ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структурные характеристики капиллярнопористых тел из "Тепломассообмен " Пористое тело считается капиллярнопористым, а поры капиллярными, если -фс В этом случае действием силы тяжести на жидкость в капилляре можно пренебречь. Если капиллярный потенциал сравним с гравитационным потенциалом, то тело будем называть пористым. Поры тела делятся на каверны (макропоры), макрокапилляры и микрокапилляры. [c.354] При гексагональной укладке каждая частица соприкасается с 12 соседними частицами. Поры имеют двоякую форму тетраэдрическую и ромбоэдрическую, причем число последних в 2 раза больше первых. Радиус наиболее узких проходов (рис. 5-6,6) равен 0,1557 . Радиус наиболее широких проходов составляет 0,288/ для тетраэдрической поры и 0,414 R для ромбоэдрической. На долю тетраэдрических пор приходится 7,37% объема, а на поры ромбоэдрические — 18,58%. [c.355] Такая пористая система представляет собой тело, пронизанное капиллярными трубками с кривой осью, которая совпадает с ходом поверхности сферических частиц. Капилляры представляются в сечении треугольными, площадь их поперечного сечения испытывает правильные чередования от некоторого максимума до минимума. [c.355] Максимальная высота поднятия воды в сухом теле (в высокой колонне, состоящей из сферических частиц) при температуре 20°С будет равна при кубической укладке h = 0,205R , при гексагональной укладке h = 0,52/ - . В смоченном теле максимальная высота поднятия воды будет соответственно равна h = 0,3667 (и = 90°) и h = 0,968-1/ (и = 60°). [c.355] В точке контакта сферических частиц по мере поступления жидкости образуется скопление жидкости в форме двояковогнутой линзы (рис. 5-7,а). Боковая поверхность этой линзы является выпукло-вогнутой (rj — радиус выпуклой поверхности, а Га — вогнутой поверхности). [c.355] Вернемся к состоянию равновесия стыковой и пленочной жидкости. Предположим, что мениски, ограничивающие элементы стыковой жидкости, не сомкнулись, и кривизна соединяющей их пленки равна кривизне поверхности частиц (шариков). При этом участки пленки малы по сравнению с размерами частиц и менисков. [c.357] В этом случае равновесие между пленочной и стыковой жидкостью будет существовать при условии, если рс = = баШ, т. е. когда пленка может развивать положительноерасклинивающеедавление . [c.357] Схема предусматривает наличие идеально работающего клапана. Если в нем создается давлениеиз-за перераспределения жидкости. [c.358] ОН мгновенно закрывается. Клапан открывается снова, когда конфигурация жидкости становится устойчивой и давление жидкости на внешней стороне клапана становится равным давлению системы. [c.359] Приведенный график давление — объем жидкости показывает, что процесс состоит из плавных обратимых изменений, связанных с самопроизвольным изменением давления при постоянном насыш,е-нии обратимые изменения чередуются с необратимыми изменениями объема, а весь процесс удаления жидкости является квантовым. [c.359] При осушении совершается работа над пористой системой и свободная энергия поверхности увеличивается. Изменения происходят изотермически, и тепло при совершении работы отдается окружающей среде. [c.359] Основной структурной характеристикой капиллярнопористых тел является кривая распределения пор по радиусу поры. Интегральная кривая распределения пор характеризует изменение относительного объема пор V (отношение объема нор к объему тела) по радиусу капилляра г. Кривая V = /(г) начинается с некоторого значения г (минимальный радиус капиллярной поры) и пересекает ось объема V при значении г = / акс- Таким образом, в пределе г н г г акс относительный объем V непрерывно увеличивается с увеличением г. Если на некотором участке Гх г /-2 пор такого радиуса нет, то кривая V = г) превращается в прямую, параллельную оси г. Зависимость с1У 1йг = [у(г) называется ди( еренциальной кривой распределения пор или дифференциальным уравнением объемной характеристики пор. Эта кривая может быть получена из интегральной кривой V = =/(г) методом графического дифференцирования. [c.360] На участке отсутствия пор (Гх г г ) дифференциальная кривая распределения пор [у(г) обрывается и совпадает с осью г, так как на этом участке 1У Ыг = 0. Площадь под кривой у г) на любом участке г численно равна объему пор, радиусы которых изменяются в пределах этого участка. [c.360] Для расчета плотности потока жидкости, проходящей через пористое тело, вводится понятие дифференциальной кривой поверхностной пористости тела. [c.360] В качестве приближения можно принять Пу = Я . Одной из основных структурных характеристик пористого тела является кривая капиллярного давления Рс = /(ю). В мелкодисперсных системах и капиллярнопористых телах кривые капиллярного давления, будучи необратимы, являются плавными и сплошными, так как разрывы непрерывности (сочетание реонов и изонов) незначительны и практически не наблюдаемы (рис. 5-10). Это происходит потому, что емкость системы (пористое тело) велика по сравнению с объемом жидкости, перераспределенной на участке реона. [c.361] Экспериментальные данные для многих материалов показывают, что (0/1 одинаково для начальной и вторичной кривых осушения. [c.362] Кривые вторичного осушения и впитывания образуют Петлю гистерезиса ЯА со всеми последующими опорными точками, лежащими внутри этой петли. Кривые развертки первичного осушения, которые начинаются на кривой впитывания А, либо встречаются на пересечении кривой (рис. 5-10,6), либо сходятся на кривой вторичного осушения в области, близкой к пересечению. Поведение кривых развертки впитывания аналогично. Любая точка внутри петли гистерезиса может быть получена многими путями. [c.362] Приведенные выше закономерности кривых капиллярного давления согласуются с термодинамическими соотношениями процесса вытеснения смачивающей фазы. [c.362] Хорошее совпадение экспериментальных данных с расчетными имеет место для дисперсных сред, частицы которой не набухают (отсутствие коллоидных частиц) и поверхность которой не шероховата. [c.363] Вернуться к основной статье