ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Условия достижения максимальной текучести дисперсных систем из "Физико-химические основы технологии дисперсных состем и материалов" Для эффективного протекания разнообразных гетерогенных процессов в дисперсных системах большое значение имеет обеспечение максимальной текучести системы. Выбор условий реализации максимальной текучести составляет практически важную коллоидно-химическую задачу, решение которой связано с решением ряда альтернативных задач. Такая задача весьма актуальна для большинства технологий концентрированных дисперсных систем и материалов. [c.141] Эти три требования в их сочетании имеют существенное зна- чение также для таких технологических процессов, как получение керамики, цемента, лакокрасочных материалов, большинст- ва дисперсных строительных материалов (бетоны, асфальто-и полимербетоны, асбестоцементные материалы и др.). Увели- чение концентрации и дисперсности твердой фазы в жидкой среде при сохранении необходимой текучести и седиментацион- ной устойчивости позволяют интенсифицировать процессы, снизить их энергоемкость, повысить качество дисперсных материалов и эффективность использования сырья для их получения. [c.141] Седиментационная устойчивость могла бы быть повышена,, в частности, за счет роста концентрации дисперсной фазы в-среде, если, конечно, при этом будет сохранена необходимая текучесть системы. В этом случае высокая объемная концентрация частиц твердой фазы создает стерические препятствия для седиментации при минимально необходимом уровне прочности и вязкости структуры в системе (см гл I). [c.142] Таким образом, из изложенного выше, а также из анализа описанных в работе [15] методов регулирования структурнореологических свойств концентрированных дисперсных систем вытекают два возможных пути решения поставленных выше задач. [c.142] Первый путь основан на сочетании вибрационных воздействий на дисперсную систему с введением добавок ПАВ (лиофи-лизаторов) для модифицирования поверхности частиц дисперсных фаз. Этот метод, реализованный в разнообразных гетерогенных химико-технологических процессах с участием структурированных дисперсных систем, обеспечивает необходимый уровень максимальной текучести (минимальной вязкости) с переходом в область концентрации ф] фкр [15]. При этом седиментационная устойчивость обычно достигается, как уже отмечалось, за счет высокой концентрации дисперсной фазы. [c.142] Ведущая роль в этом методе регулирования структурнореологических свойств принадлежит вибрационному воздействию реологический эффект, обусловленный модифицирование поверхности частиц с помощью ПАВ, менее эффективен. [c.142] Явление синергизма, обнаруживаемое при сочетании действий вибрации и добавок ПАВ, механизм которого рассмотрен в [15, с. 117], послужило, в частности, основой для разработки метода трубопроводного гидротранспорта высококонцентрированных водных минеральных суспензий [130]. [c.143] Схематически принципы, лежащие в основе этого метода регулирования текучести концентрированных суспензий, проиллюстрированы рис. IV. 12. [c.143] Как видно из приведенной на рис. IV. 12 схемы, переход из области концентрации ф фкр (область /) в область ф фкр (//) сопровождается резким возрастанием предельного напряжения сдвига Ра и соответственно эффективной вязкости, но одновременно обеспечивает седиментационную устойчивость суспензий, склонных к расслоению при ф фкр (схема вверху слева на рис. IV 12). [c.143] Сочетание воздействия вибрации с модифицированием поверхности частиц путем введения добавок ПАВ-лиофилизаторов позволяет понизить предельное напряжение сдвига (по стрелке вниз, рис IV. 12) до любого заданного уровня, определяемого интенсивностью вибрационного поля. [c.143] Характер течения суспензии изменяется. Вместо так называемого пробочного течения [122, 131], наблюдаемого при Ро 0, при достижении Ро — 0 реализуется ньютоновское течение (г]эфф = г11) с распределением скоростей по параболе (см. рис. IV. 12, схема вверху справа), что значительно снижает энергоемкость гидротранспорта высококонцентрированных суспензий. [c.143] По технологии гидротранспорта суспензий с использованием данного метода предусматривается вибрация трубопровода, уС тановленного на упругой подвеске, что обеспечивает передачу транспортируемой дисперсной системе вынужденных колебаний с параметрами, определяемыми заданным уровнем эффективной вязкости [130]. [c.144] Реологические кривые, приведенные на рис. IV. 13, иллюстрируют возможность примедания этого метода регулирования текучести высококонцентрированных дисперсий в технологив получения, транспорта и последующего прямого сжигания высококонцентрированных водоугольных суспензий. Во многих промышленно развитых странах эта технология рассматривается как одна из наиболее перспективных при решении топливно-энергетических и транспортных проблем. [c.144] Представленные на рис. IV. 13 результаты исследования влияния вибрации и добавок ПАВ на реологические свойства высококонцентрированных водоугольных суспензий (/) акс частиц угля 200—250 мкм) показывают, что сочетание действия вибрации и ПАВ (лигносульфоната кальция и продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида) позволяет получить суспензии с концентрацией твердой фазы свыше 65— 70%, обладающие наименьшим уровнем эффективной вязкости при относительно низких значениях градиентов скорости деформации сдвига (е 10 с ). [c.144] Это в равной степени относится к любым химико-технологическим процессам, осуществляемым в дисперсных системах в условиях конвективного массопереноса при механических (вибрационных) воздействиях, например при смешении, экструзионном формовании, уплотнении. [c.145] Результаты экспериментальных исследований позволяют дать некоторые рекомендации по выбору оптимальных параметров указанных факторов регулирования и условий их реализации. [c.145] Суммарное воздействие вибрации и добавок ПАВ на дисперсную систему должно быть таким, чтобы при т)эфф = г11 степень снижения интенсивности вибрации ///пAв необходимой для достижения максимальной текучести, была бы наибольшей [15]. [c.145] При этом следует учитывать, что с понижением температуры эффект от действия вибрационного поля возрастает, в особен-яости для трудноперерабатываемых высоконаполненных твердой фазой дисперсных систем. Вместе с тем сочетание вибра-ционных и термических воздействий позволяет реализовать столь высокие степени наполнения систем твердой фазой заданной дисперсности, которые недостижимы в отсутствие вибрации из-за потери ВКДС текучести. [c.146] При проведении технологических процессов с участием ВКДС, сопровождающихся вынужденной конвективной диффузией, например при перемешивании, трубопроводном гидротранспорте, экструзионном формовании, целесообразно ограни- чивать скорость непрерывного сдвига значением, соответствующим началу проявления дилатансии. [c.146] Вернуться к основной статье