Закономірності фазових переходів при емульгуванні
Фазовый переход перегретой воды при наличии дисперсных частиц требует меньшего температурного пресыщения, поскольку они являются центрами гетерогенного зародышеобразования. Этот вывод справедлив для любой водной среды, и тем более для эмульсии, поскольку в данном случае в адсорбционных граничных сло...
Збережено в:
| Дата: | 2004 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2004
|
| Назва видання: | Промышленная теплотехника |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61580 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Закономірності фазових переходів при емульгуванні / О.А. Крюковська // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 43-45. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61580 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-615802025-02-09T09:39:23Z Закономірності фазових переходів при емульгуванні Rules of phase transfer under emulsification Крюковська, О.А. Тепло- и массообменные процессы Фазовый переход перегретой воды при наличии дисперсных частиц требует меньшего температурного пресыщения, поскольку они являются центрами гетерогенного зародышеобразования. Этот вывод справедлив для любой водной среды, и тем более для эмульсии, поскольку в данном случае в адсорбционных граничных слоях поверхностное натяжение может быть на порядок ниже, чем в объемной жидкости. В данной работе исследована эта закономерность и предложена зависимость для оценки количества центров парообразования при перегреве ЭТС. Фазовий перехід перегрітої рідини при наявності дисперсних часток вимагає меншого температурного перенасичення, оскільки вони є центрами гетерогенного зародкоутворення. Цей висновок справедливий для будь-якого водного середовища, і тим більше для емульсії, оскільки в даному випадку в адсорбційних граничних шарах поверхневий натяг може бути на порядок нижче, ніж в об'ємній рідині. У даній роботі досліджено цю закономірність і запропонована залежність для оцінки кількості центрів пароутворення при перегріві ЕТС. Change of phase of overheated water in the presence of disperse particles needs less heat satiety since they are centers of heterogeneous nucleation. The conclusion is true for any water medium, especially for emulsion because of surface tension in adsorption boundary layers can be lower than in volume liquid. Investigated in this work is a regularity and dependence for estimation of number of vaporization centers at overheating of emulsion technological medium. 2004 Article Закономірності фазових переходів при емульгуванні / О.А. Крюковська // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 43-45. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61580 621.436.019 uk Промышленная теплотехника application/pdf Інститут технічної теплофізики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Тепло- и массообменные процессы Тепло- и массообменные процессы |
| spellingShingle |
Тепло- и массообменные процессы Тепло- и массообменные процессы Крюковська, О.А. Закономірності фазових переходів при емульгуванні Промышленная теплотехника |
| description |
Фазовый переход перегретой воды при наличии дисперсных частиц требует меньшего температурного пресыщения, поскольку они являются центрами гетерогенного зародышеобразования. Этот вывод справедлив для любой водной среды, и тем более для эмульсии, поскольку в данном случае в адсорбционных граничных слоях поверхностное натяжение может быть на порядок ниже, чем в объемной жидкости. В данной работе исследована эта закономерность и предложена зависимость для оценки количества центров парообразования при перегреве ЭТС. |
| format |
Article |
| author |
Крюковська, О.А. |
| author_facet |
Крюковська, О.А. |
| author_sort |
Крюковська, О.А. |
| title |
Закономірності фазових переходів при емульгуванні |
| title_short |
Закономірності фазових переходів при емульгуванні |
| title_full |
Закономірності фазових переходів при емульгуванні |
| title_fullStr |
Закономірності фазових переходів при емульгуванні |
| title_full_unstemmed |
Закономірності фазових переходів при емульгуванні |
| title_sort |
закономірності фазових переходів при емульгуванні |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| publishDate |
2004 |
| topic_facet |
Тепло- и массообменные процессы |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61580 |
| citation_txt |
Закономірності фазових переходів при емульгуванні / О.А. Крюковська // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 43-45. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| series |
Промышленная теплотехника |
| work_keys_str_mv |
AT krûkovsʹkaoa zakonomírnostífazovihperehodívpriemulʹguvanní AT krûkovsʹkaoa rulesofphasetransferunderemulsification |
| first_indexed |
2025-11-25T11:33:11Z |
| last_indexed |
2025-11-25T11:33:11Z |
| _version_ |
1849761890824093696 |
| fulltext |
Тепло- и массообменные процессы
УДК 621.436.019
КРЮКОВСЬКА О.А.
