Ламелль

С ячеистыми пенами приходится сталкиваться практически ежедневно. Как только речь заходит о пенах, чуть ли не каждый представляет себе зыбкий переливающийся всеми цветами радуги каркас из жидких пленок. Но эта пена не является объектом наших исследований. В пористой среде пена совсем другая, по крайней мере, такое мнение укрепилось после последних сорока лет активных исследований. Под пенами, образованными в пористой среде, скорее понимается система пенных пленок -ламелл, иногда образующих объемную пену, если объем пор достаточно большой, но, как правило, это все же индивидуальные ламеллы, зацепляющиеся за стенки пор. Зерна матрицы являются неотъемлемым атрибутом такого образования. Пористая среда со связной системой пор изменяет свою внутреннюю геометрию. Для структурированной пены характерно то, что фактически все связные пути становятся разбитыми ламеллами на ячейки и не доступными для фильтрации свободного газа. [c.7]

Как правило, пенообразующий агент - это поверхностноактивное вещество, существенно повышающее смачиваемость зерен пористой среды. На поверхности смачиваемых зерен всегда имеется слой жидкости, и ламеллы опираются именно на этот слой, а не зацепляются за сухую подложку. Поэтому базовой проблемой с научной точки зрения является выяснение [c.7]

По всей видимости, обе точки зрения имеют право на существование, важно лишь определиться в границах их применимости. На первый план выходят физико-химические условия формирования и течения пены в пористой среде. Термодинамика сосуществования смачивающих пленок с ламеллами, влияние текстуры пены на критерии ее устойчивости и подобные вопросы становятся ключевыми. Не менее важна и гидродинамическая теория, учитывающая генезис основных структурных единиц пены и основанная на термодинамических представлениях о структурообразовании пены. Всем этим вопросам и посвящена предлагаемая читателю книга. [c.9]

Кукушкин и Осипов, 1998), является неизбежным, но все же может быть заторможен действием ПАВ и других добавок. Хотя любая пена является неравновесной термодинамической системой, развивающейся во времени, мгновенная конфигурация пены может рассматриваться как равновесная в текущем поле давления. Такая приближенная трактовка основана на том, что характерное время установления локального механического равновесия между пузырями и ламеллами намного меньше характерного времени изменения давления, вызываемого диффузией газа. Другими словами, эволюция системы к локальному механическому равновесию может рассматриваться отдельно от процессов течения газовой и жидкой фаз. Таким образом, предполагается, что текущее поле давления в пузырях определяет геометрию пены. [c.12]

На самом деле толстые пленки между пузырями имеют тенденцию выжимать из себя жидкость, в этом смысле такая пена неустойчива. Рассмотрим отдельную границу Плато в идеальной однородной пене, принимая, что все ламеллы являются плоскими (рис. 1.1). Кривизна менисков границы Плато порождает разность давлений поперек стенок, равную лапласовскому капиллярному давлению [c.13]

Рис. 1.1. Поперечное сечение границы Плато. Ppi - давление в канале Плато, Pi - давление в ламелле, Рд давление газа в пузырях

Здесь нужно снова напомнить, что пена не может быть создана из обычной чистой жидкости, то есть без так называемого пенообразующего агента. Материнскими жидкостями для пен и ламелл, с которыми обычно имеют дело на практике, являются растворы поверхностно-активных веществ. Как правило, такие ПАВ образованы заряженными или полярными молекула- [c.14]

Рис. 1.2. Схема распределения молекул ПАВ в ламелле

Однако использование ионно-активных ПАВ - это не единственный способ стабилизации пленок. Другие добавки могут также предотвратить разрыв ламелл пены. Химическая и физическая природа соответствующих механизмов стабилизации [c.16]

Таким образом, из-за существования расклинивающего давления идеальная упорядоченная пена может быть весьма устойчива. Действительно, в термодинамическом равновесии гидростатическое давление в ламеллах будет равно давлению в каналах Плато. Поэтому капиллярное давление оказывается сбалансированным расклинивающим давлением П(/г), которое является функцией толщины пленки h [c.17]

Вот основные особенности явления (рис. 1.6). После своего образования у нижнего конца трубки ламеллы свободно дрейфуют по узкой части канала. Если широкая часть канала не занята пеной, то ламелла, достигая кромки, останавливается, чуть выпучиваясь под действием приложенного перепада давления. [c.22]

