И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 2 (1110088), страница 196
Текст из файла (страница 196)
Из выражения (2) следует определение капиллярной постоянной жидкости а = «2оззгг(рз — рз)д)пз. Она имеет размерность длины и характерйзует линейный размер ш < а, при к-ром становятся существенными К. я. Так, для воды при 20'С а = 0,38 см. При слабой гравитации (д О) значение а возрастает. На участке контакта частиц капиллярная ковшенсация приводит к стягиваншо частиц под действием пониж. давления бр < О. Уравнение Кельвииа. Искривление пов-сти жидкости приводит к изменению нвд ней равновесного давления пара р по сравнению с давлением насыщ. пара р, яад плоской пов-стью при той же т-ре Т. Эти изменения описываются ур-вием Кельвина: ртгр, = ехр(2от з Р/гп ИТ), (3) где Р-молярный объем жидкости, )«-газовая постояяная.
Понижение или повышение давления пара зависит от знака кривизны пов-сти.' над выпуклыми пов-стями (гп > О) р>р,! над вогнутыми (го<0) р<р,. Так, иад каплями давление пара повышено; в пузырьках, наоборот, понижеяо. На основании ур-ния Кельвина рассчитывают заполнение капилляров или пористых тел при калилллрной конденсации. Т. к. значения р различны для частиц разных размеров или для участков пов-сти, имеющей впадины и выступы, ур-ние (3) определяет и направление переноса в-ва в процессе перехода системы к состоянию равновесия.
Это приводит, в частности, к тому, что относительно крупные капли нли частицы растут за счет испарения (растворения) более мелких, а неровности пов-сти некристаллич, тела сглаживаются за счет растворения выступов и залечивания впадин. Заметные различия давления пара и р-римости имеют место лишь при достаточно малых го (для воды, напр., при «!<0,1 мкм).
Поэтому ур-ние Кельвина часто используется для характеристики состояния коллоидных систем и пористых тел и процессов в них. Капилляриая пропитиа. Понижение давления под вогнутыми менисками - одна из причин капиллярного перемещения жидкости в сторону менисков с меньшим радиусом кривизны.
Частным случаем этого является пропитка пористых тел-самопроизвольное всасывание жидкостей в лиофильные поры и капилляры (рис. 2). Скорость р перемещения мениска в горизонтально расположенном капилляре (или в очень тонком вертикальном капилляре, когда влияние силы тяжести мало) определяется ур-пнем Пуазейля: .з рш — — —, (4) 8Ч ! где ! — длина участка впитавшейся жидкости, ц-ее вязкость, съп — перепад давления на участке Е равный капиллярному давлению мениска: Ар = — 2о, со88/г. Если краевой угол В не зависит от скорости р, можно рассчитать кол-во впитавшейся жзшкости за время г нэ соотношения: 1(г) = (гг о ы соа 8/2г1)' ' . (51 Если 8 есть ф-ция р, то 1 и р связаны более сложными зависимостями.
Ур-ния (4) и (5) используют для расчетов скорости пропитки при обработке древесияы антисептиками, крашении тканей, нанесении катализаторов на пористые яосители, выщелачивании и диффузионном извлечении ценных компонентов горных пород и др. Для ускорения пропитки часто используют ПАВ, улучшающие смачивание за счет уменьшения краевого угла В. Один из вариантов капиллярной пропитки-вытеснение из пористой среды одной жидкости другой, не смешивающейся с первой и лучше смачивающей пов-сть пор. На этом основаны, напр., методы извлечения остаточной нефти из пластов водными р-рами ПАВ, методы ртутной порометрии.
Капиллярное впитывание в поры р-ров и вытеснение иэ пор несмешивающихся жидкостей, сопровождающиеся адсорбцией и диффузией компонентов, рассматриваются ауизико-химической гидродинамикой. Помимо описанных равновесных состояний жидкости и ее движения в порах и капиллярах, к К.
я. относят также равновесные состояния очень матых объемов жидкости, в частности тонких слоев и пленок. Эти К. я. часто наз. К. я. 11 рода. Для них характерны, напр., зависимость поверхностного натяжения жидкости от радиуса капель и линейное натяжение. К. я. впервые исследованы Леонардо да Винчи (1561), Б. Паскалем (17 в.) и Дж. Жюреном (18 в ) в опытах с капиллярными трубками. Теория К. я. развита в работах П. Лапласа (1806), Т. Юнга (1804), А.