Дніпродзержинський Державний технічний університет
ЗАКОНОМІРНОСТІ ФАЗОВИХ ПЕРЕХОДІВ
ПРИ ЕМУЛЬГУВАННІ
Фазовий перехід перегрітої рідини при
наявності дисперсних часток вимагає ме-
ншого температурного перенасичення,
оскільки вони є центрами гетерогенного
зародкоутворення. Цей висновок справе-
дливий для будь-якого водного середо-
вища, і тим більше для емульсії, оскільки
в даному випадку в адсорбційних гранич-
них шарах поверхневий натяг може бути
на порядок нижче, ніж в об'ємній рідині. У
даній роботі досліджено цю закономір-
ність і запропонована залежність для оці-
нки кількості центрів пароутворення при
перегріві ЕТС.
Фазовый переход перегретой воды при на-
личии дисперсных частиц требует меньше-
го температурного пресыщения, поскольку
они являются центрами гетерогенного за-
родышеобразования. Этот вывод справед-
лив для любой водной среды, и тем более
для эмульсии, поскольку в данном случае в
адсорбционных граничных слоях поверхно-
стное натяжение может быть на порядок
ниже, чем в объемной жидкости. В данной
работе исследована эта закономерность и
предложена зависимость для оценки коли-
чества центров парообразования при пере-
греве ЭТС.
Change of phase of overheated wa-
ter in the presence of disperse parti-
cles needs less heat satiety since
they are centers of heterogeneous
nucleation. The conclusion is true for
any water medium, especially for
emulsion because of surface tension
in adsorption boundary layers can be
lower than in volume liquid. Investi-
gated in this work is a regularity and
dependence for estimation of number
of vaporization centers at overheating
of emulsion technological medium.
Е – енергія;
J – щільність центрів паротворення,
Р – тиск;
Т – температура;
V – об'єм;
σ – коефіцієнт поверхневого натягу;
τ – час;
ЕТС – емульсійне технологічне середовище;
МОР – мастильно-охолоджувальні рідини;
ПАР – поверхнево-активні речовини.
Индексы:
ж – рідина;
п – пара;
П – перегрів;
н – нормальний стан;
к – критичний.
Вступ
Дослідження фізичних і технологічних про-
цесів показують [1], що наявність дисперсних до-
мішок у рідинах впливає на швидкість і характер
закипання, особливо при закипанні гетерогенних
стабілізованих середовищ, наприклад, емульсій.
Постановка задачі
У даній роботі експериментально вивчені
особливості скипання емульсійних середовищ з
перегрітим дисперсним середовищем і на цій ос-
нові розроблена методика визначення функції
розподілу центрів пароутворення в обсязі дослі-
джуваної рідини.
Результати досліджень
Вплив ПАР на лабораторній установці. Кю-
вета наповнялася рідиною, що складає дисперсну
фазу (використання концентрату МОР типу ЕТ [2]
з різним складом ПАР) і містилася в калорифер.
Робоча температура складала 100…130 °С. У кю-
вету зондом уводилася дистильована вода або
емульсія ЕТ-2 [2] різної концентрації. Таким чи-
ном водна фаза емульсії перегрівалася, при цьому
фіксувався час τ її скипання. Результати
досліджень представлені на рис. 1. З підвищенням
концентрації ПАР середній час скипання водо-
масляних емульсій знижується. Це пов'язано з
підвищенням поверхневого натягу середовища і,
отже, зменшенням роботи утворення критичної
парової бульбашки [3]:
( )
3
к 2
н ж
16
3
W
р р
πσ
=
−
. (1)
З отриманих даних випливає, що утворення па-
рової бульбашки відбувається в зоні локального
зниження поверхневого натягу в пограничному
наношарі ПАР міжфазового поділу, по цьому до-
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 43
Тепло- и массообменные процессы
мінуючий вплив на величину τ чинить його тов-
щина і температура ЕТС.
