Капиллярный гистерезис в пористых Средах

Замерить краевой угол 0 в пористой среде в динамике прямыми методами не представляется возможным, так как 0 меняется от точки к точке норового канала и, кроме того, в динамике существенное влияние оказывает гистерезис смачивания. Поэтому нами была сделана попытка, используя данные по противоточной капиллярной пропитке, оценить среднее значение смачиваемости пористых сред при различной водонасыщенности [31]. [c.25]

Капиллярный гистерезис в пористых средах [c.160]

В пористую среду внешним давлением нагнетается несмачивающая жидкость. Заполнение среды жидкостью растет с увеличением давления, затем давление снижается. Обратный ход кривой заполнения не совпадает с прямым первоначальным. Заполнение пористой среды при снижении давления оказывается больше, чем при первоначальном поднятии давления (рис. 122). Расхождение между кривыми прямого и обратного хода составляет явление капиллярного гистерезиса. [c.179]

При нагнетании ртути в пористую среду степень заполнения среды зависит от того, как изменялось давление. Отличие заполнения, полученного при поднятии давления, от того, которое реализуется при снижении давления, составляет явление капиллярного гистерезиса. Ниже рассматривается освобождение пористой среды от ртути при монотонном понижении давления. [c.160]

Наличие разрывного механизма неизбежно приводит к тому, что часть ртути образует изолированные островки и остается в пористой среде даже при полном снятии давления. За счет этого кривая зависимости Q от р должна выходить на некоторое остаточное заполнение. Это одна из причин капиллярного гистерезиса. Вторая причина — наличие механизма запаздывающего освобождения. И лишь нормальный механизм не приводит к гистерезису. [c.51]

Модели нулевой размерности или модели псевдопористого пространства. Основное назначение элементов данной модели состоит в качественном описании процессов в единичных порах, а также в тех случаях, когда капиллярная структура, функционирующая как модель, не может быть усложнена каким-либо простым способом для получения протяженного пористого пространства. Сами элементы обычно используются в качестве концеп-ционной формальной модели переноса какого-либо явления. Модель конического капилляра используется для описания капиллярного переноса жидкости к высыхающей поверхности. Модели скрещенных и параллельных с перемычкой капилляров применяются для объяснения кинематического и статического гистерезиса при капиллярном переносе жидкости или захвате замещаемой фазы. Модель порового дуплета или разъезда применяется для выявления гистерезиса при всасывании и.ли впитывании. Модель независимого домена используется для объяснения петли гистерезиса в процессах адсорбции. Используются также и другие модели, описывающие специфические явления в пористых средах с разделенными фазами [23, 31]. [c.131]

В монографии изложена теория капиллярного равновесия и гистерезиса в пористых средах. Подробно проанализированы капиллярные явления в модельных системах простой геометрии (мениск, капля и т. п.). Проведены экспериментальное и теоретическое исследования тонких пленок жидкости, стабилизированных градиентом поверхностного натяжения. Развита теория гидродинамического перемешивания в пористых катализаторах (гл. 2—6). Изложенные в этих главах результаты имеют общий интерес, а также используются в исследованиях электрохимических генераторов — топливных элементов. Фронт исследований, непосредственно связанных с проблемой создания топливного элемента, в течение последних лет неуклонно расширяется. Эта проблема, сложность которой становится все очевиднее, включает в себя три основных раздела. Первый — изучение электрохимической кинетики наиболее перспективных систем на гладких электродах. Второй — макрокинетическое исследование процессов в пористых средах, с учетом транспортных стадий и микрокинетики. И, наконец, третий — разработка технологии, инженерный расчет и конструирование батарей, вспомогательных устройств и систем автоматики. [c.3]

Если г является периодической функцией высоты h или близкой к периодической, то выписанное уравнение допускает несколько решений [16]. Это означает, что мениск жидкости может устанавливаться на разных высотах в зависимости от предыстории процесса. Таким образом, в подобных капиллярах может наблюдаться капиллярный гистерезис. Теории капиллярного гистерезиса в пористых средах посвящена гл. 5. [c.71]

