Procesy rozdziału w chemii, cz. 3

1) Analiza sitowa - metoda badawcza polegająca na rozdziale materiału (gruntu, mieszanki mineralnej) na frakcje zawierające ziarna o różniej wielkości, poprzez przesiewanie przez zestaw sit, w wyniku czego ziarna o odpowiednich średnicach pozostają na kolejnych sitach (o coraz mniejszych oczkach). Po zważeniu poszczególnych klas ziarnowych określa się ile procent materiału pozostało na każdym sicie w stosunku do całości materiału.

Analiza sitowa jest jedną z metod analizy granulometrycznej. Pozwala określić skład ziarnowy (frakcyjny) przesiewanego materiału.

Procesem technicznym o takiej zasadzie jest przesiewanie, przy czym stosuje się go zwyczajowo do materiałów grubszych (o frakcjach dominujących grubszych od 1-2 mm a nawet kilkunastu milimetrów, np. kruszyw i piasków).

Analizę sitową wykorzystuje się m.in. w sedymentologii, geologii inżynierskiej(gruntoznawstwie) i geotechnice do określenia składu granulometrycznegogruntów a wobec tego ich dokładnej nazwy, właściwości i możliwości wykorzystania, a pośrednio także i w hydrogeologii do określenia niektórych właściwości gruntów, takich jak np. współczynnik filtracji (na podstawie wzorów Hazena, Carmana-Kozeny i innych).

Analizę sitową wykonuje się ją używając sit o średnicach oczek dobranych odpowiednio do przesiewanego materiału. Norma^[1] podaje stosowane dla sit wymiary boczków oczek kwadratowych:

40 mm, 25 mm, 10 mm, 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,1 mm (dla materiałów zawierających kruszywo, kamienie, żwir, piasek lub inne grubsze ziarna) czy też 0,071 mm lub 0,063 mm (dla bardziej drobnioziarnistych materiałów takich jak mączka kwarcowa, piaski z pyłami); dopuszcza się zastąpienie sit 0,071 i 0,063 mm sitami o wymiarach oczek 0,074 i 0,06 mm. W różnych działach nauki i gospodarki mogą być używane sita o nieco różniących się średnicach oczek.

Analizę sitową można przeprowadzić 2 metodami:

• na sucho (najczęściej) - dla gruntów i kruszyw niezawierających grudek gliny lub ziaren oblepionych gliną.
• na mokro - dla materiałów zawierających grudki gliny lub ziarna oblepione gliną lub pyłem, a także dla materiałów zawierających dużą liczbę bardzo drobnych ziaren, które przy przesiewaniu na sucho mogą pylić.

Analiza sitowa jest podstawową metodą badania uziarnienia. Obecnie można ją zastąpić szybszymi metodami optoelektronicznymi, np. metodą ELSIEVE.

*Klasa dolna - wszystkie ziarna mniejsze od otworu sita które w wyniku przesiewania przeszły przez sito. Klasa dolna występuje w produkcie dolnym.

*Klasa górna – wszystkie ziarna które w wyniku przesiewania zostały na sicie. Klasa górna, ale także podziarna, występuje w produkcie górnym^[1]. W klasie górnej (grubszej) jest większa zawartość ziaren foremnych w przypadku kruszywniż w klasie dolnej.

*Klasa ziarnowa, frakcja ziarnowa – grupa ziaren o wielkości mieszczącej się w określonym przedziale. Rozkład klas ziarnowych nazywa się granulacją danego materiału.