0
50
100
150
200
130 135 140 145 150 155 160 165 170
Т, оС
G
Рис. 1. Залежність числа Гіббса
від температури ЕТС.
У процесі експериментальних досліджень по-
мічено, що вода в емульсіях скипає при невеликих
перегрівах, що не характерно для чистих рідин,
скипання яких відбувається при перегріві на кіль-
ка десятків градусів. Раннє пароутворення в ЕТС
(температура кипіння ЕТС на водній основі при-
близно 100 °С) можна пояснити наступними при-
чинами. Якщо однорідна система не піддана іні-
ціюючим зовнішнім впливам, то процес виник-
нення нової фази носить випадковий характер і
залежить в основному від теплових флуктуацій і
властивостей рідин.
Фазовий перехід при наявності дисперсних ча-
сток вимагає меншого температурного перенаси-
чення, оскільки вони власне є центрами гетеро-
генного зародкоутворення. За оцінкою [2] кіль-
кість центрів паротворення
V
fJ τ
= . (2)
Зважаючи на те, що в граничному шарі масля-
них глобул поверхневий натяг нижчий, ніж в
об’ємі, для утворення парової фази досить досяг-
нення більш низьких температур. При перегріві
емульсії під надлишковим тиском з наступним
його ізотермічним зниженням теплова енергія
менш термолабільної дисперсної фази передаєть-
ся воді. Таким чином, процес утворення нової фа-
зи ініціюється внутрішнім тепловим впливом на
поверхні масляних часток. Термічна ініціація на-
грітими частками приводить до закипання емуль-
сії при невеликих перегрівах. У діапазоні темпе-
ратур 100...160 °С спостерігається помітний вплив
концентрації (числа масляних часток, як центрів
паротворення) емульсії. Злиття цих ізобар при
Т >160 °С свідчить про руйнування дисперсної
структури. Цей ефект ілюстрований на рис. 1. На
графіках видно, що при температурах Т >160 °С
час закипання практично не змінюється. Такі за-
лежності характерні для всіх досліджуваних ЕТС.
Дані представлені на рис. 1 ілюструють за-
гальні для різних концентрацій ЕТС залежності
τ = f (T) і характеризують рівень температур пере-
гріву, необхідних для ефективного поділу диспер-
сних водних засобів, а також їхню стійкість у ме-
тастабільному стані. Ця особливість була викори-
стана при розробці системи термічного поділу не-
бажаних емульсій, де перегріта рідина диспергу-
валась відцентровими розпилювачами [2] і більш
раннє закипання ЕТС було причиною різкого збі-
льшення обсягу середовища у вихровій зоні роз-
пилювача за рахунок пароутворення.
Отже, фазовий перехід перегрітої рідини при
наявності дисперсних часток вимагає меншого
температурного перенасичення, оскільки вони є
центрами гетерогенного зародкоутворення. Цей
висновок справедливий для будь-якого водного
середовища, і тим більше для емульсії, оскільки в
даному випадку в адсорбційних граничних шарах
поверхневий натяг може бути на порядок нижчий,
ніж в об'ємній рідині.
Експериментальні криві , що по-
значають границі досяжних перегрівів розташо-
вуються під розрахунковими залежностями J
еln ( )J f Т= П
р. Це
дозволяє зробити висновок про те, що поряд з го-
могенним розподілом парових бульбашок мається
квазістаціонарний розподіл, що представлений
шуканою функцією f(G) числа Гіббса.
Величина ехр(88,5) враховує дію ініціюючих
центрів паротворення. Неузгодженість розрахун-
кових і експериментальних даних усувається на-
ступним співвідношенням:
е
П П
PJ JК
Т Т
∂ ∂
=
∂ ∂
. (3)
Тоді вираз (2) набуває вигляду:
( )[ ]{ }GКfGf −= 5,88exp)( , (4)
де К < 1 – коефіцієнт, що враховує відхилення
експериментальних даних.
44 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
Тепло- и массообменные процессы
Наявність центрів ініціації приводить до зни-
ження потенційного бар'єра WT на величину W:
=
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
⋅
−
−∫− dW
Tk
WWBWfW
W
T
0
1 exp)(
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧
⋅
−
=
Tk
WК T5,88exp . (5)
Після диференціювання за формулою Лейбни-
ця отримаємо:
1
0
( ) ( ) exp ( )
( ) exp 88,5 1 .
