ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ОСНОВНЫЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТРУКТУРИРОВАННЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИ-СТЕМ из "Высококонцентрированные дисперсные системы" В главе II было показано, что параметры структуры, ее образование и разрушение в условиях механических воздействий, т. е. структур,но-механические свойства дисперсных систем, — главные критерии их состояния в процессах массопереноса под действием механических фа-кторов. Поэтому совокупность дифференциальных и интегральных характеристик структурно-механических свойств должна составить основу методов исследования дисперсных систем, высоконаполненных твердой фазой (б Сбс), в условиях процессов массопереноса. [c.91] Дифференциальные ха1рактеристики определяют свойства элементов, образующих структуру, и, в частности, тип и прочность, условия возникновения и разрыва единичного контакта между частицами твердой фазы. Методы определения дифференциальных характеристик зависят от специфики того или иного типа структур и будут рассмотрены в последующих главах. [c.91] Под интегральными характеристиками принимаются структурно-механические свойства системы в целом как совокупности взаимодействующих между собой фаз. К числу таких характеристик относятся, прежде всего, реологические свойства системы вязкость, упругость, предельное напряжение сдвига, периоды релаксации напряжений, т. е. характеристики, определяемые суммой элементарных контактных взаимодействий между частицами дисперсных фаз в исследуемом объеме дисперсной системы. [c.91] В многочисленных работах, посвященных изучению механизма структурообразования в дисперсных системах, рассматриваются главным образом разнообразные интегральные характеристики структурированных систем и кинетика их изменения под действи-б м физико-химических и механических факторов уже после того, как процессы превращения исходных фаз в двух- или трехфазные дисперсные структуры в основном завершены. [c.91] Все эти процессы структурообразования связаны с изменением формы и объема системы, что следует учесть при обосновании методов изучения их структурно-механических параметров. [c.92] В технологических процессах, сопровождаемых массоперено-сом, система, как правило, находится в сложно-напряженном состоянии. Изучение поведения дисперсных систем в этих условиях и определение их структурно-механических (реологических) свойств из-за сложности и нестационарности полей напряжений весьма затруднительно и в ряде случаев практически невозможно. [c.92] Наиболее целесообразен путь, вытекающий из следующ их соображений. Превращение исходных дисперсных фаз в дисперсную систему — структурообразование в процессах массопереноса — определяется кинетикой возникновения и разрыва связей между частицами твердой фазы, т. е. совокупностью поверхностных явлений в единице объема. Число и прочность работающих контактов в единице объема системы определяют ее структурно-механические (реологические) свойства, и прежде всего реологическое сопротивление изменению объема или формы под действием приложенных напряжений. [c.92] Воздействия в совокупности вибрации и физико-химических факторов в конечном счете приводят к уменьшению числа и прочности работающих контактов в единице объема системы, а значит и реологического сопротивления ее деформированию или изменению объема с данной скоростью. [c.92] Следовательно, эффект действия вибрации как формы механических воздействий, так же как и действия ПАВ, тем выше, чем больше связей разрушено и соответственно чем меньше реологическое сопротивление системы изменению формы или объема. [c.92] При таком подходе механические факторы воздействия на дисперсную систему (в частности, вибрация) и физико-химические (ПАВ) могут быть сравнены между собой или же определен результат их совместного действия по изменению реологического состояния — сопротивления единицы объема системы изменению формы или объема под действием внешних сил. В таком случае совместное действие вибрации и ПАВ на систему может рассматриваться независимо от воздействия внешних сил, вызывающих деформацию или изменение объема системы, и, наоборот, величина напряжений от этих сил находится в функциональной зависимости от степени разрушения структуры вибрацией в сочетании с ПАВ. [c.92] Определение реологического сопротивления при одновременном изменении объема и формы системы в каждый момент времени в процессах массопереноса отражает состояние структуры, которое зафиксировано к моменту определения реологических характеристик, но которое непрерывно изменяется во времени в течение процесса структурообразования. Вследствие этого при изучении интегральных структурно-механических (реологических) свойств системы в сложных условиях одновременного изменения ее объема и формы необходимо учитывать, что число кинетических единиц, а значит, и число контактов между ними в единице объема непрерывно изменяются во времени. Поэтому реологическое состояние системы в каждый фиксированный момент В1реме-ни в процессе массопереноса является по-существу квазиравно-весным и речь идет именно об оценке кинетики изменения реологического состояния системы. В тех случаях, когда изучается влияние вибрации только на деформируемые (без изменения объема) системы в условиях равновесного установившегося стационарного потока, могут быть определены абсолютные значения реологических характеристик во всем возможном диапазоне их изменения в зависимости от параметров вибрации и скоростей непрерывного сдвигового деформирования. [c.93] Следовательно, методы изучения структурно-механических свойств дисперсных систем должны обеспечить возможность определения создаваемого вибрацией в сочетании с ПАВ предельного состояния системы. Это состояние соответствует минимуму напряжений от внешних сил, необходимых для изменения объема и формы системы в процессе смешения, перемещения, уплотнения, формования и т. д. [c.93] Таким образом, в соответствии с основными задачами физикохимической механики дисперсных структур преимущественное значение должны иметь такие методы изучения структурообразования, которые позволяют определить интегральные реологические характеристики структурированных систем, находящихся под комплексным воздействием вибрационного поля и напряжений от внешних сил, вызывающих изменение объема и формы в процессе технологической переработки. [c.93] В отличие от классической реологии, изучающей и фиксирующей свойства систем преимущественно в равновесных условиях, цели реологии с позиции физико-химической механики — управление структурой в дисперсных системах с учетом непрерывных изменений в ней непосредственно в технологических процессах. [c.93] Главная задача методов исследования в этом случае — определение реологического состояния структурированных систем, разрушаемых вибрационным полем с заданной частотой и амплитудой, с целью обоснования оптимальных параметров вибрации для управления реологическими свойствами структур в процессе технологической переработки. Эти методы составляют основу управляющей реологии как раздела физико-химической механики [14, 90]. [c.94] В последние годы больщое распространение, особенно при изучении реологических свойств растворов полимеров, получают методы, основанные на колебании системы, причем источник вибрации служит одновременно и средством для измерения реологических констант. [c.94] Эти методы, получивщие название динамических или методов частотных характеристик [121, 149], отличаются тем, что создание колебаний ограниченного объема преследует цель измерения реологических характеристик системы, находящейся обычно в покое или деформируемой (без наложения вибрации на весь ее объем). [c.94] Впервые этот метод применен Обербеком [138], а впоследствии щироко использовался для измерения реологических свойств преимущественно поверхностных слоев Лангмюром и Шефером [192], А. А. Трапезниковым [193]. [c.94] Существенный вклад в разработку и применение динамических методов определения объемных реологических свойств растворов полимеров и наполненных полимерных систем внесли Г. В. Виноградов [188, 194], Ю. Г. Яновский [187], А. Я. Мэлкин [138], А. И. Леонов [195], А. Ферри [121], С. Оноги [189], А. Тобольский [190]. [c.94] Метод частотных характеристик предусматривает вполне определенное распределение скоростей и напряжений в системе, причем вибрация (колебания) рассматривается главным образом как метод измерения реологических свойств системы. [c.94] Вернуться к основной статье