Предисловие
Пористые тела как дисперсные системы 7
1.1. Силы, действующие между частицами в пористом теле 7
1.2. Модели пористых структур 19
1.3. Методы определения структурных характеристик пористых тел « 22
Равновесие жидкостей в пористых телах 27
2.1. Адсорбционные слои 29
2.2. Смачивающие пленки 31
2.3. Равновесие менисков с пленками. Краевые углы 37
2.4. Изотермы W(&n) для пористых тел 40
Свойства жидкостей в тонких порах 49
3.1. Микроструктура тонких слоев жидкостей 49
3.2. Вязкость 53
3.3. Растворяющая способность 58
3.4. Плотность 64
Течение в заполненных жидкостью порах 66
4.1. Фильтрация 68
4.2. Электроосмотическое течение 77
4.3. Капиллярный осмос 88
4.4. Обратный осмос 94
4.5. Термоосмос 99
4.6. Течение незамерзающей воды в пористых телах 105
Пленочное течение Ц4
5.1. Гидродинамика смачивающих пленок 115
5.2. Термокапиллярное течение пленок 122
5.3. Термокристаллизационное течение пленок 128
5.4. Течение пленок под действием градиента концентрации 131
5.5. Пленочный электроосмос ]32
Течение пара в пористых телах 134
6.1. Свободномолекулярное, вязкое течение и переходный режим 13°
6.2. Диффузия пара через газ ИЗ
6.3. Диффузия пара в неоднородном электрическом поле 148
6.4. Течение парогазовых смесей 151
Совместный перенос жидкости и пара 157
7.1. Пленочное течение и диффузия пара 157
7.2. Пленочное течение при испарении в атмосферу собственного пара 166
7.3. Совместное течение пара, пленок и конденсата 171
7.4. Испарение из сообщающихся капилляров 172
Нестационарный массоперенос. Испарение, сушка 174г
8.1. Испарение растворов электролита 174
8.2. Испарение растворов полимера 178
8.3. Влияние ПАВ на испарение воды из пористых тел 183
8.4. Испарение в поле коронного разряда 187
8.5. Исследование механизма внутреннего массообмена методом радиоактивного индикатора 189
8.6. Удаление нелетучих жидкостей из пористых тел 192
8.7. Скорость сушки 195
8.8. Коэффициенты внутреннего массообмена 201
8.9. Глубокая сушка 207
8.10. Термовлагопроводность 211
Структурно-механические свойства пористых тел 2IS
9.1. Усадка периодической коллоидной структуры 217
9.2. Экспериментальные исследования механизма усадки
при сушке 223
Смачивание и капиллярная пропитка 22(>
10.1. Краевые углы 227
10.2. Гистерезис краевого угла 234
10.3. Динамические краевые углы 238
10.4. Капиллярное поднятие и впитывание 245
10.5. Ускорение капиллярной пропитки гидрофобных пористых тел добавками ПАВ 257
Заключение 262
Библиографический список 263
Предисловие
Современная техника и химическая технология используют пористые тела разнообразной структуры и состава как естественного, так и искусственного происхождения. При этом возникают задачи адекватного описания свойств пористых тел и протекающих в них процессов массообмена, таких как испарение, сушка, смачивание и капиллярная пропитка, фильтрация и капиллярная конденсация. ж
В отличие от используемого обычно подхода, переносящего на процессы в пористых телах приемы и методы теории тепло-и массообмена, развитые для сплошных сред, явления переноса будут здесь рассмотрены с других позиций, а именно на основе представлений о гетерогенном, дисперсном состоянии пористых тел, которое и является ответственным за специфику и механизм массообменных процессов. Этот подход базируется на физико-химическом и микрогидродинамическом анализе процессов переноса газов, жидкостей и их паров в поровом пространстве. Действующее здесь поле поверхностных сил не только изменяет свойства флюида, но и влияет на кинетику массообменных процессов. В свою очередь, зависимость сил, действующих между частицами пористого тела, от состояния флюида приводит к тому, что в ходе процессов переноса может меняться пористая структура. Типичным примером этого могут служить известные явления набухания и усадки, а иногда и потери прочности пористых тел, их разрушение. Явления массообмена и структурооб-разования взаимосвязаны, поскольку обусловлены единой физической причиной — дисперсностью частиц и полем поверхностных сил, формирующих определенную структуру пористого тела в зависимости от внешних условий. Особенности этой структуры — размеры и форма пор, способ их сообщения друг с другом— регулируют распределение флюида в поровом пространстве и ход массообменных процессов.
В монографии последовательно рассматриваются особенности структуры пористых тел, равновесие и свойства жидкостей в пористых телах. Затем обсуждаются различные механизмы массообмена: течение жидкостей в порах и пленках, диффузия газов, совместный перенос жидкости и пара, конвективная диффузия в растворах, структурообразование, капиллярные явления и смачивание. Приводятся примеры применения полученных решений к анализу различных технологических процессов.