W
T
T
T T
W Wk T f W B dW f W
k T
W КWB V
k T k T
− −⎧ ⎫⋅ − +⎨ ⎬⋅⎩ ⎭
⎧ ⎫ ⎡ ⎤= ⋅ − ⋅ −⎨ ⎬ ⎢ ⎥⋅ ⋅⎩ ⎭ ⎣ ⎦
∫ =
(6)
Обговорення результатів
Після перетворень рівняння для обчислення
функції розподілу ініціюючих центрів набуде на-
ступного вигляду [4]:
[ ] )5,88exp()1(1)()( 1 GGKVBWf −−+⋅= − . (7)
Коефіцієнт К визначався при зіставленні розра-
хункових і експериментальних значень П( )J f T=
і їхній обробці методом найменших квадратів. Та-
ким чином отримали середнє значення К = 0,86.
Висновки
Зниження значення функції розподілу f (W) іні-
ціюючих центрів паротворення при підвищенні
температури ЕТС свідчить про термічне руйну-
вання структури емульсії, тобто про злиття мас-
ляних глобул.
Таким чином, наявність локальних зон (у гра-
ничних прошарках) зі зниженим поверхневим на-
тягом і дисперсними частками з більш високою
температурою кипіння впливає на процес скипан-
ня.
ЛІТЕРАТУРА
1. Долинский А.А., Басок Б.И., Накорчевский А.И.
Адиабатически вскипающие потоки.- Киев,
Наукова думка, 2001.- 208 с.
2. Скрипов В .П . Теплофизические свойства
жидкостей // В сб. Перегретые жидкости и фа-
зовые переходы.- Свердловск: УНЦ АНСССР.-
1979.
3. Павленко А.М. Стійкість емульсій при
технологічних впливах.- Дніпроп тровськ:
Наука і освіта, 2000.-
е
140 с.
4. Павленко А.М., Крюковская О.А. Вскипание пе-
регретых эмульгированных жидкостей // Пром.
теплотехніка.- 2003.- Т. 25.- Прилож. к журн.
№ 4.- С. 334-336.
Получено 11.10.2004 г.
УДК 678.057.968
ЛУКАШОВА В.В., РАДЧЕНКО Л.Б., ЗУБРІЙ О.Г.
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”
ДОСЛІДЖЕННЯ РЕОЛОГІЇ РОЗПЛАВУ ПОЛІМЕРУ
З ПОРОУТВОРЮЮЧИМИ НАПОВНЮВАЧАМИ
На цей час усе більш широке
застосування знаходять вироби з
спінених термопластів. Чисель-
ний розрахунок процесу перероб-
ки ускладнений через відсутність
достовірних даних про теплофі-
зичні і реологічні властивості роз-
плаву полімеру наповненого по-
роутворюючим наповнювачем.
Дана робота присвячена визна-
ченню реологічних залежностей
суміші розплаву полімеру зі спі-
нюючим агентом для режимів пе-
реробки.
В настоящее время все более
широкое применение находят из-
делия из вспененных термопла-
стов. Численный расчет процесса
переработки осложнен из-за отсут-
ствия достоверных данных о теп-
лофизических и реологических
свойствах расплава полимера, на-
полненного порообразующим на-
полнителем. Данная работа по-
священа определению реологиче-
ских зависимостей смеси расплава
полимера со вспенивающим аген-
том для режимов переработки.
The article from frothed polymers are widely used
in many orbs of habitability. The numerical account of
extrusion for physical foaming is complicated, because
of lack of valid data’s on thermal and flow characteris-
tics of the melt of polymer filled by the blowing compo-
nents. The screw characteristics depend on the ex-
truder geometry, the operating conditions, and material
properties of non-Newtonian fluids. This paper sug-
gests the experimental study to determining the
rheological behavior of polymer blends for conditions of
extrusion. A single-screw extruder was used in this
study for definition of rheological dependences for
process of physical foaming.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 45
|