Схема смачиваемости частиц прямоугольной формы.
На схеме (рис.11) показано:
а) погружение в воду смачиваемой частицы:
б) погружение в воду не смачиваемой частицы:
Рис.11. Схема смачивания
Периметр смачивания частиц, является границей взаимодействия трех сред: воды (1), воздуха (2), твердого тела(3).
Эти три среды имеют разграничивающие поверхности:
Поверхность «жидкость-воздух» с поверхностным натяжением δ1,2
Поверхность «воздух — твердое тело» с поверхностным натяжением δ2,3
Поверхность «жидкость - твердое тело» с поверхностным натяжением δ1,3
Силы δ1,3 и δ2,3 действуют в плоскости твердого тела на единице длины периметра смачивания. Они направленны касательно к поверхности раздела и перпендикулярно к периметру смачивания. Сила δ1,2 направлена под углом Ө, называемым краевым углом (углом смачивания). Если пренебречь силой тяжести и подъемной силой воды, то при образовании равновесного угла Ө все три силы уравновешиваются.
Условие равновесия определяется Формулой Юнга:
δ2,3 = δ1,3 + δ1,2 · cos Ө
отсюда 
Угол Ө изменяется от 0 до 180°, a Cos Ө изменяется от 1 до –1.
При Ө >900 частицы смачиваются плохо. Полного не смачивания (Ө = 180°) не наблюдается.
Смачиваемые (Ө >0°) частицы - это кварц, тальк (Ө =70°) стекло, кальцит (Ө =0°). Не смачиваемые частицы (Ө = 105°) - это парафин.
Смачиваемые (гидрофильные) частицы втягиваются в воду силой поверхностного натяжения, действующего на границе «вода - воздух». Если плотность частицы меньше плотности воды, к этой силе прибавляется сила тяжести, и частицы тонут. Если плотность частицы меньше плотности воды, то вертикальная составляющая сил поверхностного натяжения уменьшается на подъемную силу воды.
Не смачиваемые (гидрофобные) частицы поддерживаются на поверхности силами поверхностного натяжения, вертикальная составляющая которых прибавляется к подъемной силе. Если сумма этих сил превышает силу тяжести, то частица остается на поверхности воды.
Смачиваемость водой влияет на эффективность работы мокрых пылеуловителей, особенно при работе с рециркуляцией - гладкие частицы смачиваются лучше, чем частицы с неровной поверхностью, так как они в большей степени покрыты абсорбированной газовой оболочкой, затрудняющей смачивание.
По характеру смачивания различают три группы твердых тел:
1. гидрофильные материалы, которые хорошо смачиваются водой - это кальций,
большинство силикатов, кварц, окисливаемые минералы, галогениды щелочных
металлов.
2. гидрофобные материалы, плохо смачиваемые водой - графит, уголь сера.
3. абсолютно гидрофобные тела - это парафин, тефлон, битумы.( Ө~180о)
Дата добавления: 2014-12-29; просмотров: 1608;