*Koksik – koks występujący w jednej z następujących szczególnych form:

• sortyment koksu o średnicy ziarn 0-10 mm (potocznie również pył koksu) – główne zastosowania:
  • w energetyce jako samodzielne paliwo lub w mieszankach,
  • w metalurgii żelaza jako jeden z surowców w procesie spiekania (aglomeracji) rudy (pożądana granulacja koksiku 0,5-3 mm, niższa powoduje wzrost stężenia CO w spalinach);
• w kotłach, w reaktorach zgazowania: ziarnka pyłu węglowego (lub innego paliwa, biomasy), zwykle o średnicy < 5 mm, które uległy odgazowaniu w wysokiej temperaturze, więc zawierają węgiel elementarny i substancję mineralną (popiół); koksik, który nie zdążył się całkowicie spalić bądź zgazować, porwany przez przepływające gazy, powoduje straty spalania bądź zgazowania i zanieczyszcza gazy wylotowe; taki koksik może zawierać znaczną ilość popiołu;
• produkt uzyskiwany laboratoryjnie przez odgazowanie próbki odpowiednio rozdrobnionego węgla (czasami w mieszaninie z obojętnym materiałem rozcieńczającym); w niektórych metodach badania spiekalności węgla (dla koksownictwa) rozumiany jako ciało o określonej wielkości i określonym kształcie uzyskanym podczas ogrzewania w znormalizowanym naczyniu.

*Krzywa uziarnienia (krzywa składu ziarnowego) – graficzne przedstawienie uziarnienia. Wyznaczana jest na podstawie wykonanej wcześniej analizy sitowej, której wyniki nanoszone są na specjalną siatkę półlogarytmiczną. W wyniku tej operacji otrzymuje się ciągłą krzywą uziarnienia dla danego kruszywa lub mieszanki mineralnej.

*Nadziarno - część kruszywa po analizie sitowej (przesiewaniu) pozostająca na największym z sit^[1], czyli część kruszywa o wielkości ziarn większej niż badana frakcja lub grupy frakcji^[2]. Nadziarno występuje w produkcie górnym.

Dodatkowe możliwe przyczyny występowania nadziarna:

1. zbyt duża warstwa materiału na sicie uniemożliwia przedostanie się ziarn przez otwór sita;
2. zbyt duże nachylenie sita powoduje, że materiał zbyt szybko przemieszcza się po sicie i nie trafia do otworu;
3. materiał wilgotny - ziarna drobne zlepiają się z grubymi;
4. niedokładność procesu (koagulacja, oddziaływania elektrostatycznecząstek materiału, niedokładne wymiary oczek itp.)^[3];
5. zbyt krótki czas przesiewania^[3].

*Podziarno (przesiew) - część kruszywa w analizie sitowej (przesiewaniu) przechodząca przez najmniejsze z sit^[1], czyli część kruszywa o wielkości ziaren mniejszej od badanej frakcji lub grupy frakcji^[2].

Podziarnem można również określić część ładunku, która przeszła przez oczka określonego sita^[3].

Podziarno występuje w produkcie dolnym.

Dodatkowe możliwe przyczyny występowania podziarna:

1. ziarna długie i wąskie przechodzą przez otwór sita, pomimo ich średnich wymiarów (średnic zastępczych) większych od średnicy oczek sita,
2. zwiększenie się otworu sita (np. w wyniku jego uszkodzenia).

*Produkt dolny - wszystkie ziarna które przeszły przez sito w wyniku przesiewania. Na produkt dolny składa się klasa dolna oraz podziarno.

*Produkt górny - wszystkie ziarna które pozostały na sicie w wyniku przesiewania. Na produkt górny składa się klasa górna oraz nadziarno.

*Skład ziarnowy ustala się za pomocą analizy sitowej, polegającej na przesiewaniu badanego materiału przez szereg sit o żądanych wymiarach oczek. Materiał przechodzący przez sito, stanowiące górną granicę danej klasy ziarnowej, zwie się produktem dolnym, a pozostający na sicie stanowiącym dolną granicę - produktem górnym. Składem ziarnowym określa się procentowe udziały masowe poszczególnych klas ziarnowych.

*Sortyment - gotowy produkt handlowy, grupa ziaren o ściśle określonej górnej i dolnej granicy wielkości ziaren oraz przyporządkowanej specyficznej nazwie (np. kęsy, kostka, orzech).

