15. Дисперсные системы.

Неоднородной гетерогенной системой называется смесь, состоящая из двух или более фаз.

В бинарной системе, состоящей из двух фаз, одна из них является сплошной или дисперсионной средой, в которой находится в тонко дисперсном состоянии другая фаза, называемая дисперсной.тью,

Если дисперсионная среда является газовой средой, а дисперсная фаза — жидкостью или твердыми частицами, то образуются следующие неоднородные системы: туман, брызги, дым, пыль.

Если сплошная среда — жидкость, то возникает эмульсии, суспензии, пасты, пены.

Эмульсия — это смесь двух или нескольких нерастворимых друг в друге жидкостей, одна из которых находится в тонко дисперсном состоянии. Устойчивость эмульсии улучшается с повышением дисперсности вводимой фазы и добавлением стабилизаторов. Она является основой для получения эмульсионных красок.

Суспензия — это система, состоящая из жидкости и взвешенных в ней частиц.

Устойчивость определяется размерами частиц дисперсной фазы и физическими свойствами среды. Она используется при строительстве промышленных сооружений и строительных растворов на основе вяжушего, плотного и пористого бетонов. Качество суспензии характеризуется равномерностью распределения твердых частиц в жидкости, устойчивости к оседанию, текучестью системы, взаимосвязью с процессом перемешивания исходных материалов.

Пена — система, состоящая из жидкой среды и распределенных в ней пузырьков газа.

Пузырьки в жидкости образуются при введении газа, при разложении вещества в жидкости с выделением газовой фазы, либо при введении в жидкость пузырьков механическим путем.

Механическим путем пузырьки образуются при барботаже (продувке) газа на выходе через одиночное отверстие сквозь жидкость. Получаемая таким путем пена сразу разрушается. Для ее стабилизации вводятся ПАВ.

16. Барботаж

В промышленности строительных материалов барботирование воздухом применяют в двух случая: при интенсификации перемешивания, и для получения эмульсий и пен. При барботаже различают два основных вида работы аппарата: пузырьковый и струйный.

Первый наблюдается при малом расходе газа. Прорыв газа через жидкость происходит отдельными пузырьками, размеры которых зависят от конструкции барботёра, свойств жидкости и скорости газов.

Если обозначить диаметр отверстия, соответственно плотности жидкости и газа и поверхностное натяжение жидкости, то размер пузырька в момент отрыва его от барботера можно вычислить из следующего условия. При выходе из отверстия пузырь сначала увеличивается в объеме, а затем отрывается и всплывает. Когда подъемная сила и сила сопротивления отрыву равны:

откуда находим

Когда расход газа достигает критического , пузырьки не успевают отрываться друг от друга и движутся цепочкой, иногда сливаясь друг с другом (коалесценция) и превращаясь в отдельную струю газа

скорость подъема пузырей

17. Течение не ньютоновских жидкостей:

Ньютоновские жидкости подчиняются закону внутреннего трения и их вязкость остается постоянной при данной температуре и давлении. В отличие от них вязкость не ньютоновских жидкостей, как в дисперсных средах, изменяется от скорости сдвига и его продолжительности. К таким жидкостям относят цементные шламы, бетонные смеси, глиняные шликеры и пасты, растворы полимеров и краски.

Графики, выражающие зависимость изменение предельного напряжения сдвига от градиента скорости называются кривыми течения. В современной теории не ньютоновские жидкости делятся на три класса: стационарные, нестационарные, вязко-упругие.

К первому классу относят стационарные не ньютоновские жидкости, для которых в уравнении функция не зависит от времени.

По виду кривых течения различают бингамовские, псевдопластичные и дилатантные жидкости.