рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем

Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем - раздел Химия, Предмет і задачі фізико-хімічної механіки. Навколишній світ та дисперсні системи У Світлі Молекулярно-Кінетичних Уявлень Процес Течії Структурованих Рідин, На...

У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотропна структура рівноміцна у всіх напрямках (рис. 7.14, а). При накладенні зовнішньої зрушувальної сили, τ < τm відбувається упорядкування просторової сітки структури. Сітка розбивається на два класи: подовжні (за напрямом дії сили) і поперечні (ортогональні сили) (рис. 7.14, б).

 

 

Рис. 7.14. Модель течії за М.В Михайловим (δ – відстань між часточками в подовжньому ланцюжку)

 

Поперечні зв'язки є перешкодою для переміщення шарів у ламінарному потоці. З ростом напруження чи градієнта швидкості ці зв'язки у разі необхідності будуть руйнуватися. Однак при малому градієнті швидкості розірвані зв'язки устигають відновлюватися в результаті броунівського руху. Рідина в цьому випадку тече як ньютонівська, з початковою в'язкістю η0. Зі зростом градієнта швидкості (напруження τ), при τ > τm (рис. 7.14 в), число зруйнованих поперечних зв'язків виявляється більше від числа відновлених під дією броунівського руху. Частка, що звільнилася від поперечних зв'язків, попадає в сферу дії часточок, що утворюють подовжній ланцюжок. У результаті цього подовжні ланцюжки зміцнюються. Зі збільшенням градієнта швидкості міцність подовжнього ланцюжка зростає. Вплив броунівського руху на частки ланцюжка помітно зменшується, течія відбувається з меншою в'язкістюη = f (τ). При досягненні градієнта швидкості значення (напруження досягає значення (τm)) число поперечних зв'язків стає мінімальним (рис. 7.14, г), рідина знову тече як ньютонівська, але вже з в'язкістю, що відповідає гранично зруйнованій структурі. Структура дисперсної системи з в'язкістю ηm складається з гранично упорядкованих часточок, що утворюють подовжні ланцюжки. Після зняття навантаження подовжні ланцюжки, що знаходяться під напруженням, розширюються і викривляються, що полегшує броунівський рух.

Під дією часточок, що залишилися вільними від зв'язків і броунівського руху, відбувається руйнування вже подовжніх зв'язків і повне тиксотропне відновлення ізотропної структури. Зазначений механізм течії може бути описаний трохи зміненою формулою Я.І. Френкеля. (7.15):

 

(7.15)

де: t0 – період власних коливань;

r – радіус часточки твердої фази (кінетичної одиниці течії);

α – відстань між часточками, що не потрапили в подовжній ланцюжок;

U - енергія активації;

к, Т постійна Больцмана та абсолютна температура, відповідно.

 

При τ = 0: α = δ = const U = U0 η = η0 (рис. 7.14, a)

При τ<τr : α = δ = const U = U0 η = η0 (рис. 7.14, б)

При τr <τ< τm : α > δ η < η0 (рис. 7.14, в)

При τm <τ< τт: α m = const η = ηm (рис. 7.14, г)

 

У тиксотропних структурах можна виділити три підструктури: структуровані рідини, маломіцні і твердоподібні структури. Відмітні ознаки цих структур пов'язані з особливостями реологічної кривої течії або в'язкості. Підструктурам відповідає також відповідний ступінь наповнення дисперсною фазою дисперсійного середовища і свій характер взаємодії між частками дисперсійного середовища і дисперсної фази.

В'язкість дисперсної системи ηcm за умови, що зважені частки дисперсної фази не взаємодіють з дисперсійним середовищем, обчислюють через в'язкість дисперсійного середовища ηcеp за формулою А. Ейнштейна (7.16):

ηcm = ηcеp (1 + αφ) (7.16)

де φ = - відношення загального об’єму, займаного дисперсною фазою V.ф., до всього об’єму V.ф. + V.с., а α зв'язано зі зміною кількості теплоти, що утвориться в одиниці об'єму рідини за одиницю часу.