Współczynnik filtracji (k) – wielkość charakteryzująca zdolność przesączaniawody będącej w ruchu laminarnym przez skały porowate i jest miarą przepuszczalności hydraulicznej skał (gruntów). Przesączanie odbywa się siecią kanalików utworzonych z porów gruntowych. Grunt stawia opór przesączającej się wodzie, opór ten i współczynnik filtracji zależy od właściwości gruntu:

• rodzaju ośrodka gruntowego,
• porowatości,
• uziarnienia,
• struktury gruntu,
• właściwości filtrującej cieczy – lepkości.

Współczynnik filtracji jest miarą przepuszczalności wyłącznie dla wody i nie powinno się go stosować w przypadku innych płynów, do których odnosi się współcześnie stosowana wersja formuły Darcy’ego.

Wyznaczanie współczynnika filtracji

Metoda wzorów empirycznych

Należy uznać skład granulometryczny, posiadać wykres uziarnienia i wartość porowatości gruntu. Uzyskuje się tą metodą wartości orientacyjne.

Metody laboratoryjne

Przy użyciu aparatów filtracyjnych różnej konstrukcji – ze stałym i ze zmiennym spadkiem hydraulicznym. Aparaty ze stałym spadkiem stosuje się do gruntów dobrze przepuszczalnych a ze zmiennym do słabo przepuszczalnych. Badania przeprowadza się na próbkach o strukturze nienaruszonej lub naruszonej. Wyniki badań otrzymane na próbkach o strukturze nienaruszonej są zbliżone do wyników badań polowych w warunkach naturalnych. Podczas pomiarów współczynnika filtracji należy określić temperaturę przesączającej się wody. Ze wzrostem temp cieczy zmniejsza się lepkość i zwiększa prędkość przepływu:

${\displaystyle k_{T}=k_{10}(0{,}7+0{,}03\ T),}$

gdzie:

${\displaystyle k_{T}}$ – współczynnik filtracji uzyskany dla wody o temperturze T [°C],

${\displaystyle k_{10}}$ – zredukowany współczynnik filtracji w odniesieniu do temperaturze wody 10 °C.

Pomiar ze stałym spadkiem hydraulicznym

Badanie polega na przepuszczeniu wody przez próbkę o znanych wymiarach geometrycznych i na pomiarze wydatku oraz spadku hydraulicznego. Współczynnik filtracji wyznacza się ze wzoru Darcy’ego:

${\displaystyle k={\frac {Q}{F\cdot I}},}$

gdzie:

${\displaystyle Q}$ – wydatek,

${\displaystyle Q=V/t=v\cdot F,}$

${\displaystyle V}$ – objętość [m³],

${\displaystyle t}$ – czas [s],

${\displaystyle v}$ – prędkość filtracji [m/s],

${\displaystyle F}$ – powierzchnia przekroju,

${\displaystyle I}$ – spadek hydrauliczny, ${\displaystyle I=\Delta h/l,}$

${\displaystyle h}$ – różnica poziomów [m],

${\displaystyle l}$ – długość pozornej drogi filtracji liczona w linii prostej od jej początku do końca, niezależnie od krętości kanałów porowych [m].

W aparacie do pomiaru możliwy jest przepływ wody przez próbkę w kierunku z góry na dół i odwrotnie. Istnieje możliwość zmiany kierunku przepływu w trakcie badania. Powolne doprowadzanie wody do próbki od dołu ma na celu usuniecie powietrza z porów gruntu. Badanie wykonuje się dla kilku różnych spadków hydraulicznych, nie zmieniających się w trakcie badania (po 2–3 powtórzenia).

