the theory of plasticity. – М.: Science. GRFML. 1969. – 368 p.
