ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диффузионный перенос газа в пене из "Пены теория и практика их получения и разрушения" Диффузия газа приводит к тому, что меньшие пузырьки уменьшаются и в конце концов исчезают, а большие пузырьки растут. Таким образом, диффузия увеличивает полндисперсность пен. [c.70] Ранее уже обсуждались термодинамические аспекты слияния двух пузырьков в один. Теперь рассмотрим этот процесс с точки зрения физических превращений в элементарной системе, состоящей из двух пузырьков. [c.70] Так как атмосферное да]вление Ратм и поверхностное натяжение жидкости о могут быть только положительными величинами, то, чтобы удовлетворять условию (4.34), А7 и A5 должны иметь противоположные знаки. Следовательно, если при слиянии пузырьков происходит общее уменьшение поверхности раздела, т. е. AS О, то одновременно объем содержащегося воздуха в конечном пузырьке или пузырьках должен увеличиваться, т. е. А7 5 0. [c.70] Аналогично рассуждая, находим, что (Fi/72)g = V2/2f 0,707, т. е. при сохранении постоянства поверхности AS — 0) суммарный объем увеличивается (Д7 0). Практически в подобных случаях протекают процессы, сопровождающиеся изменением и 7 и 5. [c.70] В пенах, устойчивость которых незначительна, переменными величинами являются р (при интенсивном истечении из пены жидкости) или Н, когда наблюдается разрушение пленок в верхних участках столба пены. [c.71] Для нахождения соотношения между константами а и 6, учитывая поверхность сферы с внешней и внутренней стороны, найдем, что 8 = г/6, и, подставив в уравнение (4.37), получим для любой ячейки пены 6а = Ъ. [c.71] Это уравнение представляет собой интегральную форму выражения (4.34). [c.71] Подставив значения Ар и ДУ = 4лг2Дг в уравнение (4.42), получим, пренебрегая влиянием уменьшения давления на радиус пузырька [уравнение (4.43)] . [c.72] Приведенное уравнение показывает характер изменения радиуса пузырька вследствие диффузии воздуха. [c.72] Уравнение (4.46) можно преобразовать в форму, которая выражает характер изменения удельной поверхности раздела раствор — газ во времени. Однако наличие в уравнении радиуса г, который авторы рассматривают постоянным, не может быть признано правомерным, поскольку подобное постоянство радиуса может иметь место лишь в узком интервале времени. [c.72] При выводе уравнения эффективная площадь диффузии газа была принята равной полусфере. [c.72] Линейная зависимость радиуса от времени в (4.48) по первому варианту противоречит более сложному выражению (4.47), и поэтому допущение относительно постоянства толщины пленки 6 не может быть принято. [c.72] В ходе старения пен наиболее значительным изменениям объема вследствие диффузии воздуха прдвергаются пузырьки, имеющие наибольшую разность радиусов, поскольку между такими пузырьками разность давлений также наибольшая. Это хорошо видно из рис. 37, на котором по уравнению Лапласа построены кривые избыточного давления в маленьких пузырьках в зависимости от диаметра большого пузырька. [c.73] Точка пересечения двух кривых соответствует критическому радиусу пузырька (рис. 38). Пузырьки, радиус которых меньше критического, уменьшаются в результате диффузии. Объем пузырьков с Гкр увеличивается. Представление о критическом радиусе пузырька можно получить из рис. 39, который показывает изменение во времени доли пузырьков различного радиуса. Как видно из рисунка, меньше всего изменяется содержание пузырьков радиуса 60—80 мкм. В этот диапазон размеров, по-видимому, и укладывается критический размер пузырьков. [c.73] Расчет по данному уравнению дает значение б, равное 6,6 и 6,2 мкм соответственно для масляной пены и пены латекса [19]. [c.74] Фракции пузырьков (по диаметру) 1 — 40—80 2 — 120—160 3 — 200—240 мкм. Кратность пены — 25 барботирование воздуха через 1%-ный раствор сульфонола НП-1. [c.74] Для нахождения математической зависимости, связываюш ей изменение числа пузырьков в единице объема пены во времени, очень важен экспериментально доказанный факт, что распределение пузырьков по размерам во фронтальном слое (т. е. внешнем слое, ближайшем к объективу фотокамеры) практически соответствует распределению пузырьков в объеме пены. [c.75] Экспериментальные данные показали хорошее совпадение этого уравнения с теорией. [c.76] Отсюда следует, что или увеличение поверхности больших пузырьков происходит не по линейному закону, или различие в закономерностях изменения поверхностей раздела обусловлено различными свойствами пен, примененных для их исследования. [c.76] Вернуться к основной статье