Величина a може бути також визначена як відношення коефіцієнта дифузії обертального броунівського руху до швидкості зрушення. А. Ейнштейн показав, що a = 2,5 при наступних умовах:

– частки дисперсної фази – тверді сфери, радіус яких великий у порівнянні з радіусом молекул дисперсійного середовища;

– течія у віскозиметрі настільки повільна, що інерційними ефектами можна зневажити; пристінне ковзання відсутнє;

– часточок дисперсної фази в одиниці об'єму так мало, що вони між собою не взаємодіють.

З ростом a система переходить спочатку в структуровану рідину, а потім у твердоподібну структуру. При цьому в'язкість системи змінюється не тільки за рахунок зростання j, але і за рахунок зміни a внаслідок утворення тиксотропних підструктур. Взаємодія між дисперсною фазою і дисперсійним середовищем може виражатися в утворенні первинних і вторинних тиксотропних структур. Вторинна структура являє собою утворення навколо твердих часточок дисперсної фази дифузійних структурованих оболонок.

Процес течії дисперсних систем здійснюється трьома ступенями. При дуже малих напруженнях відбувається перебудова в молекулярній будові дисперсійного середовища структури. Це перший ступінь, який через недосконалість вимірювальних приладів рідко удається вимірити. З підвищенням напруження перебудовуються структуровані оболонки. Тут, природно, для початку течії структурованих оболонок уже необхідно більше напруження тому, що розмір оболонки великий у порівнянні з розміром молекул. Це друга ступінь. З подальшим зростом напруження відбувається перебудова в самій структурі. Утворюються так звані кінетичні одиниці течії, більші за розмірами у порівнянні з оболонками. Це третій ступінь.

Границі текучості і пружності служать мірою властивостей зв'язків, що виявляються в структурі. Наприклад, для молекулярної течії границя текучості повинна бути дуже малою, тому що пружні властивості зв'язків, що перешкоджають молекулярній течії, дуже малі. Границя текучості для структурованих рідин також мала, тому що пружні властивості зв'язків, що перешкоджають ньютонівській течії, малі. При великому наповненні дисперсною фазою тиксотропна структура має вже помітні пружні властивості. Відповідно до цього для початку течії необхідно перебороти пружність зв'язків як усієї структури в цілому, так і структурованих оболонок. Якщо між пружними властивостями всієї структури є різниця, то знаходять дві границі текучості. Якщо ж пружні властивості дуже малі, а всієї структури – великі, то одержують криву з однією границею текучості.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Предмет і задачі фізико-хімічної механіки. Навколишній світ та дисперсні системи

Предмет і задачі фізико хімічної механіки.. Навколишній світ та дисперсні системи.. Фізико хімічна механіка як наукова дисципліна її задачі..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Навколишній світ та дисперсні системи
Навколишній світ існує багато в чому завдяки існуванню тіл, що створені сполученням, злипанням, зростанням найтонших часток (їх коагуляції) або, навпаки, здатності цих часток знаходитись у завислом

Дисперсні системи. Класифікація дисперсних систем з позицій фізико-хімічної механіки композиційних матеріалів
1.3.1. Дисперсними (мікрогетерогенними) системами називаються системи, що складаються з двох чи декількох фаз, одна з яких представлена окремими дрібними часточка

Особливості властивостей колоїдних систем
1.4.1. Всі колоїдні системи здатні розсіювати світло (опалесціювати). Якщо через колоїдну систему пропустити пучок проміння, що сходиться, поставивши між джерелом світла

Короткий історичний огляд
Перша робота, яка згодом послужила народженню фізико-хімічної механіки, відноситься до 1928 р. і пов'язана з адсорбційним пониженням міцності твердих тіл. П.О. Ребіндер встановив, що розколювання н

Поверхнева енергія і її природа
Поверхневі шари на межах тіл поводяться абсолютно інакше, ніж в об'ємі кожного граничного тіла.  

