Большая Советская Энциклопедия (ДИ) - БСЭ БСЭ

  Г. Н. Дубинин.

Диффузионная сварка

Диффузио'нная сва'рка, способ сварки без расплавления основного металла за счёт нагрева и сдавливания соединяемых деталей. В месте сварки деталей происходит диффузия одного металла в другой. Детали с тщательно зачищенными и пригнанными поверхностями помещают в закрытую сварочную камеру с разрежением до ~0,01—0,001 н/м2, т. е. до 10-5 мм рт. ст. Детали сдавливают небольшим постоянным усилием, для повышения пластичности и ускорения диффузии нагревают до 600—800°С. Через несколько минут после окончания сварки детали охлаждаются, и их выгружают из камеры. При нагреве в вакуумной камере происходит интенсивная очистка поверхностей от органических загрязнений и окислов. Д. с. позволяет получать сварные швы высокого качества без внутренних напряжений и без перегрева металла в околошовной зоне. Этим способом можно соединять детали из одинаковых твёрдых и хрупких или разнородных материалов: из стали, твёрдых сплавов, титана, меди, никеля и их сплавов и т.д. Возможна сварка деталей из некоторых неметаллических материалов, например двух керамических или керамической с металлической. Д. с. применяется в основном в электронной промышленности, машиностроении, при производстве металлорежущего инструмента, штампов и др. Применение Д. с. ограничивается необходимостью иметь сложную и дорогую аппаратуру. Производительность Д. с. не очень высока из-за наличия таких операций, как вакуумирование камеры, нагрев деталей, выдержка для проведения диффузии.

  К. К. Хренов.

Диффузионные процессы

Диффузио'нные проце'ссы, процессы, протекающие при перемещении мельчайших частиц вещества (атомов, ионов, молекул) или их комплексов вследствие стремления к равновесному распределению концентрации мигрирующих частиц в данном объёме (см. Диффузия). При Д. п. возможен обмен частицами между веществами, находящимися в различных агрегатных состояниях, т. е. возможны явления адсорбции и десорбции, растворение и кристаллизация, сушка и т.п. Д. п. лежат в основе таких технологических операций, как спекание порошков (например, в порошковой металлургии), термическая обработка металлов и химико-термическая обработка металлов (цементация, азотирование и т.п.), гомогенизация сплавов, диффузионная металлизация и т.д. Значение Д. п. возрастает в связи с необходимостью создания специальных материалов для развивающихся областей техники (атомной энергетики, космонавтики и т.д.). Знание законов, управляющих Д. п., позволяет предупреждать нежелательные изменения в изделиях, происходящие под влиянием повышенных температур, больших нагрузок, облучения и т.п.

  Лит.: Любов Б. Я., Кинетическая теория фазовых превращений, М., 1969.

  Б. Я. Любов.

Диффузионный аппарат

Диффузио'нный аппара'т, аппарат для извлечения методом экстракции растворимых веществ из измельчённого твёрдого материала. Д. а. широко применяются в пищевой промышленности, главным образом в сахарной, где они являются одним из основных видов технологического оборудования. В этих аппаратах осуществляется водная экстракция сахара из свекловичной стружки или из измельчённого сахарного тростника.

  Различают Д. а. периодического и непрерывного действия. К первому типу относятся диффузионные батареи, состоящие из чётного количества (12—16) диффузоров и такого же количества промежуточных подогревателей, соединённых в кольцевую систему. Батареи работают по принципу противотока: вода поступает в последний диффузор, в котором находится уже обессахаренная свекловичная стружка, постепенно обогащаясь сахаром, она последовательно прокачивается через все диффузоры снизу вверх и отводится из последнего диффузора в виде сока. Такие Д. а. весьма громоздки и требуют значительных затрат труда на обслуживание и ремонт.

  Около половины заводов СССР оснащено Д. а. непрерывного действия. Наиболее распространены вертикальные одно- и многоколонные, наклонные корытные, горизонтальные ротационные. В первых стружка перемещается снизу вверх шнековым, лопастным или цепным транспортёром и выгружается из верхней части аппарата в виде жома, а вода непрерывно протекает сквозь столб стружки сверху вниз, диффузионный сок отводится через сито из нижней части колонны. В наклонных Д. а. стружка перемещается снизу вверх парой параллельных ленточных шнеков и выгружается в виде жома при помощи лопастного колеса. Аппарат полностью автоматизирован. В горизонтальных Д. а. к внутренним стенкам вращающегося барабана жёстко прикреплены одно- или двухлоточные винтовые перегородки, разделяющие его на ряд секций, и решётки, перебрасывающие стружку из секции в секцию, навстречу протекающей вдоль винтовой перегородки воде.

