Введение
Глава 1. Анализ литературы по кристаллизации на охлаждаемых поверхностях 15
1.1. Общие закономерности процесса кристаллизации бинарного расплава 15
1.1.1. Движущая сила процесса кристаллизации 15
1.1.2. Механизм процесса 15
1.1.3. Структура многофазной переходной зоны 17
1.2. Кинетика кристаллизации 18
1.2.1. Механизм процесса 19
1.2.2. Зарождение центров кристаллизации 20
1.2.3. Рост кристаллов 22
1.2.4. Воздействие примесей и прочих факторов на скорость зарождения и роста кристаллов 25
1.3. Анализ устойчивости межфазной границы 27
1.4. Перенос тепла при кристаллизации бинарного расплава 32
1.5. Перенос массы при кристаллизации бинарного расплава 46
1.6. Методы расчёта процесса кристаллизации бинарного расплава 49
1.6.1. Аналитические методы расчёта 49
1.6.2. Численные методы расчёта 50
1.7. Экспериментальные методы исследования кристаллизации расплавов 51
1.7.1. Исследование процесса кристаллизации 52
1.7.2. Исследование скорости роста кристаллов 53
1.7. Аппаратурное оформление процессов кристаллизации расплавов 55
1.7.1. Методы фракционной кристаллизации 55
1.7.2. Методы глубокой очистки 56
1.7.3. Аппараты с совмещёнными процессами 57
1.8. Выводы 59
Глава 2. Математическое описание процесса 60
2.1. Математическое описание кристаллизации бинарного расплава на охлаждаемой поверхности с устойчивой межфазной границей 60
2.2. Математическая модель одномерного процесса кристаллизации бинарного расплава с учётом теплового влияния стенки аппарата и термодиффузии 65
2.3. Определение эффективного коэффициента распределения на межфазной границе в приближении диффузионного пограничного слоя (модель Бартона, Прима, Слихтера) 69
2.4. Исследование возможности возникновения зоны концентрационного переохлаждения 72
2.5. Оценка толщин пограничных слоев на неподвижной и движущейся границе кристаллизации 76
2.5.1. Оценка толщины плоского стационарного гидродинамического пограничного слоя на неподвижной и движущейся границе кристаллизации 77
2.5.2. Оценка толщины плоского стационарного концентрационного пограничного слоя на неподвижной и движущейся границе кристаллизации 78
2.6. Упрощённая математическая модель одномерного процесса кристаллизации бинарного расплава 81
Глава 3. Экспериментальное определение скоростей зарождения и роста центров кристаллизации в бинарных расплавах 83
3.1. Предлагаемая установка и метод определения скоростей зарождения и роста центров превращения кристаллизацией бинарных расплавов в тонком слое 84
3.1.1. Конструкция измерительной установки 86
3.1.2. Методика измерения 89
3.1.3. Возможности предложенного метода 95
3.5. Экспериментальные результаты определения скоростей зарождения и роста методом кристаллизации бинарных расплавов в тонком слое и их обработка 95
3.5.1. Обработка массива значений сигналов термопреобразователей 95
3.5.2. Обработка графических данных 100
3.5.3. Определение температурной зависимости параметров кристаллизации 103
3.4.1. Зависимости скоростей зарождения и роста кристаллов от концентрации 112
3.2. Теоретические основы метода определения скоростей зарождения и роста центров превращения кристаллизацией бинарных расплавов в капиллярах 118
3.3. Методика экспериментов по кристаллизации бинарных расплавов в капиллярах 122
2.2. Сопоставление экспериментальных данных кинетики кристаллизации, полученных различными методами 124
Глава 4. Численный расчёт процесса 127
4.1. Определение параметров теплообмена на фазовой границе в стационарном режиме путем анализа экспериментальных данных 127
4.2. Влияние кинетики кристаллизации на скорость роста кристаллического слоя на охлаждаемой поверхности 130
4.2.1. Кристаллизация при неизменной температуре хладагента 132
4.2.2. Кристаллизация при программированном охлаждении с линейной динамикой температуры хладагента 134
4.3. Моделирование кристаллизации с использованием эффективных параметров кинетики 138
Глава 5. Аппаратурное оформление для совмещённого процесса фракционирования кристаллизацией в тонком слое на охлаждаемой поверхности и глубокой очисткиполунепрерывной зонной плавкой 140
5.1. Конструкция предлагаемого аппарата 141
5.2. Математическое описание процесса 148
Выводы 153
Литература 155
Приложение