Змочування і набухання
Явище змочування спостерігається на межі розділу трьох фаз, одна з яких звичайно є твердим тілом (3), інша рідиною, наприклад водою (1) і третя газом (2) (рис. 2.3). При неповному змочуванні рідка

Спонтанні процеси на межі розділу фаз
З термодинаміки відомо – система знаходиться в стійкій рівновазі, якщо її вільна енергія мінімальна в даних умовах:   F = Fmin (2.21)   Якщо над

Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра
Розглянуто на прикладі газ – тверде тіло – Г/Т. Передбачається: тверда поверхня однорідна, тобто активні центри поверхні мають залишкові валентності і здатні зв'язати кожний по одній молек

Полімолекулярна адсорбція
Поряд з ізотермою адсорбції, що наведено на рис. 3.3, часто на практиці зустрічаються ізотерми без прямолінійної ділянки, що паралельна осі абсцис і відповідає насиченню поверхні адсорбенту молекул

Рівняння Гіббса. Двомірний тиск
Величина адсорбції Г (моль∙см-2) визначається як надлишок маси даного (адсорбованого) компонента, що припадає на одиницю площі поверхневого шару:  

Правило Дюкло-Траубе
  Адсорбція та орієнтація молекул поверхнево-активних речовин на поверхні розділу фаз – це самовільні процеси, що приводять до мінімуму вільної енергії системи. Знаходячись

Адсорбція на межі тверде тіло – розчин
Кількість речовини a, молекулярно адсорбованої з розчину, обчислюють за рівнянням (3.16.):   (3.16)  

Правило зрівнювання полярності П.О. Ребіндера
Відповідно до цього правила речовина С може бути сорбованою на поверхні розподілу фаз А і В, якщо вона в результаті своєї присутності в поверхневому шарі буде вирівнювати різницю полярності цих фаз

Склад і фізико-хімічна природа ПАР
Речовини, що при розчиненні навіть у дуже малих концентраціях здатні різко знижувати поверхневий натяг розчинника, називають поверхнево-активними речовинами (ПАР), а їх властивість знижувати поверх

Класифікація ПАР за хімічною будовою
У хімічному відношенні ПАР розділяють нанеіоногенні і іоногенніречовини. Молекули неіоногенних

А. Мила карбонових кислот
1. Карбоксильна група пов’язана безпосередньо з гідрофобним радикалом. Надалі розподілення залежить від характеру гідрофобного радикала (наприклад, мила жирних кислот, каніфольні мила і ін.).

Катіоноактивні ПАР
Катіоноактивні ПАР підрозділяються на наступні основні групи: аміни різного ступеня заміщення і четвертичні амонієві основи, азотвмісні основи (гуанідини, гідрадини, гетероциклічні сполуки і т. ін.

Класифікація ПАР за механізмом дії
За механізмом дії ПАР поділяються на чотири основні групи: 4.5.1. До першої групи відносяться речовини, поверхнево-активні на границі рідина – газ, і насамперед

Класифікація ПАР за механізмом дії
За механізмом дії ПАР поділяються на чотири основні групи: 4.5.1. До першої групи відносяться речовини, поверхнево-активні на границі рідина – газ, і насамперед

Використання пар в техніці
На даний час ПАР широко використовують у багатьох галузях господарства. Наприклад, у текстильній і паперовій промисловості, у виробництві косметики, фармацевтичних, бактерицидних, фунгіцидних і зас

Будова колоїдних міцел
Частки дисперсної фази ліозолів несуть на своїй поверхні заряд, що обумовлений наявністю на їх поверхні подвійного електричного шару, який представляє собою тонкий поверхневий шар із просторово роз