При увеличении давления количество ртути в пористой среде монотонно возрастает. Такой процесс изображен на рис. 122 кривой 1. При снижении давления степень заполнения уменьшается (кривая 2), однако ход прямой и обратной кривых не совпадает [1—3]. Одному и тому же давлению может соответствовать разное заполнение пористой среды. В этом состоит явление капиллярного гистерезиса. Гистерезис наблюдается не только при нагнетании ртути в пористую сроду, но и при вытеснении смачивающей жидкости из пористой среды газом [4]. [c.160]

Исследуются причины капиллярного гистерезиса и рассчитываются кривые заполнения среды. Полученные здесь результаты представляют интерес для теории пористых электродов, для метода ртутной норомет-рнн, для изучения распределения подземных газов и жидкостей, для капиллярной конденсации и т. п. [c.160]

Капиллярный гистерезис может существенно изменить ход процесса двухфазной фильтрации в тех случаях, когда насыщенность меняется немонотонно во времени. Наиболее характерный процесс подобного рода - двухфазная фильтрация в средах с двойной пористостью, примером которых могут служить трещиновато-пористые среды. [c.159]

В настоящее время механизм движения неоднородных жидкостей в трещиновато-пористых средах изучен без учета гистерезиса фазовых проницаемостей [41, 106-108, 184]. Эта модель предполагает существование двух взаимопроникающих сред с резко различающимися размерами пор и значениями проницаемости. Из более крупных пор нефть вытесняется быстрее, чем из мелких, поэтому после прохождения по крупным порам фронта вытеснения начинается переток нефти из мелких пор в крупные в результате противоточной капиллярной пропитки, имеющей неравновесный характер [20, 24]. [c.159]

Оказалось, что картина внутреннего строения твердого тела столь сложна, что появилась опасность чрезмерной детализации в ущерб разумным обобщениям. Однако А. В. Киселевым, В. М. Лукьяновичем, Л. В. Радушкевичем и С. П. Ждановым это многообразие было классифицировано пористые тела разделены ими на две большие группы — корпускулярного и губчатого строения (или [3] — на системы сложения и системы роста). Было обнаружено, что среди первых весьма многочисленна подгруппа тел глобулярного строения. Эти факты стимулировали новые теоретические исследования. Киселев [4] рассмотрел адсорбционные явления в глобулярных системах и строение глобулярного тела — силикагеля Радушкевич [5] создал точную теорию первого этапа капиллярной конденсации вблизи точек контакта глобул мы 16] — приближенную теорию последующих этапов и теорию капиллярно-конденсационного гистерезиса Щукин [7] — теорию прочности пористых тел глобулярного строения Неймарк и Шейнфайн [8] — теорию приготовления силикагелей с заданными параметрами структуры пор Слинько и сотр. [9] теоретически решили задачу создания катализаторов и носителей с оптимальной структурой пор, составленных из сферических частиц. Такие структуры экспериментально были созданы В. А. Дзисько в виде совокупности мелких первичных частиц с развитой поверхностью, склеенных в крупные вторичные глобулы, промежутки между которыми представляют широкие транспортные поры. [c.297]

Гистерезис смачивания зависит от скорости перемещения трехфазной границы раздела фаз по твердой поверхности, а также от адсорбции на ней веществ и шероховатости твердого тела.-С увеличением скорости вытеснения нефти водой из капиллярных каналов пористой среды вследствие гистерезисных явлений наступающий угол смачивания возрастает и может стать больше 90 , если даже в статических условиях поверхность капилляра гидрофильна. [c.172]

Анализ физико-химической литературы [2, 6, 32, 36] показал, что при контакте воды и нефти происходит диспергирование последней. С учетом этого автором была сформулирована закономерность вытеснения нефти в пористых средах, заключающаяся в том, что при вытеснении нефти из пласта путем нагнетания в него водного раствора нефть диспергируется на отдельные части (агрегаты, ганглии, блобы, целики, кластеры—макродис-пергируется), распределение которых по размерам определяется капиллярным гистерезисом в системе нефть—вода—порода. [c.7]

