Процесс - утончение
Cтраница 2
В дальнейшем, используя подобный же метод получения капель на несмачиваемой поверхности, Кинтнер [39] показал, что при а 21а -: 1 внутри капель в процессе утончения пленки фактически нет перемешивания. [16]
Недавно [193, 194] в нескольких системах [ раствор лецитина в бензоле и в смеси хлороформа с н-деканом ( 1: 1), раствор окисленного холестерина в к-декане ] было обнаружено существование метастабильных черных пленок различной толщины в процессе утончения углеводородной пленки. [18]
В случае межфазных границ, характеризующихся возможностью изменения своей формы, образуется почти плоскопараллельная зона соприкосновения [10], а для капель в несколько микрометров их деформацией в первом приближении можно пренебречь. Процесс утончения пленки протекает до тех пор, пока толщина пленки не достигнет некоторого критического значения, после чего становится возможным разрыв пленки вследствие флуктуации ее толщины из-за шероховатости поверхности, различных механических или гидравлических воздействий, температурных эффектов. [19]
В области тонких пленок, подробно исследованных в работах школы Шелудко, существует другой фактор устойчивости, связанный с расклинивающим давлением, возникающим при перекрытии диффузных слоев на двух сторонах пленки. Увеличение л в процессе утончения пленки должно привести к равновесному состоянию, в котором электростатическое отталкивание компенсирует силы притяжения и капиллярный отсос. В работах Шелудко и Ексеровой было показано, что закономерности утончения пленок в зависимости от концентрации электролита количественно согласуются с теорией устойчивости Дерягина. [20]
Значительный интерес представляет процесс движения капель для объяснения причин высокой кратковременной обводненности продукции скважин после их непродолжительной остановки. Опыты наглядно показывают, что при остановке скважиин идет процесс интенсивного утончения водной прослойки под каплями нефти. Подвижность их сильно убывает вследствие утончения водной прослойки и прилипания капель к стенкам пор. В результате этого при пуске скважин после остановки требуется определенное время для восстановления режима движения смеси, который существовал до остановки. В первый момент после пуска вследствие малой подвижности капель нефти вода обходит их. В результате фазовая проницаемость для капель нефти оказывается малой, а проскаль - / зывание воды относительно нефти - высоким, несмотря на уменьшение фазовой проницаемости пористой среды не только для нефти, но и для воды. [21]
При изменении указанных величин на 10 % изменение критической толщины пленки от исходной составит примерно 0 02 % при прочих неизменных параметрах. В настоящее время установлено, что время коалесценции, в основном, определяется процессом утончения пленки, так как после разрыва пленки коалесценция протекает очень быстро. [22]
 |
Скорость роста черных пятен ( г - радиус пятна в последней черной пленке. [23] |
Наиболее вероятно, что такие структуры появляются при определенной концентрации ПАВ в объемной углеводородной фазе, затем при попадании в пленку они перестраиваются и упорядочиваются в процессе утончения. На их возникновение может оказывать промотирующее воздействие близость межфазных границ с водной фазой. [24]
Значительно меньшее число работ посвящено исследованию коалесценции капля-капля. Утончение пленки сплошной фазы, разделяющей капли, во многом аналогично утончению пленки между каплей и плоской поверхностью. Процесс утончения пленки между каплями продолжается до тех пор, пока не возникнут достаточно сильные нарушения, вызываемые эффектом Марангони, механической и звуковой вибрацией, электрическими и температурными полями, приводящие к разрыву пленки. [25]
Используя подобный метод, Ван дер Темпль [37] повторил работу, используя стабилизированные пленки. Он подтвердил, что пленка быстро утончается до 1000 А, и показал, что скорость этого процесса была много выше, чем рассчитанная по уравнению Рей-нольдса. Хотя он также указывал на важность процесса утончения пленки, тем не менее считал, что предельная толщина пленки, рассчитанная на основании хорошо обоснованной простой модели удаления жидкости из пространства между параллельными плоскостями, была более значительной. [26]
Малоустойчивые пены с временем жизни от нескольких секунд до нескольких десятков секунд образуются из разбавленных растворов детергентов ( cccb) и из растворов низкомолекулярных поверхностно-активных веществ. Продолжительность их существования определяется временем, за которое толщина жидких пленок достигает критической величины hcr. Это время сильно зависит от hcr, так как процесс утончения существенно замедляется при уменьшении толщины пленки. Маловероятно, чтобы устойчивость таких пен определялась их эластичностью, поскольку последняя не связана с вытеканием раствора из пленки. [27]
Ленг и другие вышеупомянутые исследователи, изучая влияние вибрации, распространяющейся через пол и стены лаборатории от различных машин и механизмов, нашли, что оно незначительно. Однако вибрация достаточной величины может оказывать стабилизирующее действие. Так, Кокбэн и Мак-Роберте [5] обнаружили, что в процессе коалесценции слоев капель на плоской поверхности относительно большие колебания усиливают коалесценцию одних капель и стабилизируют другие. Это побудило Лоусона [15] провести исследования потока капель, падающих на каплю, покоящуюся на поверхности. Он нашел, что можно поддерживать первоначальную каплю в покое сколь угодно долго, в то время как капли в потоке в конечном итоге коалесцировали на некотором расстоянии от первоначальной капли. Лоусон заключил, что первая капля отскакивает от поверхности и, когда она начинает удаляться от нее, происходит обратное восстановление пленки. Следовательно, процесс утончения повторяется каждый раз, когда капля возвращается на поверхность. Поэтому если амплитуда колебаний достаточна, чтобы приподнимать каплю над поверхностью и восстанавливать при этом пленку, то какие колебания стабилизируют каплю. [28]
Намного важнее и чаще всего встречается несамопроизвольное образование эмульсий в присутствии эмульгаторов. Эти эмульсии схожи с пенами, и причины их устойчивости следует искать глубже. Довольно широкое распространение получили идеи, подобные гипотезе Плато в отношении устойчивости пен, о роли механической прочности тонких слоев жидкости, разделяющих капли дисперсной фазы в концентрированных эмульсиях. Понятие о механической прочности тонких слоев широко используется в работах Ре-биндера и его школы. В простейшем случае, когда речь идет о повышении вязкости в пленке за счет введения в нее эмульгаторов, проблема сводится, как и в случае пен, к механизму замедленного утончения эмульсионных пленок. В эмульсиях оно обусловлено теми же факторами, что и в пенах. Мы уже убедились, что проверка этого механизма представляет собой довольно трудную задачу. Относительно этого вопроса повд еще трудно утверждать что-либо определенное, так как отсутствуют систематические модельные исследования процессов утончения эмульсионных пленок. Если, однако, исходить из аналогии с пенами, а также из имеющихся для них данных, то можно предположить, что указанный механизм не является решающим. Напротив, если под механической прочностью подразумевается вся совокупность механических свойств ( в том числе и еще не уточненных механических свойств адсорбционного монослоя), которые противодействуют разрушению тонкого слоя, то, исходя опять же из аналогии с пенами и относящихся к ним априорных выводов, можно предположить, что скорость коалесценции в эмульсиях также регулируется подобными факторами. К сожалению, отсутствие данных по механизму утончения и разрушения эмульсионных пленок в настоящее время не позволяет идти дальше этих весьма неопределенных предположений. [29]
Страницы: 1 2