Стійкість і коагуляція дисперсних систем
Існує два поняття – агрегативна і кінетична нестійкість дисперсних систем. Агрегативна нестійкість виявляється в самовільному утворенні агрегатів з часток дисперсної фази системи з наступним їхнім

Молекулярно-адсорбційна стабілізація дисперсних систем
У неполярному дисперсійному середовищі частки дисперсної фази позбавлені електричного заряду. Електричний фактор стабілізації відсутній. Між дисперсними частками діють тільки сили взаємного притяга

Процеси стабілізації дисперсних систем і їхня роль у техніці
  Типові колоїдні системи чуттєві до дії електролітів. Однак при введенні в них незначних концентрацій високомолекулярних речовин і утворенні на поверхні часточок відповідного ад

Поняття про структурно-механічні властивості
Найважливіші властивості фізичних тіл, насамперед твердих тіл, їх механічні властивості: в'язкість, пружність, пластичність, міцність. Вони визначають здатність тіл чинити опір руйнуванню під дією

Загальні відомості про структуроутворення в дисперсних системах
Згідно з уявленнями П.О. Ребіндера, структури в колоїдних і мікрогетерогенних системах можна розділити на коагуляційні (тиксотропно-оборотні) і конденсаційно-кристалізаційні (необоротно руйнуються)

Деформації і течії
Реологія – наука про деформації і течії різноманітних реальних тіл. Реологія – це наука про поведінку матеріалів (систем, тіл) з вра

Методи реологічного моделювання
Для характеристики тіл з комплексними властивостями використовують класичний для реології спосіб механічного моделювання. Структурними елементами реологічних моделей є пружина, поршень (або куля) т

Методи реологічного моделювання
Для характеристики тіл з комплексними властивостями використовують класичний для реології спосіб механічного моделювання. Структурними елементами реологічних моделей є пружина, поршень (або куля) т

Методика побудови реологічних кривих
В'язкість можна вимірити при постійному крутильному моменті (постійне навантаження), прикладеному до однієї з поверхонь, чи при постійній швидкості обертання однієї з поверхонь

Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр

Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр

Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр

Основні закономірності кінетики кристалізації нової фази з пересичених розчинів і фазовий склад цементного каменю
В ідеалізованому випадку процеси кристалізації складаються з послідовно елементарних актів виникнення зародків нової фази і їхнього росту. Теорія виникнення зародків кристалізації дана в п

Формування структури цементного каменю
За сучасними поглядами, у початковий період (перша стадія гідратації) при змішуванні цементу з водою в процесі гідролізу трикальцієвого силікату виділяється гідроксид

Фізичні основи ущільнення і формозміни бетонних сумішей
Свіжоприготовлена бетонна суміш має пухку нестабільну структуру з високою пористістю (П0 до 15%) і значним об'ємом залученого повітря (особливо при низькому водоутриманні суміші). Необхі

Основні параметри вібраційного ущільнення бетонної суміші
Ущільнення суміші як пружньов’язкопластичного тіла може відбутися, якщо енергетичні параметри зовнішніх впливів достатні для подолання граничного опору зсуву бетонної суміші. При відповідності пара

Вібродиспергування та виброперемішування суміші
Вібродиспергування. Робота, що необхідна для руйнування твердого тіла, не залежить від того, яка машина буде використана для подрібнення. Роботу руйнування можна підраховувати

Шляхи інтенсифікації ущільнення сумішей
9.4.1. Принциповий зміст процесу перемішування сумішей Технологія виробництва асфальтових та дьогтевих бетонних сумішей і бетонів складається з двох осно

Шляхи інтенсифікації ущільнення сумішей
9.4.1. Принциповий зміст процесу перемішування сумішей Технологія виробництва асфальтових та дьогтевих бетонних сумішей і бетонів складається з двох осно

Бітумополімерні в’яжучі і асфальтобетони на їх основі
Органічні в'яжучі речовини являють собою групу природних чи штучних термопластичних твердих, в’язкопластичних чи рідких речовин, що складаються із суміші органічних, від