В [34, 35] автором было сформулировано представление о процессах вытеснения в пористой среде, заключающееся в том, что вытесняемая фаза макродиспергируется и движется поэлементно, как система с гидродинамически самостоятельными элементами размерами вплоть до расстояний между точками закачки и отбора, вследствие капиллярного гистерезиса, определяемого процессом взаимодействия вытесняемой и вытесняющей фаз с пористой средой. [c.19]

Таким образом, ни в одной из работ [1—31] не была сформулирована закономерность вытеснения нефти в пористых средах, заключающаяся в том, что при вытеснении нефти из пласта путем нагнетания в него водного раствора нефть диспергируется на отдельные части, распределение которых по размерам определяется капиллярным гистерезисом в системе нефть—вода—порода. Назовем эту модель 018Р0 (с118рег11оп оГ о11). [c.20]

Таким образом, в разработанной модели капиллярный гистерезис аккумулирует в себе физико-химические особенности взаимодействия поверхности пористой среды и фаз (нефти и юды), а функция ф (л /) — физико-химические условия диспфгирования и коалесценции вытесняемой фазы. [c.30]

Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что причина гистерезиса в угле остается пока еще неизвестной. Однако сродство угля к кислороду служит доказательством изменений капиллярной структуры, происходящих в условиях высушивания угля в присутствии кислорода, которые можно было бы представить как старение стенок капилляров. Поэтому объяснение Зигмонди охватывает только часть явления. Более ясное представление можно получить только в том случае, если провести планомерное исследование зависимости гистерезиса от среды, в которой производится высушивание (двуокись углерода, азот, кислород), и от температуры. Согласно опытам, произведенным в Северной Дакоте, нри применении способа сушки Флейсснера явление гистерезиса совершенно исчезает. При обработке паром пористая структура претерпевает сжатие прежде, чем будет определена изотерма адсорбции. Предположение, что гистерезис вызывается ухудшением смачивания вследствие предварительной адсорбции газов и из-за неоднородности химических свойств адсорбирующей поверхности (например, неактивные части поверхности с высоким содержанием золы), нашло себе подтверждение в новых исследованиях низкотемпературного кокса [50]. При нагревании в вакууме активированный низкотемпературный кокс адсорбирует больше воды при одной и той же упругости пара, чем предварительно окисленный низкотемпературный кокс. Эти исследования показали также, что смачивание при гистерезисе принадлежит к той группе процессов, которые состоят из отдельных периодически гозникаюших фаз, налагающихся друг на друга. [c.31]

Набухающие полимеры и пористые полимеры с жестким скелетом. Давно известны многие органические набухающие сорбенты— природные, например крахмал и целлюлоза, и синтетические. Среди последних широкое применение в аналитической практике для препаративного выделения различных ионов и устранения жесткости воды приобрели набухающие в водных растворах полимеры, содержащие функциональные группы, способные к ионному обмену — иониты. В сухом состоянии такие полимеры практически не имеют пор. Если эти полимерные сорбенты содержат полярные функциональные группы, например гидроксильные (целлюлоза, крахмал), амино- (многие аниониты) и сульфогруппы (катиониты), то они сорбируют пары таких полярных веществ, как спирты и особенно вода. Эта сорбция сопровождается набуханием полимера, что проявляется как в увеличении его объема, так и в обширном сорбционном гистерезисе. В отличие от капиллярно-конденсационного гистерезиса в адсорбентах с жестким скелетом, начинающегося при достаточно высоких относительных давлениях пара после обратимой начальной части изотермы адсорбции (см. рис. 3.4, 3.5 и 5.2), сорбционный гистерезис в органических набухающих сорбентах простирается вплоть до относительного давления пара р1ро = 0. [c.112]