Pomiar ze zmiennym spadkiem

W aparatach tego typu istnieje możliwość dużych spadków hydraulicznych, co ma szczególne znaczenie przy filtracji przez grunty słabo przepuszczalne. W gruntach tych w przypadku całkowitego wypełnienia porów gruntu wodą związaną ruch wody jest możliwy po przekroczeniu spadku początkowego ${\displaystyle I_{0}}$. Pomiaru dokonuje się w aparacie filtracyjnym obserwując opadanie poziomu wody w rurce o przekroju ${\displaystyle f}$ w czasie ${\displaystyle t_{i}}$ poziom wody obniży się z wysokości ${\displaystyle h_{0}}$ do ${\displaystyle h_{1}}$. Utrzymując dolna wodę na poziomie przekroju C, ciśnienie piezometryczne w tym przekroju będzie równało się 0. W tym przypadku prędkość filtracji zmienia się w czasie, w zależności od wysokości H, czyli wysokości położenia zwierciadła wody w rurce w danym momencie czasu, co opisuje wzór:

${\displaystyle v={k\cdot {\frac {h}{l}}}.}$

Metody polowe

Dają najbardziej miarodajne wyniki. Są najkosztowniejsze i pracochłonne. Do polowych metod należą: próbne pompowanie studni z otworami obserwacyjnymi, próbne pompowanie bez otworów obserwacyjnych, krótkotrwałe pompowanie studni, bezpośredni pomiar przepływu i otworu wiertniczego, zalewanie szurfów i szybików, sczerpywanie.

Bibliografia

• Zdzisław Pazdro, Bohdan Kozerski, Hydrogeologia ogólna, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1990, ​ISBN 83-220-0357-9​.

*Prawo Darcy'ego (rzadziej formuła Darcy'ego) (ang. Darcy's law, Darcy's formula) - fundamentalny wzór o charakterze fenomenologicznym, opisujący zależność między prędkością filtracji płynu przepływającego w ośrodku porowatym ${\displaystyle \;\mathbf {u} \;}$ a występującym gradientem ciśnienia ${\displaystyle \;{\rm {grad}}\,P\;}$. Prawo Darcy'ego zmieniało swoją postać z postępem wiedzy w zakresie hydrodynamiki podziemnej. W rezultacie obecnie stosowane sformułowanie różni się znacznie od pierwotnej postaci wyrażonej 150 lat temu przez H. Darcy'ego. Ponadto podane zostały uogólnienia prawa Darcy'ego odbiegające niekiedy znacznie od idei pierwotnej.

Niniejszy artykuł pomija historyczny aspekt problemu i przedstawia formułę Darcy'ego w postaci stosowanej obecnie w hydrodynamice podziemnej.

Spis treści

 [ukryj] 

• 1Sformułowanie skalarne
• 2Sformułowanie skalarne dla ośrodków niejednorodnych
• 3Sformułowanie wektorowe
• 4Sformułowanie wektorowe dla przepływów pionowych i ukośnych
• 5Sformułowanie wektorowe dla ośrodków niejednorodnych
• 6Sformułowanie wektorowe dla niejednorodnych ośrodków anizotropowych
• 7Inne sformułowania
• 8Nota historyczna
• 9Bibliografia

Sformułowanie skalarne[edytuj | edytuj kod]

Sformułowanie skalarne odnosi się do jednowymiarowych przepływów w ośrodkach porowatych. Jego postać jest następująca:

Prędkość filtracji płynu przepływającego w ośrodku porowatym ${\displaystyle \;u\;}$ jest wprost proporcjonalna do spadku ciśnienia przypadającego na jednostkę miąższości ośrodka ${\displaystyle \;\Delta P/L\;}$ i odwrotnie proporcjonalna do lepkości przepływającego płynu ${\displaystyle \;\mu \;}$ , a współczynnik proporcjonalności, zwany przepuszczalnością ${\displaystyle K}$ jest parametrem stałym, charakterystycznym dla danego ośrodka porowatego:

${\displaystyle \;u=-{\frac {K}{\mu }}\,{\frac {\Delta P}{l}}\;}$

Znak ujemny w powyższym równaniu pochodzi stąd, że przepływ płynu odbywa się zgodnie ze spadkiem a nie ze wzrostem ciśnienia.