Далее наблюдаются два сценария пузырь либо исчезает (лопается), либо после касания стенки широкой поры ламелла мгновенно проскакивает к противоположной стенке поры и останавливается там, по-видимому, цепляясь за различные неоднородности. Следующая ламелла ведет себя подобным же образом, замирая в другом месте у другой неоднородности. Последующие пузыри проскакивают узкий участок канала и тормозятся в широкой поре, касаясь находящихся там ламелл или стенок поры. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся широкая часть канала не заполнится пеной полностью, после чего новые ламеллы свободно проходят через образовавшуюся объемную пену, формируя эффективный канал. В следующем расширении процесс заполнения повторяется. Таким способом все широкие части канала постепенно заполняются объемной пеной. [c.22]

Как только все широкие поры оказываются заполненными пеной, новые ламеллы движутся следующим образом. Ламеллы [c.22]

Благодаря специфическому методу генерации ламелл, предложенному А.В.Базилевским, характерный размер движущегося пузыря бьш того же порядка величины, что и узкое звено канала, и мало отличался от радиуса индивидуального пузыря в объемной пене. Когда ламеллы пропускают друг друга, объемная пена в расширениях также подвергается деформациям. Но структура ее не изменяется. Более того, она восстанавливает- [c.23]

Ламеллярные (смектические) фазы образованы дискообразными мицеллами веоиределён-ного диаметра (ламеллами). Толщина ламеллы на 10— 30% меньше удвоенной длины амфифильной молекулы (рис. 12), величина водного промежутка между ламел- [c.291]

При добавлении в систему воды ламеллярные фазы втягивают воду — набухают. При этом возможны два типа набухания. В первом случае весь добавленный растворитель проникает в пространство между полярными головками амфифильных молекул, что приводит к увеличению уд. площади, вриходящейся на одну молекулу в ламелле. Период ламеллярной структуры остаётся примерно постоянным. Во втором случае при набухании происходит увеличение периода структуры, пропорциовальное кол-ву добавленной воды, при пост, уд. площади на молекулу. Возможны также промежуточные типы набухания лиотропных смектич. фаз. [c.291]

В рамках второй гипотезы, впервые предложенной, по всей видимости, Хольмом (Holm, 1968), ламеллы действуют подобно клапанам, пропуская газ лишь порциями в определенное время, между моментом их гибели и рождения. Количественной теории, основанной на этой гипотезе, до сих пор не имеется, зато постоянно появляются все новые и новые компьютерные эксперименты, базирующиеся на простых правилах течения газа по решеткам, заблокированным ламеллами. [c.9]

Закон Плато, один из наиболее изящных физических законов природы, может быть сформулирован следующим образом. В "сухих пенах с малым содержанием жидкости ламеллы организуют многогранную ячеистую структуру с некоторыми уникальными особенностями. В одном ребре всегда сходятся одновременно три и только три грани (ламеллы), причем каждая пара образует двугранный угол в 120°. Места стыка ламелл называются границами Плато. Ребра (границы Плато) соединяются в узлах решетки, образуя группу по четыре ребра в каждой вершине многогранника. Ребра в узле располагаются под равными углами или углами Маралди (Maraldi) по 109°28 16" каждый, чьи косинусы равняются -1/3. Границы Плато образуют сеть каналов для транспорта жидкости через пену. Вершины много- [c.12]

Заметим, что изотермы расклинивающего давления пленок пены пересекают ось, когда толщина пленки превыщает некоторую критическую величину (рис. 1.5), то есть равновесные ламеллы существуют только в узком диапазоне толщин пленок. Верхняя граница соответствует толстым пленкам, в которых, однако, уже начинают сказываться эффекты расклинивающего давления. Пленки больщей толщины стремятся сбросить лищнюю жидкость в мениски. Нижняя граница толщин пленок соответствует характерному или критическому капиллярному давлению, выше которого времена жизни ламелл и объемной пены становятся чрезвычайно короткими. [c.18]

В литературе описывается следующий сценарий образования ньютоновских черных пленок в пене (Кругляков и Эксерова, 1990 Exerowa и Kruglyakov, 1998). Если некая ламелла существовала как толстая пленка, то, вследствие выжимания жид- [c.20]

Таким образом, устойчивость пены почти полностью определяется термодинамическим состоянием индивидуальных ла-мелл. Топологическая структура реальных пен, образованных пузырями различных размеров, также зависит от термодинамического состояния ламелл. В частности, для ньютоновских черных пленок отклонения углов наклона от идеальных 120° могут достигать заметных величин вплоть до нескольких градусов (Neimark и Vignis-Adler, 1995). [c.21]

Все эти факты говорят в пользу основополагающей роли термодинамических характеристик ламелл пены в ее структурооб-разовапии. [c.21]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...