Каскадная очистка слитка метала от примесей

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

“ЛЭТИ”

ОТЧЕТ

по лабораторно-практической работе № 1

«Каскадная плавка»

Выполнил:     Кузиков А.А.

Факультет: РТ

Группа № 2193

Проверил:     Фантиков В.С.

“Выполнено”  “____” ___________

Подпись преподавателя _________

Протокол измерений:

Цель работы:

Цель работы заключается в исследовании математической модели фазовых переходов и массопереноса на примере процесса зонной плавки, используемой дли очистки веществ от примесей. Изучение процессов, происходящих при очистке вещества методом зонной плавки, и принципов, лежащих в основе построения модели процесса при зонной плавке. Изучение понятий : диффузии, растворения, сегрегации примесей, массопереноса вещества через межфазную границу.

В основе теории всех этих явлений лежит термодинамика и кинетика многокомпонентных систем.

Краткое содержание работы:

Растворами называют смесь двух или нескольких веществ, молекулы которых перемешаны случайным образом. Если одного из веществ в смеси значительно больше, чем других то его называют растворителем, а остальные – растворенными веществами. Существуют также твердые растворы, т.е кристаллы, содержащие различные атомы.  Твердые растворы металлов называются сплавами.

Фазой называем физически однородную часть системы, отличающуюся своими свойствами от других частей и отделенную от них четко выраженной границей. Примером двухфазной системы может служить жидкость и кристалл, пар и жидкость.

В состоянии термодинамического равновесия термодинамический потенциал системы Ф имеет минимум dФ = 0,откуда следует, что равновесие двух фаз достигается при равенстве химических потенциалов

Обработка результатов:

Была проведена лабораторная работа, в ходе которой были получены числовые значения отвечающие разным параметрам системы нагреватель-стержень.

В результате этого опыта мы убедились, что число проходов не зависит от начальных концентраций, т.к. во всех опытах за 5-6 проходов было достигнуто нужное значение.

Оптимальной является длина нагревателя равная 15 см, т.к. при этой длине за одно и то же число проходов очищается большая длина стержня.

Скорость выгодно брать достаточно низкую, т.к. это длительный процесс, и с меньшей скорость у примесей будет больше времени на то, чтобы переместится из одного конца стержня в другой.

При двух примесях число проходов также не зависит от начальных концентраций примесей, распределённых по длине стержня,  и уже при 10 проходах достигается нужное значение.

Для стержня с двумя примесями наилучшей является длина равная 10 см.

Оптимальной скоростью, как и в первом случае является наименьшая.

Вывод: эффективность каскадной очистки слитка метала от примесей можно значительно увеличить путем снижения скорости движения нагревателя вдоль стержня, чтобы примесь успевала занять соответствующие свободные узлы в кристалической решетке.

Также путем увеличения длины нагревателя при прочих равных параметрах и выбором качественного исходника - с наименьшем количеством примесей.