  Существуют Д. а. с бесконечной горизонтальной перфорированной лентой, перемещающей стружку, и системой насосов, последовательно противоточно перекачивающих воду (сок) через отдельные участки транспортёра. Перспективно использование для извлечения сахара из свекловичной стружки серии гидроциклонов. Применение Д. а. непрерывного действия позволяет полностью автоматизировать процесс, в 5—8 раз сократить затраты труда, снизить потери сахара в жоме, повысить общую культуру производства. Производительность Д. а. от 1500 до 3000 т свёклы в сутки.

  Лит.: Силин П. М., Технология сахара, 2 изд., [М., 1967]; Гребенюк. С. М., Технологическое оборудование сахарных заводов, М., 1969.

  И. М. Петренко.

Диффузионный насос

Диффузио'нный насо'с, то же, что пароструйный вакуумный насос. Откачивающее действие Д. н. основано на диффузии молекул откачиваемого газа в струю пара рабочего вещества (ртуть, масло).

Диффузия

Диффу'зия (от лат. diffusio — распространение, растекание), взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения частиц вещества. Д. происходит в направлении падения концентрации вещества и ведёт к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объёму (к выравниванию химического потенциала вещества).

  Д. имеет место в газах, жидкостях и твёрдых телах, причём диффундировать могут как находящиеся в них частицы посторонних веществ, так и собственные частицы (самодиффузия).

  Д. крупных частиц, взвешенных в газе или жидкости (например, частиц дыма или суспензии), осуществляется благодаря их броуновскому движению. В дальнейшем, если специально не оговорено, имеется в виду молекулярная Д.

  Наиболее быстро Д. происходит в газах, медленнее в жидкостях, ещё медленнее в твёрдых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах. Траектория движения каждой частицы газа представляет собой ломаную линию, т.к. при столкновениях частицы меняют направление и скорость своего движения. Неупорядоченность движения приводит к тому, что каждая частица постепенно удаляется от места, где она находилась, причём её смещение по прямой гораздо меньше пути, пройденного по ломаной линии. Поэтому диффузионное проникновение значительно медленнее свободного движения (скорость диффузионного распространения запахов, например, много меньше скорости молекул). Смещение частицы меняется со временем случайным образом, но средний квадрат его `L2 за большое число столкновений растёт пропорционально времени t. Коэффициент пропорциональности D в соотношении: `L2 ~ Dt называется коэффициентом Д. Это соотношение, полученное А. Эйнштейном, справедливо для любых процессов Д. Для простейшего случая самодиффузии в газе коэффициент Д. может быть определён из соотношения D ~`L2/t, применённого к средней длине свободного пробега молекулы `l. Для газа `l =`сt, где `с — средняя скорость движения частиц, t — среднее время между столкновениями. Т. о., D ~ `l2/t ~ `l`c (более точно D = 1/3 `l`c). Коэффициент Д. обратно пропорционален давлению p газа (т.к. `l ~ 1/p); с ростом температуры Т (при постоянном объёме) Д. увеличивается пропорционально Т1/2 (т.к. `с ~ ÖТ). С увеличением молекулярной массы коэффициент Д. уменьшается.

  В жидкостях, в соответствии с характером теплового движения молекул, Д. осуществляется перескоками молекул из одного временного положения равновесия в другое. Каждый скачок происходит при сообщении молекуле энергии, достаточной для разрыва её связей с соседними молекулами и перехода в окружение др. молекул (в новое энергетически выгодное положение). В среднем скачок не превышает межмолекулярного расстояния. Диффузионное движение частиц в жидкости можно рассматривать как движение с трением, к нему применимо второе соотношение Эйнштейна: D ~ ukT. Здесь k — Больцмана постоянная, u — подвижность диффундирующих частиц, т. е. коэффициент пропорциональности между скоростью частицы с и движущей силой F при стационарном движении с трением (с = uF). Если частицы сферически симметричны, то u = 1/6phr, где h — коэффициент вязкости жидкости, r — радиус частицы (см. Стокса закон).