Ю. Давыдова (185!), Дж.У. Гиббса (1876), И.С. Громеки (1879, 1886). Начало развития теории К. я. 11 рода положено трудами Б.В. Дерягина и Л. М. Щербакова. Яим. Ада мсон А, Фнзическаа хнмив поюрхнаьтей, пер с англ, М, 7979. Хайфа» Л И, И ей марк А В, Миогофвзиые про»сеем в варнстых срелак, М, 7982; Акесльруд Г А, Аль шулер М. А„йюлеиие в капнллирнохшинчешгую тсхиолагню, М З983 Н В Чуре а КАПИЛЛЯРНЬ$Й 8.)СМОС, см. Электрояоверхнастныг явления.
КАПЛЕУЛАВЛИВАНИЕ, удаление из газовых потоков капель размером более 10 мкм (об удалении капель размером менее 10 мкм см. Туманоулавливание). Капли образуются при диспергировании жидкостей (см. Расяыливаниг), разрушение газовых пузырьков при пропускании с~зов через слой жидкости (см. Барботирпваниг) или при их прохождении через смоченную насадку в пылегазоулавливающих, выпарных, абсорбционных, ректнфикациоиных, теплообменных и др. аппаратах.
К. осуществляется с целью предотвращения уноса жядкости (брызгоуноса) в элементах химико-технол, оборудоваяия, зашиты трубопроводов, аппаратов и тягодутьевых устройств (напра вентиляторов) от коррозии, эрозии и обрастания, получения чистых продуктов, обеспечения газов осуигяи, повышения производительности и экономичности аппаратов. Для К. используют как спец. аппараты — каплеуловители, так и мн. пылеулавливаюшие устройства (см. Газов очистка, Пылеулавливание). Необходимое условие эффективной работы каплеуловителей-предотвращение вторичного дисяергирования и уноса уловленной жидкости, обеспечение непрерывного отвода жидкости из зоны сепарации.
В иром-сти применяют неск. типов каплеуловителей. Работа гравитационных аппаратов (осадит. емкостей, расширит. камер в верх. части скрубберов, напр. аппаратов Вентури, ловушек и т.п.) основана на осаждении капель преим. под действием снл тяжести. Их используют для сепарации капель размером более 500 мкм. В инерционных каплеуловителях осаждение капель происходит под воздействием инерционных сил, возникающих при резком изменении направления газожидкостного потока, к-рый движется со скоростью 2 — 10 м/с.
Наиб. распространены жалюзийные аппараты, состоящие из на- 613 КАПЛЕУЛАВЛИВАНИЕ 311 бора профилир. пластин (воляообразные, уголки и др.), установленных вертикально или наклонно по отношению к газожидкостному потоку и часто имеющих разрывы или карманы-ловушки для стока уловленной жидкости. На рис. 1 представлея т яаз. круговой каплеуловитель, в к-ром Очи»синю газ Рнс 7 Круговой кнплсуловиюль 7 «аклопныс пластины.
2 отверстии 3 штупср 1азвинанвсгнин иеген скорость газожддкостного потока составляет 4-5 м/с. Жидкость, отделившаяся от очишаемого потока, выводится из аппарата через штуцер 3, а также через отверстия 2 в пилнндрич. стенке каплеуловителя. Канавки для отвода жидкости с пластин располагаются перпендикулярно направлению движения газожидкостного потока. Угол а наклона пластин может находитъся в пределах от 0 до 45'. Кроме жалюзийных аппаратов часто применяют; отражат, каплеуловители, к-рые содержат песк. рядов плотно размещенных уголков, труб, стержней разл. сечения, швеллеров и т.дд слон из насадок (кольцевидных-рьшига, Палля, с перегородками, седповидных-Берля, «инталоксп и лр.), дробленой породы (напр., кокса, кварца), стружки, крупноячеистой сетки и т.п., расположенных вертикально либо ~оризонтально к потоку.
Работа цеятробежиых каплеуловителей основана на сепарации капель под действием центробежных сил, к-рые возникают в результате быстрого спиральнопоступат. движения газожидкостного потока вдоль ограничивающей пов-сти аппарата. К ним относятся циклоны, напр, с разрывом в выхлопной трубе, циклонные сепараторы с лопастными или иными завихрителями, аппараты с верхним либо нижним отводом очищенного газа. Так, один из распространенных типов циклонных сепараторов (рис.
2) сиабхген вяутренним (1) и внешним (3) патрубками, завихрителем (2) и расширительным конусом (4). Проходя через завихритель, газожидкостный поток приобретает врашат. движение. Возникающая при этом центробежная сила отбрасывает капли жилкости к внутр. пов-сти патрубка (1). Образу- ~~ф ф ется пленка жидкости, движу- ф шаяся винтообразно вверх. По ф ф достижении верх. торца патрубка (!) жидкость отбрасывается на внутр. пов-сть патрубка (3), теряет скорость, под действием силы тяжести опускается вниз и отводится через гидрозатвор. Освобожденный от капель жидкости газовый поток выходит через конус.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