Бітумополімерні в’яжучі і асфальтобетони на їх основі
Органічні в'яжучі речовини являють собою групу природних чи штучних термопластичних твердих, в’язкопластичних чи рідких речовин, що складаються із суміші органічних, від

Склад, структура і властивості нафтових дорожніх бітумів
Під терміном «бітум» розуміють суміш рідких, напівтвердих чи твердих сполук вуглецю і водню, що містять у невеликій кількості кисень-, сірку- й азотовмісні речовини і метали, а також значну кількіс

Галузь застосування
10.3.1. Визначення. Склад. Класифікація. – Дорожні бітумні емульсії являють собою дисперсні системи з двох не розчинних одна в одній рідин. Перша

Бітумні емульсії – мікрогеторогенні дисперсні системи
Дослідники розглядають емульсію як дисперсну мікрогетерогенну стабілізовану систему рідина – рідина. У емульсії виділяють дві фази: дисперговану (переривну) і диспергуючу (або непереривну). На пове

Технологія виробництва
Процес утворення емульсії складається з розподілення однієї рідини в іншій і утворення стійких крапель при наявності ПАР у системі, яка знижує поверхневий натяг середовища. Рідина з низьким поверхн

Технічна характеристика триступеневого диспергатора
  Продуктивність, м3/с (т/ч) …………………………16,7×10-4 (5) Ширина робочих зазорів, мм ……………..……….0,5 – 4 Частота обертання вала, хв-1

Приготування аніонної і катіонної емульсій
Температуру бітуму і розчину емульгатору визначають таким чином, щоб сума цих двох температур не перевищувала 2000С. В противному випадку може відбутися закипання суміші бітуму і розчину

Фізико-механічні властивості та технологічні вимоги
Згідно з вимогами ДСТУ БВ.2.7-2005 “Емульсії бітумні дорожні” вони повинні відповідати наступним вимогам (табл. 10.8). Емульсії повинні бути стійкими при транспортуванні, тобто не повинно

Галузі застосування
Таблиця 10.9 Клас емульсії Вид роботи ЕА - Ш ЕАМ – Ш Доглядання за свіжоукладеним цементобетоном і цементогрун

Водостійкість асфальтополімербетонів
Використання бітумів, що модифіковані полімерами (БМП) у промислово розвинених країнах набирає усе більш широкі масштаби. Близько 10 % всіх застосовуваних у дорожньому будівництві бітумів модифікую

Роль матриці асфальто- і дьогтебетону у формуванні властивостей бетонів
Структура асфальто- і дьогтебетону - багатокомпонентного, полідисперсного, композиційного матеріалу, характеризується кількістю, формою, співвідношенням зерен різної крупності, складом, структурою

Дьогтебетон
Дьогтебетон – це штучний будівельний матеріал, одержуваний ущільненням перемішаної до однорідного стану при оптимальній температурі суміші дьогтю, щебеню, піску і мінерального поро

Асфальтобетон
Відповідно до ДСТУ Б В. 2. 7 – “Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний” асфальтобетонні суміші підрозділяються на щебеневі, гравійні і піщані. За температурою уклад

Утомленісна довговічність асфальтобетонів і роль агресивних середовищ
Довговічність – здатність матеріалу забезпечувати працездатність конструкції при заданих режимах експлуатації. Довговічність – це узагальнена властивість матеріалу, яка може характ

Дьогтебетони і асфальтобетони з комплексно-модифікованою мікроструктурою
Властивості бетонних сумішей на органічних в’яжучих, що призначені для будівництва конструктивних шарів нежорстких дорожніх одягів, визначаються насамперед якістю органічного в’яжучого і процесами

Рекомендована література до вивчення теоретичного матеріалу
1. Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Высш. шк., 1987.– 415 с. 2. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1969. – 319 с. 3. Братчун В.И., Золотарёв В.А. Мо

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги