ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория Образования пузырьков и пены из "Справочник инженера - химика том второй" Пузырьки Газа в жидкости могут образовываться 1) при выделении газа из пересыщенного раствора или при разложении вещества в жидкости 2) непосредственно в жидкости с помощью барботера, распылителя или механической мешалки 3) в результате дробления больших пузырьков, уже имеющихся в жидкости. [c.83] Самопроизвольное образование пузырьков газа Или пара из гомогенной жидкости теоретически невозможно Для появления пузырьков необходимо наличие газовых центров — пустот в жидкости. Эти центры могут представлять собой мельчайшие пузырьки газа или твердое вещество, несущее адсорбированный газ (например, частицы пыли, накипи или твердая стенка). Пустоты в жидкости могут возникнуть в результате кавитации, за счет механического или акустического но.чдействия. [c.83] Независимость диаметра пузырьков от диаметра отверстия подтверждается и другими исследователями. [c.84] Струйный режим. При дальнейше.м увеличении скорости в отверстии устанавливается турбулентный режим, и поток газа по внешнему виду представляет сплошную струю, которая распадается в 70- I00 мм над отверстием. В действительности поток состоит из больших, тесно друг к Другу прилегающих пузырьков неправильной формы, совершающих быстрое вихревое движение. Эти пузырьки распадаются на более мелкие с диаметром от 0,25 (и менее) до 12 жл. Относительно этого режима опубликовано большое число противоречивых сообщений, а теория еще не в состоянии описать наблюдаемые явления. [c.84] Средний размер пузырьков, образующп.чся на по-вер-хности пористой пластины, получается такой, что произведение удельной поверхности на поверхностное натяжение остается постоянным при изменении поверхностного натяження добавлением поверхностно-активного вещества . [c.85] Захват газа жидкостью и его дробление. Газ может вноситься в жидкость твердыми частицами или, потоком жидкости, попадающим в нее из газовой среды, за счет поверхностных неровностей, а такл е за счет воронки, образующейся при вихревом движении массы перемешиваемой жидкости вокруг оси вращающейся мешалки. Возможно, вблизи поверхности жидкости образуются маленькие пузырьки, увлекаемые турбулентными струйками, скорость которых превышает скорость всплытия пузырьков. Механизм захвата, однако, недостаточно ясен. [c.85] Дробление крупного газового пузыря, находящегося в жидкости, происходит благодаря турбулентному уносу более мелких пузырьков с его поверхности либо из-за влияния поверхностного натяжения, когда под действием инерционных или срезывающих сил крупный пузырь распадается на сферы или цилиндры. Жидкостный цилиндр, высота которого больше длины его окружности, неустойчив п стремится самопроизвольно распасться на две или более сферы. При дроблении газа, взвешенного в жидкости, все эти явления происходят под действием сил трения со стороны жидкости и мешалки расчету они практически не поддаются. [c.85] Пена образуется, когда пузырьки газа, всплывающие к поверхности жидкости, остаются там некоторое время, не коалесцируя и не переходя в паровую фазу. Образование пены, следовательно, заключается в формировании, подъеме и скоплении газовых пузырей в жидкости, склонной к ценообразованию. [c.85] Время существования пены может быть весьма, различным — от нескольких секунд до нескольких лет. [c.85] Сила тяжести стремится отделить газ от жидкости в дисперсионной системе, принуждая пузырьки подниматься к поверхности жидкости, а жидкость, содержащуюся в стенках пузырьков, стекать вниз к основной массе жидкости. Поверхностное натяжение способствует коалесценции и исчезновению пузырьков. Все эти причины в конечном счете приводят к разрыву пленки жидкости, составляющей стенки пузырей. [c.85] Если стенки пузырей пенной системы заменить непроницаемыми твердыми мембранами, то вязкость пленки жидкости можно было бы считать бесконечной, а получающаяся в этом случае твердая пена существовала бы неопределенно долго. Подобным образом, если стенки пузырей заменить пластмассой Бингама или тиксотропным материалом, пена будет всегда устойчивой для пузырьков, плавучесть которых не дает возможность напряжениям повысить предел текучести. Однако для других неньютоновских жидкостей и для всех ньютоновских величина вязкости не имеет такого значения вязкость может лишь отсрочить, но ни в коем случае не предотвратить исчезновение пены. Распространенная еще со времен Плато теория,, , по которой продолжительность существования пены пропорциональна поверхностной вязкости и обратно пропорциональна поверхностному натяжению, неверна. Бикерман показал, что она не подтверждается экспериментом. [c.85] Бикерман отвергает также предположение о том, что пленки жидкости в пене утончаются до критической толщины, при которой разрушение пены происходит самопроизвольно. Причина стабильности пены скорее кроется в существовании поверхностного слоя с низким поверхностным натяжением, непосредственно перекрывающего слой раствора с более высоким поверхностным натяжением последний скрыт До тех пор, пока не обнажится в результате разрушения указанного поверхностного слоя Это явление поверхностной упругости, обусловленное разностью концентраций поверхностного и основного слоя, объясняет способность пузырьков пропускать сквозь себя твердые частички, не разрушаясь при этом. В связи с этим можно представить себе, что пленки, толщина которых меньше определенного значения, не содержат избыточного количества жидкости и, следовательно, не в состоянии залечивать повреждения поверхности, т. е. становят-ся уязвимыми в отношении механических повреждений. Описываемое Марагони явление согласуется с тем фактом, что ни чистые жидкости, ни насыщенные растворы не образуют пены, так как в этих случаях невозможно получить необходимую разность концентраций между поверхностным и основным слоем раствора. [c.85] Давно известна специфическая способность некоторых тонко измельченных нерастворимых твердых веществ стабилизировать пену . Например, присутствие измельченного свинцового блеска может значительно продлить время существования воздушной пены в водном растворе изоамилового спирта, причем чем мельче частицы, тем больше стабилизирующее действие PbS (частицы размером 50 мкм продлевают время существования пены с 17 сек до нескольких часов). Такое влияние согласуется с теорией, которая утверждает, что твердые частицы со средним углом контакта с жидкостью предотвращают коалесценцию двух пу- ырьков, с которыми они находятся в одновременном контакте. Количественных наблюдений этого явления очень мало. [c.85] Некоторые добавки (например, малые количества мыла в растворы сапонина или глицерина в мыльные растворы) увеличивают гибкость или упругость стенок пузырьков больше, чем их вязкость. [c.85] Вернуться к основной статье