Tak sformułowane prawo Darcy'ego wprowadza pojęcie przepuszczalności ${\displaystyle K}$jako ściśle określonego parametru materiałowego ośrodka porowatego. Tak sformułowane pojęcie niezupełnie pokrywa się z potocznym określeniem słowa przepuszczalność rozumianym jako zdolność ciała stałego do przeciekania przez niego płynów.

Zauważmy, że prędkość filtracji płynu nie zależy od wartości ciśnienia, lecz od jego spadku, a ponadto nie zależy od porowatości ośrodka porowatego.

Sformułowanie skalarne dla ośrodków niejednorodnych[edytuj | edytuj kod]

Sformułowanie to odnosi się do jednowymiarowych przepływów w ośrodkach porowatych, w których występuje zależność przepuszczalności ${\displaystyle \;K\;}$ od położenia ${\displaystyle \;x\;}$. Postać prawa Darcy'ego jest wówczas następująca:

Prędkość filtracji płynu przepływającego w ośrodku porowatym ${\displaystyle \;u\;}$ jest wprost proporcjonalna do wziętej ze znakiem ujemnym pochodnej ciśnienia ${\displaystyle \;dP/dx\;}$ i odwrotnie proporcjonalna do lepkości przepływającego płynu ${\displaystyle \;\mu \;}$ , a zależny od położenia ${\displaystyle \;x\;}$ współczynnik proporcjonalności, zwany przepuszczalnością ${\displaystyle \;K(x)\;}$jest parametrem stałym, charakterystycznym dla danego ośrodka porowatego w danym punkcie przestrzeni ${\displaystyle \;x\;}$ :

${\displaystyle \;u=-{\frac {K}{\mu }}\,{\frac {dP}{dx}}\;}$

Znak ujemny w powyższym równaniu pochodzi stąd, że przepływ płynu odbywa się zgodnie ze spadkiem a nie ze wzrostem ciśnienia (ujemna pochodna ${\displaystyle \;dP/dx\;}$).

Sformułowanie wektorowe[edytuj | edytuj kod]

Sformułowanie wektorowe odnosi się do jedno-, dwu- i trójwymiarowych przepływów w ośrodkach porowatych. Jego postać, stanowiąca uogólnienie postaci skalarnej, jest następująca:

Wektor prędkości filtracji płynu przepływającego w ośrodku porowatym ${\displaystyle \;\mathbf {u} \;}$ jest wprost proporcjonalny do wziętego ze znakiem ujemnym gradientem ciśnienia ${\displaystyle \;{\rm {grad}}\,P\;}$ i odwrotnie proporcjonalny do lepkości przepływającego płynu ${\displaystyle \;\mu \;}$ , a współczynnik proporcjonalności, zwany przepuszczalnością ${\displaystyle \;K\;}$ jest parametrem stałym, charakterystycznym dla danego ośrodka porowatego:

${\displaystyle \;\mathbf {u} =-{\frac {K}{\mu }}\,{\rm {grad}}\,P\;}$

Znak ujemny w powyższym równaniu pochodzi stąd, że wektor prędkości filtracji płynu skierowany jest przeciwnie do wektora gradientu ciśnienia.

