Пирометаллургические расплавы в железоуглеродистых расплавах применительно к газовой плавке металла. Черный А.А. - 8 стр.

диффузионного потока через поверхность раздела твердое тело – жидкость. Если эта
поверхность равна F , то скорость переноса углерода описывается выражением;
                                   ∂Х DF
                              ω=     =   ( Х н − Х 0 ) = r1 ( Х н − Х 0 ) ,      (8)
                                   ∂τ βV

где D – коэффициент диффузии; F – площадь контакта; β – толщина гидродинамиче-
ского пограничного слоя; V – объем расплава; Хн – концентрация насыщения.
       Диффузия углерода в жидком железе при температуре 1823 К и интервале
мольных концентраций от 0% до 15% находится в пределах:
                                D = (6 · 10-9 – 7 · 10-9) м2/с.
       Из уравнения (8) следует, что скорость растворения при данных условиях тем
больше, чем выше отношение поверхности твердого тела, на которой идет процесс
растворения, к объему жидкости. Такая зависимость вообще характерна для гетеро-
генных превращений и реагирующие вещества переносятся к этой границе или отво-
дятся от нее. В то же время скорость растворения зависит от градиента концентрации
и температуры расплава.
       Если бы коэффициенты теплопроводности расплава γ (Вт/(м · К)) и диффузии
вещества D (м2/с) были бесконечно велики, то растворение добавки было бы мгновен-
ным. В действительности эти коэффициенты малы, и в производственных условиях
эффективными мерами для усиления массопереноса являются измельчение добавок,
повышение температуры расплава, интенсивное перемешивание добавок с расплавом.
Перемешивание приводит к уменьшению толщины пограничного слоя жидкости во-
круг частиц добавки, в котором перенос вещества продолжает осуществляться диффу-
зионным путем. В этом случае лимитирующим фактором является диффузия. Чем ин-
тенсивнее перемешивание, тем больше массообмен.
       Параметром, определяющим диффузионный перенос, является диффузионное
число Нуссельта:
                                                      ql
                                         Nu =                 ,                  (9)
                                                  D( y0 − y )

где q – удельный поток вещества, моль/(м2 · с); l – характерный размер системы (на-
пример, радиус частицы), м; y – средняя массовая доля вещества в расплаве; у0 - мас-
совая доля вещества на поверхности контакта.
       Параметром, определяющим конвективный массоперенос, будет число Пекле:
                                                        vl
                                                 Ре =      ,                    (10)
                                                        D
                                             8