Równanie powyższe wyraża w istocie układ trzech równań skalarnych dla składowych ${\displaystyle \;u_{x},\,u_{y},\,u_{z}\;}$ wektora prędkości filtracji ${\displaystyle \;\mathbf {u} \;}$ :

${\displaystyle \;u_{x}=-{\frac {K}{\mu }}\,{\frac {\partial P}{\partial x}}\;}$

${\displaystyle \;u_{y}=-{\frac {K}{\mu }}\,{\frac {\partial P}{\partial y}}\;}$

${\displaystyle \;u_{z}=-{\frac {K}{\mu }}\,{\frac {\partial P}{\partial z}}\;}$

Sformułowanie wektorowe dla przepływów pionowych i ukośnych[edytuj | edytuj kod]

Sformułowanie to odnosi się do przepływów pionowych i ukośnych. Jego postać jest następująca:

Wektor prędkości filtracji płynu przepływającego w ośrodku porowatym ${\displaystyle \;\mathbf {u} \;}$ jest wprost proporcjonalny do wziętego ze znakiem ujemnym gradientu ciśnienia pomniejszonego o ciśnienie hydrostatyczne i odwrotnie proporcjonalny do lepkości przepływającego płynu ${\displaystyle \;\mu \;}$ , a współczynnik proporcjonalności, zwany przepuszczalnością ${\displaystyle \;K\;}$ jest parametrem stałym, charakterystycznym dla danego ośrodka porowatego:

${\displaystyle \;\mathbf {u} =-{\frac {K}{\mu }}\,{\rm {grad}}\,(P-\varrho gz)\;}$

gdzie ${\displaystyle \;\varrho \;}$ jest gęstością płynu, ${\displaystyle \;g\;}$ jest przyśpieszeniem ziemskim, a ${\displaystyle \;z\;}$ jest wysokością.

Sformułowanie wektorowe dla ośrodków niejednorodnych[edytuj | edytuj kod]

Sformułowanie to odnosi się do wielowymiarowych przepływów w ośrodkach porowatych, w których występuje zależność przepuszczalności ${\displaystyle \;K\;}$ od położenia ${\displaystyle \;\mathbf {x} \;}$. Postać prawa Darcy'ego jest wówczas następująca:

Pole wektorowe prędkości filtracji płynu przepływającego w ośrodku porowatym ${\displaystyle \;\mathbf {u} ({\mathbf {x} })\;}$ jest wprost proporcjonalne do wziętego ze znakiem ujemnym gradientu ciśnienia ${\displaystyle \;{\rm {grad}}\,P\;}$ i odwrotnie proporcjonalne do lepkości przepływającego płynu ${\displaystyle \;\mu \;}$ , a zależny od położenia ${\displaystyle \;\mathbf {x} \;}$ współczynnik proporcjonalności, zwany przepuszczalnością ${\displaystyle \;K(\mathbf {x} )\;}$ jest parametrem stałym, charakterystycznym dla danego ośrodka porowatego w danym punkcie przestrzeni ${\displaystyle \;\mathbf {x} \;}$ :

${\displaystyle \;\mathbf {u} ({\mathbf {x} })=-{\frac {K({\mathbf {x} })}{\mu }}\,{\rm {grad}}\,P(\mathbf {x} )\;}$

Sformułowanie wektorowe dla niejednorodnych ośrodków anizotropowych[edytuj | edytuj kod]

Sformułowanie to odnosi się do wielowymiarowych przepływów w anizotropowych ośrodkach porowatych, w których występuje zależność przepuszczlności ${\displaystyle \;K\;}$ od położenia ${\displaystyle \;\mathbf {x} \;}$. Postać prawa Darcy'ego jest wówczas następująca:

Pole wektorowe prędkości filtracji płynu przepływającego w ośrodku porowatym ${\displaystyle \;\mathbf {u} ({\mathbf {x} })\;}$ jest wprost proporcjonalne do wziętego ze znakiem ujemnym gradientu ciśnienia ${\displaystyle \;{\rm {grad}}\,P\;}$ i odwrotnie proporcjonalne do lepkości przepływającego płynu ${\displaystyle \;\mu \;}$ , a zależny od położenia ${\displaystyle \;\mathbf {x} \;}$ tensorowy współczynnik proporcjonalności, zwany tensorem przepuszczalności ${\displaystyle \;\mathbf {K} (\mathbf {x} )\;}$ posiada składowe o wartościach stałych, charakterystycznych dla danego ośrodka porowatego w danym punkcie przestrzeni ${\displaystyle \;\mathbf {x} \;}$ :

${\displaystyle \;\mathbf {u} ({\mathbf {x} })=-{\frac {\mathbf {K} ({\mathbf {x} })}{\mu }}\,{\rm {grad}}\,P(\mathbf {x} )\;}$

Ilość niezależnych składowych tensora przepuszczalności zależna jest od rodzaju anizotropii ośrodka porowatego.

Inne sformułowania[edytuj | edytuj kod]

Istnieje bezpośrednie uogólnienie prawa Darcy'ego na przepływy wielofazowe w ośrodkach porowatych. Jego szczegółowa postać podana jest w artykule prawo Darcy'ego dla przepływów wielofazowych.

Czasami, zwłaszcza w hydrologii, przez formułę Darcy'ego (prawo Darcy'ego) rozumie się następującą liniową relację między prędkością filtracji płynu ${\displaystyle \;u\;}$ a spadkiem wysokości hydraulicznej ${\displaystyle \;\Delta H\;}$ zachodzącej na dystansie ${\displaystyle \;l\;}$ :

${\displaystyle \;u=-\,\kappa \,{\frac {\Delta H}{l}}\;}$

gdzie ${\displaystyle \;\kappa \;}$ jest tzw. współczynnikiem filtracji. Znak ujemny w powyższym równaniu pochodzi stąd, że przepływ płynu odbywa się zgodnie ze spadkiem a nie ze wzrostem wysokości hydraulicznej.

Takie sformułowanie jest bliższe pierwotnej idei Darcy'ego, lecz odnosi się jedynie do jednego rodzaju płynu - wody, i to w ściśle określonej temperaturze. Współczynnik ten będzie miał zatem inną wartość np. dla wody i dla powietrza, a nawet dla dwóch próbek wody w różnych temperaturach. W przeciwieństwie do przepuszczalności współczynnik filtracji nie jest zatem parametrem materiałowym, zależnym jedynie od własności ośrodka porowatego

Nota historyczna[edytuj | edytuj kod]

Wzór noszący obecnie nazwę prawa Darcy'ego został przedstawiony po raz pierwszy na podstawie szczegółowych badań doświadczalnych przez Henry Darcy'ego w opublikowanej w 1856 roku monografii Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Było to historycznie pierwsze opracowanie naukowe w zakresie przepływów w ośrodkach porowatych. Postać formuły wyrażana przez Darcy'ego nie zawierała w sobie lepkości płynu, a zamiast ciśnienia stosowano tzw. wysokość hydrauliczną.

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

1. Amyx J.W., Bass P.M., Whiting R.L.: Petroleum Reservoir Engineering, McGraw-Hill, New York, (1960).
2. Bear J.: Dynamics of Fluids in Porous Media, American Elsevier, New York - London - Amsterdam, (1972).
3. Colins R.E.: The Flow of Fluids through Porous Materials, van Nostrand, New York, (1961).
4. Darcy H.: Les fontaines publiques de la ville de Dijon, Dalmont, Paris, (1856).
5. Peaceman D.W.: Fundamentals of Numerical Reservoir Simulation, Elsevier, Amsterdam - Oxford - New York, (1977).
6. Sławomirski M.R.: The Simulation of Unsteady Two-Phase Flows through Anisotropic Porous Media Considering Isothermal Condensation of Multicomponent Gas, Archiwum Górnictwa, 31, 191 - 287, (1986).
7. Scheidegger A.E.: Physics of Flow through Porous Media, University of Toronto Press, Toronto, (1974).

2) Ekstrakcja - jest to wyodrębnianie składnika lub składników mieszanin metodą dyfuzji do cieczy lepiej rozpuszczających te związki chemiczne. Pojęcie ekstrakcji odnosi się najczęściej do procesów prowadzonych w układach ciecz – ciecz, w obszarze ograniczonej mieszalności. Ekstrakcją nazywa się również analogiczny proces, prowadzony w układach ciecz – ciało stałe (ługowanie, enfleurage).

W układach ciecz – ciecz substancje ekstrahowane ulegają podziałowi między rozpuszczalnik pierwotny (roztwór surowy), a rozpuszczalnik wtórny (ekstrahent), który powinien w miarę możliwości selektywnie absorbować odzyskiwane związki chemiczne. Uzyskuje się rafinat (rozpuszczalnik pierwotny, pozbawiony dużej części odzyskiwanego związku) i ekstrakt, który może być np. poddawany destylacji w celu odzyskania substancji ekstrahowanej i rozpuszczalnika.

*Ekstrahent – rozpuszczalnik używany do wydzielenia pożądanego składnika z roztworu. Roztwór, w którym znajduje się składnik oraz ekstrahent są cieczami wzajemnie nie mieszającymi się. Ekstrahent zwany jest rozpuszczalnikiem wtórnym w procesie ekstrakcji w układach ciecz-ciecz. Powinien w miarę możliwości selektywnie absorbować odzyskiwane związki chemiczne.

*Selektywność reakcji - stosunek oczekiwanego produktu do produktów ubocznych w reakcjach chemicznych. Reakcja jest tym bardziej selektywna im więcej powstaje oczekiwanego produktu i mniej produktu ubocznego.

Np: gdy reakcja równoległa typu:

A + B

prowadzi do produktu "C":

A + B = C

lub "D":

A + B = D

selektywność w stosunku do oczekiwanego produktu C mierzy się dzieląc otrzymaną liczbę moli "C" do produktu ubocznego "D".

Analogiczne znaczenie ma pojęcie selektywności, odniesione do takich procesów fizykochemicznych, jak absorpcja lub adsorpcja składników mieszanin związków chemicznych.

(...) Efektywność procesu ekstrakcji zależy przede wszystkim od rodzaju rozpuszczalnika, ale duże znaczenie ma również temperatura i techniki postępowania (np. stopień rozwinięcia powierzchni wymiany masy, intensywność mieszania faz). Złożone mieszaniny związków chemicznych są rozdzielane metodami ekstrakcji frakcyjnej, z użyciem różnych ekstrahentów.

Po osiągnięciu stanu zbliżonego do równowagi obie ciecze – ekstrakt i rafinat – są rozdzielane, np. z użyciem rozdzielaczy laboratoryjnych, wirówek lub przemysłowych separatorów. Ekstrakty rozdziela się na frakcje lub pojedyncze związki np. metodą destylacji, odzyskując rozpuszczalnik.

(...) Przykładem procesu ekstrakcji w układzie ciało stałe – ciecz jest proces parzenia kawy lub herbaty. Zawarte w kawie substancje smakowe dyfundują z ziarna (surowiec) do wody (ekstrahent). Analogicznie są otrzymywane leki galenowe (napary, odwary, wyciągi, nalewki). Różne tłuszcze roślinne, między innymi biopaliwa, są również produkowane z wykorzystaniem ekstrakcji. Ekstrakcję rozpuszczalnikami organicznymi stosuje się przede wszystkim do odzyskiwania oleju pozostającego w materiale po wytłaczaniu (wytłoki).

3) Elektroliza:

4) Krystalizacja:

*Krystalizacja - jest to proces powstawania fazy krystalicznej z fazy stałej (amorficznej), fazy ciekłej, roztworu lub fazy gazowej. Krystalizacja jest procesem egzotermicznym. Przeprowadza się ją w celu wyodrębnienia związku chemicznego z roztworu. Mieszaniny jednorodne cieczy (rozpuszczalnik) i ciała stałego (substancja rozpuszczona) mają graniczne stężenie, w którym rozpoczyna się proces krystalizacji.

5) Osmoza:

TECHNOLOGIA MEMBRAN: